DE102018121275A1 - Verfahren und System zur Abscheidung eines Festelektrolyten auf Elektrodenaktivmaterial - Google Patents

Verfahren und System zur Abscheidung eines Festelektrolyten auf Elektrodenaktivmaterial Download PDF

Info

Publication number
DE102018121275A1
DE102018121275A1 DE102018121275.5A DE102018121275A DE102018121275A1 DE 102018121275 A1 DE102018121275 A1 DE 102018121275A1 DE 102018121275 A DE102018121275 A DE 102018121275A DE 102018121275 A1 DE102018121275 A1 DE 102018121275A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solid electrolyte
electrode active
active material
electrolyte material
dosing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018121275.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Enrica Jochler
Dominik Alexander Weber
Patrick Schichtel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102018121275.5A priority Critical patent/DE102018121275A1/de
Priority to US16/554,439 priority patent/US11362319B2/en
Priority to KR1020190107263A priority patent/KR102403385B1/ko
Priority to CN201910813105.1A priority patent/CN110875469B/zh
Publication of DE102018121275A1 publication Critical patent/DE102018121275A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0407—Methods of deposition of the material by coating on an electrolyte layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/006—Coating of the granules without description of the process or the device by which the granules are obtained
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

Verfahren zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial (4) auf Elektrodenaktivmaterial (2), umfassend die Schritte eines Zuführens (20) von Elektrodenaktivmaterial (2) aus einer ersten Speichereinheit (3) zu einem ersten Dosiermittel (8) unter gleichzeitigem Zuführen (20) von Festelektrolytmaterial (4) aus einer zweiten Speichereinheit (3') zu einem zweiten Dosiermittel (8'), eines Zuführens (22) von Inertgas zu dem ersten (8) und zweiten Dosiermittel (8') mittels eines Inertgas-Zuführmittels (10, 10'), eines Zuführens (24) des Elektrodenaktivmaterials (2) über das erste Dosiermittel (8) in einen Reaktionsraum (9) unter gleichzeitigem Zuführen (24) des Festelektrolytmaterials (4) über das zweite Dosiermittel (8') in den Reaktionsraum (9), wobei die elektronische Struktur des Elektrodenaktivmaterials (2) und des Festelektrolytmaterials (4) während der Zuführung (24) zu dem Reaktionsraum (9) mittels des ersten (8) und zweiten Dosiermittels (8') derart beeinflusst wird, dass sich das Elektrodenaktivmaterial (2) und das Festelektrolytmaterial (4) unter Beibehaltung der Kristallstrukturdes Festelektrolytmaterials (4) zumindest teilweise aneinander binden (28).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial auf Elektrodenaktivmaterial.
  • Die Druckschrift DE 10 2015 217 749 A1 betrifft ein beschichtetes Kathodenaktivmaterial für eine Batteriezelle, wobei die Beschichtung als Lithium-Ionen leitender Festelektrolyt gebildet ist und als Beschichtungsmethode ein physikalisches, mechanisches oder nasschemisches Verfahren verwendet wird.
  • Die Druckschrift US 2017/0018760 A1 betrifft ein beschichtetes Aktivkathodenmaterial für Sekundär-Lithiumzellen und Batterien, wobei die Beschichtung als fester Lithium-Ionen-Leiter einer Schichtdicke von 20 - 50 nm gebildet ist und als Beschichtungsmethode ein physikalischer Prozess, beispielsweise ALD, PECVD, oder PLD verwendet wird.
  • Die Druckschrift WO 2016/196688 A1 betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Anoden- und Kathodenmaterial, wobei die Beschichtung beispielsweise in Form von Metalloxiden, Metallhaliden, Metalloxyhaliden, Metallphosphaten oder dergleichen gebildet ist und als Beschichtungsmethoden ALD, MLD, CVD, PVD oder dergleichen verwendet werden.
  • Die Druckschrift US 2011/0045348 A1 betrifft ein beschichtetes Kathodenaktivmaterial mit einem widerstandsreduzierenden Beschichtungsmaterial sowie eine Lithiumbatterie zur Verwendung des Kathodenaktivmaterials.
  • Die Druckschrift US 2014/0234715 A1 betrifft eine Schutzbeschichtung für Kathodenaktivmaterialien, wobei die Beschichtung in Form von Aluminiumoxid, Aluminiumphosphat oder Aluminiumfluorid durch Eintauchen, Spraycoating oder ALD gebildet wird.
  • Nachteilig an den genannten Verfahren ist, dass viele der verwendeten Festelektrolyte nicht stabil bzgl. hoher Spannungen sind und daher als Schutzbeschichtung ungeeignet sind. Eine Synthese dieser Materialien mittels bestimmter Methoden ist außerdem nicht durchführbar. Des Weiteren sind viele der genannten Verfahren sehr aufwändig und teuer und daher nur schwer in industriellem Maßstab anwendbar. Zudem erfordern einige der Methoden in der Regel zusätzliche Aufreinigungsschritte, die je nach Prozessanforderung ebenfalls sehr aufwändig sein können.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben, insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie ein System zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial auf Elektrodenaktivmaterial zur Verfügung zu stellen, das vielseitig anwendbar und auf einfache und kostengünstige Art und Weise durchführbar ist.
  • Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein System gemäß Anspruch 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Technische Merkmale, die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren offenbart werden, gelten dabei auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen System und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial auf Elektrodenaktivmaterial erfolgt zunächst ein Zuführen des Elektrodenaktivmaterials aus einer ersten Speichereinheit zu einem ersten Dosiermittel unter gleichzeitigem Zuführen von Festelektrolytmaterial aus einer zweiten Speichereinheit zu einem zweiten Dosiermittel. Das Elektrodenaktivmaterial kann hierbei entweder als Anoden- oder als Kathodenaktivmaterial gebildet sein. Die Speichereinheiten können hierbei vorzugsweise als Reaktoren, Reaktionsgefäße, Reaktionsbehälter oder dergleichen gebildet sein.
  • Nach dem Zuführen des Elektrodenaktivmaterials sowie des Festelektrolytmaterials findet im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Zuführen von Inertgas zu dem ersten und zweiten Dosiermittel mittels eines Inertgas-Zuführmittels statt. Als Inertgas kann hierbei vorzugsweise ein Edelgas, insbesondere Argon, aber auch ein anderes Gas wie beispielsweise Stickstoff oder ähnliches verwendet werden.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Zuführen von Inertgas zu dem ersten und zweiten Dosiermittel erfolgt gemäß dem gegenständlichen Verfahren das Zuführen des Elektrodenaktivmaterials über das erste Dosiermittel in einen Reaktionsraum unter gleichzeitigem Zuführen des Festelektrolytmaterials über das zweite Dosiermittel in den Reaktionsraum. Hierbei können die Materialien während der Zuführung zu dem Reaktionsraum vorteilhafterweise zerstäubt werden, um eine möglichst große Reaktionsfläche zu bieten.
  • Eine Zuführung des Elektrodenaktivmaterials und des Festelektrolytmaterials zu dem Reaktionsraum erfolgt gemäß dem gegenständlichen Verfahren hierbei derart, dass die elektronische Struktur des Elektrodenaktivmaterials und des Festelektrolytmaterials während der Zuführung zu dem Reaktionsraum derart beeinflusst wird, dass sich das Elektrodenaktivmaterial und das Festelektrolytmaterial unter Beibehaltung der Kristallstruktur des Festelektrolytmaterials zumindest teilweise aneinander binden. Eine Bindung kann hierbei beispielsweise über Dipol-Wechselwirkungen, über ionische Wechselwirkungen, über kovalente Wechselwirkungen oder auch andere Arten von Wechselwirkungen erfolgen, wobei sich vorliegend vorzugsweise das Festelektrolytmaterial auf dem Elektrodenaktivmaterial anordnet, insbesondere auf dem Elektrodenaktivmaterial abgeschieden wird.
  • Unter einer Beeinflussung der elektronischen Struktur ist im Rahmen der Erfindung eine Ausrichtung bzw. räumliche Umverteilung von Ladungsträgern des Elektrodenaktivmaterials und des Festelektrolytmaterials bis hin zur Aufnahme oder Abgabe von Ladungsträgern zu verstehen.
  • Unter einer Beibehaltung der Kristallstruktur des Festelektrolytmaterials ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass die grundsätzliche atomare Anordnung bzw. der grundsätzliche atomare Aufbau der Kristallstruktur des Festelektrolytmaterials während des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht verändert wird. Dies bedeutet, dass sich zwar Änderungen von Bindungslängen innerhalb von Kristalliten des Festelektrolytmaterials ergeben können, die atomaren Bindungspartner jedoch dieselben bleiben.
  • Durch die Festelektrolytbeschichtung wird das Elektrodenmaterial geschützt, indem dieses im Betrieb der Elektrode nicht mehr in direktem Kontakt mit dem flüssigen (im Falle einer Lithium-Ionen-Batterie) oder mit dem festen Katholyt (im Falle einer Feststoffbatterie) steht und somit eine längere Lebensdauer der Zellen gewährleistet.
  • Mittels des gegenständlichen Verfahrens ist es hierbei insbesondere möglich, die Struktur des Festelektrolyten während des Beschichtungsprozesses zu erhalten. Dadurch wird das Elektrodenaktivmaterial bei der Beschichtung geschont, weil einerseits keine hohen Temperaturen wirken und das Elektrodenaktivmaterial andererseits auch chemisch nicht angegriffen wird. Neben einer Schonung des Elektrodenaktivmaterials ist das gegenständliche Verfahren mit einer Vielzahl von in Pulverform herstellbaren Materialien durchführbar und erfordert keinerlei Nachbehandlungsschritte.
  • Um im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine möglichst flexible und fein dosierbare Zuführung der Festelektrolytmaterialien und Elektrodenaktivmaterialien zu gewährleisten, kann gegenständlich insbesondere vorgesehen sein, dass das Festelektrolytmaterial und das Elektrodenaktivmaterial vor der Zuführung zu den Dosiermitteln jeweils getrennt voneinander in Lösemitteln suspendiert werden. Eine getrennte Speicherung und Suspension der Materialien ermöglicht hierbei insbesondere eine flexible Auswahl eines geeigneten Lösemittels. So können zur Suspension des Festelektrolytmaterials und des Elektrodenaktivmaterials insbesondere leicht flüchtige aprotische Lösungsmittel, wie beispielsweise THF, Cyclohexan, Essigsäuremethylester, Chloroform, NMP (n-Methyl Pyrrolidon), NEP (n-Ethylpyrrolidon), Xylol, Pentan, Dichlormethan, Diethylether, Acetonitril oder dergleichen verwendet werden.
