DE102016215542A1 - Elektrode für eine Batteriezelle, Verfahren zur Herstellung einer Elektrode und Batteriezelle - Google Patents

Elektrode für eine Batteriezelle, Verfahren zur Herstellung einer Elektrode und Batteriezelle Download PDF

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Helmut Sechser
Dirk Kurtenbach
Michael Butzin
Daniel Sauerteig
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrode (21, 22) für eine Batteriezelle, umfassend einen Stromableiter (31, 32) und ein mehrere Schichten (51, 52, 53) aufweisendes Aktivmaterial (41, 42), wobei eine erste Schicht (51) des Aktivmaterials (41, 42) auf den Stromableiter (31, 32) aufgebracht ist, und eine zweite Schicht (52) des Aktivmaterials (41, 42) auf die erste Schicht (51) aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (21, 22) für eine Batteriezelle, wobei eine erste Schicht (51) eines Aktivmaterials (41, 42) auf einen Stromableiter (31, 32) aufgebracht wird, und eine zweite Schicht (52) des Aktivmaterials (41, 42) auf die erste Schicht (51) aufgebracht wird. Die erste Schicht (51) weist dabei einen höheren Anteil an organischen Adhäsionshilfsmitteln auf als die zweite Schicht (52). Die Erfindung betrifft ferner eine Batteriezelle, die mindestens eine erfindungsgemäße Elektrode (21, 22) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Elektrode für eine Batteriezelle, die einen Stromableiter und ein mehrere Schichten aufweisendes Aktivmaterial umfasst, wobei eine erste Schicht des Aktivmaterials auf den Stromableiter aufgebracht ist, und mindestens eine zweite Schicht des Aktivmaterials auf die erste Schicht aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Batteriezelle, wobei eine erste Schicht eines Aktivmaterials auf einen Stromableiter aufgebracht wird, und mindestens eine zweite Schicht des Aktivmaterials auf die erste Schicht aufgebracht wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Batteriezelle, welche mindestens eine erfindungsgemäße Elektrode 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. Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage eines Separators, welcher die Anode von der Kathode elektrisch trennt, zu einem Elektrodenwickel gewunden. Ein solcher Elektrodenwickel wird auch als Jelly-Roll bezeichnet. Die Elektroden können auch zu einem Elektrodenstapel übereinander geschichtet sein oder auf eine andere Art eine Elektrodeneinheit bilden.
  • 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.
  • Das Aktivmaterial für die Kathode enthält beispielsweise ein Metalloxid wie Li2MnO3 oder ein NCM-Mischoxid, also ein Mischoxid aus Nickel-, Cobald- und Mangan-Oxiden. Das Aktivmaterial für die Anode enthält beispielsweise Silizium oder Graphit oder beides. Das Aktivmaterial wird über ein geeignetes Beschichtungsverfahren, beispielsweise mittels Rakel oder Schlitzdüse, im fließfähigen Zustand auf den Stromableiter aufgebracht. Das in der Regel pulverförmige Aktivmaterial wird dazu in einem Lösemittel zu einer Suspension („Slurry“) dispergiert.
  • Aus der US 2016/0013480 A1 ist eine Elektrode für eine Batteriezelle bekannt, bei welcher mehrere Schichten Aktivmaterial auf einen Stromableiter aufgebracht sind. Die einzelnen, übereinander angeordneten Schichten können dabei verschiedene Zusammensetzungen aufweisen.
  • Aus der US 2014/0023924 A1 geht eine Elektrode für eine Batteriezelle hervor, welche mehrere auf einen Stromableiter aufgebrachte Schichten Aktivmaterial aufweisen kann. Die Porosität des Aktivmaterials ist dabei je nach Abstand zu dem Stromableiter unterschiedlich.
  • In der US 2013/0224584 A1 ist ebenfalls eine Elektrode mit mehreren Schichten Aktivmaterial offenbart, die auf einen Stromableiter aufgebracht sind. Dabei können die einzelnen, übereinander angeordneten Schichten unterschiedlich ausgestaltet sein.
  • Aus dem Flyer der TU Braunschweig " Projekttemplate UAG2.2 Zell- und Batterieproduktion" (Nationale Plattform Elektromobilität) geht hervor, dass die Schnelladefähigkeit von Elektroden durch Gradierung und Strukturierung der Elektroden gesteigert werden können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird eine Elektrode für eine Batteriezelle vorgeschlagen, welche einen Stromableiter und ein mehrere Schichten aufweisendes Aktivmaterial umfasst. Dabei ist eine erste Schicht des Aktivmaterials auf den Stromableiter aufgebracht, und eine zweite Schicht des Aktivmaterials ist auf die erste Schicht des Aktivmaterials aufgebracht. Selbstverständlich können auch noch weitere Schichten des Aktivmaterials auf die zweite Schicht des Aktivmaterials aufgebracht sein.
  • Die einzelnen Schichten des Aktivmaterials weisen unter anderem ein Ladungsspeichermaterial auf. Das Aktivmaterial der Kathode enthält beispielsweise ein Metalloxid. Das Aktivmaterial der Anode enthält beispielsweise Graphit, Silizium oder beides. Ferner weisen die einzelnen Schichten des Aktivmaterials elektronische Leitkomponenten auf, beispielsweise Leitruß oder Leitgraphit.
  • Auch weisen die einzelnen Schichten des Aktivmaterials organische Adhäsionshilfsmittel auf, welche dazu dienen, die betreffende Schicht des Aktivmaterials mit der benachbarten Schicht des Aktivmaterials oder mit dem Stromableiter zu verkleben. Ferner weisen die einzelnen Schichten des Aktivmaterials organische Kohäsionshilfsmittel auf, welche dazu dienen, den Zusammenhalt der Partikel innerhalb der betreffenden Schicht des Aktivmaterials sicher zu stellen.
  • Erfindungsgemäß weist die erste Schicht des Aktivmaterials einen höheren Anteil an organischen Adhäsionshilfsmitteln auf als die zweite Schicht des Aktivmaterials. Dadurch ist die Adhäsion des Aktivmaterials auf dem Stromableiter verbessert. Die erste Schicht des Aktivmaterials hat die Funktion einer Haftvermittlung zwischen dem Stromableiter und den Schichten des Aktivmaterials.
  • Vorzugsweise weist die erste Schicht des Aktivmaterials auch einen höheren Anteil an elektronischen Leitkomponenten auf als die zweite Schicht des Aktivmaterials. Dadurch ist der Übergangswiderstand zwischen dem Aktivmaterial und dem Stromableiter reduziert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Schicht des Aktivmaterials einen höheren Anteil an organischen Kohäsionshilfsmitteln auf als die erste Schicht des Aktivmaterials. Dadurch ist der Zusammenhalt der Partikel innerhalb des dem Stromableiter entfernt angeordneten Aktivmaterials verbessert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Schicht des Aktivmaterials einen höheren Anteil an Ladungsspeichermaterial auf als die erste Schicht des Aktivmaterials. Dadurch ist die Speicherkapazität der Elektrode erhöht.
  • Vorzugsweise ist eine Dicke der ersten Schicht des Aktivmaterials geringer als eine Dicke der zweiten Schicht des Aktivmaterials. Unter der Dicke einer Schicht ist dabei die Ausdehnung der betreffenden Schicht in einer Richtung rechtwinklig zu der Oberfläche des Stromableiters zu verstehen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die erste Schicht des Aktivmaterials eine Porosität auf, welche von einer Porosität der zweiten Schicht des Aktivmaterials verschieden ist. Dadurch ist unter anderem auch die ionische Leitfähigkeit innerhalb des Aktivmaterials einstellbar. Bevorzugt weist die erste Schicht des Aktivmaterials eine geringere Porosität auf als die zweite Schicht des Aktivmaterials. Die Porosität nimmt also von der ersten Schicht des Aktivmaterials, welche auf den Stromableiter aufgebracht ist, bis zu der dem Stromableiter entfernten Schicht des Aktivmaterials zu.
  • Vorteilhaft ist auf den Stromableiter beidseitig jeweils eine erste Schicht des Aktivmaterials aufgebracht, und auf jede der beiden ersten Schichten des Aktivmaterials ist jeweils mindestens eine zweite Schicht des Aktivmaterials aufgebracht. Dabei können die beiden ersten Schichten des Aktivmaterials gleichartig ausgestaltet sein, und auch die beiden zweiten Schichten des Aktivmaterials können gleichartig ausgestaltet sein. In diesem Fall ist die Elektrode symmetrisch bezüglich des zentral angeordneten Stromableiters ausgestaltet. Die Elektrode kann aber auch unsymmetrisch bezüglich des zentral angeordneten Stromableiters ausgestaltet sein.
  • Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Batteriezelle vorgeschlagen. Dabei wird eine erste Schicht eines Aktivmaterials auf einen Stromableiter aufgebracht, und eine zweite Schicht des Aktivmaterials wird auf die erste Schicht des Aktivmaterials aufgebracht.
  • Die einzelnen Schichten des Aktivmaterials weisen unter anderem ein Ladungsspeichermaterial auf. Das Aktivmaterial der Kathode enthält beispielsweise ein Metalloxid. Das Aktivmaterial der Anode enthält beispielsweise Graphit oder Silizium oder beides. Ferner weisen die einzelnen Schichten des Aktivmaterials elektronische Leitkomponenten auf, beispielsweise Leitruß oder Leitgraphit.
  • Auch weisen die einzelnen Schichten des Aktivmaterials organische Adhäsionshilfsmittel auf, welche dazu dienen, die betreffende Schicht des Aktivmaterials mit der benachbarten Schicht des Aktivmaterials oder mit dem Stromableiter zu verkleben. Ferner weisen die einzelnen Schichten des Aktivmaterials organische Kohäsionshilfsmittel auf, welche dazu dienen, den Zusammenhalt der Partikel innerhalb der betreffenden Schicht des Aktivmaterials sicher zu stellen.
  • Erfindungsgemäß weist die erste Schicht des Aktivmaterials einen höheren Anteil an organischen Adhäsionshilfsmitteln auf als die zweite Schicht des Aktivmaterials. Auch weist die erste Schicht des Aktivmaterials einen höheren Anteil an elektronischen Leitkomponenten auf als die zweite Schicht des Aktivmaterials.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden Stromableiter und die erste Schicht des Aktivmaterials kalandriert, bevor die zweite Schicht des Aktivmaterials auf die erste Schicht des Aktivmaterials aufgebracht wird. Nach dem Aufbringen der zweiten Schicht des Aktivmaterials auf die erste Schicht des Aktivmaterials erfolgt eine weitere Kalandrierung. Dadurch können die einzelnen Schichten des Aktivmaterials unterschiedlich verdichtet werden.
  • Es wird auch eine Batteriezelle vorgeschlagen, welche mindestens eine erfindungsgemäße Elektrode umfasst.
  • Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Unter Consumer-Elektronik-Produkten sind insbesondere Mobiltelefone, Tablet-PCs oder Notebooks zu verstehen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Durch das Aufbringen der Beschichtung nicht in einem einzigen Beschichtungsprozess sondern in mehreren Teilprozessen ist es möglich, eine Elektrode mit einer gradierten Beschichtung herzustellen. Die Eigenschaften der einzelnen Schichten können gezielt an die jeweiligen Anforderungen an die betreffenden Schichten angepasst werden. Ferner können hohe defektfreie Flächenladungen erzielt werden, die zu einer Erhöhung der volumetrischen Energiedichte der Elektrode beitragen. Die erzielbaren defektfreien Flächenladungen in Multilagentechnik sind wesentlich höher sind als durch Einzellagentechnik.
  • 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 Schnittdarstellung einer Elektrode.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 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 Deckplatte des prismatischen Zellengehäuses 3 angeordnet.
  • Innerhalb des Zellengehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit 10 angeordnet, welche zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, aufweist. Vorliegend ist die Elektrodeneinheit 10 als Elektrodenwickel ausgebildet. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und unter Zwischenlage eines Separators 18 zu dem Elektrodenwickel gewunden.
  • Die Anode 21 und die Kathode 22 sind somit durch den Separator 18 voneinander separiert. Der Separator 18 ist ebenfalls folienartig ausgebildet. Der Separator 18 ist elektrisch isolierend ausgebildet, aber ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig.
  • Die Elektrodeneinheit 10 der Batteriezelle 2 kann auch als Elektrodenstapel ausgeführt sein. Ferner ist denkbar, dass mehrere Elektrodeneinheiten 10 in dem Zellengehäuse 3 vorgesehen sind, welche elektrisch parallel oder seriell verschaltet sind.
  • Die Anode 21 umfasst ein anodisches Aktivmaterial 41. Das anodische Aktivmaterial 41 weist als Grundstoff vorliegend Graphit als Ladungsspeichermaterial auf. Die Anode 21 umfasst ferner einen Stromableiter 31, welcher folienartig ausgebildet ist. Der Stromableiter 31 der Anode 21 ist dabei mit dem anodischen Aktivmaterial 41 beschichtet. Somit ist die Anode 21 ein Verbund aus einem folienartigen Stromableiter 31 und einer darauf aufgebrachten Beschichtung.
  • 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. Dazu umfasst der Stromableiter 31 der Anode 21 einen Bereich, welcher frei von anodischem Aktivmaterial 41 ist, der also nicht mit dem anodischen Aktivmaterial 41 beschichtet ist.
  • Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42. Das kathodische Aktivmaterial 42 weist als Grundstoff vorliegend ein Metalloxid als Ladungsspeichermaterial auf, beispielsweise Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO2). Die Kathode 22 umfasst ferner einen Stromableiter 32, welcher folienartig ausgebildet ist. Der Stromableiter 32 der Kathode 22 ist dabei mit dem kathodischen Aktivmaterial 42 beschichtet. Somit ist die Kathode 22 ein Verbund aus einem folienartigen Stromableiter 32 und einer darauf aufgebrachten Beschichtung.
  • 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. Dazu umfasst der Stromableiter 32 der Kathode 22 einen Bereich, welcher frei von kathodischem Aktivmaterial 42 ist, der also nicht mit dem kathodischen Aktivmaterial 42 beschichtet ist.
  • 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Elektrode, wobei es sich bei der dargestellten Elektrode um die in 1 dargestellte Anode 21 ebenso wie um die in 1 dargestellte Kathode 22 handeln kann.
  • Auf den metallischen Stromableiter 31, 32 ist beidseitig jeweils eine erste Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42 aufgebracht. Die beiden ersten Schichten 51 des Aktivmaterials 41, 42 sind dabei vorliegend gleichartig aufgebaut und weisen jeweils eine erste Dicke 61 auf. Unter der ersten Dicke 61 der ersten Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42 ist dabei die Ausdehnung der ersten Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42 in einer Richtung rechtwinklig zu der Oberfläche des Stromableiters 31, 32 zu verstehen.
  • Auf die beiden ersten Schichten 51 des Aktivmaterials 41, 42 ist jeweils eine zweite Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 aufgebracht. Die beiden zweiten Schichten 52 des Aktivmaterials 41, 42 sind dabei vorliegend gleichartig aufgebaut und weisen jeweils eine zweite Dicke 62 auf. Unter der zweiten Dicke 62 der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 ist dabei die Ausdehnung der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 in einer Richtung rechtwinklig zu der Oberfläche des Stromableiters 31, 32 zu verstehen.
  • Auf die beiden zweiten Schichten 52 des Aktivmaterials 41, 42 ist jeweils eine dritte Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 aufgebracht. Die beiden dritten Schichten 53 des Aktivmaterials 41, 42 sind dabei vorliegend gleichartig aufgebaut und weisen jeweils eine dritte Dicke 63 auf. Unter der dritten Dicke 63 der dritten Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 ist dabei die Ausdehnung der dritten Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 in einer Richtung rechtwinklig zu der Oberfläche des Stromableiters 31, 32 zu verstehen.
  • Vorliegend ist die dritte Dicke 63 der dritten Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 größer als die zweite Dicke 62 der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42, und die zweite Dicke 62 der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 ist größer als die erste Dicke 61 der ersten Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42. Es ist aber beispielsweise auch denkbar, dass die Dicken 61, 62, 63 der Schichten 51, 52, 53 des Aktivmaterials 41, 42 zumindest annähernd gleich groß sind. Auch ist es beispielsweise denkbar, dass die dritte Dicke 63 der dritten Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 kleiner als die zweite Dicke 62 der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42, und die zweite Dicke 62 der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 kleiner als die erste Dicke 61 der ersten Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42 ist.
  • Alle Schichten 51, 52, 53 des Aktivmaterials 41, 42 weisen unter anderem ein Ladungsspeichermaterial, elektrische Leitkomponenten, organische Adhäsionshilfsmittel und organische Kohäsionshilfsmittel auf.
  • Die organischen Adhäsionshilfsmittel dienen dazu, die jeweilige Schicht 51, 52, 53 des Aktivmaterials 41, 42 mit der benachbarten Schicht 51, 52, 53 des Aktivmaterials 41, 42 oder mit dem Stromableiter 31, 32 zu verkleben. Die organischen Kohäsionshilfsmittel dienen dazu, den Zusammenhalt der Partikel innerhalb der jeweiligen Schicht 51, 52, 53 des Aktivmaterials 41, 42 sicher zu stellen.
  • Die erste Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42 weist einen höheren Anteil an organischen Adhäsionshilfsmitteln auf als die zweite Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42, und die zweite Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 weist einen höheren Anteil an organischen Adhäsionshilfsmitteln auf als die dritte Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42.
  • Die erste Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42 weist vorliegend einen höheren Anteil an elektronischen Leitkomponenten auf als die zweite Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42, und die zweite Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 weist einen höheren Anteil an elektronischen Leitkomponenten auf als die dritte Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42. Auch andere Anteile an elektronischen Leitkomponenten in den Schichten 51, 52, 53 des Aktivmaterials 41, 42 sind denkbar.
  • Die zweite Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 weist vorliegend einen höheren Anteil an organischen Kohäsionshilfsmitteln auf als die erste Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42, und die dritte Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 weist einen höheren Anteil an organischen Kohäsionshilfsmitteln auf als die zweite Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42. Auch andere Anteile an organischen Kohäsionshilfsmitteln in den Schichten 51, 52, 53 des Aktivmaterials 41, 42 sind denkbar.
  • Die zweite Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 weist vorliegend auch einen höheren Anteil an Ladungsspeichermaterial auf als die erste Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42, und die dritte Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 weist auch einen höheren Anteil an Ladungsspeichermaterial auf als die zweite Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42. Auch andere Anteile an Ladungsspeichermaterial in den Schichten 51, 52, 53 des Aktivmaterials 41, 42 sind denkbar.
  • Die erste Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42 weist ferner eine Porosität auf, welche von der Porosität der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 sowie von der Porosität der dritten Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 verschieden ist. Die Porosität der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 ist auch von der Porosität der dritten Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 verschieden.
  • Insbesondere ist die Porosität der dritten Schicht 53 des Aktivmaterials 41, 42 größer als die Porosität der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42, und die Porosität der zweiten Schicht 52 des Aktivmaterials 41, 42 ist größer als die Porosität der ersten Schicht 51 des Aktivmaterials 41, 42.
  • 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
  • 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 2016/0013480 A1 [0007]
    • US 2014/0023924 A1 [0008]
    • US 2013/0224584 A1 [0009]

Claims (12)

  1. Elektrode (21, 22) für eine Batteriezelle (2), umfassend einen Stromableiter (31, 32) und ein mehrere Schichten (51, 52, 53) aufweisendes Aktivmaterial (41, 42), wobei eine erste Schicht (51) des Aktivmaterials (41, 42) auf den Stromableiter (31, 32) aufgebracht ist, und eine zweite Schicht (52) des Aktivmaterials (41, 42) auf die erste Schicht (51) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (51) einen höheren Anteil an organischen Adhäsionshilfsmitteln aufweist als die zweite Schicht (52), und dass
  2. Elektrode (21, 22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (51) einen höheren Anteil an elektronischen Leitkomponenten aufweist als die zweite Schicht (52).
  3. Elektrode (21, 22) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Schicht (52) einen höheren Anteil an organischen Kohäsionshilfsmitteln aufweist als die erste Schicht (51).
  4. Elektrode (21, 22) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (52) einen höheren Anteil an Ladungsspeichermaterial aufweist als die erste Schicht (51).
  5. Elektrode (21, 22) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke (61) der ersten Schicht (51) geringer ist als eine Dicke (62) der zweiten Schicht (52).
  6. Elektrode (21, 22) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (51) eine Porosität aufweist, welche von einer Porosität der zweiten Schicht (52) verschieden ist.
  7. Elektrode (21, 22) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Stromableiter (31, 32) beidseitig jeweils eine erste Schicht (51) aufgebracht ist, und dass auf jede der ersten Schichten (51) jeweils eine zweite Schicht (52) aufgebracht ist.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (21, 22) für eine Batteriezelle (2), wobei eine erste Schicht (51) eines Aktivmaterials (41, 42) auf einen Stromableiter (31, 32) aufgebracht wird, und eine zweite Schicht (52) des Aktivmaterials (41, 42) auf die erste Schicht (51) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (51) einen höheren Anteil an organischen Adhäsionshilfsmitteln aufweist als die zweite Schicht (52).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (51) einen höheren Anteil an elektronischen Leitkomponenten aufweist als die zweite Schicht (52).
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromableiter (31, 32) und die erste Schicht (51) kalandriert werden, bevor die zweite Schicht (52) aufgebracht wird.
  11. Batteriezelle (2), umfassend mindestens eine Elektrode (21, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  12. Verwendung der Batteriezelle (2) nach Anspruch 11 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt.
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