DE102015201930A1 - Festkörper-Energiespeicherzelle mit konstanten Volumen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Energiespeicherzelle für einen Lithium-Ionen-Akkumulator, insbesondere eines Fahrzeugs, mit einem Elektrodenstapel, der mindestens eine Anodenschicht und mindestens eine Kathodenschicht aufweist, wobei die mindestens eine Anodenschicht und die mindestens eine Kathodenschicht jeweils Konversionsmaterialien oder Interkalationsmaterialien aufweisen, wobei ein Anodenvolumen VA der mindestens einen Anode und ein Kathodenvolumen VK der mindestens einen Kathode von dem Ladungszustand der Festkörper-Energiespeicherzelle abhängt, wobei das Anodenvolumen und das Kathodenvolumen derart gewählt sind, dass für die Volumenausdehnung ΔVA eines Anodenmaterials, die Volumenausdehnung ΔVK eines Kathodenmaterials, der Ladungsänderung ΔCA der Anode und der Ladungsänderung ΔCK der Kathode folgende Beziehung mit einem Ausgleichsfaktor b gilt: (ΔVA)/(ΔCA) = b(ΔVK)/(ΔCK)wobei der Ausgleichsfaktor b in einem Bereich von 0,8 bis 1,2 liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Energiespeicherzelle für einen Lithium-Ionen-Akkumulator gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs sowie eine entsprechende Batterieanordnung und ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
  • Die Lithium-Ionen-Akkumulatoren eignen sich wegen ihrer im Vergleich zu anderen Akkumulatoren hohen Energiedichten, Zellspannungen und der niedrigen Selbstentladung besonders für den Einsatz in Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Während des Betriebs der Lithium-Ionen-Akkumulatoren und insbesondere bei deren Beladen und Entladen kann es jedoch zu Volumenänderungen der Anodenmaterialien und zu Volumenänderungen der Kathodenmaterialien kommen, die über einen Druckaufbau und möglicherweise auftretenden Verformungen in den betreffenden Festkörper-Energiespeicherzellen zu dementsprechenden Einbußen an Leistung, Lebensdauer und Sicherheit führen können. Der Druckaufbau kann dabei nach außen oder innen wirken.
  • Für Primärzellen offenbart die amerikanische Patentschrift US 4379815 eine Auswahl an bzw. eine Mischung von verschiedenen Aktivmaterialien für Anoden und Kathoden in Bezug auf unterschiedliche Anwendungen, um ein möglichst konstantes Volumen der Zelle zu erreichen.
  • Eine Schwierigkeit besteht jedoch darin, dass zur Bildung einer Festkörper-Energiespeicherzelle geeignete Aktivmaterialpaarungen, insbesondere Konversionsmaterialien, oftmals sehr unterschiedliche Eigenschaften bei der Volumenänderung aufweisen. Dies betrifft insbesondere das Ausmaß einer durch eine Ladungsänderung induzierte Volumenänderung aber auch Linearität/Nichtlinearität sowie Ausdehnungsrichtung.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Festkörper-Energiespeicherzelle für einen Lithium-Ionen-Akkumulator, eine Batterieanordnung sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug bereit zu stellen, bei welcher bzw. bei welchem Einbußen an Leistung, Lebensdauer und Sicherheit verringert und insbesondere vermieden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Festkörper-Energiespeicherzelle gemäß dem unabhängigen Anspruch, eine entsprechende Batterieanordnung mit diesen Festkörper-Energiespeicherzellen sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug mit dieser Batterieanordnung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
  • Eine erfindungsgemäße Festkörper-Energiespeicherzelle für einen Lithium-Ionen-Akkumulator, insbesondere eines Fahrzeugs, weist einen Elektrodenstapel auf, der mindestens eine Anodenschicht und mindestens eine Kathodenschicht aufweist. Vorzugsweise weist die mindestens eine Anodenschicht und die mindestens eine Kathodenschicht jeweils Konversionsmaterialien oder Interkalationsmaterialien auf, wobei ein Anodenvolumen VA der mindestens einen Anode und ein Kathodenvolumen VK der mindestens einen Kathode von dem Ladungszustand der Festkörper-Energiespeicherzelle abhängt. Das Anodenvolumen und das Kathodenvolumen sind vorzugsweise derart gewählt, dass für die Volumenausdehnung ΔVA eines Anodenmaterials, die Volumenausdehnung ΔVK eines Kathodenmaterials, der Ladungsänderung ΔCA der Anode und der Ladungsänderung ΔCK der Kathode folgende Beziehung mit einem Ausgleichsfaktor b gilt: (ΔVA)/(ΔCA) = b(ΔVK)/(ΔCK) wobei der Ausgleichsfaktor b in einem Bereich von 0,8 bis 1,2 liegt.
  • Der Elektrodenstapel weist ferner einen für den Betrieb der Zelle ausreichenden Lithium-Ionengehalt auf. Dies bedeutet, dass entweder Anodenaktivmaterial oder Kathodenaktivmaterial in seiner lithiierten Form in die Zelle eingebaut werden muss.
  • Am Beispiel des FeF3 Aktivmaterials erläutert sich dies an dem Einsatz von metallischen Fe-Partikel und 3-fach äquivalentem LiF, entsprechend der nachfolgenden Reaktionsgleichung: FeF3 + 3Li + -> 3LiF + Fe0
  • Die erfindungsgemäße Batterieanordnung weist vorzugsweise mehrere erfindungsgemäße Festkörper-Energiespeicherzellen auf, die vorzugsweise in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist vorzugsweise einen Elektroantrieb oder einen Hybridantrieb sowie erfindungsgemäße Festkörper-Energiespeicherzellen und/oder eine erfindungsgemäße Batterieanordnung auf. Bei einem Kraftfahrzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich vorzugsweise um ein Landfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, beispielsweise um einen Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Omnibus oder ein Kraftrad, welcher bzw. welches insbesondere einen Hybrid- oder Elektroantrieb aufweist.
  • Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, dass die Aktivmaterialien und insbesondere die Volumina der Aktivmaterialien für die Anode und für die Kathode jeweils so gewählt werden, dass die Volumenausdehnung pro Kapazitätsänderung beider Aktivmaterialien und damit der Komposit-Elektrode in etwa gleich ist. Insbesondere wenn für die Aktivmaterialien Konversionsmaterialien verwendet werden, weisen diese abhängig davon, aus welchen jeweiligen Materialien die Anode und die Kathode bestehen und in welchem Ladezustand sich diese jeweils befinden, eine entsprechend unterschiedliche Volumenausdehnung auf. Diese Volumenausdehnungen bewirken insbesondere eine Dickenänderung der einzelnen Schichten aus Aktivmaterialien. Wenn bei der Auswahl der Aktivmaterialien hinsichtlich der Dicke und/oder des Volumens darauf geachtet wird, dass die Volumenausdehnung pro Kapazität beider Aktivmaterialien sich entsprechend ausgleichen können, dann ändert sich die Dicke der Elektrodenstapel beim Betrieb der Batterie nur geringfügig oder idealerweise gar nicht. Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung ein Verringern bzw. ein Vermeiden eines schädlichen Druckaufbaus auf eine zuverlässige Weise.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Festkörper-Energiespeicherzelle liegt der Ausgleichsfaktor b in einem Bereich von etwa 0,9 bis 1,1. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Festkörper-Energiespeicherzelle liegt der Ausgleichsfaktor b in einem Bereich von etwa 0,95 bis 1,05. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Festkörper-Energiespeicherzelle liegt der Ausgleichsfaktor b in einem Bereich von etwa 0,99 bis 1,01.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Festkörper-Energiespeicherzelle sind das Anodenvolumen und das Kathodenvolumen des Weiteren derart gewählt, dass die Volumenänderungen ΔVA, ΔVK des Anodenmaterials und des Kathodenmaterials bei einer durch eine Kapazität des Elektrodenstapels vorgegebenen Ladungsänderung ΔCA, ΔCK im Wesentlichen linear verläuft. Wird für beide an einer Ladungsspeicherung beteiligten Schichten einer Elementarzelle eines Elektrodenstapels ein Volumen gewählt, in welcher deren Ausdehnung im Wesentlichen linear verläuft, kann ein besonders guter Ausgleich der Volumenänderung in dem Elektrodenstapel erreicht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Festkörper-Energiespeicherzelle einen Festkörperelektrolyt auf, der Lithium-Ionen leitend ist und aus oxidischen Granaten, Perovskiten, Sulfiden besteht.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Festkörper-Energiespeicherzelle weist das Anodenmaterial CdSnO3, Cd2SnO4 oder SnO2 auf und weist das Kathodenmaterial FeF3, BiF3 oder CuF2 auf.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Festkörper-Energiespeicherzelle weist, wenn M ein Metall bezeichnet, das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer MO-Gruppe ausgewählt worden ist, welche MnO, FeO, CoO, NiO, CuO, SiOx und ZnO aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer M2O3-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Mn2O3, α-Fe2O3, γ-Fe2O3, Cr2O3 und V2O3 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer M3O4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Mn3O4, Fe3O4 und Co3O4 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer M2O-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Cu2O aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer M(1)M(2)2O4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche MnCo2O4, FeCo2O4, MgCoP2O4, NiCo2O4, CuCo2O4, ZnCo2O4, MgFe2O4, MnFe2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CuFe2O4, ZnFe2O4, ZnMn2O4, NiMn2O4 und CoMn2O4 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer MO2-Gruppe ausgewählt worden ist, welche TiO2 als Rutil, TiO2 als Anatas, SnO2 und MnO2 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer M2SnO4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Mg2SnO4, Mn2SnO4, Co2SnO4, Zn2SnO4, und Cd2SnO4 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer M2GeO4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Zn2GeO4 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer MSnO3-Gruppe ausgewählt worden ist, welche CaSnO3, SrSnO3, BaSnO3 und CdSnO3 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer MC2O4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche FeC2O4 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer Nitrid-Gruppe ausgewählt worden ist, welche CoN, CoN3, Fe3N, CrN, Cu3N, Ni3N und Mn2N2 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer Phosphid-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Cu3P, FeP2, MnP4, CoP3, CoPx, FeP und NiP3 aufweist.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Festkörper-Energiespeicherzelle weist, wenn M ein Metall bezeichnet, das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer MF3-Gruppe ausgewählt worden ist, welche FeF3, VF3, TiF3 und BiF3 aufweist, und/oder weist das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer MF2-Gruppe ausgewählt worden ist, welche FeF2, NiF2, CuF2 und CoF2 aufweist, und/oder weist das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer LiMO4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche LiMnO4 aufweist, und/oder weist das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer MCl(2)-Gruppe ausgewählt worden ist, welche AgCl und CuCl2 aufweist, und/oder weist das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer MPO4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche BiPO4 aufweist, und/oder weist das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial auf, welches aus einer MS-Gruppe ausgewählt worden ist, welche CuS und CoS2 aufweist.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Figur und den Tabellen. Es zeigt:
  • 1 eine teilweise schematische Darstellung einer Festkörper-Energiespeicherzelle nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Festkörper-Energiespeicherzelle 10 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Festkörper-Energiespeicherzelle 10 weist mindestens eine Kathodenschicht 1 mit einer ersten Dicke als eine Kathodenschichtdicke d1 und mindestens eine Anodenschicht 2 mit einer zweiten Dicke als eine Anodenschichtdicke d2 sowie eine Elektrolytschicht 3 mit einer dritten Dicke als eine Elektrolytschichtdicke d3 auf. Jeweils eine Kathodenschicht 1, eine Anodenschicht 2 und die Elektrolytschicht 3 bilden dabei eine Elementarzelle 7 mit einer gesamten Dicke als Elementarzellendicke d. Vorzugsweise besteht die Festkörper-Energiespeicherzelle jedoch aus einer Vielzahl von Elementarzellen, welche einen Elektrodenstapel bilden. Auch weist die Festkörper-Energiespeicherzelle 10 mindestens einen ersten Stromableiter 5 mit negativer Polarität und mindestens einen zweiten Stromableiter 6 positiver Polarität auf.
  • In Abhängigkeit von den gewählten Konversionsmaterialien für die Kathodenschicht 1 und die Anodenschicht 2 können die Kathodenschichtdicke d1 und die Anodenschichtdicke d2 sowie die Elektrolytschichtdicke d3 so gewählt werden, dass die Volumenausdehnungen pro Kapazität dieser Konversionsmaterialien unter Berücksichtigung der Elektrolytschicht 3 sich entsprechend ausgleichen können.
  • Weiterhin kann eine Verbindungsschicht 4 bzw. eine entsprechenden Anzahl an Verbindungsschichten 4 vorgesehen sein, um entsprechende Verbindungen zwischen den Elementarzellen 7 vorzusehen, wenn eine Mehrzahl an Kathodenschichten 1 und eine entsprechend Mehrzahl an Anodenschichten 2 in der Festkörper-Energiespeicherzelle 10 vorliegen.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden für eine Batterieanordnung mehrere Energiespeicherzellen mit festem Elektrolyten verwendet, wobei diese Energiespeicherzellen nicht auf dem bekannten Lithium-Interkalationsprinzip, sondern auf dem sogenannten Konversionsprinzip basieren. Dadurch ist eine Erhöhung der Packungsdichte der Aktivkomponenten (Lithium) bzw. eine Verringerung des Gewichtes im Speichermaterial möglich. Generell unterscheidet sich das Konversionsprinzip von dem Interkalationsprinzip dadurch, dass sich das Material chemisch und strukturell vollkommen umwandelt. Während bei einer Interkalation der Aktivkomponente (Lithium) das Wirtsmaterial seine Struktur im Wesentlichen beibehält und nur eine gewisse Gitterdehnung (Volumenexpansion der Elektroden) beobachtet wird, werden bei Konversionsmaterialien durch die ablaufende chemische Festkörperreaktion neue Phasen gebildet, was im Allgemeinen mit einer entsprechend stärkeren Volumenänderung der Aktivmaterialien einhergeht. Denn Phasen, die nicht kristallin sind, weisen im Allgemeinen bezüglich ihrer Volumina Abweichungen von den Volumina der kristallinen Phase gleicher Zusammensetzung auf.
  • Durch dieses besondere Speicherprinzip können Konversionsreaktionen, die oben genannten Nachteile (Begrenzung Packungsdichte durch Wirtsstruktur) der herkömmlichen Batterien vermeiden. Somit kann die theoretische spezifische Kapazität dieser Materialien teilweise um einen Faktor 3 bis 10 über denen der bekannten Elektrodenmaterialien (Graphit bzw. Lithium-Kobaltoxid oder Lithium-Eisenphosphat) liegen. Dies liegt daran, dass die Oxidation bzw. die Reduktion eines Übergangsmetallatoms bis zu seinem metallischen Zustand genutzt werden kann.
  • Den gewünschten Anwendungen entsprechend kann diese Auswahl der Konversionsmaterialien für die Anode unter Berücksichtigung nachfolgender Parameter getroffen werden, wobei TSK die theoretische spezifische Kapazität bezeichnet, MES die mittlere Endladespannung bezeichnet, NVvL das Volumen einer normierten Elementarzelle vor der Lithiierung bezeichnet, NVnL das Volumen einer normierten Elementarzelle nach der Lithiierung bezeichnet und ΔV die von Lithiierung verursachte Volumenänderung bezeichnet.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MO MnO 756 1,00–1,40 0,0220450 0,0367013 66,5
    FeO 746 1,30–1,70 0,0200025 0,0364475 82,21
    CoO 715 1,80–2,20 0,0193400 0,0354075 83,08
    NiO 718 1,30–1,70 0,0184700 0,0356525 93,03
    CuO 674 1,30–1,70 0,0203275 0,0363775 78,96
    ZnO 659 1,05–1,45 0,0238100 0,0548713 130,45
    Tabelle 1: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe MO.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    M2O3 Mn2O3 1018 1,10–1,50 0,0521425 0,0979901 87,93
    α-Fe2O3 1007 1,50–1,90 0,0503717 0,0974825 93,53
    γ-Fe2O3 1007 1,60–2,00 0,0503717 0,0974825 93,53
    Cr2O3 1058 1,20–1,60 0,0482183 0,0981625 103,58
    V2O3 1073 1,30–1,70 0,0495800 0,0995165 100,80
    Tabelle 2: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe M2O3.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    M3O4 Mn3O4 1008 1,00–1,40 0,0637350 0,1346914 111,33
    Fe3O4 926 1,50–1,90 0,0740013 0,1339300 80,98
    Co3O4 891 1,80–2,20 0,0660713 0,1308100 97,98
    Tabelle 3: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe M3O4.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    M2O Cu2O 375 1,30–1,50 0,0391950 0,0481675 22,89
    Tabelle 4: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe M2O.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MMn2O4 ZnMn2O4 1008 1,10–1,50 0,0753825 0,1377926 82,79
    NiMn2O4 922 1,50–1,90 0,0748850 0,1336426 78,46
    CoMn2O4 691 1,40–1,80 0,0758225 0,1333976 75,93
    Tabelle 5: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe MMn2O4.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MCo2O4 MnCo2O4 681 1,60–2,00 k. A. k. A. k. A.
    FeCo2O4 902 1,60–2,00 0,0699850 0,1318500 88,40
    MgCa2O4 780 k. A. k. A. k. A. k. A.
    NiCo2O4 890 1,30–1,70 0,0667700 0,1310550 96,28
    CuCo2O4 874 1,30–1,70 0,0654500 0,1317800 101,34
    ZnCo2O4 975 1,00–1,40 0,0664550 0,1502738 126,13
    Tabelle 6: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe MCo2O4.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MFe2O4 MgFe2O4 1072 k. A. 0,0760650 0,1466575 92,81
    MnFe2O4 928 1,50–1,90 0,0725463 0,1341838 84,96
    CoFe2O4 913 1,80–2,00 0,0737450 0,1328900 80,20
    NiFe2O4 915 1,40–1,80 0,0730350 0,1331350 82,29
    CuFe2O4 896 1,50–1,90 0,0741875 0,1338600 80,43
    ZnFe2O4 1000 1,60–2,00 0,0751788 0,1523538 102,66
    Tabelle 7: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe MFe2O4.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MO2 TiO2 Rutil 335 1,80–2,20 0,0312050 0,0365175 17,02
    TiO2 Anatase 335 1,80–2,20 0,0363675 0,0365175 0,41
    SnO2 782 0,40–0,80 0,0356350 0,0902417 153,24
    MnO2 1233 1,30–1,70 0,0300225 0,0612888 104,14
    Tabelle 8: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe MO2.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    M2SnO4 Mg2SnO4 k. A. 1,30–1,70 0,0748850 0,1885917 151,84
    Mn2SnO4 k. A. 0,60–1,00 0,0873800 0,1636443 87,28
    Co2SnO4 1106 1,30–1,70 0,0807900 0,1610567 99,35
    Zn2SnO4 1145 1,30–1,70 0,0811825 0,1999842 146,34
    Cd2SnO4 k. A. 0,60–1,00 0,0966075 0,1771867 83,41
    Tabelle 9: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe M2SnO4.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    M2GeO4 Zn2GeO4 1440 1,30–1,70 0,0727725 0,1771542 143,44
    Tabelle 10: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe M2GeO.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MSnO3 CaSnO3 1088 1,30–1,70 0,0377750 0,1180792 212,59
    SrSnO3 885 0,60–1,00 0,0649600 0,1241842 91,17
    BaSnO3 741 k. A. 0,0697900 0,1264167 81,14
    CdSnO3 711 0,40–0,80 0,0569000 0,1479054 159,94
    Tabelle 11: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe MSnO3.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MC2O4 FeC2O4 372 1,30–1,70 k. A. 0,1218100 k. A.
    Tabelle 12: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe MC2O4.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    Nitride CoN 1102 k. A. 0,0198350 0,0553900 179,25
    Co3N 421 k. A. 0,0399250 0,0770300 92,94
    Fe3N 443 k. A. 0,0418950 0,0801500 91,31
    CrN 1218 k. A. 0,0183900 0,0567700 208,70
    Cu3N 390 k. A. 0,0533800 0,0797900 49,48
    Ni3N 423 k. A. 0,0395250 0,0777650 96,75
    Mn3N2 833 1,10–1,50 0,0560200 0,1254814 123,99
    Tabelle 13: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe der Nitride.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    Phosphide Cu3P k. A. 0,0499333 0,0938800 88,01
    FeP2 1365 k. A. 0,0383000 k. A. k. A.
    MnP4 1798 k. A. 0,0730217 0,0533825 –26,89
    CoP3 1588 k. A. 0,0571775 0,0909700 59,10
    CoPx 890 k. A. 0,0232750 0,0693300 197,87
    FeP 926 k. A. 0,0233025 0,0703700 201,98
    NiP3 1700 k. A. 0,0596775 0,0917050 53,67
    Tabelle 14: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Anode aus der Gruppe der Phosphide.
  • Hinsichtlich der Konversionsmaterialien für die Anode ist es auch möglich, eine Auswahl mehrerer Materialien aus einer oder mehreren Gruppen zu treffen, um eine Anzahl an Anodenschichten zu bilden, deren gesamte Volumenänderung der gewünschten Änderung entspricht. Insbesondere durch geeignete Kombinationen ist es möglich, eine im Wesentlichen lineare Volumenänderung zu erreichen, die für Festkörper-Energiespeicherzellen vorteilhaft ist.
  • Weiterhin kann den gewünschten Anwendungen entsprechend auch die Auswahl der Konversionsmaterialien für die Kathode unter Berücksichtigung nachfolgender Parameter getroffen werden, wobei TSK die theoretische spezifische Kapazität bezeichnet, MES die mittlere Endladespannung bezeichnet, NVvL das Volumen einer normierten Elementarzelle vor der Lithiierung bezeichnet, NVnL das Volumen einer normierten Elementarzelle nach der Lithiierung bezeichnet und VΔ die von Lithiierung verursachte Volumenänderung bezeichnet.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MF3 FeF3 712 2,54–2,94 0,0469067 0,0614650 31,04
    VF3 745 1,66–2,06 0,0518033 0,0624820 20,61
    TiF3 766 1,1,17–1,57 0,0538717 0,0677250 25,72
    BiF3 302,3 2,10–2,50 0,0557125 0,1036300 86,01
    Tabelle 15: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Kathode aus der Gruppe MF3.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MF2 FeF2 571 2,46–2,86 0,0365000 0,0449300 23,10
    NiF2 550 1,30–1,70 0,0332100 0,0441350 32,90
    CoF2 553 2,00–2,40 0,0349250 0,0438900 25,67
    Tabelle 16: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Kathode aus der Gruppe MF2.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    LiMF4 LiMnF4 584 2,60–3,00 k. A. 0,0451838 k. A.
    Tabelle 17: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Kathode aus der Gruppe LiMF4.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MCl(2) AgCl 187 2,64–3,06 0,0425775 0,0493875 15,99
    CuCl2 399 2,20–2,60 0,0657700 0,0766800 16,59
    Tabelle 18: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Kathode aus der Gruppe MCl(2).
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MPO4 BiPO4 264 2,00–2,40 0,0737225 0,1354500 83,73
    Tabelle 19: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Kathode aus der Gruppe MPO4.
    TSK [mAh/g] MES [V] NVvL [nm3] NVnL [nm3] ΔV [%]
    MS CuS 560 1,80–2,20 0,0337233 0,0980500 190,75
    CaS2 871 1,69–2,09 0,0424850 0,0852900 100,75
    Tabelle 20: Auswahl an Konversionsmaterialien für die Kathode aus der Gruppe MS.
  • Hinsichtlich der Konversionsmaterialien für die Kathode ist es auch möglich, eine Auswahl mehrerer Materialien aus einer oder mehreren Gruppen zu treffen, um eine Anzahl an Kathodenschichten zu bilden, deren gesamte Volumenänderung der gewünschten Änderung entspricht. Insbesondere durch geeignete Kombinationen ist es möglich, eine im Wesentlichen lineare Volumenänderung zu erreichen, die für Festkörper-Energiespeicherzellen vorteilhaft ist.
  • Durch den Einsatz der Konversionsmaterialien kann die Energiedichte bzw. die spezifische Energie im Vergleich zu den bisher verwendeten Elektrodenmaterialien nach dem Interkalationsprinzip deutlich erhöht werden. Dies hat verschiedene Vorteile. So kann zum Beispiel bei gleichem Batterievolumen bzw. gleichem Batteriegewicht die Reichweite deutlich erhöht werden oder bei gleicher Reichweite das Volumen/das Gewicht reduziert werden (bei der Elektromobilität). Weiterhin können auch die Kosten auf Zellebene verringert werden.
  • Durch das kompakte Aneinander-liegen der Schichten (wird erst möglich durch das konstante Volumen/die konstante Dicke des Elektrodenstapels) wird es möglich, dass immer der gleiche Druck in der Zelle herrscht. Dadurch verbessert man die Anbindung in der Zelle und somit kann die Zyklenzahl erhöht und schließlich die Lebensdauer gesteigert werden.
  • Diese Ausgestaltung nach der Erfindung mit einem konstanten Volumen bei einer konstanten Dicke ermöglicht den Einsatz dieser Konversionsmaterialien, welche starke Volumenänderung aufweisen.
  • Die starke Volumenausdehnung der Elektroden und damit der Zellen wird bei den herkömmlichen Li-Ionen-Systemen durch eine Verspannung verhindert. Ein solcher Aufbau ist bei der erfindungsgemäßen Festkörper-Energiespeicherzelle nicht mehr notwendig.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kathodenschicht
    2
    Anodenschicht
    3
    Elektrolytschicht
    4
    Verbindungsschicht
    5
    Stromableiter mit negativer Polarität
    6
    Stromableiter mit positiver Polarität
    7
    Elementarzelle
    10
    Festkörper-Energiespeicherzelle
    d1
    Kathodenschichtdicke
    d2
    Anodenschichtdicke
    d3
    Elektrolytschichtdicke
    d
    Dicke des Elektrodenstapels
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4379815 [0003]

Claims (11)

  1. Festkörper-Energiespeicherzelle (10) für einen Lithium-Ionen-Akkumulator, insbesondere eines Fahrzeugs, mit einem Elektrodenstapel (7), der mindestens eine Anodenschicht (2) und mindestens eine Kathodenschicht (3) aufweist, wobei die mindestens eine Anodenschicht (2) und die mindestens eine Kathodenschicht (3) jeweils Konversionsmaterialien oder Interkalationsmaterialien aufweisen, wobei ein Anodenvolumen VA der mindestens einen Anode und ein Kathodenvolumen VK der mindestens einen Kathode von einem Ladungszustand der Festkörper-Energiespeicherzelle (10) abhängt, wobei ein Anodenmaterial und das Anodenvolumen VA sowie ein Kathodenmaterial und das Kathodenvolumen VK im ladungsneutralen Zustand derart gewählt sind, dass für die Volumenausdehnung ΔVA des Anodenmaterials, die Volumenausdehnung ΔVK des Kathodenmaterials, der Ladungsänderung ΔCA der Anode und der Ladungsänderung ΔCK der Kathode folgende Beziehung mit einem Ausgleichsfaktor b gilt: (ΔVA)/(ΔCA) = b(ΔVK)/(ΔCK) wobei der Ausgleichsfaktor b in einem Bereich von etwa 0,8 bis 1,2 liegt.
  2. Festkörper-Energiespeicherzelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsfaktor b in einem Bereich von etwa 0,9 bis 1,1 liegt.
  3. Festkörper-Energiespeicherzelle (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsfaktor b in einem Bereich von etwa 0,95 bis 1,05 liegt.
  4. Festkörper-Energiespeicherzelle (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsfaktor b in einem Bereich von etwa 0,99 bis 1,01 liegt.
  5. Festkörper-Energiespeicherzelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenmaterial und das Anodenvolumen VA sowie das Kathodenmaterial und das Kathodenvolumen VK im ladungsneutralen Zustand des Weiteren derart gewählt sind, dass die Volumenänderungen ΔVA, ΔVK des Anodenmaterials und des Kathodenmaterials bei einer durch eine Kapazität des Elektrodenstapels (7) vorgegebenen Ladungsänderung ΔCA, ΔCK im Wesentlichen linear verläuft.
  6. Festkörper-Energiespeicherzelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Festkörperelektrolyt, der Lithium-Ionen leitend ist und aus oxidischen Granaten, Perovskiten, Sulfiden besteht.
  7. Festkörper-Energiespeicherzelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenmaterial CdSnO3, Cd2SnO4 oder SnO2 aufweist und dass das Kathodenmaterial FeF3, BiF3 oder CuF2 aufweist.
  8. Festkörper-Energiespeicherzelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn M ein Metall bezeichnet, das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer MO-Gruppe ausgewählt worden ist, welche MnO, FeO, CoO, MO, CuO, SiO und ZnO aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer M2O3-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Mn2O3, α-Fe2O3, γ-Fe2O3, Cr2O3 und V2O3 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer M3O4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Mn3O4, Fe3O4 und CO3O4 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer M2O-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Cu2O aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer M(1)M(2)2O4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche MnCo2O4, FeCo2O4, MgCo2O4, NiCo2O4, CuCo2O4, ZnCo2O4, MgFe2O4, MnFe2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CuFe2O4, ZnFe2O4, ZnMn2O4, NiMn2O4 und CoMn2O4 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer MO2-Gruppe ausgewählt worden ist, welche TiO2 als Rutil, TiO2 als Anatas, SnO2 und MnO2 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer M2SnO4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Mg2SnO4, Mn2SnO4, Co2SnO4, Zn2SnO4, und Cd2SnO4 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer M2GeO4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Zn2GeO4 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer MSnO3-Gruppe ausgewählt worden ist, welche CaSnO3, SrSnO3, BaSnO3 und CdSnO3 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer MC2O4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche FeC2O4 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer Nitrid-Gruppe ausgewählt worden ist, welche CoN, CoN3, Fe3N, CrN, Cu3N, Ni3N und Mn2N2 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer Phosphid-Gruppe ausgewählt worden ist, welche Cu3P, FeP2, MnP4, CoP3, CoPx, FeP und NiP3 aufweist.
  9. Festkörper-Energiespeicherzelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn M ein Metall bezeichnet, das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer MF3-Gruppe ausgewählt worden ist, welche FeF3, VF3, TiF3 und BiF3 aufweist, und/oder dass das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer MF2-Gruppe ausgewählt worden ist, welche FeF2, NiF2, CuF2 und CoF2 aufweist, und/oder dass das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer LiMO4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche LiMnO4 aufweist, und/oder dass das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer MCl(2)-Gruppe ausgewählt worden ist, welche AgCl und CuCl2 aufweist, und/oder dass das Kathodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer MPO4-Gruppe ausgewählt worden ist, welche BiPO4 aufweist, und/oder dass das Anodenmaterial wenigstens ein Konversionsmaterial aufweist, welches aus einer MS-Gruppe ausgewählt worden ist, welche CuS und CoS2 aufweist.
  10. Batterieanordnung mit mehreren Festkörper-Energiespeicherzellen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Kraftfahrzeug mit einem Elektroantrieb oder einem Hybridantrieb und einer Batterieanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110451489A (zh) * 2019-08-08 2019-11-15 山东大学深圳研究院 一种氮化钴嵌入多孔氮掺杂石墨烯材料及制备方法与应用
CN111620406A (zh) * 2020-07-15 2020-09-04 湖南第一师范学院 一种CuS/Co2P复合光催化剂在有机废水处理中的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4379815A (en) 1981-06-29 1983-04-12 Union Carbide Corporation Cell having mixed solid cathode materials for controlling cell expansion on discharge
US20070202414A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Ngk Insulators, Ltd. All-solid-state battery
WO2008075251A1 (en) * 2006-12-18 2008-06-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrochemical energy source and electronic device provided with such an electrochemical energy source
US20130273405A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and method for manufacturing the same
DE102013100084A1 (de) * 2013-01-07 2014-07-10 Reinhausen Plasma Gmbh Verfahren zur herstellung zumindest einer schicht einer feststoffbasierten dünnschichtbatterie, plasma-pulver-sprüher hierfür und feststoffbasierte dünnschichtbatterie
US20140329118A1 (en) * 2011-12-06 2014-11-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha All solid state battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4379815A (en) 1981-06-29 1983-04-12 Union Carbide Corporation Cell having mixed solid cathode materials for controlling cell expansion on discharge
US20070202414A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Ngk Insulators, Ltd. All-solid-state battery
WO2008075251A1 (en) * 2006-12-18 2008-06-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrochemical energy source and electronic device provided with such an electrochemical energy source
US20140329118A1 (en) * 2011-12-06 2014-11-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha All solid state battery
US20130273405A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and method for manufacturing the same
DE102013100084A1 (de) * 2013-01-07 2014-07-10 Reinhausen Plasma Gmbh Verfahren zur herstellung zumindest einer schicht einer feststoffbasierten dünnschichtbatterie, plasma-pulver-sprüher hierfür und feststoffbasierte dünnschichtbatterie

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110451489A (zh) * 2019-08-08 2019-11-15 山东大学深圳研究院 一种氮化钴嵌入多孔氮掺杂石墨烯材料及制备方法与应用
CN111620406A (zh) * 2020-07-15 2020-09-04 湖南第一师范学院 一种CuS/Co2P复合光催化剂在有机废水处理中的应用

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