DE102016112125A1

DE102016112125A1 - Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolyts, Festelektrolyt und Festoxidbrennstoffzelle

Info

Publication number: DE102016112125A1
Application number: DE102016112125.8A
Authority: DE
Inventors: Feng Han; Rémi Costa; Robert Semerad
Original assignee: Ceraco Ceram Coating GmbH; CERACO CERAMIC COATING GmbH; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Ceraco Ceram Coating GmbH; CERACO CERAMIC COATING GmbH; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-01-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolyts mit einem mehrschichtigen Aufbau, insbesondere für eine Festoxidbrennstoffzelle, umfassend das Bereitstellen einer Trägerschicht aus einem porösen Material; das Aufbringen einer oder mehrerer Schichten aus einem ionenleitenden Material mittels nasschemischem Auftrag und anschließender thermischer Behandlung bei einer Temperatur unter 1000 °C; und das Aufbringen einer oder mehrerer nicht-poröser Schichten aus einem ionenleitenden Material mittels Gasphasenabscheidung bei einer Temperatur unter 1000 °C.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolyts mit einem mehrschichtigen Aufbau, insbesondere für eine Festoxidbrennstoffzelle.
Die Erfindung betrifft ferner einen Festelektrolyt, der nach diesem Verfahren hergestellt ist, sowie eine den Festelektrolyt umfassende Festoxidbrennstoffzelle.
Die in Festoxidbrennstoffzellen eingesetzten Elektrolyten zeichnen sich dadurch aus, dass sie elektrisch isolierend sind, aber eine Leitfähigkeit für Ionen aufweisen, insbesondere für Oxidionen wie z.B. im Fall des häufig verwendeten Yttrium-stabilisierten Zirkoniumoxids, oder auch für Protonen wie z.B. im Fall von Yttrium-dotiertem Bariumzirkonat.
Aus dem Stand der Technik ist insbesondere die Herstellung von Festelektrolyten aus solchen oxidkeramischen Materialien mittels Vakuumplasmaspritzen (VPS) bekannt (siehe z.B. T. Szabo et al., ECS Transactions 2009 (25) 175–185). Die mit diesem Verfahren hergestellten Festelektrolyten weisen eine Dicke im Bereich von 35 bis 50 µm auf. Die Herstellung von wesentlich dünneren Schichten, die im Hinblick auf die Optimierung der Leitfähigkeit des Festelektrolyten wünschenswert wären, ist mittels VPS nicht möglich.
Zur Herstellung entsprechend dünnerer Festelektrolyte sind Verfahren bekannt, bei denen Nanopartikel der oxidkeramischen Materialien gesintert werden (siehe z.B. F. Han et al., Journal of Power Sources 2012 (218) 157–162). Die hierbei eingesetzten hohen Temperaturen von über 1.300 °C, die erforderlich sind, um eine ausreichende Stabilität zu erreichen, sind allerdings aus verschiedenen Gründen nachteilig. Zum einen können die hohen Temperaturen unter atmosphärischen Bedingungen zu einer Korrosion der verwendeten metallischen Trägermaterialien und damit zu einer Beeinträchtigung der elektrochemischen Funktionalität führen. Ferner bewirken die hohen Temperaturen eine Schrumpfung der gesinterten Schicht, was insbesondere bei größeren Festelektrolyten (d.h. für großflächigere Zellen) zu Verformungen und geometrischen Abweichungen von einer ebenen Schicht führt. Im Extremfall kann es durch die Schrumpfung auch zu Rissen in der gesinterten Schicht kommen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines ausreichend dünnen und gasdichten Festelektrolyts vorzuschlagen, mit dem die oben genannten Probleme vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es die folgenden Schritte umfasst:

a) Bereitstellen einer Trägerschicht aus einem porösen Material;
b) Aufbringen einer oder mehrerer Schichten aus einem ionenleitenden Material mittels nasschemischem Auftrag und anschließender thermischer Behandlung bei einer Temperatur unter 1000 °C;
c) Aufbringen einer oder mehrerer nicht-poröser Schichten aus einem ionenleitenden Material mittels Gasphasenabscheidung bei einer Temperatur unter 1000 °C.

