DE102015211110A1

DE102015211110A1 - Aktivmaterial für eine Kathode einer Batteriezelle, Kathode und Batteriezelle

Info

Publication number: DE102015211110A1
Application number: DE102015211110.5A
Authority: DE
Inventors: Malte Rolff; Anika Marusczyk; Thomas ECKL
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2016-12-22
Also published as: US10020506B2; US20160372747A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aktivmaterial (42) für eine Kathode (22) einer Batteriezelle (2), umfassend eine erste Komponente, welche Li2MnO3 enthält. Dabei weist die erste Komponente eine Dotierung mit einem Dotiermaterial auf, welches ein Fluorid eines Übergangsmetalls enthält. Die Erfindung betrifft auch eine Kathode (22) einer Batteriezelle (2), welche ein erfindungsgemäßes Aktivmaterial (42) umfasst, sowie eine Batteriezelle (2), welche mindestens eine erfindungsgemäße Kathode (22) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aktivmaterial für eine Kathode einer Batteriezelle, welches eine erste Komponente, die Li₂MnO₃ enthält, umfasst. Die Erfindung betrifft auch eine Kathode einer Batteriezelle, die ein erfindungsgemäßes Aktivmaterial umfasst, sowie eine Batteriezelle, die mindestens eine erfindungsgemäße Kathode umfasst.
Stand der Technik
Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. Eine Batterie umfasst dabei eine oder mehrere Batteriezellen.
In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Lithium-Ionen-Batteriezellen kommen unter anderem in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen (Electric Vehicle, EV), Hybridfahrzeugen (Hybride Electric Vehicle, HEV) sowie Plug-In-Hybridfahrzeugen (Plug-In-Hybride Electric Vehicle, PHEV) zum Einsatz.
Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird, und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist.
Aus der DE 10 2012 208 321 A1 ist eine gattungsgemäße Batterie mit einer Kathode bekannt, deren Aktivmaterial ein Metalloxid sowie eine NCM-Verbindung, aufweist. Das Metalloxid ist dabei Li₂MnO₃ und die besagte NCM-Verbindung ist LiMO₂, wobei M ausgewählt ist aus den Elementen Nickel, Cobalt, Mangan.
Bei dem Aktivmaterial für die Anode handelt es sich beispielsweise um Silizium. Aber auch Graphit ist als Aktivmaterial für Anoden verbreitet. In das Aktivmaterial der Anode sind Lithiumatome eingelagert.
Beim Betrieb der Batteriezelle, also bei einem Entladevorgang, fließen Elektronen in einem äußeren Stromkreis von der Anode zur Kathode. Innerhalb der Batteriezelle wandern Lithiumionen bei einem Entladevorgang von der Anode zur Kathode. Dabei lagern die Lithiumionen aus dem Aktivmaterial der Anode reversibel aus, was auch als Delithiierung bezeichnet wird. Bei einem Ladevorgang der Batteriezelle wandern die Lithiumionen von der Kathode zu der Anode. Dabei lagern die Lithiumionen wieder in das Aktivmaterial der Anode reversibel ein, was auch als Lithiierung bezeichnet wird.
Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage eines Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, zu einem Elektrodenwickel gewunden. Ein solcher Elektrodenwickel wird auch als Jelly-Roll bezeichnet. Die Elektroden können auch zu einem Elektrodenstapel übereinander geschichtet sein.
Die beiden Elektroden des Elektrodenwickels oder des Elektrodenstapels werden mittels Kollektoren elektrisch mit Polen der Batteriezelle, welche auch als Terminals bezeichnet werden, verbunden. Eine Batteriezelle umfasst in der Regel einen oder mehrere Elektrodenwickel oder Elektrodenstapel. Die Elektroden und der Separator sind von einem in der Regel flüssigen Elektrolyt umgeben. Der Elektrolyt ist für die Lithiumionen leitfähig und ermöglicht den Transport der Lithiumionen zwischen den Elektroden.
In der DE 10 2012 831 A1 ist ein Spinell offenbart, welcher als Aktivmaterial für eine Kathode einer Batteriezelle einsetzbar ist. Der Spinell weist dabei eine Dotierung auf.
Aus der US 2011/0052988 A1 geht ebenfalls ein Aktivmaterial für eine Kathode einer Batteriezelle hervor, welches eine Dotierung aufweist.
Auch die US 4,973,534 offenbart eine Kathode für eine Batteriezelle, deren Aktivmaterial eine Dotierung aufweist.
Aus der US 6,022,641 A geht auch ein Aktivmaterial für eine Kathode einer Batteriezelle mit einer Dotierung hervor.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Aktivmaterial für eine Kathode einer Batteriezelle, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, vorgeschlagen, welches eine erste Komponente umfasst, die Li₂MnO₃, also ein Metalloxid, enthält.
Erfindungsgemäß weist die erste Komponente des Aktivmaterials eine Dotierung mit einem Dotiermaterial auf, welches ein Fluorid eines Übergangsmetalls enthält. Durch die Dotierung wird dabei ein Teil des Metalloxids Li₂MnO₃, insbesondere des Anteils an MnO₃, der ersten Komponente durch das Dotiermaterial ersetzt. Das Übergangsmetall ist dabei zu einer Redoxreaktion fähig. Das Übergangsmetall kann entsprechende Oxidationszustände annehmen und ist ausreichend elektronegativ, um Elektronen an sich zu binden und nicht an benachbartes Mangan abzugeben. Dadurch nimmt das Übergangsmetall auch an der Ladungskompensierung teil.
Durch die Dotierung wird vorzugsweise ein Anteil zwischen 1% und 15% des Metalloxids Li₂MnO₃, insbesondere des Anteils an MnO₃, der ersten Komponente des Aktivmaterials der Kathode durch das Dotiermaterial mit dem Fluorid des Übergangsmetalls ersetzt.
Vorzugsweise umfasst das Aktivmaterial eine zweite Komponente, welche LiTMO₂, also eine NCM-Verbindung, enthält. Dabei ist TM ein Übergangsmetall, vorzugsweise ausgewählt aus den Elementen Nickel, Cobalt, Mangan. Das Aktivmaterial, welches ein Metalloxid und eine NCM-Verbindung umfasst, insbesondere Li₂MnO₃ und LiTMO₂, ermöglicht eine verhältnismäßig große Kapazität der Batteriezelle verbunden mit einer verhältnismäßig hohen Spannung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält das Dotiermaterial Natrium. Durch die Dotierung der ersten Komponente wird dabei auch ein Anteil an Lithium des Metalloxids Li₂MnO₃ durch das Natrium des Dotiermaterials ersetzt. Dadurch wird die Ratenfähigkeit des Aktivmaterials positiv beeinflusst.
Das Dotiermaterial enthält insbesondere ein Natriumübergangsmetallfluorid, gemäß folgender Formel: Na_xMF_y mit 0 ≤ x ≤ 4 und 1 ≤ y ≤ 6, und wobei M ein Übergangsmetall ist.
Beispiele für Dotiermaterialien sind unter anderem:
NiF₂, PtF₂, CoF₂ PdF₂, jeweils ohne Natrium, also mit x = 0, sowie
NaMF₃, Na₃MF₆, Na₄MF₆, jeweils mit Natrium, also mit x ≥ 1.
Das Übergangsmetall M ist vorzugsweise ausgewählt aus den Elementen Nickel, Cobalt, Platin, Palladium. Besagte Elemente Nickel, Cobalt, Platin und Palladium weisen einen Ionenradius auf, welcher dem Ionenradius von Mangan ähnlich ist. Daher eignen besagte Elemente sich für die Dotierung des Metalloxids Li₂MnO₃ besonders gut. Auch weisen Nickel, Cobalt, Platin und Palladium eine verhältnismäßig hohe Elektronegativität auf. Ni und Co sind dabei leicht elektronegativer als Mn. Pt und Pd sind noch elektronegativer als Ni und Co. Auch weisen Pt und Pd einen leicht höheren Ionenradius als Mn auf.
