DE102016216549A1

DE102016216549A1 - Festkörperzelle mit Haftungsvermittlungsschicht

Info

Publication number: DE102016216549A1
Application number: DE102016216549.6A
Authority: DE
Inventors: Dave Andre; Saskia Lupart; Simon Nürnberger; Jan-Oliver Roth; Dennis Schünemann; Barbara Stiaszny; Christoph Stinner; Nikolaos Tsiouvaras; Thomas Wöhrle; Tobias Zeilinger; Sandra Zugmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festkörper-(All-Solid-State-)-Lithiumbatterie, die eine positive Elektrode, eine negative Elektrode eine dazwischenliegende Festkörperelektrolytschicht als Separator umfasst, wobei zwischen die positive Elektrode und den Separator und/oder zwischen die negative Elektrode und den Separator eine Haftungsvermittlungsschicht aus einem polymeren Lithiumionenleiter eingebracht ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festkörper-(All-Solid-State-)-Lithiumionen-Batterie mit mindestens einer Haftungsvermittlungsschicht.
In der folgenden Beschreibung werden die Begriffe "Lithiumionen-Batterie", "wiederaufladbare Lithiumionen-Batterie" und "Lithiumionen-Sekundärbatterie" synonym verwendet. Die Begriffe schließen auch die Begriffe "Lithium-Batterie", "Lithium-Ionen-Akkumulator" und "Lithium-Ionen-Zelle" sowie alle Lithium bzw. Legierungs-Batterien, ein. Somit wird der Begriff "Lithiumionen-Batterie" als Sammelbegriff für die im Stand der Technik gebräuchlichen vorgenannten Begriffe verwendet. Insbesondere umfasst eine "Batterie" im Sinne der vorliegenden Erfindung auch eine einzelne oder einzige "elektrochemische Zelle".
Technischer Hintergrund
Gegenwärtig werden meist Lithium- bzw. Lithiumionenbatterien mit Flüssigelektrolyt eingesetzt, die im Wesentlichen eine negative Elektrode (Anode), eine positive Elektrode (Kathode) und einen dazwischenliegenden Separator umfassen, der mit einem nichtwässrigen Flüssigelektrolyten getränkt ist. Die Anode bzw. Kathode umfassen jeweils mindestens ein Anoden- bzw. Kathoden-Aktivmaterial, das gegebenenfalls unter Einsatz eines Bindemittels und/oder eines Zusatzes zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit auf einem Stromkollektor aufgebracht ist. Als Flüssigelektrolyt dient ein polares aprotisches Lösemittel, meist eine Mischung aus organischen Kohlensäureestern, in dem ein Lithium-Leitsalz wie Lithiumhexafluorphosphat (LiPF₆) gelöst ist. Die Elektrodenstruktur einer solchen Zelle ist im Allgemeinen porös, so dass der Flüssigelektrolyt in Kontakt mit den Aktivmaterialpartikeln kommt und ein Austausch von Lithiumionen möglich ist.
Solche Zellen mit Flüssigelektrolyt unterliegen jedoch gewissen Einschränkungen. So ist aufgrund der begrenzten elektrochemischen Stabilität des Elektrolyten die maximale Zellspannung gegenwärtig auf etwa 4.3 bis 4.4 V beschränkt. Irreversible Reaktionen zwischen Elektrolyt-Lösungsmittel und Elektrode können mit zunehmender Zyklenzahl zudem zu einem Kapazitätsverlust führen. Weiterhin handelt es sich bei den eingesetzten Elektrolyt-Lösungsmitteln um leichtentzündliche organische Verbindungen, was im Störfall, beispielsweise bei einer Überhitzung der Zelle aufgrund eines inneren Kurzschlusses, eine Brandgefahr darstellt. Hinzu kommt, dass das als Leitsalz üblicherweise eingesetzte LiPF₆ im Brandfall zu hochtoxischen, korrosiven Spezies wie Fluorwasserstoff (HF) und POF₃ zersetzt werden kann.
Der Einsatz von festen Elektrolyten stellt eine Möglichkeit dar, einerseits diese Risiken zu vermeiden und andererseits die Energiedichte, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit noch weiter zu erhöhen. Unter Festkörperelektrolyten werden einerseits glasartige oder keramische anorganische Verbindungen verstanden, die ausreichende Leitfähigkeit für Lithiumionen aufweisen. Andererseits werden zu den Festkörperelektrolyten auch klassische Polymerelektrolyte (z.B. auf Basis Polyethylen-Oxid (PEO) mit Li-Leitsalz ohne Lösungsmittel) gerechnet.
Im Stand der Technik sind Festkörper-Lithium-Ionenbatterien in Dünnfilmbauweise mit anorganischem Festkörperelektrolyt und Kapazitäten im Bereich einiger µAh bis mAh bekannt, die beispielsweise zur Energieversorgung von Kleinstverbrauchern wie Smart-Cards oder ähnlichem eingesetzt werden können.
Solche Zellen sind meist einlagig und können beispielsweise durch Gasphasenabscheidungstechniken hergestellt werden. Die mit Festkörperelektrolyten verbundenen Schwierigkeiten im Hinblick auf die begrenzte Lithiumionenleitfähigkeit und Grenzflächeneffekte werden dabei zumindest teilweise durch die dünnen Schichtdicken kompensiert. Für höhere Kapazitäten, wie sie z.B. zum Antrieb von Fahrzeugen nötig sind, ist eine solche Bauweise jedoch impraktikabel. Hierzu sind stattdessen Elektroden mit einem gewissen Mindestmaß an Aktivmaterial- bzw. -Komposit-Elektroden-Beladung erforderlich, um die notwendige Kapazität bereitzustellen. Während bei den Dünnschichtzellen praktisch das gesamte Aktivmaterial im direkten Kontakt sowohl zum Stromkollektor als auch zum Elektrolyten steht und die Auswirkung der Schichtdicke weitgehend vernachlässigt werden kann, werden bei entsprechend größeren Schichtdicken die elektrische Leitfähigkeit und die Lithiumionenleitfähigkeit im Inneren („Bulk“) der Schicht ein relevanter und begrenzender Faktor. Die elektrische Leitfähigkeit innerhalb der Festkörperelektrode lässt sich wie auch bei den herkömmlichen Flüssigelektrolyt-Zellen mit porösen Elektroden durch Zugabe eines Leitfähigkeitszusatzes wie z.B. Leit-Ruß gewährleisten, wenn erforderlich. Die Lithiumionenleitfähigkeit muss jedoch im Gegensatz zu den Flüssigelektrolyt-Zellen durch die Elektrodenstruktur bzw. -Zusammensetzung selbst bereitgestellt werden.
Dies kann durch Einsatz eines Verbundmaterials aus Aktivmaterial, Festkörperelektrolyt und gegebenenfalls einem elektrisch leitfähigen Zusatz erreicht werden. Der Festkörperelektrolyt, der in Form von Partikeln vorliegt oder im Fall von Polymerelektrolyten oder glasartigen anorganischen Festkörperelektrolyten auch eine gleichförmige Matrix bilden kann, stellt die Lithiumionenleitfähigkeit innerhalb des Verbundmaterials bereit. Er übernimmt somit die Rolle des in die Porenstruktur eingedrungenen Flüssigelektrolyten im Falle der herkömmlichen Zellen. Ein solches Verbundmaterial kann je nach eingesetzten Materialien beispielsweise durch Sintern und/oder Pressen hergestellt werden, und hat vorzugsweise eine möglichst geringe Porosität, die gegen Null geht, da das Vorhandensein von Leerstellen eine Verschlechterung des Kontakts zwischen Aktivmaterial und Festelektrolyt mit sich bringt.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
Bei der Herstellung von Lithium- bzw. Lithium-Ionen-Zellen mit Flüssigelektrolyt werden die Elektroden-Separatoren-Ensembles üblicherweise gewickelt. Die Elektroden und Separatoren (bzw. Festelektrolytschichten) von Festkörperzellen sind hingegen im Allgemeinen mechanisch zu starr, um gewickelt werden zu können, und müssen daher gestapelt werden. Hierzu werden Elektroden bzw. Elektrolytschichten zunächst lose übereinander gelegt. Dabei kann es zu einem Versatz der Schichten kommen, was zu einer Verringerung der Produktivität und erhöhtem Ausschuss (z.B. innere Feinschlüsse wegen fehlerhafter Elektroden-Positionierung) führt.
Weiterhin kann aufgrund erhöhter Übergangswiderstände zwischen den Grenzflächen die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Zelle verringert sein.
Erfindungsgemäß sollen diese Probleme durch den Einsatz eines speziellen Bindemittels bzw. Haftvermittlers gelöst werden, welches Lithiumionenleitfähigkeit aufweist und die Haftung zwischen Elektrode und Separator erhöht sowie den Übergangswiderstand senkt.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Festkörper-Lithiumionenzelle (All-Solid-State-Zelle), umfassend:

– eine positive Elektrode;
– eine negative Elektrode; und
– eine dazwischenliegende Festkörperelektrolytschicht aus einem anorganischen Festkörperelektrolyten als Separator;

Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines polymeren Lithiumionenleiters als Haftungsvermittlungsschicht zwischen positiver Elektrode und Separator und/oder zwischen der negativen Elektrode und dem Separator in einer Festkörper-Lithiumionenzelle.
Ein spezieller Fall ist eine Festkörperzelle mit metallischem Lithium (z.B. Lithium Folie): Hier kann der Haftvermittler zwischen Lithium-Anode und anorganischen Lithium-Ionen-Leiter appliziert sein. Zellen mit metallischer Anode können als Lithium-Zelle bezeichnet werden.
Beschreibung der Zeichnung
1 skizziert den Aufbau einer erfindungsgemäßen Festkörper-Lithiumionenzelle. Die auf der linken Seite schematisch gezeigte Verbund-Kathode ist aus einem Stromkollektor (Al-Folie) und einem darauf aufgebrachten Verbundmaterial aus Festkörperelektrolyt-Partikeln (1) und Kathoden-Aktivmaterialpartikeln (2) aufgebaut. Analog dazu ist die rechts gezeigte Verbund-Anode aus Festkörperelektrolyt-Partikeln (1) und Anoden-Aktivmaterialpartikeln (3) zusammengesetzt, die auf eine Kupferfolie als Stromkollektor aufgebracht sind. Dazwischen befindet sich ein Separator aus Festkörperelektrolyt-Partikeln (1). Zwischen die Verbund-Kathode und den Separator und zwischen den Separator und die Verbund-Anode ist jeweils eine erfindungsgemäße Haftungsvermittlungsschicht aus einem Polymerelektrolyten eingebracht.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden die einzelnen Merkmale der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
Elektroden
Als positive und negative Elektrode können in der erfindungsgemäßen Festkörper-Zelle Elektroden von grundsätzlich bekanntem Typ eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Zelle mit Flüssigelektrolyt muss bei einer Komposit-Elektrode für eine Festkörperzelle die Elektrodenstruktur nicht nur elektrische Leitfähigkeit, sondern auch Lithiumionenleitfähigkeit bereitstellen. Hierzu werden allgemein Verbundmaterialien aus Aktivmaterial, Festkörperelektrolyt zur Lithiumionenleitung und Leitfähigkeitszusatz wie z.B. Leitruß oder Leitgraphit oder Kohlenstoffe wie Carbo-Nano-Tubes (CNT) oder auch Graphen für die elektrische Leitfähigkeit eingesetzt.
Als Festkörperelektrolyt in einer solchen Verbundelektrode kommen anorganische Lithiumionenleiter in Betracht, in denen die Ionenleitung durch Bewegung der Lithiumionen zwischen Fehlstellen oder Gitterlücken der Festkörperstruktur stattfindet. Diese anorganischen Festkörperelektrolyte für Lithiumionenbatterien lassen sich allgemein in amorphe (glasartige), teilkristalline und kristalline Festkörperelektrolyte einteilen. Ein bevorzugtes Beispiel sind oxidische Lithiumionenleiter vom Granat-Typ wie Li₅La₃M₂O₁₂ (mit M = Nb, Ta), Li₇La₃Zr₂O₁₂ oder dotierte Derivate davon, wie z.B. Li₆La₂BaTa₂O₁₂. Weitere oxidische Lithiumionenleiter sind Verbindungen des Typs Li_2+2xZn_1-xGeO₄, die unter der Bezeichnung „LISICON“ (Li super ionic conductor) bekannt sind. Als Beispiele für Festkörperelektrolyte auf Sulfidbasis lässt sich Li₂S-P₂S₅ anführen, das amorph (als Glas) oder teilkristallin vorliegen kann. Kristalline sulfidische Lithiumionenleiter sind ebenfalls bekannt, beispielsweise Li_3,25Ge_0,25P_0,75S₄ und verwandte Verbindungen, die unter der Bezeichnung „thio-LISICON“ bekannt sind.
Ein Verbundmaterial kann beispielsweise durch Sintern (insbesondere bei Oxiden) und/oder Pressen (bei Sulfiden) hergestellt werden. Vorzugsweise ist die Verbundelektrodenstruktur möglichst kompakt und porenfrei, da das Vorhandensein von Leerstellen eine Verschlechterung des Kontakts zwischen Aktivmaterial und Festelektrolyt mit sich bringt und die Grenzflächenwiderstände erhöht.
Als Aktivmaterial für die positive Elektrode kommen die gleichen Materialien in Betracht, die auch für Zellen mit Flüssigelektrolyt eingesetzt werden. Dabei handelt es sich üblicherweise um Verbindungen, die Lithiumionen unter Reduktion bzw. Oxidation interkalieren und deinterkalieren können. Typische Vertreter sind Übergangsmetalloxide mit Schichtstruktur des Typs LiMO₂ (M = Co, Ni, Mn) wie LiCoO₂(LCO), LiNiO₂, LiMnO₂ oder Mischoxide wie z.B. LiNi_xMn_yCo_zO₂ (NMC, mit x + y + z = 1, z.B. x = y = z = 0,33) oder LiCo_0,85Al_0,15O₂ (NCA), einschließlich lithiumreicher Schichtoxide (overlithiated layered oxide, OLO), Spinelle wie LiMn₂O₄ (LMO) oder auch im Olivin-Typ kristallisierende Phosphate wie LiFePO₄ (LFP) oder LiFe_0,15 Mn_0,85PO₄ (LFMP). Erfindungsgemäß ist LCO oder eine LCO-enthaltende Mischung aus Aktivmaterialien bevorzugt. Alternativ dazu kommt auch der Einsatz von Konversionsmaterialien wie FeF₃ in Betracht.
Als Aktivmaterial für die negative Elektrode können ebenfalls die bereits für Zellen mit Flüssigelektrolyt bekannten Materialien eingesetzt werden, beispielsweise Materialien auf Kohlenstoffbasis wie Graphit, Hardcarbon, Softcarbon, Silicium, Silicium-Legierung, Kohlenstoff/Silicium oder Lithiumtitantat. Da in Festkörperzellen die Dentritenabscheidung inhibiert ist, kommt für die negative Elektrode anstelle des Verbundmaterials auch metallisches Lithium in Betracht, das beispielsweise in Form einer Folie eingesetzt wird.
Die Elektroden umfassen typischerweise auch einen Stromkollektor, auf den das Verbundmaterial bzw. das metallische Lithium aufgebracht ist. Vorzugsweise wird für Elektroden mit einem Potential gegenüber Li/Li⁺ von mehr als 1 V Aluminium-Folie eingesetzt, für Anoden mit einem Potential von 1 V oder weniger gegenüber Li/Li⁺ Kupferfolie. Die Schichtdicke der Verbundmaterialschicht beträgt dabei allgemein 30 bis 300 µm, vorzugsweise 50 bis 200 µm, stärker bevorzugt 80 bis 150 µm. Im Fall von metallischem Lithium kann die Schichtdicke im Bereich von 5 bis 100 µm liegen, vorzugsweise 15 bis 50 µm.
Die Elektrode kann hergestellt werden, indem die Rohmaterialmischung, beispielsweise durch sogenannte Slurry-Beschichtung direkt auf den Stromkollektor aufgebracht, getrocknet und verpresst bzw. gesintert wird. Es ist auch möglich, eine Komposit-Elektrode als freistehenden Film oder auf einer Kunststoff-Folie herzustellen und den Film dann auf eine metallische Stromkollektorfolie zu kaschieren (z.B. durch Lamination bei erhöhter Temperatur und oder Druck).
Separator
Zwischen die positive und die negative Elektrode ist eine Festkörperelektrolytschicht eingebracht, die als Separator fungiert. Vorzugsweise wird dabei das gleiche Festkörperelektrolytmaterial eingesetzt, das auch in den Verbundmaterial-Elektroden verwendet wird. Die Schichtdicke der Separator-Schicht ist im Hinblick auf die Energiedichte und den Innenwiderstand vorzugsweise dünn, üblicherweise 1 bis 100 µm, vorzugsweise 2 bis 50 µm, besonders bevorzugt 5–25µm.
Der Separator kann beispielsweise ebenfalls als Film durch Sintern oder Pressen hergestellt werden und anschließend auf eine der beiden Elektroden auflaminiert werden, gegebenenfalls unter Verwendung der nachfolgendend beschriebenen Haftungsvermittlungsschicht. Alternativ dazu kann der Separator direkt bei der Herstellung der Elektrode als weitere Schicht aufgebracht werden, beispielsweise unter Pressen und Sintern, oder er kann durch Gasphasenabscheidungsverfahren wie Sputtern auf der Elektrodenoberfläche abgeschieden werden.
Haftungsvermittlungsschicht
In der erfindungsgemäßen Festkörper-Zelle wird mindestens eine Haftungsvermittlungsschicht eingesetzt, die zwischen die positive Elektrode und den Separator und/oder zwischen die negative Elektrode und den Separator eingebracht ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Haftungsvermittlungsschicht sowohl zwischen die positive Elektrode und den Separator als auch zwischen die negative Elektrode und den Separator eingebracht.
Die Haftungsvermittlungsschicht umfasst einen polymeren Lithiumionenleiter. Grundsätzlich können hierfür bekannte Polymerelektrolyten eingesetzt werden. Ein solcher Polymerelektrolyt umfasst ein Polymermaterial, das Lithiumionenleitfähigkeit aufweist, wie insbesondere Polyethylenoxid (PEO), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyphenylenether (PPO), Phosphazenpolymere wie MEEP oder auch Polyacrylnitril (PAN). Zur Einstellung der Lithiumionenleitfähigkeit enthalten die Polymerelektrolyte üblicherweise ein Leitsalz wie Lithiumperchlorat, Lithiumtetrafluoroborat, Lithiumhexafluorophosphat, LiN(SO₂F)₂ (LiFSI) oder LiN(SO₂CF₃)₂ (LiTFSI). Fluorhaltige Polymere wie PVdF, PVdF-HFP und PTFE können in Kombination mit einem Leitsalz ebenfalls Lithiumionenleitung bereitstellen. Daher können als erfindungsgemäßer Polymerelektrolyt auch fluorhaltige Polymere in Kombination mit einem Leitsalz eingesetzt werden. Ein bevorzugter Polymerelektrolyt ist PEO in Verbindung mit LiFSI oder LiTFSI.
Die Haftungsvermittlungsschicht wird üblicherweise in einer Schichtdicke von 0,001 bis 10 µm, vorzugsweise 0,1 bis 8, stärker bevorzugt 0,2 bis 5 µm eingesetzt. Durch Einsatz der Haftungsvermittlungsschicht kann das Stapeln der Zellbestandteile (positive Elektrode, Separator, negative Elektrode) bei der Zellherstellung erleichtert und ein Versatz der Lagen verhindert werden, wodurch die Entstehung von Ausschuss und das Risiko von Produktfehlern verringert wird. Zudem kann die Haftungsvermittlungsschicht den Kontakt zwischen Elektrodenoberfläche und Separatoroberfläche verbessern und Grenzflächenwiderstände minimieren. Dadurch resultiert eine Zelle mit geringem Innenwiderstand und langer Lebensdauer.
Lithiumionenzellen
Die erfindungsgemäßen Lithiumionenzellen umfassen gestapelte Anordnungen aus positiver Elektrode, Separator und negativer Elektrode, wobei die Haftungsvermittlungsschicht zwischen die positive Elektrode und den Separator und/oder die negative Elektrode und den Separator eingebracht ist. 1 illustriert schematisch eine solche Zelle.
Die Herstellung kann durch die folgenden Schritte erfolgen:

a. Bereitstellung einer Verbundkathode, in der ein Verbund-Kathodenaktivmaterial auf einer Stromkollektorfolie bereitgestellt ist;
b. Aufbringung einer ersten Haftungsvermittlungsschicht durch Darüberlegen einer freistehenden Folie, alternativ durch Aufrakeln, Tränkung mit Gravurwalze oder Aufsprühen des Polymerelektrolyt-Materials und anschließendes Trocknen bzw. Entfernung des Trägerlösemittels;
c. Aufbringung einer Separator-Schicht;
d. Aufbringung einer zweiten Haftungsvermittlungsschicht auf die gleiche Weise wie die erste Haftungsvermittlungsschicht, d.h., durch Darüberlegen einer freistehenden Folie, alternativ durch Aufrakeln oder Aufsprühen des Polymerelektrolyt-Materials und anschließendes Trocknen;
e. Aufbringen einer Anode durch Darüberlegen einer Anodenfolie, die ein auf eine Stromkollektorfolie aufgebrachtes Anoden-Aktivmaterial umfasst.

Alternativ ist es auch möglich, während der Herstellung der Verbundkathode die Separatorschicht direkt auf die aktive Schicht aufzubringen, um eine Verbundkathode mit integrierter Separatorschicht bereitzustellen. Dies vereinfacht das Verfahren und ermöglicht es, eine der beiden Haftungsvermittlungsschichten einzusparen. Die Schrittfolge ist dann wie folgt:

a'. Bereitstellung einer Verbundkathode mit aufgebrachter Separatorschicht,
d. Aufbringung einer Haftungsvermittlungsschicht durch Darüberlegen einer freistehenden Folie, alternativ durch Aufrakeln oder Aufsprühen des Polymerelektrolyt-Materials und anschließendes Trocknen;
e. Aufbringen einer Anode durch Darüberlegen einer Anodenfolie, die ein auf eine Stromkollektorfolie aufgebrachtes Anoden-Aktivmaterial umfasst. Ein Sonderfall ist eine Lithium-Zelle; hier kann die metallische Lithium-Folie selbst als Stromkollektor fungieren.

Anschließend wird eine elektrische Isolator-Folie über die Stromkollektorfolie des Anoden-Aktivmaterials gelegt und das Verfahren solange wiederholt, bis die gewünschte Zielkapazität bzw. Zieldicke erreicht ist. Alternativ kann die Reihenfolge der Schritte und damit die resultierende Stapelweise auch umgekehrt werden. In einer weiteren Alternative kann nach Bildung der ersten Lage durch die Schritte a–e bzw. a‘, d und e eine Bildung der nächsten Lage in umgekehrter Stapelrichtung erfolgen, um Duplex-Zellen bereitzustellen.
Da die Lithiumionenleitung in Polymerelektrolyten im Allgemeinen mit einer Aktivierungsenergie verbunden ist, ist die Zelle typischerweise für den Betrieb bei erhöhter Temperatur vorgesehen, beispielsweise 30 bis 100°C, bevorzugt 50 bis 80°C.

Claims

Festkörper-Lithiumbatterie, umfassend: – eine positive Elektrode; – eine negative Elektrode; und – eine dazwischenliegende Festkörperelektrolytschicht aus einem anorganischen Festkörperelektrolyten als Separator; wobei zwischen die positive Elektrode und den Separator und/oder zwischen die negative Elektrode und den Separator eine Haftungsvermittlungsschicht aus einem polymeren Lithiumionenleiter eingebracht ist.
Festkörper-Lithiumbatterie gemäß Anspruch 1, wobei sowohl zwischen die positive Elektrode und den Separator als auch zwischen die negative Elektrode und den Separator eine Haftungsvermittlungsschicht eingebracht ist.
Festkörper-Lithiumbatterie gemäß Anspruch 1, wobei der Separator direkt auf der positive Elektrode aufgebracht ist und zwischen die negative Elektrode und den Separator eine Haftungsvermittlungsschicht eingebracht ist.
Festkörper-Lithiumbatterie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Haftungsvermittlungsschicht eine Dicke von 0.001 bis 10 µm aufweist.
Festkörper-Lithiumbatterie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der polymere Lithiumionenleiter der Haftungsvermittlungsschicht Polyethylenoxid (PEO) und ein lithiumhaltiges Leitsalz umfasst.
Festkörper-Lithiumbatterie gemäß Anspruch 5, wobei das Leitsatz aus LiPF₆, LiBF₄, LiN(SO₂F)₂ (LiFSI) und LiN(SO₂CF₃)₂ (LiTFSI) oder Mischungen daraus ausgewählt ist.
Festkörper-Lithiumbatterie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Festkörperelektrolyt des Separators aus oxidischen Festkörperelektrolyten vom Granat-Typ, keramischen oder glasartigen oxidischen Festkörperelektrolyten und sulfidischen Festkörperelektrolyten ausgewählt ist.
Festkörper-Lithiumbatterie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die positive Elektrode ein Aktivmaterial umfasst, das aus LiCoO₂ (LCO), Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid (NMC), LiCo_0,85Al_0,15O₂ (NCA), Aktivmaterialien vom Spinell- oder Olivin-Typ, und Konversionsmaterialien wie FeF₃ ausgewählt ist.
Festkörper-Lithiumbatterie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die negative Elektrode ein Aktivmaterial umfasst, das aus metallischem Lithium, Interkalationsmaterialien auf Kohlenstoffbasis wie Graphit, Harcarbon oder Softcarbon, Silizium, Silizium-Legierung oder Silizium/Kohlenstoff ausgewählt ist.