Die poröse Trägerschicht, auf die die Schichten des erfindungsgemäßen Festelektrolyts aufgebracht werden, ist vorzugsweise elektrisch leitend, und kann insbesondere eine Anode oder eine Kathode für eine Festoxidbrennstoffzelle sein, oder auch eine elektrochemisch neutrale Schicht. Die Porosität der Trägerschicht liegt typischerweise im Bereich von unter 200 nm.
Durch das erfindungsgemäße Aufbringen einer oder mehrerer Schichten mittels nasschemischem Auftrag und anschließender thermischer Behandlung auf die Trägerschicht wird die Porosität reduziert und es dadurch ermöglicht, im Anschluss eine oder mehrere nicht-poröse Schichten mittels Gasphasenabscheidung aufzubringen, die die Gasdichtigkeit des Festelektrolyts gewährleisten. Mit einer Gasphasenabscheidung unmittelbar auf die poröse Trägerschicht könnte dieses Ergebnis nicht erreicht werden.
Dadurch, dass sämtliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Temperatur unter 1000 °C durchgeführt werden können, d.h. im Bereich der normalen Betriebstemperatur einer Festoxidbrennstoffzelle, können die Korrosion der verwendeten Materialien sowie Verformungen der Schichten durch thermische Spannungen deutlich reduziert oder ganz vermieden werden. Dies ermöglicht insbesondere die Herstellung von großflächigen Festoxidbrennstoffzellen mit dem erfindungsgemäßen Festelektrolyt.
Der nasschemische Auftrag in Schritt b des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst insbesondere den Auftrag einer Suspension, einer kolloidalen Lösung oder eines Sols von Partikeln aus ionenleitendem Material auf die Trägerschicht bzw. auf eine vorhergehende Schicht des ionenleitenden Materials. Die Suspension oder Lösung umfasst vorzugsweise ein organisches Bindemittel, welches bei der anschließenden thermischen Behandlung eliminiert wird. Alternativ ist es auch denkbar, zunächst nur Partikel aus einem inerten Material, welches keine Leitfähigkeit aufweist, nasschemisch aufzutragen und thermisch zu behandeln, und das ionenleitende Material nachträglich in die Schicht(en) einzubringen, z.B. mittels Infiltration.
Die Partikel, die für den nasschemischen Auftrag verwendet werden, weisen bevorzugt eine mittlere Größe im Bereich von 1 bis 100 nm auf, weiter bevorzugt von 5 bis 50 nm.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt b das Aufbringen von zwei oder mehr Schichten, wobei die Temperatur der thermischen Behandlung von der ersten zur letzten Schicht hin abnimmt. Dabei kann die thermische Behandlung bei der ersten Schicht insbesondere bei einer Temperatur von 900 bis 1000 °C erfolgen und bei der letzten Schicht insbesondere bei einer Temperatur von 600 bis 700 °C. Durch die höhere Temperatur wird bei der ersten Schicht eine gute Anbindung an die Substratschicht und eine hohe mechanische Stabilität erreicht, während die niedrigere Temperatur bei der letzten Schicht zu einer möglichst feinporösen Struktur führt, d.h. zu einer möglichst geringen Rauigkeit der Oberfläche für die anschließende Gasphasenabscheidung.
Eine abnehmende Porosität der nasschemisch aufgebrachten Schichten kann zusätzlich dadurch erreicht werden, dass die mittlere Größe der aufgetragenen Partikel von der ersten zur letzten Schicht hin abnimmt, beispielsweise von ca. 50 nm bis ca. 5 nm.
Die zwei oder mehr Schichten in Schritt b des erfindungsgemäßen Verfahrens können entweder dasselbe oder verschiedene ionenleitende Materialien umfassen. Die Verwendung desselben Materials ist jedoch in der Regel bevorzugt.
Die Gasphasenabscheidung in Schritt c des Verfahrens kann insbesondere alle Arten einer physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) oder einer chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) umfassen. Beispiele dieser Verfahren sind EBPVD (electron beam PVD), PLD (pulsed laser deposition), Sputtern, PECVD (plasma-enhanced CVD), MOCVD (metal-organic CVD) und ALD (atomic layer deposition). Dabei wird in den meisten Fällen von Partikeln ausgegangen, die eine Größe im Bereich von 1 bis 500 nm aufweisen, insbesondere von 1 bis 100 nm.
Die Gasphasenabscheidung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 400 bis 800 °C durchgeführt. Unter diesen Bedingungen kann eine im Wesentlichen gasdichte Schicht des Festelektrolyts erzeugt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass im Rahmen von Schritt c des Verfahrens zwei oder mehr Schichten aus verschiedenen ionenleitenden Materialien mittels Gasphasenabscheidung aufgebracht werden.
Das oder die in Schritt c aufgebrachten ionenleitenden Materialien können gleich oder verschieden sein von dem oder den in Schritt b aufgebrachten ionenleitenden Materialien. Beispielsweise können in Schritt b mehrere Schichten aus einem ersten ionenleitenden Material aufgebracht werden, und in Schritt c eine Schicht aus diesem ersten ionenleitenden Material und eine weitere Schicht aus einem zweiten ionenleitenden Material.
Das oder die ionenleitenden Materialien, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden, sind bevorzugt ausgewählt aus Oxidkeramiken, insbesondere aus dotierten Zirkoniumoxiden, wie z.B. Yttriumstabilisiertem Zirkoniumoxid (YSZ), aus dotierten Ceroxiden, wie z.B. Gadolinium-dotiertem Ceroxid (GDC), Yttrium-dotiertem Bariumzirkonat (BZY), Yttrium-dotiertem Bariumcerat (BCY), dotiertem Bismut(III)-oxid und dotierten Lanthangallaten. Für bestimmte Anwendungen des Festelektrolyts können aber auch Kationen leitende Materialien eingesetzt werden, insbesondere protonenleitende oder Lithium-, Natrium- oder Silberionen leitende Materialien.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Festelektrolyt mit einem mehrschichtigen Aufbau, insbesondere für eine Festoxidbrennstoffzelle, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Festelektrolyts wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Festelektrolyt beträgt die Gesamtdicke aller Schichten aus dem oder den ionenleitenden Materialien von 0,5 bis 10 µm, bevorzugt von 1 bis 5 µm. Trotz des mehrschichtigen Aufbaus ist die Gesamtdicke daher deutlich geringer als bei einem mittels Vakuumplasmaspritzen hergestellten Festelektrolyt.
Die Gesamtdicke der nasschemisch aufgebrachten Schichten beträgt bevorzugt von 0,1 bis 5 µm, weiter bevorzugt von 0,5 bis 3 µm, und die Gesamtdicke der mittels Gasphasenabscheidung aufgebrachten Schichten beträgt bevorzugt von 0,5 bis 5 µm, weiter bevorzugt von 0,5 bis 2 µm.
Wie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, umfasst der Festelektrolyt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mehrere nasschemisch aufgebrachte Schichten, deren Porosität mit der Entfernung von der Trägerschicht abnimmt.
Insbesondere kann die der Trägerschicht benachbarte nasschemisch aufgebrachte Schicht eine Porengröße im Bereich von 100 bis 300 nm aufweisen, und die von der Trägerschicht entfernteste nasschemisch aufgebrachte Schicht eine Porengröße im Bereich von 1 bis 150 nm, bevorzugt von 1 bis 50 nm.
Der erfindungsgemäße Festelektrolyt weist bevorzugt eine Leckrate von weniger als 5·10^–3 Pa·m³·s^–1 auf, die aufgrund der mittels Gasphansenabscheidung aufgebrachten nicht-porösen Schicht(en) erreicht wird.
Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Festoxidbrennstoffzelle, die einen erfindungsgemäßen Festelektrolyt umfasst. Der Festelektrolyt kann aber auch in einer Festoxidelektrolysezelle zum Einsatz kommen, oder in anderen elektrochemischen Anwendungen wie Festphasenbatterien usw.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
Es zeigen im Einzelnen:
1: elektronenmikroskopische Aufnahme eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Festelektrolyts;
2: elektronenmikroskopische Aufnahme eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Festelektrolyts; und
3: elektronenmikroskopische Aufnahme eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Festelektrolyts.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Festelektrolyt mit einem mehrschichtigen Aufbau für eine Festoxidbrennstoffzelle gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt werden:
In einem Schritt a wird eine elektrisch leitende Trägerschicht bereitgestellt, z.B. aus dem Material NiCrAl-LST-NiO. Die Trägerschicht weist eine homogene Oberfläche mit einer definierten Porosität von unter 200 nm auf.
In einem Schritt b werden Partikel aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumoxid (YSZ) mit einer mittleren Partikelgröße von 5 bis 50 nm nasschemisch auf die Substratschicht aufgebracht, und zwar in Form einer wässrigen Suspension mit einem organischen Bindemittel (z.B. Polyvinylalkohol). Der Auftrag der Suspension erfolgt mit einer Schichtdicke von weniger als 1 µm mittels eines Sprüh- oder Tauchverfahrens. Anschließend wird die aufgetragene Suspension bei einer Temperatur von etwa 900 °C thermisch behandelt.
Der Schritt b wird wiederholt, indem eine zweite Schicht aus YSZ nasschemisch aufgebracht wird, allerdings mit dem Unterschied, dass die thermische Behandlung dieser zweiten Schicht bei einer Temperatur von etwa 700 °C erfolgt. Dies führt zu einer deutlich feineren Porosität von unter 5 nm.
In einem Schritt c wird eine Schicht aus Gadolinium-dotiertem Ceroxid (GDC) mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) auf die zweite nasschemische Schicht aufgebracht, und zwar bei einer Temperatur im Bereich von 600 bis 800 °C. Die PVD-Schicht weist eine nicht-poröse Struktur auf und gewährleistet die Gasdichtigkeit des Festelektrolyts.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme des gemäß diesem Verfahren hergestellten ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Festelektrolyts ist in der 1 dargestellt, wobei die einzelnen Schichten mit folgenden Bezugszeichen versehen sind:
Bezugszeichenliste

10: Substratschicht aus NiCrAl-LST-NiO
21: erste nasschemische Schicht aus YSZ, grobporös, Dicke ca. 1 µm
22: zweite nasschemische Schicht aus YSZ, feinporös, Dicke ca. 1 µm
30: PVD-Schicht aus GDC, Dicke ca. 2 µm

Eine Festoxidbrennstoffzelle mit einem Festelektrolyt gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist eine Leckrate unterhalb des relevanten Grenzwertes von 5·10^–3 Pa·m³·s^–1 auf.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Festelektrolyts kann gemäß folgendem Verfahren hergestellt werden:
Die Schritte a und b werden wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Auf die zweite nasschemische YSZ-Schicht wird zunächst eine Schicht aus YSZ mittels physikalischer Gasphasenabscheidung aufgebracht, und hierauf eine Schicht aus Gadolinium-dotiertem Ceroxid (GDC) ebenfalls mittels PVD.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Festelektrolyts gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiels ist in der 2 dargestellt und weist folgenden Schichtaufbau auf:
Bezugszeichenliste

10: Trägerschicht aus NiCrAl-LST-NiO
21: erste nasschemische YSZ-Schicht, grobporös, Dicke ca. 1 µm
22: zweite nasschemische YSZ-Schicht, feinporös, Dicke ca. 1 µm
31: PVD-Schicht aus YSZ, Dicke ca. 0,5 µm
32: PVD-Schicht aus GDC, Dicke ca. 1 µm

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Festelektrolyts kann im Wesentlichen gemäß dem Verfahren des zweiten Ausführungsbeispiels hergestellt werden, mit dem Unterschied, dass im Schritt b insgesamt drei Schichten nasschemisch aufgebracht werden, und zwar eine erste und eine zweite Schicht mit einer höheren Porosität (bis ca. 300 nm) und eine dritte Schicht mit einer geringeren Porosität (bis ca. 5 nm).
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines nach diesem Verfahren hergestellten dritten Ausführungsbeispiels eines Festelektrolyts ist in der 3 dargestellt und weist folgenden Schichtaufbau auf:
Bezugszeichenliste

10: Trägerschicht aus NiCrAl-LST-NiO
21: erste nasschemische YSZ-Schicht, grobporös, Dicke ca. 0,5 µm
22: zweite nasschemische YSZ-Schicht, grobporös, Dicke ca. 0,5 µm
23: dritte nasschemische YSZ-Schicht, feinporös, Dicke ca. 0,5 µm
31: PVD-Schicht aus YSZ, Dicke ca. 0,5 µm
32: PVD-Schicht aus GDC, Dicke ca. 1 µm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

T. Szabo et al., ECS Transactions 2009 (25) 175–185 [0004]
F. Han et al., Journal of Power Sources 2012 (218) 157–162 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolyts mit einem mehrschichtigen Aufbau, insbesondere für eine Festoxidbrennstoffzelle, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Trägerschicht (10) aus einem porösen Material; b) Aufbringen einer oder mehrerer Schichten (21, 22, 23) aus einem ionenleitenden Material mittels nasschemischem Auftrag und anschließender thermischer Behandlung bei einer Temperatur unter 1000 °C; c) Aufbringen einer oder mehrerer nicht-poröser Schichten (30; 31, 32) aus einem ionenleitenden Material mittels Gasphasenabscheidung bei einer Temperatur unter 1000 °C.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trägerschicht (10) elektrisch leitend ist, und insbesondere eine Anode oder eine Kathode für eine Festoxidbrennstoffzelle oder eine elektrochemisch neutrale Schicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der nasschemische Auftrag in Schritt b den Auftrag einer Suspension, einer kolloidalen Lösung oder eines Sols von Partikeln aus ionenleitendem Material auf die Trägerschicht (10) bzw. auf eine vorhergehende Schicht (22, 23) des ionenleitenden Materials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Partikel eine mittlere Größe im Bereich von 1 bis 100 nm aufweisen, bevorzugt von 5 bis 50 nm.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt b das Aufbringen von zwei oder mehr Schichten (21, 22, 23) umfasst, und wobei die Temperatur der thermischen Behandlung von der ersten Schicht (21) zur letzten Schicht (22; 23) hin abnimmt, bevorzugt von einem Bereich von 900 bis 1000 °C bis zu einem Bereich von 600 bis 700 °C.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die mittlere Größe der aufgetragenen Partikel von der ersten Schicht (21) zur letzten Schicht (22; 23) hin abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zwei oder mehr Schichten (21, 22, 23) dasselbe oder verschiedene ionenleitende Materialien umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gasphasenabscheidung in Schritt c eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) umfasst, insbesondere EBPVD, PLD, Sputtern, PECVD, MOCVD oder ALD.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gasphasenabscheidung bei einer Temperatur von 400 bis 800 °C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt c das Aufbringen von zwei oder mehr Schichten (31, 32) aus verschiedenen ionenleitenden Materialien umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oder die in Schritt c aufgebrachten ionenleitenden Materialien gleich oder verschieden sind von dem oder den in Schritt b aufgebrachten ionenleitenden Materialien.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oder die ionenleitenden Materialien ausgewählt sind aus Oxidkeramiken, insbesondere aus dotierten Zirkoniumoxiden, wie z.B. Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumoxid (YSZ), aus dotierten Ceroxiden, wie z.B. Gadoliniumdotiertem Ceroxid (GDC), Yttrium-dotiertem Bariumzirkonat (BZY), Yttrium-dotiertem Bariumcerat (BCY), dotiertem Bismut(III)-oxid und dotierten Lanthangallaten.
Festelektrolyt mit einem mehrschichtigen Aufbau, insbesondere für eine Festoxidbrennstoffzelle, hergestellt gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Festelektrolyt nach Anspruch 13, wobei die Gesamtdicke aller Schichten aus dem oder den ionenleitenden Materialien von 0,5 bis 10 µm beträgt, bevorzugt von 1 bis 5 µm.
Festelektrolyt nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Gesamtdicke der nasschemisch aufgebrachten Schichten (21, 22, 23) von 0,1 bis 5 µm beträgt, bevorzugt von 0,5 bis 3 µm, und wobei die Gesamtdicke der mittels Gasphasenabscheidung aufgebrachten Schichten (30; 31, 32) von 0,5 bis 5 µm beträgt, bevorzugt von 0,5 bis 2 µm.
Festelektrolyt nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Festelektrolyt mehrere nasschemisch aufgebrachte Schichten (21, 22, 23) umfasst, deren Porosität mit der Entfernung von der Trägerschicht abnimmt.
Festelektrolyt nach Anspruch 16, wobei die der Trägerschicht (10) benachbarte nasschemisch aufgebrachte Schicht (21) eine Porengröße im Bereich von 100 bis 300 nm aufweist, und wobei die von der Trägerschicht (10) entfernteste nasschemisch aufgebrachte Schicht (22; 23) eine Porengröße im Bereich von 1 bis 150 nm aufweist, bevorzugt von 1 bis 50 nm.
Festelektrolyt nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der Festelektrolyt eine Leckrate von weniger als 5·10^–3 Pa·m³·s^–1 aufweist.
Festoxidbrennstoffzelle, umfassend einen Festelektrolyt nach einem der Ansprüche 13 bis 18.