Insbesondere die Übergangsmetalle Nickel und Cobalt sind zudem auch im Verhältnis zu Pt und Pd kostengünstig. Auch sind Nickel und Cobalt regelmäßig in der NCM-Verbindung der zweiten Komponente des Aktivmaterials der Kathode enthalten. Dadurch sind auch Probleme, die durch mangelnde Kompatibilität der Übergangsmetalle verursacht werden können, deutlich verringert oder auch ausgeschlossen.
Die zunächst inaktive erste Komponente des Aktivmaterials der Kathode, die das Metalloxid Li₂MnO₃ enthält, wird während einer Formierung der Batteriezelle unter irreversibler Abspaltung von Sauerstoff aktiviert. Die Formierung der Batteriezelle findet dabei statt, indem eine definierte Spannung erstmalig an die Batteriezelle angelegt wird, und wobei erstmalig ein definierter Strom durch die Batteriezelle fließt. Ein solches Verfahren zur Formierung einer Batteriezelle, bei dem Formierungsströme zu einer Aktivierung elektrochemischer Prozesse in die Batteriezelle eingeprägt werden, ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2012 214 119 A1 bekannt.
Die Dotierung der ersten, das Metalloxid Li₂MnO₃ enthaltenden Komponente findet dabei vor der besagten Formierung und Aktivierung der Batteriezelle statt. Durch die Dotierung reduziert sich die notwendige Aktivierungsenergie der ersten, das Metalloxid Li₂MnO₃ enthaltenden Komponente des Aktivmaterials der Kathode. Ebenso sinkt durch die Dotierung der irreversible Sauerstoffverlust während der besagten Aktivierung. Dadurch entstehen weniger Fehlstellen in dem Aktivmaterial der Kathode, über welche Übergangsmetalle, wie insbesondere Mangan, später wandern können. Somit erfolgen durch die Dotierung eine Stabilisierung der Struktur des Aktivmaterials der Kathode und damit eine Stabilisierung von Spannung und Kapazität der Batteriezelle mit der Kathode.
Bei der Dotierung werden anteilig Mn⁴⁺ Atome sowie O^2– Atome des Metalloxids Li₂MnO₃ durch das Natriumübergangsmetallfluorid ersetzt. Beispielsweise werden bei einer Dotierung mit NiF₂ zwei _O2– durch zwei F^–, sowie ein Mn⁴⁺ Atom durch ein Ni²⁺ Atom ersetzt, welches bei Delithiierung zu einem Ni⁴⁺ Atom oxidiert wird. Bei einer Dotierung mit PtF₂ wird ein Mn⁴⁺ Atom durch ein Pt²⁺ Atom ersetzt, welches bei Delithiierung zu einem Pt⁴⁺ Atom oxidiert wird, bei einer Dotierung mit CoF₂ wird ein Mn⁴⁺ Atom durch ein Co²⁺ Atom ersetzt, welches bei Delithiierung zu einem Co⁴⁺ Atom oxidiert wird, und bei einer Dotierung mit PdF₂ wird ein Mn⁴⁺ Atom durch ein Pd²⁺ Atom ersetzt, welches bei Delithiierung zu einem Pd⁴⁺ Atom oxidiert wird.
Beispielsweise wird bei einer Dotierung mit NaMF₃ ein Mn⁴⁺ Atom durch ein M²⁺ Atom ersetzt, welches zu einem M⁴⁺ Atom oxidiert wird, bei einer Dotierung mit Na₃MF₆ wird ein Mn⁴⁺ Atom durch ein M³⁺ Atom ersetzt, welches bei Delithiierung zu einem M⁴⁺ Atom oxidiert wird, und bei einer Dotierung mit Na₄MF₆ wird ein Mn⁴⁺ Atom durch ein M²⁺ Atom ersetzt, welches bei Delithiierung zu einem M⁴⁺ Atom oxidiert wird. Dabei ist M ein Übergangsmetall, vorzugsweise ausgewählt aus den Elementen Nickel, Cobalt, Platin, Palladium.
Allgemein entsteht durch die Dotierung der ersten, das Metalloxid Li₂MnO₃ enthaltenden Komponente des Aktivmaterials der Kathode mit dem das Natriumübergangsmetallfluorid enthaltenden Dotiermaterial ein Material gemäß folgender Formel: Li_2-nMn_1-yM_yNa_nO_3-zF_z mit y > 0, z > 0 und n ≥ 0, und wobei M ein Übergangsmetall ist, vorzugsweise ausgewählt aus den Elementen Nickel, Cobalt, Platin, Palladium.
Allgemein entsteht durch die besagte Dotierung ein Aktivmaterial der Kathode mit einer ersten, das Metalloxid Li₂MnO₃ und das Dotiermaterial enthaltenden Komponente und mit einer zweiten, die NCM-Verbindung LiTMO₂ enthaltenden Komponente gemäß folgender Formel: x(LiTMO₂):(1 – x)(Li_2-nMn_1-yM_yNa_nO_3-zF_z) mit x < 1, y > 0, z > 0 und n ≥ 0, und wobei M ein Übergangsmetall ist, vorzugsweise ausgewählt aus den Elementen Nickel, Cobalt, Platin, Palladium, und wobei TM ein Übergangsmetall, vorzugsweise ausgewählt aus den Elementen Nickel, Cobalt, Mangan.
Es wird auch eine Kathode einer Batteriezelle vorgeschlagen, welche ein erfindungsgemäßes Aktivmaterial umfasst.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist auf dem Aktivmaterial der Kathode eine Kathodenbeschichtung aufgebracht, welche AlF₃ enthält. Eine Beschichtung des Aktivmaterials der Kathode mit Aluminiumfluorid wirkt sich positiv auf die Kapazität der Batteriezelle aus.
Insbesondere verhindert oder reduziert die besagte Kathodenbeschichtung einen Kontakt des Aktivmaterials der Kathode mit einem in der Batteriezelle enthaltenen Elektrolyt. Damit sind ein Auswaschen von Übergangsmetallen aus dem Aktivmaterial der Kathode und ein Wandern von ausgewaschenen Übergangsmetallen zu der Anode der Batteriezelle ebenfalls verhindert oder reduziert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird auf dem Aktivmaterial der Kathode eine Kathodenbeschichtung aufgebracht, welche Kohlenstoff enthält. Eine derartige Kathodenbeschichtung gewährleistet eine homogene elektronische Kontaktierung der Kathode.
Die besagte, AlF₃ enthaltende Kathodenbeschichtung sowie die besagte Kohlenstoff enthaltende Kathodenbeschichtung können auch gemeinsam auf dem Aktivmaterial der Kathode aufgebracht sein, insbesondere übereinander, also schichtweise.
Es wird auch eine Batteriezelle vorgeschlagen, welche mindestens eine erfindungsgemäße Kathode umfasst.
Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einem Werkzeug oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Unter Werkzeugen sind dabei insbesondere Heimwerkzeuge sowie Gartenwerkzeuge zu verstehen. Unter Consumer-Elektronik-Produkten sind insbesondere Mobiltelefone, Tablet-PCs oder Notebooks zu verstehen.
Vorteile der Erfindung
Durch die Dotierung des Metalloxids in dem Aktivmaterial der Kathode mit einem Dotiermaterial, welches ein Fluorid eines Übergangsmetalls enthält, bleibt die Spannung der Lithium-Ionen-Batteriezelle über einen verhältnismäßig großen Zeitraum und über hohe Zyklenzahlen stabil. Ebenso bleibt die Kapazität der Lithium-Ionen-Batteriezelle über einen verhältnismäßig großen Zeitraum und über hohe Zyklenzahlen stabil. Spannungsverlust sowie Kapazitätsverlust sind deutlich vermindert. Damit steigt die Lebensdauer der Batterie, wodurch eine kommerzielle Nutzung, insbesondere von Lithium-Ionen-Batterien mit einer NCM-Verbindung in dem Aktivmaterial der Kathode, möglich wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle und
2 eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Batteriezelle aus 1.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine Batteriezelle 2 schematisch dargestellt. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Zellengehäuse 3, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Das Zellengehäuse 3 ist vorliegend elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Das Zellengehäuse 3 kann aber auch aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, gefertigt sein.
Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Terminals 11, 12 auch geladen werden. Die Terminals 11, 12 sind beabstandet voneinander an einer Deckfläche des prismatischen Zellengehäuses 3 angeordnet.
Innerhalb des Zellengehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist ein Elektrodenwickel angeordnet, welcher zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, aufweist. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und unter Zwischenlage eines Separators 18 zu dem Elektrodenwickel gewickelt. Es ist auch denkbar, dass mehrere Elektrodenwickel in dem Zellengehäuse 3 vorgesehen sind. Anstelle des Elektrodenwickels kann auch beispielsweise ein Elektrodenstapel vorgesehen sein.
Die Anode 21 umfasst ein anodisches Aktivmaterial 41, welches folienartig ausgeführt ist. Das anodische Aktivmaterial 41 weist als Grundstoff Silizium oder eine Silizium enthaltende Legierung auf.
Die Anode 21 umfasst ferner einen Stromableiter 31, welcher ebenfalls folienartig ausgebildet ist. Das anodische Aktivmaterial 41 und der Stromableiter 31 sind flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden. Der Stromableiter 31 der Anode 21 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Der Stromableiter 31 der Anode 21 ist elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden.
Bei der Kathode 22 handelt es sich vorliegend um eine HE(Hochenergie)-NCM(Nickel-Cobalt-Mangan)-Kathode. Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42, welches in Partikelform vorliegt. Zwischen den Partikeln des kathodischen Aktivmaterials 42 sind Zusatzstoffe, insbesondere Leitruß und Binder, angeordnet. Das kathodische Aktivmaterial 42 und die besagten Zusatzstoffe bilden dabei einen Verbund, welcher folienartig ausgeführt ist.
Das kathodische Aktivmaterial 42 weist eine erste Komponente auf, die Li₂MnO₃ enthält. Die erste Komponente des kathodischen Aktivmaterials 42 weist ferner eine Dotierung mit einem Dotiermaterial auf, welches ein Fluorid eines Übergangsmetalls enthält. Bei dem Übergangsmetall handelt es sich beispielsweise um Nickel, Cobalt, Platin oder Palladium. Auch andere Übergangsmetalle, wie beispielsweise Titan, Niob, Molybdän oder Wolfram, sind denkbar.
Das Dotiermaterial kann zusätzlich Natrium enthalten. Allgemein ist das Dotiermaterial ein Natriumübergangsmetallfluorid gemäß folgender Formel: Na_xMF_y mit 0 ≤ x ≤ 4 und 1 ≤ y ≤ 6, und wobei M ein Übergangsmetall ist, insbesondere Nickel, Cobalt, Platin oder Palladium.
Das kathodische Aktivmaterial 42 weist ferner eine zweite Komponente auf, die eine NCM-Verbindung, nämlich LTMO₂ _, enthält. TM ist dabei ein Übergangsmetall, insbesondere ausgewählt aus Nickel, Cobalt und Mangan. Auch andere Übergangsmetalle, wie beispielsweise Titan, Niob, Molybdän oder Wolfram, sind denkbar. Weitere Bestandteile des kathodischen Aktivmaterials 42 sind insbesondere PVDF-Binder, Graphit und Ruß.
Die Kathode 22 umfasst ferner einen Stromableiter 32, welcher ebenfalls folienartig ausgebildet ist. Der Verbund aus dem kathodischen Aktivmaterial 42 und den Zusatzstoffen und der Stromableiter 32 sind flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden. Der Stromableiter 32 der Kathode 22 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium. Der Stromableiter 32 der Kathode 22 ist elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.
Die Anode 21 und die Kathode 22 sind durch den Separator 18 voneinander getrennt. Der Separator 18 ist ebenfalls folienartig ausgebildet. Der Separator 18 ist elektronisch isolierend ausgebildet, aber ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig.
Das Zellengehäuse 3 der Batteriezelle 2 ist mit einem flüssigen Elektrolyt 15, oder mit einem Polymerelektrolyt, gefüllt. Der Elektrolyt 15 umgibt dabei die Anode 21, die Kathode 22 und den Separator 18. Auch der Elektrolyt 15 ist ionisch leitfähig.
In 2 ist eine Abwandlung der Batteriezelle 2 aus 1 schematisch dargestellt. Die abgewandelte Batteriezelle 2 umfasst ebenfalls ein Zellengehäuse 3, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Die Batteriezelle 2 ähnelt weitgehend der Batteriezelle 2 aus 1. Im Folgenden wird daher insbesondere auf Unterschiede zu der Batteriezelle 2 aus 1 eingegangen.
Auf die Partikel des kathodischen Aktivmaterials 42 ist eine Kathodenbeschichtung 52 aufgebracht. Die Partikel des kathodischen Aktivmaterials 42 sind von der Kathodenbeschichtung 52 umgeben. Die Kathodenbeschichtung 52 umhüllt somit die Partikel des kathodischen Aktivmaterials 42.
Die Kathodenbeschichtung 52 enthält vorliegend Aluminiumfluorid, also AlF₃. Die Kathodenbeschichtung 52 verhindert oder reduziert einen Kontakt des kathodischen Aktivmaterials 42 mit dem in dem Zellengehäuse 3 der Batteriezelle 2 enthaltenen Elektrolyt 15. Damit ist ein Auswaschen von Übergangsmetallen aus dem kathodischen Aktivmaterials 42 und ein Wandern von ausgewaschenen Übergangsmetallen zu der Anode 21 der Batteriezelle 2 ebenfalls verhindert oder reduziert.
Die Kathodenbeschichtung 52 kann auch Kohlenstoff enthalten. Eine derartige Kathodenbeschichtung 52 gewährleistet eine homogene elektronische Kontaktierung der Kathode 22. Die Kathodenbeschichtung 52 kann dabei insbesondere mehrschichtig aufgebaut sein und dabei beispielsweise eine Schicht aus Aluminiumfluorid, also AlF₃, und eine Schicht aus Kohlenstoff enthalten.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012208321 A1 [0005]
DE 102012831 A1 [0010]
US 2011/0052988 A1 [0011]
US 4973534 [0012]
US 6022641 A [0013]
DE 102012214119 A1 [0023]

Claims

Aktivmaterial (42) für eine Kathode (22) einer Batteriezelle (2), umfassend eine erste Komponente, welche Li₂MnO₃ enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente eine Dotierung mit einem Dotiermaterial aufweist, welches ein Fluorid eines Übergangsmetalls enthält.
Aktivmaterial (42) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivmaterial (42) eine zweite Komponente umfasst, welche LiTMO₂ enthält, wobei TM ein Übergangsmetall ist, vorzugsweise ausgewählt aus den Elementen Nickel, Cobalt, Mangan.
Aktivmaterial (42) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotiermaterial Natrium enthält.
Aktivmaterial (42) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotiermaterial Na_xMF_y enthält, mit 0 ≤ x ≤ 4 und 1 ≤ y ≤ 6, wobei M ein Übergangsmetall ist.
Aktivmaterial (42) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass M ausgewählt ist aus den Elementen Nickel, Cobalt, Platin, Palladium.
Kathode (22) einer Batteriezelle (2), umfassend ein Aktivmaterial (42) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Kathode (22) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Aktivmaterial (42) eine Kathodenbeschichtung (52) aufgebracht ist, welche AlF₃ enthält.
Kathode (22) nach einer der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Aktivmaterial (42) eine Kathodenbeschichtung (52) aufgebracht ist, welche Kohlenstoff enthält.
Batteriezelle (2), umfassend mindestens eine Kathode (22) nach einem der Ansprüche 6 bis 8.
Verwendung einer Batteriezelle (2) nach Anspruch 9 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einem Werkzeug oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt.