DE102015204314A1 - Separator for battery cell - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Batteriezelle (BZ), insbesondere einer Lithium-Ionen-Batteriezelle, mit einer negativen Elektrode (A), einer positiven Elektrode (K) und einem Separator (S), wobei der Separator (S) ein erstes nicht-poröses Material (M1) aufweist, wobei das erste Material (M1) eine Gitterstruktur aufweist, und wobei der Separator (S) ein zweites Material (M2) aufweist, wobei das zweite Material (M2) von dem ersten Material (M1) verschieden und innerhalb der Zwischenräume der Gitterstruktur des ersten Materials (M1) angeordnet und für Ionen leitend ist, wobei das erste Material (M1) mechanisch flexibler als das zweite Material (M2) ist.The invention is based on a battery cell (BZ), in particular a lithium-ion battery cell, with a negative electrode (A), a positive electrode (K) and a separator (S), the separator (S) having a first non-ionic battery cell. porous material (M1), wherein the first material (M1) has a lattice structure, and wherein the separator (S) comprises a second material (M2), the second material (M2) being different from and within the first material (M1) the interstices of the lattice structure of the first material (M1) and is conductive for ions, wherein the first material (M1) is mechanically more flexible than the second material (M2).

Description

Stand der TechnikState of the art

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriezelle sowie auf die Verwendung der Batteriezelle in einem Batteriesystem gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a battery cell and to the use of the battery cell in a battery system according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Batteriesysteme bekannt, die Separatoren zum Betrieb der Batteriesysteme aufweisen, wobei die Separatoren eine Wabenstruktur aufweisen. So offenbart beispielsweise die US 5,554,464 einen Separator für eine Batteriezelle, wobei der Separator eine Wabenstruktur aufweist, die aus porösen, dünnen, keramischen Strukturen gebildet ist. Ferner offenbart die US2013/0244085 eine Batterie mit einer wabenförmigen Struktur eines Separators, wobei der Separator nicht-porös und Alkalimetallionen leitend ist.Battery systems are known from the prior art, which have separators for operating the battery systems, wherein the separators have a honeycomb structure. For example, the US 5,554,464 a separator for a battery cell, the separator having a honeycomb structure formed of porous, thin, ceramic structures. Further, the US2013 / 0244085 a battery having a honeycomb structure of a separator, wherein the separator is non-porous and alkali metal ions are conductive.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung geht aus von einer Batteriezelle, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batteriezelle, mit einer negativen Elektrode, einer positiven Elektrode und einem Separator, wobei der Separator ein erstes nicht-poröses Material aufweist und wobei das erste Material eine Gitterstruktur aufweist, und wobei der Separator ein zweites Material aufweist, wobei das zweite Material von dem ersten Material verschieden und innerhalb der Zwischenräume der Gitterstruktur des ersten Materials angeordnet und für Ionen leitend ist. The invention is based on a battery cell, in particular a lithium-ion battery cell, with a negative electrode, a positive electrode and a separator, wherein the separator comprises a first non-porous material and wherein the first material has a lattice structure, and wherein the Separator comprises a second material, wherein the second material is different from the first material and disposed within the interstices of the lattice structure of the first material and is conductive for ions.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das erste Material mechanisch flexibler als das zweite Material ist. Ein Material ist mechanisch flexibel, wenn es elastisch ist, das heißt, das Material verändert seine Form unter Einwirkung einer Kraft, nimmt aber nach Wegfall dieser einwirkenden Kraft seine ursprüngliche Form weitestgehend wieder an. The essence of the invention is that the first material is mechanically more flexible than the second material. A material is mechanically flexible when it is elastic, that is, the material changes its shape under the action of a force, but takes after the loss of this acting force its original shape as far as possible again.

Durch den Umstand, dass das erste Material mechanisch flexibler als das zweite Material ist, wird ein Separator mit einem flexiblen Grundgerüst bereitgestellt. Durch den Umstand, dass der Separator ein flexibles Grundgerüst aufweist, erweist sich der Separator beständiger gegenüber mechanischen Belastungen, beispielsweise Verformungen. Dadurch, dass sich der Separator beständiger gegenüber mechanischen Belastungen erweist, wird die Funktionsfähigkeit der Batteriezelle selbst erhöht. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darüber hinaus, dass es in Lithium-Ionen-Batteriezellen zur Bildung von Lithiumdendriten kommen kann. Ein mit der Bildung von Lithiumdendriten einhergehender Druck, der von den Lithiumdendriten auf den Separator ausgeübt wird, wird durch die Flexibilität des ersten Materials kompensiert. Insgesamt führt die Erfindung ferner vorteilhaft dazu, dass der Betrieb der Batteriezelle unter Bedingungen ihres Betriebs sichergestellt ist, wie dem Herrschen eines erhöhten Drucks innerhalb der Batteriezelle und bei Temperaturen bis hin zu 150°C innerhalb der Batteriezelle. Insgesamt ist eine Funktionsfähigkeit des Separators unter erhöhtem Druck innerhalb der Batteriezelle, unter erhöhter Temperatur innerhalb der Batteriezelle, bei Erschütterung der Batteriezelle oder bei Zug- und Druckspannung der Batteriezelle und des Separators auf Grund des Umstands dass das erste Material mechanisch flexibler als das zweite Material ist und daher das erste Material zwar seine Form unter Einwirkung einer Kraft verändert, diese ursprüngliche Form aber nach Wegfall der einwirkenden Kraft weitestgehend wieder annimmt, sicher gestellt. Durch den Umstand, dass das erste Material nicht-porös ist, wird insbesondere eine Durchwachsen von Lithiumdendriten durch das erste Material vermieden. Das Vermeiden des Durchwachsens von Lithiumdendriten führt zu einer Verringerung der Belastung des ersten Materials und somit zu einem Sicherstellung seiner Einsatzfähigkeit.By virtue of the fact that the first material is mechanically more flexible than the second material, a separator with a flexible backbone is provided. Due to the fact that the separator has a flexible basic structure, the separator proves to be more resistant to mechanical stresses, for example deformations. The fact that the separator proves more resistant to mechanical stress, the functionality of the battery cell itself is increased. A further advantage of the invention is, moreover, that lithium dendrites can be formed in lithium-ion battery cells. A pressure associated with the formation of lithium dendrites exerted by the lithium dendrites on the separator is compensated by the flexibility of the first material. Overall, the invention also advantageously leads to the operation of the battery cell is ensured under conditions of their operation, such as the dominance of an increased pressure within the battery cell and at temperatures up to 150 ° C within the battery cell. Overall, a functionality of the separator under increased pressure within the battery cell, under elevated temperature within the battery cell, vibration of the battery cell or tensile and compressive stress of the battery cell and the separator due to the fact that the first material is mechanically more flexible than the second material and therefore the first material changes its shape under the influence of a force, but this original form largely resumes after elimination of the acting force. Due to the fact that the first material is non-porous, in particular a growth of lithium dendrites through the first material is avoided. Avoiding the growth of lithium dendrites results in a reduction in the loading of the first material and thus in ensuring its operability.

Erfindungsgemäß ist zudem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle in einem Batteriesystem oder in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.According to the invention, moreover, the use of a battery cell according to the invention in a battery system or in a vehicle, in particular in a motor vehicle.

Bei einem Batteriesystem handelt es sich vorzugsweise um einen wiederaufladbaren elektrochemischen Energiespeicher. Das Batteriesystem enthält eine Batteriezelle und gegebenenfalls Vorrichtungen zur Steuerung der Batteriezelle sowie vorzugsweise Kontaktvorrichtungen. Die Kontaktvorrichtungen sind insbesondere zur Übertragung elektrischer Energie von dem Batteriesystem zu einem Verbraucher geeignet. Die Batteriezelle kann mit anderen Batteriezellen elektrisch verbindbar ausgestattet sein.A battery system is preferably a rechargeable electrochemical energy store. The battery system includes a battery cell and optionally devices for controlling the battery cell and preferably contact devices. The contact devices are particularly suitable for transmitting electrical energy from the battery system to a consumer. The battery cell may be electrically connectable to other battery cells.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Gitterstruktur wabenförmig oder die Zwischenräume der Gitterstruktur sind rechteckig, quadratisch, rautenförmig, dreieckig oder rund. Eine wabenförmige Gitterstruktur führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, eine möglichst hohe Stabilität durch das erste Material bei einer zugleich möglichst großen Oberfläche des zweiten Materials zu gewährleisten. Der Umstand, dass die Zwischenräume der Gitterstruktur rechteckig, quadratisch, rautenförmig oder dreieckig sind, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, eine möglichst große Oberfläche des zweiten Materials sicherzustellen. According to a further advantageous embodiment of the invention, the grid structure is honeycomb-shaped or the interstices of the grid structure are rectangular, square, diamond-shaped, triangular or round. A honeycomb-shaped lattice structure leads to the advantage according to the invention of ensuring the highest possible stability through the first material with a surface of the second material which is as large as possible at the same time. The fact that the interstices of the lattice structure are rectangular, square, diamond-shaped or triangular leads to the advantage according to the invention of ensuring the largest possible surface area of the second material.

Entsprechend einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist das erste Material gegenüber Ionenleitung isolierend. Durch den Umstand, dass das erste Material gegenüber Ionenleitung isolierend ist, finden Ionentransporte ausschließlich über das zweite Material statt, wodurch der Ionentransport kontrollierbar ist. Das erste und das zweite Material sind insbesondere elektrisch isolierend. According to a further preferred embodiment of the invention, the first material is insulating against ion conduction. Due to the fact that the first material is insulating with respect to ionic conduction, ion transports take place exclusively via the second material, whereby the ion transport is controllable. The first and the second material are in particular electrically insulating.

Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist eine Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Material weitestgehend dicht gegenüber einem, insbesondere flüssigen, Elektrolyten. Die weitestgehende Abdichtung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das zweite Material in eine Pressform gepresst und insbesondere danach gesintert wird. Daraufhin kann das zweite Material in einem nachfolgenden Schritt mit einem Polymer oder einem Metall als erstem Material in der Pressform umspritzt werden. Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass die Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Material weitestgehend dicht gegenüber einem Elektrolyten ist, wird ein unerwünschtes Eindringen des Elektrolyten in die Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Material weitestgehend vermieden. Durch das weitestgehende Vermeiden des Eindringens in die Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Material wird eine unerwünschte Störung der elektrochemischen Prozesse innerhalb der Batteriezelle und eine möglicherweise eintretende unerwünschte Schädigung der Batteriezelle vermieden.According to a further preferred embodiment of the invention, an interface between the first and the second material is largely tight against a, in particular liquid, electrolyte. The most extensive sealing can be achieved, for example, by pressing the second material into a mold and in particular sintering it afterwards. Thereafter, the second material may be overmolded in a subsequent step with a polymer or metal as the first material in the mold. By virtue of the fact that the interface between the first and the second material is largely dense with respect to an electrolyte according to the invention, unwanted penetration of the electrolyte into the interface between the first and the second material is largely avoided. By avoiding penetration into the interface between the first and the second material as much as possible, an undesired disturbance of the electrochemical processes within the battery cell and a potentially occurring undesired damage to the battery cell are avoided.

Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist das erste Material gegenüber einem Elektrolyten weitestehend chemisch inert. Der Umstand, dass das erste Material gegenüber einem Elektrolyten weitestgehend chemisch inert ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, Schädigungen des ersten Materials durch den Elektrolyten zu verhindern. Diese Verhinderung stellt beispielsweise die Flexibilität des Separators sicher und führt somit zu einer Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit der Batteriezelle und dem Batteriesystem, dass die Batteriezelle enthält.According to a further preferred embodiment of the invention, the first material is largely chemically inert to an electrolyte. The fact that the first material is largely chemically inert to an electrolyte leads to the advantage according to the invention of preventing damage to the first material by the electrolyte. This prevention ensures, for example, the flexibility of the separator and thus leads to an increase in safety in dealing with the battery cell and the battery system that contains the battery cell.

Entsprechend einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungform der Erfindung ist das erste Material aus einem Polymer, einem Metall, insbesondere einem beschichteten Metall, oder einem Verbund eines Polymers mit einem Metall und insbesondere mit einem beschichteten Metall ausgebildet. Der Umstand, dass das erste Material aus einem Polymer oder aus einem Verbund eines Polymers mit einem Metall und insbesondere mit einem beschichteten Metall ausgebildet ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil einer hohen Flexibilität des ersten Materials. Hintergrund der hohen Flexibilität des ersten Materials sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Polymeren, wie etwa ihre geringe Dichte. Ferner weisen Polymere eine hohe chemische Inertheit insbesondere gegenüber einem Elektrolyten und eine elektrische Isolationswirkung auf. Durch die Verwendung von Metallen wird auf Grund ihrer thermischen Stabilität die mechanische Stabilität des ersten Materials, beispielsweise bei einem Herstellungsprozess des ersten Materials, erhöht. Bei dem Polymer kann es sich beispielsweise um ein Polyolefin, wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, um ein Polyimid, um ein Polyester, um ein Polyvinyldenfluorid, um ein Polyacrylat, um ein Epoxid, um ein Polyetheretherketon oder um ein Silikon handeln. Polyimide, Polyester und Polyetheretherketone sind dabei bevorzugt, da diese Polymere eine im Vergleich zu anderen Polymeren höhere Temperaturstabilität aufweisen. Bei dem Metall kann es sich beispielsweise um Aluminium, Kupfer oder Nickel handeln. Aluminium weist insbesondere den Vorzug einer geringen Dichte auf. Die Oberflächen der Metalle sind insbesondere elektrisch isoliert ausgeführt. Das Aluminium ist vorzugsweise eloxiert.According to a next preferred embodiment of the invention, the first material of a polymer, a metal, in particular a coated metal, or a composite of a polymer with a metal and in particular with a coated metal is formed. The fact that the first material is formed from a polymer or from a composite of a polymer with a metal, and in particular with a coated metal, leads to the inventive advantage of high flexibility of the first material. Background of the high flexibility of the first material are the physical and chemical properties of polymers, such as their low density. Furthermore, polymers have a high chemical inertness, in particular to an electrolyte and an electrical insulation effect. Due to their thermal stability, the use of metals increases the mechanical stability of the first material, for example in a production process of the first material. For example, the polymer may be a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a polyimide, a polyester, a polyvinylidene fluoride, a polyacrylate, an epoxide, a polyetheretherketone, or a silicone. Polyimides, polyesters and polyetheretherketones are preferred, since these polymers have a higher temperature stability compared to other polymers. The metal may be, for example, aluminum, copper or nickel. In particular, aluminum has the advantage of low density. The surfaces of the metals are in particular designed to be electrically insulated. The aluminum is preferably anodized.

Entsprechend einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Dicke des Separators geringer 100 µm und insbesondere geringer 90 µm. Der Umstand, dass die Dicke des Separators geringer 100 µm und insbesondere According to a further preferred embodiment of the invention, the thickness of the separator is less than 100 microns and especially less than 90 microns. The fact that the thickness of the separator is less than 100 microns and in particular

geringer 90 µm ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, die Einsatzfähigkeit des Separators zu erhöhen. Je geringer die Dicke des Separators ist, desto geringer ist das von ihm innerhalb der Batteriezelle eingenommene Volumen, wodurch eine auf ein Gesamtvolumen der Batteriezelle bezogene Energiedichte erhöht wird. Ferner geht mit einem dünneren Separator ein geringerer Eigenwiderstand des Separators einher, dies führt zu einer besseren Ratenfähigkeit oder Strombelastbarkeit der Batteriezelle. Darüber hinaus geht mit einem dünneren Separator eine erhöhte mechanische Flexibilität des Separators einher.is less than 90 microns, leads to the advantage of the present invention to increase the operability of the separator. The smaller the thickness of the separator, the lower the volume occupied by it within the battery cell, whereby an energy density related to a total volume of the battery cell is increased. Furthermore, a thinner separator results in a lower intrinsic resistance of the separator, which leads to better rate capability or current carrying capacity of the battery cell. In addition, with a thinner separator accompanied increased mechanical flexibility of the separator.

Entsprechend einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist das zweite Material anorganisch und insbesondere keramisch. Durch die Geometrie des ersten Materials, lassen sich sehr dünne keramische Materialien verarbeiten, da diese von der Struktur des ersten Materials getragen werden und nicht unter dem eigenen Gewicht verformt werden. So wird ein Zerbrechen des zweiten Materials auf Grund mechanischer Belastung weitestgehend vermieden. Für den unwahrscheinlichen Fall eines Zerbrechens des zweiten Materials, wäre dieses Zerbrechen und der damit entstandene Bruch auf Grund der Geometrie des ersten Materials räumlich begrenzt. Bei dem keramischen Material kann es sich beispielsweise um Keramiken der allgemeinen Formel Li(1+x)Mx 3+M(2-x) 4+(PO4)3 handeln, wie insbesondere Li1,3AI0,3Ti1,7(PO4)3, um sulfidische Materialien, wie insbesondere Li2S-P2S5 oder Li2S-GeS2.P2S5, oder um Granate der allgemeinen Formel Li7La3Zr2O12 handeln. Vorzugsweise können sämtliche keramischen Verbindungen zusätzliche Dotierungselemente enthalten.According to a next preferred embodiment of the invention, the second material is inorganic and in particular ceramic. Due to the geometry of the first material, very thin ceramic materials can be processed, since these are supported by the structure of the first material and are not deformed under its own weight. Thus, a fracture of the second material due to mechanical stress is largely avoided. In the unlikely event of the second material breaking, this fracture and the resulting fracture would be spatially limited due to the geometry of the first material. In the ceramic material may be, for example, ceramics of the general formula Li (1 + x) M x 3+ M (2-x) 4+ (PO 4) 3 act, in particular Li1.3Al0.3Ti1.7 (PO4) 3, sulfide materials, in particular Li2S-P2S5 or Li2S-GeS2.P2S5, or grenades of the general formula Li7La3Zr2O12. Preferably, all ceramic compounds may contain additional doping elements.

Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung werden 80 bis 90% der Oberfläche des Separators durch die Oberfläche des zweiten Materials gebildet. Durch den Umstand, dass 80 bis 90% der Oberfläche des Separators durch die Oberfläche des zweiten Materials gebildet wird, steht möglichst viel Oberfläche des Separators zum Ionentransport zur Verfügung, ein Innenwiderstand der Batteriezelle ist niedrig und die genutzte Kapazität der Elektroden ist möglichst hoch.According to a next preferred embodiment of the invention, 80 to 90% of the surface of the separator is formed by the surface of the second material. The fact that 80 to 90% of the surface of the separator is formed by the surface of the second material, as much surface of the separator for ion transport is available, an internal resistance of the battery cell is low and the used capacity of the electrodes is as high as possible.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Nachfolgend wird die Erfindung anhang von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt. In the following, the invention will be attached to exemplary embodiments from which further inventive features may result, but to which the invention is not limited in scope. The embodiments are shown in the figures.

Es zeigt:It shows:

1 die schematische Darstellung einer Aufsicht einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einem erfindungsgemäßen Separator gemäß einer ersten Ausführungsform; 1 the schematic representation of a plan view of a battery cell according to the invention with a separator according to the invention according to a first embodiment;

2 die schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit dem erfindungsgemäßen Separator gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 the schematic sectional view of a battery cell according to the invention with the separator according to the invention according to a second embodiment.

In 1 ist eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einem erfindungsgemäßen Separator gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit BZ wird die Batteriezelle bezeichnet. Mit S wird der Separator der Batteriezelle BZ bezeichnet. Der Separator S der Batteriezelle BZ dient dem elektrochemischen Betrieb der Batteriezelle BZ. Der Separator S ist zur Ionenleitung zwischen zwei Elektroden, einer in dieser Figur nicht dargestellten Anode und einer in dieser Figur nicht dargestellten Kathode, innerhalb der Batteriezelle BZ geeignet. Mit M1 wird ein erstes Material des Separators S bezeichnet; das erste Material M1 weist eine Gitterstruktur auf. Entsprechend der in 1 schematisch dargestellten Ausführungsform des Separators S handelt es sich um ein wabenförmiges Gitter. Das erste Material M1 ist insbesondere gegenüber Ionenleitung isolierend und ist nicht-porös. Mit M2 wird ein zweites Material bezeichnet, das innerhalb des Gitters des ersten Materials M1 angeordnet ist. Das zweite Material M2 ist für Ionen leitend. Das erste Material M1 ist mechanisch flexibler als das zweite Material M2.In 1 is a plan view of a battery cell according to the invention with a separator according to the invention according to a first embodiment shown schematically. With BZ the battery cell is called. S denotes the separator of the battery cell BZ. The separator S of the battery cell BZ serves for the electrochemical operation of the battery cell BZ. The separator S is suitable for the ion conduction between two electrodes, an anode, not shown in this figure, and a cathode, not shown in this figure, within the battery cell BZ. M1 denotes a first material of the separator S; the first material M1 has a lattice structure. According to the in 1 schematically illustrated embodiment of the separator S is a honeycomb grid. The first material M1 is particularly insulating against ionic conduction and is non-porous. M2 refers to a second material disposed within the lattice of the first material M1. The second material M2 is conductive for ions. The first material M1 is mechanically more flexible than the second material M2.

In 2 wird eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle und ein erfindungsgemäßer Separator gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit BZ wird wiederum die Batteriezelle, mit S wird wiederum der Separator der Batteriezelle BZ bezeichnet. Mit STA werden Stromabnehmer bezeichnet, die Stromabnehmer STA können insbesondere aus Aluminium ausgebildet sein und sind zum Ableiten von elektrischen Strömen aus der Batteriezelle BZ geeignet. Mit K wird eine Kathode, mit A wird eine Anode der Batteriezelle BZ bezeichnet. Mit M1 wird das erste Material des Separators S bezeichnet. Mit M2 wird das zweite Material bezeichnet, dass innerhalb des Gitters des ersten Materials M1 des Separators S angeordnet ist. In 2 is a sectional view of a battery cell according to the invention and a separator according to the invention according to a second embodiment shown schematically. With BZ in turn the battery cell, S is again the separator of the battery cell BZ called. STA designates current collectors, the current collectors STA can in particular be made of aluminum and are suitable for deriving electrical currents from the battery cell BZ. K becomes a cathode, A denotes an anode of the battery cell BZ. M1 denotes the first material of the separator S. M2 denotes the second material that is arranged within the lattice of the first material M1 of the separator S.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • US 20130244085 [0002] US 20130244085 [0002]

Claims (10)

Batteriezelle (BZ), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, mit einer negativen Elektrode (A), einer positiven Elektrode (K) und einem Separator (S), wobei der Separator (S) ein erstes nicht-poröses Material (M1) aufweist, wobei das erste Material (M1) eine Gitterstruktur aufweist, und wobei der Separator (S) ein zweites Material (M2) aufweist, wobei das zweite Material (M2) von dem ersten Material (M1) verschieden und innerhalb der Zwischenräume der Gitterstruktur des ersten Materials (M1) angeordnet und für Ionen leitend ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material (M1) mechanisch flexibler als das zweite Material (M2) ist.Battery cell (BZ), in particular a lithium-ion battery cell, having a negative electrode (A), a positive electrode (K) and a separator (S), the separator (S) having a first non-porous material (M1), wherein the first material (M1) has a lattice structure, and wherein the separator (S) comprises a second material (M2), the second material (M2) being different from the first material (M1) and within the interstices of the lattice structure of the first material (M1) is arranged and conductive for ions, characterized in that the first material (M1) is mechanically more flexible than the second material (M2). Batteriezelle (BZ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur wabenförmig ist oder dass die Zwischenräume der Gitterstruktur rechteckig, quadratisch, rautenförmig, dreieckig oder rund sind.Battery cell (BZ) according to claim 1, characterized in that the grid structure is honeycomb-shaped or that the interstices of the grid structure are rectangular, square, diamond-shaped, triangular or round. Batteriezelle (BZ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material (M1) gegenüber Ionenleitung isolierend ist.Battery cell (BZ) according to claim 1 or 2, characterized in that the first material (M1) is insulating with respect to ion conduction. Batteriezelle (BZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grenzfläche zwischen dem ersten (M1) und dem zweiten Material (M2) weitestgehend dicht gegenüber einem Elektrolyt ist. Battery cell (BZ) according to one of the preceding claims, characterized in that an interface between the first (M1) and the second material (M2) is as far as possible close to an electrolyte. Batteriezelle (BZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material (M1) gegenüber einem Elektrolyt weitestgehend chemisch inert ist. Battery cell (BZ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first material (M1) is substantially chemically inert to an electrolyte. Batteriezelle (BZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material (M1) aus einem Polymer, einem Metall, insbesondere einem beschichteten Metall, oder einem Verbund eines Polymers mit einem Metall und insbesondere einem beschichteten Metall ausgebildet ist. Battery cell (BZ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first material (M1) is formed of a polymer, a metal, in particular a coated metal, or a composite of a polymer with a metal and in particular a coated metal. Batteriezelle (BZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Separators (S) geringer 100 µm ist und insbesondere geringer 90 µm ist. Battery cell (BZ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the separator (S) is less than 100 microns and in particular less than 90 microns. Batteriezelle (BZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (M2) anorganisch und insbesondere keramisch ist.Battery cell (BZ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second material (M2) is inorganic and in particular ceramic. Batteriezelle (BZ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 80% bis 90% der Oberfläche des Separators (S) durch Oberfläche des zweiten Materials (M2) gebildet wird.Battery cell (BZ) according to one of the preceding claims, characterized in that 80% to 90% of the surface of the separator (S) by the surface of the second material (M2) is formed. Verwendung einer Batteriezelle (BZ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Batteriesystem oder in einem Fahrzeug insbesondere in einem Kraftfahrzeug.Use of a battery cell (BZ) according to one of claims 1 to 9 in a battery system or in a vehicle, in particular in a motor vehicle.
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