  • Um weiterhin auch eine möglichst flexible und bestenfalls maßgeschneiderte Zuführung des Festelektrolytmaterials und des Elektrodenaktivmaterials zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die Zuführung des Elektrodenaktivmaterials zu dem ersten Dosiermittel und die Zuführung des Festelektrolytmaterials zu dem zweiten Dosiermittel mittels zweier unterschiedlicher Zuführmittel erfolgt. Die Zuführmittel können hierbei insbesondere in Form von Pumpen oder dergleichen, beispielsweise in Form von Schlauchpumpen, Drehschieberpumpen, Scrollpumpen, Öldiffusionspumpen, Turbomolekularpumpen, Wasserstrahlpumpen oder dergleichen gebildet sein. So kann über den Einsatz unterschiedlicher Zuführmittel nicht nur ein unterschiedliches Vakuum zur Zuführung der betreffenden Materialien zu den Dosiermitteln erzeugt werden, sondern die Zuführmittel auch hinsichtlich der verwendeten Lösemittel angepasst werden, was insbesondere deshalb vorteilhaft ist, da nicht alle Pumpen für alle Lösungsmittel gleich geeignet sind.
  • Um ferner eine möglichst vielseitige und variabel steuerbare und dosierbare Zuführung der Festelektrolytmaterialien zu dem Reaktionsraum zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass das Inertgas während der Zuführung erwärmt wird. Das Inertgas kann hierbei vorzugsweise zumindest teilweise Edelgase, wie beispielsweise Argon, Helium oder dergleichen umfassen. Ferner kann auch Stickstoff oder ein anderes Gas bzw. bestimmte Gasgemische verwendet werden. Durch die erwähnte Erwärmung der Inertgase können insbesondere maßgeschneiderte Zuführbedingungen geschaffen werden. Hierbei ist es ebenfalls denkbar, dass das Inertgas der ersten und zweiten Dosiereinheit jeweils separat über ein erstes und zweites Inertgas-Zuführmittel zugeführt werden, was eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Flexibilität der Zuführbedingungen zum Reaktionsraum schafft.
  • Im Hinblick auf eine hohe Bindungswahrscheinlichkeit der Festelektrolytmaterialien auf dem Elektrodenaktivmaterial kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner vorgesehen sein, dass das Festelektrolytmaterial mit einer Größe von 2 - 5 nm zugeführt wird. Hierbei können die Festelektrolytmaterialien vorzugsweise vor einer Suspension zerkleinert oder anderweitig bearbeitet werden. Das Festelektrolytmaterial kann hierbei insbesondere über mechanisch-physikalische Herstellungsprozesse wie Mahlprozesse oder dergleichen zerkleinert werden. Ebenso kann das Festelektrolytmaterial über chemisch-physikalische Herstellungsverfahren in flüssiger oder gasförmiger Phase, wie beispielsweise Fällungsprozesse oder Sprühpyrolyse oder dergleichen hergestellt werden. Hinsichtlich der Größe der Festelektrolytmaterialien können diese hierbei vorzugsweise auf eine Größe von weniger als 10 nm, vorzugsweise auf eine Größe von weniger als 5 nm, insbesondere auf eine Größe von weniger als 3 nm zerkleinert bzw. hergestellt werden.
  • Um ein möglichst breites elektrochemisches Stabilitätsfenster der verwendeten Beschichtungsmaterialien zur Verfügung zu stellen, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass als Festelektrolytmaterialien LLZO (Granat) und/oder NASICON verwendet werden. Ebenso können neben diesen beiden genannten Festelektrolytmaterialien auch andere Materialien verwendet werden, die insbesondere ein ähnliches elektrochemisches Stabilitätsfenster besitzen, beispielsweise gegenüber Li/Li+ eine elektrochemische Stabilität von bis ca. 0,01 V (als Festelektrolytmaterial für ein Anodenmaterial) bzw. von bis ca. 4,9 V (als Festelektrolytmaterial für ein Kathodenmaterial) erreichen.
  • Um eine möglichst hohe Bindungswahrscheinlichkeit bzw. Abscheidungswahrscheinlichkeit der Festelektrolytmaterialien auf dem Elektrodenaktivmaterial zu gewährleisten, kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner vorgesehen sein, dass das Elektrodenaktivmaterial und das Festelektrolytmaterial während der Zuführung zu dem Reaktionsraum gegensätzlich polarisiert wird. Hierbei kann an den Dosiermitteln während der Zuführung zu dem Reaktionsraum beispielsweise eine hohe Spannung angelegt werden, sodass das Elektrodenaktivmaterial und das Festelektrolytmaterial während der Zuführung entsprechend polarisiert wird.
  • Um eine höhere Bindungsstärke bzw. eine stärkere Bindungsaffinität, insbesondere zwischen dem Festelektrolytmaterial und dem Elektrodenaktivmaterial zu gewährleisten, kann ferner vorgesehen sein, dass das Elektrodenaktivmaterial und das Festelektrolytmaterial während der Zuführung zum Reaktionsraum gegensätzlich zueinander ionisiert werden. Dies kann beispielsweise über das Anlegen einer hohen positiven bzw. negativen Spannung an den Dosiermitteln erfolgen. Hierbei können insbesondere verschiedene lonisierungsmethoden, wie Elektronenstoßionisation, chemische Ionisation, Feld-Ionisation, Elektronenspray-Ionisation und ähnliches zur gegensätzlichen Ionisierung des Festelektrolytmaterials und des Elektrodenaktivmaterials verwendet werden.
  • Im Hinblick auf eine einfache und zugleich kostengünstige Art und Weise einer Abscheidung der verbundenen Partikel des Elektrodenaktivmaterials und des Festelektrolytmaterials aus dem Reaktionsraum kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner vorgesehen sein, dass die verbundenen Partikel des Elektrodenaktivmaterials und des Festelektrolytmaterials aus dem Reaktionsraum mittels eines Fliehkraftabscheiders abgeschieden werden. Im Rahmen einer solchen Abscheidung kann hierbei beispielsweise eine sinnvolle und einfache Abtrennung der lösemittelhaltigen Abluft mittels eines Abführmittels, wie beispielsweise einer Pumpe oder dergleichen erfolgen, während die miteinander verbundenen Partikel des Elektrodenaktivmaterials und des Festelektrolytmaterials in einem Sammelbehälter abgeschieden werden.
  • Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein System zur Abscheidung eines Festelektrolyten auf Elektrodenaktivmaterial. Dabei umfasst das gegenständliche System eine erste und eine zweite Speichereinheit zur Speicherung von Elektrodenaktivmaterial und Festelektrolytmaterial, zumindest ein Zuführmittel zur gleichzeitigen Zuführung von Elektrodenaktivmaterial und Festelektrolytmaterial zu einem ersten und einem zweiten Dosiermittel sowie zumindest ein Inertgas-Zuführmittel zur Zuführung von Inertgas zu dem ersten und zweiten Dosiermittel. Ferner weist das gegenständliche System ein erstes Dosiermittel zur Zuführung eines Elektrodenaktivmaterials zu einem Reaktionsraum und ein zweites Dosiermittel zur gleichzeitigen Zuführung eines Festelektrolytmaterials zu dem Reaktionsraum auf, wobei das erste und das zweite Dosiermittel derart ausgebildet sind, dass die elektronische Struktur des Elektrodenaktivmaterials und des Festelektrolytmaterials während der Zuführung zu dem Reaktionsraum derart beeinflussbar sind, dass sich das Elektrodenaktivmaterial und das Festelektrolytmaterial unter Beibehaltung der Kristallstruktur des Festelektrolytmaterials zumindest teilweise aneinander binden. Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, die bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind.
  • Um eine effektive Kommunikation und Steuerung der einzelnen Systemkomponenten zu gewährleisten, können die einzelnen Systemkomponenten vorzugsweise mittels Kommunikations- und Steuerleitungen miteinander verbunden sein. Im Rahmen einer besonders flexiblen und leicht integrierbaren Ausführung des erfindungsgemäßen Systems können die einzelnen Systemkomponenten hierbei auch drahtlos bzw. kontaktlos über Bluetooth, WLAN, NFC, Zigbee oder dergleichen kommunizieren.
  • Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist zudem eine nach dem voranstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Elektrode, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, umfassend eine nach dem voranstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Elektrode.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial auf Elektrodenaktivmaterial,
    • 2 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial auf Elektrodenaktivmaterial.
  • In den Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale identische Bezugszeichen verwendet.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems 1 zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial 4 auf Elektrodenaktivmaterial 2. Das Elektrodenaktivmaterial 2 ist vorliegend in einer ersten Speichereinheit 3 angeordnet. Das Festelektrolytmaterial 4 ist in einer zweiten Speichereinheit 3' gelagert. Die Speichereinheiten 3, 3' können hierbei insbesondere als Reaktoren, Reaktionsgefäße oder andersartige Behältnisse gebildet sein. Hierbei kann das Festelektrolytmaterial 4 sowie das Elektrodenaktivmaterial 2 insbesondere in Form einer Suspension in den Speichereinheiten 3, 3' gelagert werden. Das Elektrodenaktivmaterial kann hierbei in Form von Sulfiden, Oxiden, Haliden, Phosphiden, Nitriden, Chalkogeniden, Oxysulfiden, Oxyfluoriden, Schwefel-Fluoriden oder Schwefeloxidfluoriden oder ähnlichem gebildet sein. Das Festelektrolytmaterial ist vorliegend in Form eines Lithium-Ionen leitenden Festelektrolyten, insbesondere LLZO und/oder NASICON gebildet, kann aber auch in Form von Aluminiumoxid, Aluminiumphosphat oder Aluminiumfluorid oder dergleichen vorliegen.
  • Das Festelektrolytmaterial und das Elektrodenaktivmaterial ist vorliegend in einem geeigneten Lösemittel suspendiert. Als geeignete Lösemittel bieten sich hierbei insbesondere aprotische Lösemittel, wie beispielsweise THF, Cyclohexan, Essigsäureethylester, Chloroform oder dergleichen an.
  • Über ein erstes und ein zweites Zuführmittel 6, 6' werden die suspendierten Elektrodenaktivmaterialien 2 und Festelektrolytmaterialien 4 zu einem ersten und zweiten Dosiermittel 8, 8' befördert. Die Zuführmittel 6, 6' können hierbei insbesondere als Pumpen, beispielsweise als Schlauchpumpen, Drehschieberpumpen, Scrollpumpen, Turbomolekularpumpen oder dergleichen gebildet sein.
  • Während der Zuführung des Elektrodenaktivmaterials 2 und des Festelektrolytmaterials 4 über die Zuführmittel 6, 6' zu den Dosiermitteln 8, 8' wird über die Inertgas-Zuführmittel 10, 10', Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff oder Argon zugeführt. Das zugeführte Inertgas kann hierbei mittels des ersten und zweiten Heizmittels 7, 7' auf eine gewünschte Zuführtemperatur aufgeheizt werden. Über das erste und zweite Dosiermittel 8, 8' wird das Elektrodenaktivmaterial 2 und das Festelektrolytmaterial 4 anschließend dem Reaktionsraum 9 zugeführt.
  • Während der Zuführung werden die Materialien 2, 4 fein verteilt, wobei die elektronische Struktur des Elektrodenaktivmaterials 2 und des Festelektrolytmaterials 4 während der Zuführung zu dem Reaktionsraum 9 hierbei zusätzlich derart beeinflusst wird, dass sich das Elektrodenaktivmaterial 2 und das Festelektrolytmaterial 4 unter Beibehaltung der Kristallstruktur des Festelektrolytmaterials 4 zumindest teilweise aneinander binden, insbesondere die Festelektrolytmaterialien auf den Elektrodenaktivmaterialien abgeschieden werden.
  • Durch die Erhaltung der Struktur des Festelektrolyten während des Beschichtungsprozesses wird insbesondere das Elektrodenaktivmaterial geschont, weil einerseits keine hohen Temperaturen wirken und das Elektrodenaktivmaterial andererseits auch chemisch nicht angegriffen wird.
  • Eine Beeinflussung der elektrischen Struktur des Elektrodenaktivmaterials 2 und des Festelektrolytmaterials 4 erfolgt hierbei insbesondere durch eine Polarisation bzw. Ionisation der Materialien 2, 4. Zur Polarisation bzw. Ionisation des Festelektrolytmaterials und des Elektrodenaktivmaterials kann an den Dosiermitteln 8, 8' beispielsweise eine hohe negative bzw. positive Spannung angelegt werden, sodass die elektronische Struktur der über die Dosiermittel 8, 8' zugeführten Elektrodenaktivmaterialien 2 und Festelektrolytmaterialien 4 einander derart entgegengesetzt polarisiert bzw. ionisiert werden, dass innerhalb des Reaktionsraums 9 anschließend eine Bindung der entgegengesetzt polarisierten bzw. ionisierten Materialien aneinander erfolgt. Eine solche Beeinflussung kann beispielsweise über ein Verfahren wie Elektronen-Spray-Ionisation, Elektronenstoß-Ionisation oder andere geeignete lonisationsmethoden erfolgen.
  • Nach der Bindung bzw. Abscheidung von Teilen des Festelektrolytmaterials auf Elektrodenaktivmaterial 2 werden die gebundenen Materialien über ein Überführungsmittel 11 zu einem Fliehkraftabscheider 14 befördert, mittels dem die gebundenen Teilchen abgeschieden werden. Eine Überführung mittels des Überführungsmittels 11 kann hierbei beispielsweise über die Ausnutzung elektrostatischer Kräfte oder beispielsweise mittels Pumpen erfolgen. Das Lösemittel wird vorliegend über die Abführeinrichtung 13, die ebenfalls als Pumpe gebildet sein kann, aus dem System 1 entfernt.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abscheidung eines Festelektrolyten auf Elektrodenaktivmaterial. Hierbei findet in einem ersten Schritt zunächst das Zuführen 20 von Elektrodenaktivmaterial 2 aus einer ersten Speichereinheit 3 zu einem ersten Dosiermittel 8 unter gleichzeitigem Zuführen 20 von Festelektrolytmaterial 4 aus einer zweiten Speichereinheit 3' zu einem zweiten Dosiermittel 8' statt.
  • Anschließend erfolgt in einem Schritt ein Zuführen 22 von Inertgas zu dem ersten und dem zweiten Dosiermittel 8, 8' mittels eines Inertgas-Zuführmittels 10, 10'. Wahlweise kann das zugeführte Inertgas hierbei mittels eines ersten und eines zweiten Heizmittels 7, 7' auf eine gewünschte Zuführtemperatur aufgeheizt werden.
  • In einem Schritt erfolgt anschließend das Zuführen 24 des Elektrodenaktivmaterials 2 über das erste Dosiermittel 8 in einen Reaktionsraum 9 unter gleichzeitigem Zuführen 24 des Festelektrolytmaterials 4 über das zweite Dosiermittel 8' in den Reaktionsraum 9.
  • Nach oder bei einem Zuführen 24 des Elektrodenaktivmaterials 2 bzw. des Festelektrolytmaterials 4 in den Reaktionsraum 9 wird die elektronische Struktur der Materialien 2, 4 in einem Schritt 26 derart beeinflusst, dass sich die Materialien 2,4 unter Beibehaltung der Kristallstruktur des Festelektrolytmaterials 4 in einem anschließenden Schritt 28 zumindest teilweise aneinander binden bzw. die Festelektrolytmaterialien 4 auf den Elektrodenaktivmaterialien 2 abgeschieden werden.
  • Hierbei können die Materialien 2,4 während oder nach der Zuführung insbesondere einander entgegengesetzt polarisiert oder ionisiert werden, sodass die Materialien 2, 4 während ihres weiteren Transports durch den Reaktionsraum 9 eine Bindung eingehen bzw. eine attraktive Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Materialien 2, 4 herrscht. Dies kann hierbei derart erfolgen, indem an die Dosiermittel 8, 8' eine hohe positive bzw. negative Spannung angelegt wird, sodass die über die Dosiermittel 8, 8' zugeführten Materialien 2, 4 polarisiert bzw. ionisiert werden. Zusätzlich können die Materialien 2, 4 während ihrer Zuführung 24 zu dem Reaktionsraum 9 fein zerstäubt werden, was die Bindungswahrscheinlichkeit zwischen den Materialien weiter erhöht.
  • In einem letzten Schritt 30 werden die aneinander gebundenen Partikel des Elektrodenaktivmaterials 2 und des Festelektrolytmaterials 4 schließlich mittels eines Überführungsmittels 11 sowie eines Fliehkraftabscheiders 14 aus dem Reaktionsraum 9 abgeschieden.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial 4 auf Elektrodenaktivmaterial 2 ist es insbesondere möglich, verschiedenste Materialien zur Abscheidung auf Elektrodenaktivmaterial einzusetzen und auf einfache und kostengünstige Art und Weise auf dem Elektrodenaktivmaterial abzuscheiden. Durch die Abscheidung von Festelektrolytmaterial auf Elektrodenaktivmaterial wird insbesondere das Elektrodenaktivmaterial geschützt, was somit die Herstellung von stabileren und langlebigeren Elektroden bzw. von die Elektroden umfassenden Zellen ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    System zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial auf Elektrodenaktivmaterial
    2
    Elektrodenaktivmaterial
    3
    erste Speichereinheit
    3'
    zweite Speichereinheit
    4
    Festelektrolytmaterial
    6
    erstes Zuführmittel
    6'
    zweites Zuführmittel
    7
    erstes Heizmittel
    7'
    zweites Heizmittel
    8
    erstes Dosiermittel
    8'
    zweites Dosiermittel
    9
    Reaktionsraum
    10
    erstes Inertgas-Zuführmittel
    10'
    zweites Inertgas-Zuführmittel
    11
    Überführungsmittel
    13
    Abführeinrichtung
    14
    Fliehkraftabscheider
    16
    abgeschiedenes, mit Festelektrolytmaterial versehenes Elektrodenaktivmaterial
    20
    Zuführen von Festelektrolytmaterial bzw. Elektrodenaktivmaterial
    22
    Zuführen von Inertgas
    24
    Zuführen zum Reaktionsraum
    26
    Beeinflussung der elektronischen Struktur
    28
    Bindung zwischen Festelektrolytmaterial und Elektrodenaktivmaterial
    30
    Abscheidung
  • 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
    • DE 102015217749 A1 [0002]
    • US 2017/0018760 A1 [0003]
    • WO 2016/196688 A1 [0004]
    • US 2011/0045348 A1 [0005]
    • US 2014/0234715 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Abscheidung von Festelektrolytmaterial (4) auf Elektrodenaktivmaterial (2), umfassend die Schritte: - Zuführen (20) von Elektrodenaktivmaterial (2) aus einer ersten Speichereinheit (3) zu einem ersten Dosiermittel (8) unter gleichzeitigem Zuführen (20) von Festelektrolytmaterial (4) aus einer zweiten Speichereinheit (3') zu einem zweiten Dosiermittel (8'), - Zuführen (22) von Inertgas zu dem ersten (8) und zweiten Dosiermittel (8') mittels eines Inertgas-Zuführmittels (10, 10'), - Zuführen (24) des Elektrodenaktivmaterials (2) über das erste Dosiermittel (8) in einen Reaktionsraum (9) unter gleichzeitigem Zuführen (24) des Festelektrolytmaterials (4) über das zweite Dosiermittel (8') in den Reaktionsraum (9), - wobei die elektronische Struktur des Elektrodenaktivmaterials (2) und des Festelektrolytmaterials (4) während der Zuführung (24) zu dem Reaktionsraum (9) mittels des ersten (8) und zweiten Dosiermittels (8') derart beeinflusst wird, dass sich das Elektrodenaktivmaterial (2) und das Festelektrolytmaterial (4) unter Beibehaltung der Kristallstruktur des Festelektrolytmaterials (4) zumindest teilweise aneinander binden (28).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Festelektrolytmaterial (4) und das Elektrodenmaterial (2) vor der Zuführung (20) zu den Dosiermitteln (8, 8') jeweils getrennt voneinander in Lösemitteln suspendiert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (20) des Elektrodenaktivmaterials (2) zu dem ersten Dosiermittel (8) und die Zuführung (20) des Festelektrolytmaterials (8') zu dem zweiten Dosiermittel (8') mittels zweier unterschiedlicher Zuführmittel (6, 6') erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas während der Zuführung (22) erwärmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Festelektrolytmaterialien (4) mit einer Größe von 2 bis 5 nm zugeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Festelektrolytmaterialien (4) LLZO (Granat) und/oder NASICON verwendet werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenaktivmaterial (2) und das Festelektrolytmaterial (4) während der Zuführung (24) zu dem Reaktionsraum (9) gegensätzlich polarisiert werden.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenaktivmaterial (2) und das Festelektrolytmaterial (4) während der Zuführung (24) zu dem Reaktionsraum (9) gegensätzlich zueinander ionisiert werden.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verbundenen Partikel des Elektrodenaktivmaterials (2) und des Festelektrolytmaterials (4) aus dem Reaktionsraum (9) mittels eines Fliehkraftabscheiders (14) abgeschieden werden (30).
  10. System (1) zur Abscheidung eines Festelektrolyten (4) auf Elektrodenaktivmaterial (2), umfassend: - eine erste (3) und eine zweite Speichereinheit (3') zur Speicherung von Elektrodenaktivmaterial (2) und Festelektrolytmaterial (4), - zumindest ein Zuführmittel (6, 6') zur gleichzeitigen Zuführung (20) von Elektrodenaktivmaterial (2) und Festelektrolytmaterial (4) zu einem ersten (8) und einem zweiten Dosiermittel (8'), - zumindest ein Inertgas-Zuführmittel (10, 10') zur Zuführung (22) von Inertgas zu dem ersten (8) und zweiten Dosiermittel (8), - ein erstes Dosiermittel (8) zur Zuführung (24) eines Elektrodenaktivmaterials (2) zu einem Reaktionsraum (9), - ein zweites Dosiermittel (8') zur gleichzeigen Zuführung (24) eines Festelektrolytmaterials (4) zu dem Reaktionsraum (9), - wobei das erste (8) und zweite Dosiermittel (8') derart ausgebildet sind, dass die elektronische Struktur des Elektrodenaktivmaterials (2) und des Festelektrolytmaterials (4) während der Zuführung (24) zu dem Reaktionsraum (9) mittels der Dosiermittel (8, 8') derart beeinflussbar sind, dass sich das Elektrodenaktivmaterial (2) und das Festelektrolytmaterial (4) unter Beibehaltung der Kristallstruktur des Festelektrolytmaterials (4) zumindest teilweise aneinander binden.
DE102018121275.5A 2018-08-31 2018-08-31 Verfahren und System zur Abscheidung eines Festelektrolyten auf Elektrodenaktivmaterial Pending DE102018121275A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018121275.5A DE102018121275A1 (de) 2018-08-31 2018-08-31 Verfahren und System zur Abscheidung eines Festelektrolyten auf Elektrodenaktivmaterial
US16/554,439 US11362319B2 (en) 2018-08-31 2019-08-28 Method and system for depositing solid electrolyte on electrode active material while retaining crystal structure of solid electrolyte
KR1020190107263A KR102403385B1 (ko) 2018-08-31 2019-08-30 전극 활물질 상에 고체 전해질 물질을 증착하기 위한 방법 및 시스템
CN201910813105.1A CN110875469B (zh) 2018-08-31 2019-08-30 用于将固体电解质析出在电极活性材料上的方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018121275.5A DE102018121275A1 (de) 2018-08-31 2018-08-31 Verfahren und System zur Abscheidung eines Festelektrolyten auf Elektrodenaktivmaterial

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018121275A1 true DE102018121275A1 (de) 2020-03-05

Family

ID=69526578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018121275.5A Pending DE102018121275A1 (de) 2018-08-31 2018-08-31 Verfahren und System zur Abscheidung eines Festelektrolyten auf Elektrodenaktivmaterial

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11362319B2 (de)
KR (1) KR102403385B1 (de)
CN (1) CN110875469B (de)
DE (1) DE102018121275A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022111714A (ja) * 2021-01-20 2022-08-01 セイコーエプソン株式会社 積層型固体電池

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10312816A (ja) * 1997-05-13 1998-11-24 Kansai Electric Power Co Inc:The 電気化学蒸着装置及びそれを用いた固体電解質型燃料電池の固体電解質成膜方法
JP4849093B2 (ja) 2008-04-28 2011-12-28 トヨタ自動車株式会社 抵抗層形成抑制コート層被覆正極活物質およびそれを用いた全固体リチウム二次電池
JP2009280874A (ja) 2008-05-23 2009-12-03 Toyota Motor Corp 成膜体の製造方法及び成膜装置
JP5383463B2 (ja) 2009-12-09 2014-01-08 日立造船株式会社 全固体リチウムイオン二次電池の製造方法
US8961767B2 (en) * 2010-03-26 2015-02-24 Colorado State University Research Foundation Self-assembly of coatings utilizing surface charge
US9692039B2 (en) 2012-07-24 2017-06-27 Quantumscape Corporation Nanostructured materials for electrochemical conversion reactions
WO2015080502A1 (ko) * 2013-11-29 2015-06-04 한양대학교 산학협력단 전고체 리튬 이차전지용 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 전고체 리튬 이차전지
DE102014205945A1 (de) 2014-03-31 2015-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aktives Kathodenmaterial für sekundäre Lithium-Zellen und Batterien
KR101558775B1 (ko) 2014-05-26 2015-10-07 현대자동차주식회사 고체전해질의 농도 구배를 가지는 전고체 전극 제조방법
WO2016069749A1 (en) * 2014-10-28 2016-05-06 University Of Maryland, College Park Interfacial layers for solid-state batteries methods of making same
JP2016213106A (ja) * 2015-05-12 2016-12-15 セイコーエプソン株式会社 電極複合体の製造方法、電極複合体およびリチウム電池の製造方法
WO2016196688A1 (en) 2015-06-01 2016-12-08 Energy Power Systems LLC Nano-engineered coatings for anode active materials, cathode active materials, and solid-state electrolytes and methods of making batteries containing nano-engineered coatings
KR101830334B1 (ko) * 2015-07-29 2018-02-21 (주)오렌지파워 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 이차 전지
DE102015217749A1 (de) 2015-09-16 2017-03-16 Robert Bosch Gmbh Beschichtetes Kathodenaktivmaterial für eine Batteriezelle
DE102015226271A1 (de) * 2015-12-21 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrode und galvanische zelle mit einem formkörper aus kohlenstoffschaum und verfahren zu deren herstellung
DE102015226540A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle
WO2018093998A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-24 Worcester Polytechnic Institute Kinetic batteries
FR3060420B1 (fr) * 2016-12-15 2024-01-05 Exel Ind Tete d'application d'un produit de revetement sur une surface a revetir et systeme d'application comprenant cette tete d'application

Also Published As

Publication number Publication date
CN110875469B (zh) 2023-04-07
CN110875469A (zh) 2020-03-10
US20200075931A1 (en) 2020-03-05
US11362319B2 (en) 2022-06-14
KR102403385B1 (ko) 2022-06-02
KR20200026155A (ko) 2020-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012224377A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines galvanischen Elements und galvanisches Element
WO2013152906A1 (de) Elektrochemischer energiespeicher und verfahren zum herstellen desselben
DE102013100084A1 (de) Verfahren zur herstellung zumindest einer schicht einer feststoffbasierten dünnschichtbatterie, plasma-pulver-sprüher hierfür und feststoffbasierte dünnschichtbatterie
DE112011100279T5 (de) Batteriezellen- Modul für eine modulare Batterie mit einem verschachtelt angeordnetem Trennelement
DE102015226540A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle
DE102018221828A1 (de) Beschichtung von Anoden- und Kathodenaktivmaterialien mit hochvoltstabilen Festelektrolyten und einem Elektronenleiter im Mehrschichtsystem und Lithium-Ionen-Batteriezelle
DE102017216158A1 (de) Verfahren zur Positionskorrektur von Elektrodenstapeln bei deren Ablegen
DE102014221261A1 (de) Separator und galvanische Zelle mit robuster Trennung von Kathode und Anode
DE102015008345A1 (de) Elektrochemischer Energiespeicher
DE102017219453A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Funktionselements für eine Elektrodeneinheit einer Batteriezelle
DE102018121275A1 (de) Verfahren und System zur Abscheidung eines Festelektrolyten auf Elektrodenaktivmaterial
DE102014215268A1 (de) Superhydrophobe, nanostrukturierte Schutzschicht für wiederaufladbare Lithium-Batteriezellen mit metallischer Lithium-Anode
EP2166598A2 (de) Elektrode und Separatormaterial für Lithium-Ionen-Zellen sowie Verfahren zu deren Herstellung
EP2755771B1 (de) Intermittierendes beschichten von bewegten oberflächen
DE102018219586A1 (de) Beschichtung von Anoden- und Kathodenaktivmaterialien mit hochvoltstabilen Festelektrolyten und einem Elektronenleiter im Mehrschichtsystem und Lithium-Ionen-Batteriezelle
DE102018214216A1 (de) Herstellungsverfahren für eine Batterieelektrode und Batteriezelle sowie Batterieelektrode und Batteriezelle daraus, Vorrichtung zur Herstellung von Batteriezellen, Fahrzeug, sowie Verwendung von ionischen Flüssigkeiten
WO2019052813A1 (de) Verfahren zur herstellung eines elektrodenstapels für eine batteriezelle und batteriezelle
EP3526843B1 (de) Verfahren zum herstellen einer galvanischen lithium-ionen-zelle und galvanische lithium-ionen-zelle
DE102018205299A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Schichtaufbaus für einen Lithium-Ionen-Festkörperakkumulator
WO2018036668A1 (de) Separator-stromableiter-einheit für galvanische zellen
DE102016216089A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Akkumulator-Zellen; Akkumulator-Zellen; Batterie aus Akkumulator-Zellen; Kraftfahrzeug mit Akkumulator-Zellen
DE102016008918B4 (de) Elektrode, elektrochemischer Energiespeicher mit einer Elektrode und Verfahren zur Herstellung einer Elektrode
WO2020249750A1 (de) Elektrode für einen lithium-akkumulator sowie verfahren zu dessen herstellung
DE102017216131A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle und Batteriezelle
DE102017216188A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels für eine Batteriezelle und Batteriezelle

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication