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Stand der Technik
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung für eine Lithium-Polymer-Batterie vorgeschlagen, wobei die Elektrodenanordnung eine erste Elektrode und einen Separator aufweist.
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Lithium-Ionen-Batterien finden vielfältigen Einsatz in der heutigen Technik. Insbesondere werden Lithium-Ionen-Batterien wegen ihrer hohen spezifischen Energie bevorzugt eingesetzt. Lithium-Ionen-Batterien weisen eine negative Elektrode und eine positive Elektrode auf, welche durch einen Separator getrennt sind. Der Separator selbst ist durchlässig für Lithium-Ionen. Die Lithium-Ionen sind in dem Elektrolyten vorhanden und transportabel.
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Eine Vielzahl von Lithium-Ionen-Batterien werden als Lithium-Polymer-Batterien hergestellt. Dabei ist der Elektrolyt ein Festkörper-Elektrolyt. Die Verwendung von Festkörper-Elektrolyten führt insbesondere zu einer Reduzierung der Bildung von Lithium-Dendriten beim Betrieb der Batterie. Ein Beispiel für einen Festkörper-Elektrolyten bildet beispielsweise ein Komplex aus einem Polyether, beispielsweise Polyethylen-Oxid, und einem Leitsalz.
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Die Druckschrift
DE 103 20 860 B4 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Lithium-Polymer-Batterie. Dabei wird eine aktive Elektrodenmasse in einem Plasmaverfahren mit einer Kohlenstoffschicht beschichtet. Die Kohlenstoffschicht weist eine Dicke von 0,1-10 Mikrometer auf. Die so hergestellte Elektrode kann dann bei der Herstellung von Batterien eingesetzt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ferner wird eine Elektrodenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und eine Lithium-Polymer-Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 15 vorgeschlagen. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung vorgeschlagen. Die Elektrodenanordnung ist insbesondere für eine Lithium-Polymer-Batterie und im Speziellen für einen Lithium-Polymer-Akku ausgebildet. Im Speziellen bildet die Elektrodenanordnung für eine Lithium-Polymer-Batterie für ein Kraftfahrzeug. Die Elektrodenanordnung weist eine erste Elektrode und einen Separator auf.
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Die erste Elektrode kann eine Anode oder eine Kathode bilden. Besonders bevorzugt ist die erste Elektrode folienförmig ausgebildet. Beispielsweise ist die erste Elektrode, beispielsweise als Kathode beim Entladevorgang, als eine Lithium-Oxid-Elektrode ausgebildet, beispielsweise aus Lithium-Kobald-III-Oxid. Ferner kann die erste Elektrode als eine beschichtete Metallfolie ausgebildet sein, beispielsweise eine beschichtete Kupferfolie eine beschichtete Aluminiumfolie oder eine beschichtete Zinnfolie. Im Speziellen ist es vorgesehen, dass die Anode bezüglich eines Entladevorgangs der Lithium-Polymer-Batterie von einer ersten Elektrode gebildet ist, welche eine Kohlenstoff-, insbesondere Graphit-Schicht, als Oberfläche aufweist.
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Der Separator ist vorzugsweise als eine Membran und/oder als eine Schicht ausgebildet. Beispielsweise bildet der Separator eine Polyolefin-Membran, eine Polyolefin-Membran mit nanokeramischer Schicht oder eine anderweitige Polymerschicht. Der Separator ist insbesondere leitfähig für eine Leitsalzlösung und/oder einen Elektrolyten. Der Elektrolyt umfasst vorzugsweise Lithium-Ionen, welche in dem Separator leitfähig und/oder mobil sind. Beispielsweise bildet der Separator ein quellfähiges Polymer. Der Separator ist vorzugsweise tränkbar und/oder aufnahmefähig für den Elektrolyten und/oder die Leitsalzlösung. Insbesondere weist der Separator eine Leitfähigkeit von mindestens 0,1 mS/cm bei 25 Grad Celsius auf.
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Erfindungsgemäß wird der Separator in einem Plasmaverfahren abgeschieden und/oder gebildet. Alternativ kann der Separator auf der Oberfläche der ersten Elektrode verpresst werden. Bei dem Plasmaverfahren wird ein Polymer auf einer Elektrodenanordnungsvorstufe abgeschieden, wobei der Separator von dem abgeschiedenen Polymer gebildet wird oder dieses umfasst. Das Plasmaverfahren kann beispielsweise eine Plasmapolymerisation bilden. Im Speziellen ist das Plasmaverfahren als eine chemische und/oder physikalische Gasphasenabscheidung ausgebildet. Die Abscheidung erfolgt auf einer Oberfläche der Elektrodenanordnungsvorstufe. Die Elektrodenanordnungsvorstufe weist die erste Elektrode auf. Die Abscheidung des Polymers und/oder des Separators kann direkt auf der Oberfläche der ersten Elektrode erfolgen. Unter einer Elektroanordnungsvorstufe kann hierbei eine noch nicht vollständig hergestellte oder produzierte Anordnung einer oder mehrerer Elektroden verstanden werden.
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Beispielsweise wird das Polymer und/oder der Separator in einer Vorrichtung zum Verdampfen eines Ausgangsstoffes, beispielsweise eines Präkursors bzw. eines Oligomers und/oder eines Hilfsstoffes, mit einer Injektionseinheit und einer Verdampfungseinheit aufgebaut. Mittels der Injektionseinheit wird ein Stoff, beispielsweise der Präkursor, in die Verdampfungseinheit derart mit Hochdruck eingespritzt, dass dieser in der Verdampfungseinheit tröpfchenförmig verteilt vorliegt. Vorzugsweise ist die Verdampfungseinheit mittels einer Heizvorrichtung temperiert. Das Plasmaverfahren ist insbesondere eine Plasmapolymerisation und/oder eine Plasmabeschichtung. Mit einem Plasma werden reaktive Teilchen erzeugt und die Oberfläche diesem Plasma ausgesetzt. Die reaktiven Teilchen können die Oberfläche benetzen und/oder darauf polymerisieren. Insbesondere können die darauf niedergeschlagenen Substanzen nachvernetzt und/oder nachpolymerisiert werden. In dem Plasmaverfahren kann das abgeschiedene Polymer auch nachvernetzt werden, weitere kettenbildende Monomere eingefügt werden und/oder mit funktionellen Gruppen verändert oder oxidiert werden.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, eine Elektrodenanordnung umfassend eine Elektrode und einen Separator in einem additiven Verfahren herzustellen. Insbesondere liegt die Überlegung zugrunde, durch die additive Fertigung des Separators in einem Plasmaverfahren eine bessere Anbindung des Separators an die Elektrode zu ermöglichen und/oder bessere Leitfähigkeiten zu erzielen.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Elektrodenanordnungsvorstufe mindestens eine Zwischenschicht aufweist. Die Zwischenschicht ist beispielsweise auf der Oberfläche der ersten Elektrode aufgebracht. Weist die Elektrodenanordnungsvorstufe mehr als eine Zwischenschicht auf, so kann eine der Zwischenschichten auf einer vorherigen Zwischenschicht aufgetragen sein. Die Zwischenschicht und/oder die Zwischenschichten können insbesondere ein Schichtsystem aus unterschiedlichen Schichten und/oder Materialien bilden. Der Separator wird insbesondere auf der obersten und/oder der letztaufgetragenen Zwischenschicht aufgebracht. Zwischenschicht und Separator werden vorzugsweise in derselben Plasmavorrichtung und/oder in dem gleichen Plasmaverfahren erzeugt und/oder abgeschieden. Die Zwischenschicht kann eine Polymerschicht, eine Metallschicht, eine Keramikschicht oder eine Mischschicht bilden. Die Zwischenschicht ist insbesondere permeabel für Lithium-Ionen. Die Zwischenschicht und/oder der Separator bilden vorzugsweise eine amorphe Schicht. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung bereitzustellen, welche es ermöglicht, in einem additiven Verfahren Elektrode, Zwischenschicht und Separator zu generieren und so die Kontaktwiderstände zu reduzieren.
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Besonders bevorzugt ist es, dass das Plasmaverfahren als ein Niederdruckgasphasenverfahren ausgebildet ist. Alternativ kann das Plasmaverfahren als ein Atmosphärendruckgasphasenverfahren ausgebildet sein. Zur Kontrolle des Plasmas und/oder der Parameter des Plasmas ist es im Speziellen vorgesehen, ein Niederdruckgasphasenverfahren zu verwenden, welches als Patch-Prozesse darstellbar ist. Beispielsweise ist das Plasmaverfahren als ein atmosphärisches Plasmaspraying (APS), ein Inert-Plasmaspraying (IPS), im Speziellen unter Schutzgas, ausgebildet. Ferner kann das Plasmaverfahren als ein Vakuum-Plasmaspraying (VPS), ein High-Power-Plasmaspraying (HPPS), ein Flammensprühen oder Lichtbogensprühen durchgeführt werden. Insbesondere sind auch Kombinationen der Verfahren möglich.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Abscheiden des Separators und/oder das Abscheiden der Zwischenschicht gesteuert wird über eine Einstellung, Variation und/oder Regelung des Drucks, des Gasflusses, der Prozessgaszusammensetzung, der Anregungsart und/oder der Anregungsleistung während des Plasmaverfahrens. Insbesondere ist über die Regelung dieser Parameter der Vernetzungsgrad des Separators und/oder der Zwischenschicht steuerbar. Durch eine Variation der Prozessparameter ist auch der Grad der Durchlässigkeit des Separators und/oder der Zwischenschicht für Ionen oder andere Stoffe regelbar und/oder einstellbar. Beispielsweise ist durch die Regelung der Parameter der Grad der Amorphität der Zwischenschicht und/oder des Separators regelbar. Diese Ausgestaltung ist die Überlegung zugrunde gelegt, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem der Separator und die Zwischenschicht, beziehungsweise deren physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften, während des Herstellungsverfahrens einfach, gezielt und genau regelbar sind.
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Besonders bevorzugt ist es, dass der Separator eine Gradientenschicht bildet und/oder als eine Gradientenschicht ausgebildet ist. Beispielsweise variiert der Vernetzungsgrad, die Löchrigkeit und/oder die Amorphität des Separators. Der Separator kann beispielsweise schichtweise abgeschieden werden und/oder mehrere Schichten umfassen, sodass als Gradientenschicht beispielsweise verstanden wird, wenn sich eine physikalische und/oder chemische Eigenschaft des Separators zunehmend mit den Schichten verändert. Der Gradient des Separators und/oder der Zwischenschichten ist beispielsweise bezüglich der Richtung von der ersten Elektrode weg, hin zum Separator ausgebildet. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften in einer Lithium-Polymer-Batterie durch gezielte Gestaltung des Separators im Aufbauprozess beeinflussen zu können.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Polymer des Separators ein Co-Polymer umfasst. Besonders bevorzugt ist es, dass das Polymer des Separators ein Block-Co-Polymer umfasst. Besonders bevorzugt ist es, dass das Block-Co-Polymer ein Di-Block-Co-Polymer, ein Tri-Block-Co-Polymer oder ein Tetra-Block-Co-Polymer ist. Alternativ kann das Co-Polymer auch ein Pfropf-Co-Polymer bilden. Besonders bevorzugt ist es, dass das Polymer des Separators Polystyrol-Polyethylen-Oxid-Di-Block-Co-Polymer umfasst. Alternativ und/oder ergänzend ist das Co-Polymer als ein Polyethylen-Oxid-Co-Polymer ausgebildet. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass viele einfache Polymere schlechte mechanische Eigenschaften aufweisen und damit als Separator gegen Lithium-Metalldendriten in Lithium-Polymer-Batterien schlecht geeignet sind. Durch die Verwendung von Block-Co-Polymeren können die mechanischen Eigenschaften verbessert werden und so eine länger haltbare Lithium-Polymer-Batterie bereitgestellt werden.
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Besonders bevorzugt ist es, dass bei dem Plasmaverfahren, insbesondere der Plasmapolymerisation, bei der Abscheidung des Separators das Polymer in flüssiger Form als Prekursor und/oder bei der Abscheidung der Zwischenschicht ein Siloxan oder Silan verwendet wird. Beispielsweise wird Hexamethyldisiloxan und/oder Hexamethyldisilazan verwendet. Durch die Verwendung des Siloxan oder Silan kann beispielsweise eine quarzähnliche Schicht und/oder Siliciumdioxid abgeschieden werden und/oder teilweise eingebaut werden. Die Abscheidung der Siliciumdioxid-Schicht und/oder der quarzähnlichen Schicht erfolgt vorzugsweise bei der Plasmapolymerisation und/oder durch Verwendung einer Flammenbeschichtung. Beispielsweise wird dazu das Siloxan oder Silan, insbesondere das Hexamethyldisiloxan, als Perkursor-Monomer verwendet. Die Präkursoren werden in die Prozesskammer eingeführt und durch ein Plasma aktiviert, wobei durch die Aktivierung ionisierte Moleküle entstehen und bereits in der Gasphase teilweise Molekülfragmente in Form von Clustern und/oder Ketten entstehen. Diese Fragmente, Cluster und/oder aktivierten ionisierten Moleküle kondensieren teilweise auf der Oberfläche, beispielsweise der ersten Elektrode, der Zwischenschicht und/oder einer anderweitigen Oberfläche. Insbesondere sind die abgeschiedenen Polymere stark vernetzt.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass vor dem Abscheiden des Polymers des Separators und/oder vor Abscheiden der Zwischenschicht auf die erste Elektrode die Elektrodenanordnungsvorstufe, insbesondere die erste Elektrode und/oder die Zwischenschicht, zur Aufrauhung grenzflächenbehandelt wird. Wird der Separator direkt auf die erste Elektrode aufgetragen, so wird mittels der Grenzflächenbehandlung die erste Elektrode und/oder deren Oberfläche aufgeraut und/oder grenzflächenbehandelt. Wird der Separator auf eine Zwischenschicht aufgetragen, so wird in der Grenzflächenbehandlung die Zwischenschicht aufgeraut. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch die vorherige Aufrauhung und/oder Grenzflächenbehandlung das Abscheiden des Separators so erfolgt, dass eine gute Permeabilität für die Lithium-Ionen gewährleistet wird und dennoch die nötigen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Separators gewährleistet werden können.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Grenzflächenbehandlung zur Aufrauhung eine Plasmabehandlung und/oder ein Besputtern der Oberfläche umfasst und/oder bildet. Beispielsweise wird in der Grenzflächenbehandlung die Oberfläche, beispielsweise die erste Elektrode und/oder die Zwischenschicht, mit einem nicht schichtbildenden Gas behandelt. Beispielsweise wird dazu die Oberfläche in der Plasmabehandlung mit einem Argon und/oder anderweitigen Edelgas plasmabehandelt.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Grenzflächenbehandlung als ein Ätzen und/oder Anätzen der Oberfläche ausgebildet ist. Beispielsweise wird die Oberfläche in einem Plasma-Ätz-Prozess aufgeraut. Alternativ und/oder ergänzend kann die Oberfläche, beispielsweise die Oberfläche der ersten Elektrode, in einem Vorprozess beispielsweise mit einer Flüssigkeit angeätzt werden. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine einfache und effektive Möglichkeit der Oberflächenaufrauhung zu ermöglichen. Alternativ und/oder ergänzend ist es vorgesehen, dass die Grenzflächenbehandlung ein Abscheiden einer gering vernetzten Zwischenschicht und/oder einer gering vernetzten Schicht umfasst. Beispielsweise werden die Prozessparameter der Plasmabehandlung und/oder des Plasmaverfahrens so eingestellt, dass der Vernetzungsgrad der abscheidenden Schicht gering ist. Durch das geringe Vernetzen der aufgetragenen Schicht kann eine amorphe und ionenpermeable Separatorschicht erzeugt werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Grenzflächenbehandlung ein Abscheiden einer löchrigen Zwischenschicht umfasst. Beispielsweise wird das aufzutragende Molekül und/oder Polymer nur so verdünnt und/oder gering in der Atmosphäre vorliegen, dass eine löchrige Zwischenschicht entsteht. Die auf der löchrigen Zwischenschicht aufgetragenen Polymere des Separators und/oder auf der gering vernetzten Zwischenschicht aufgetragenen Polymer des Separators weist verbesserte chemische und/oder physikalische Eigenschaften zur Verwendung in Lithium-Ionen-Batterien auf. Insbesondere ist ein Polymer, welches auf der gering vernetzten und/oder löchrigen Zwischenschicht abgeschieden wird, besonders amorph.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Zwischenschicht einen Metall-Kohlenstoff-Gradienten aufweist. Dabei wird die Zwischenschicht in dem Plasmaverfahren so aufgetragen, dass sich ein Metall-Kohlenstoff-Gradienten, insbesondere in Richtung der Auftragung, einstellt. Beispielsweise umfasst die Zwischenschicht mehrere Unterschichten, wobei im Verlauf der Unterschichten der Metall- und/oder Kohlenstoffgehalt variiert. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass bei einer metallischen Elektrode die erste Zwischenschicht im Kontakt mit dieser besonders metallisch ausgebildet ist, und im Verlauf der weiteren Auftragung von Schichten die Zwischenschicht zunehmend Kohlenstoff- und/oder Polymergehalt aufweist. So ist es möglich, dass die Anbindung von Elektrode an den Separator und/oder an den Elektrolyten besonders gut erfolgt und beispielsweise Grenzflächenwiderstände reduziert werden.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in dem Plasmaverfahren eine zweite Elektrode aufgetragen wird. Dabei wird die zweite Elektrode ebenfalls in einem Plasmapolymerisationsverfahren und/oder Plasmaabscheidungsverfahren abgeschieden. Beispielsweise wird auf den abgeschiedenen Separator eine weitere Zwischenschicht abgeschieden, wobei auf diese Zwischenschicht die zweite Elektrode abgeschieden wird. Wird keine weitere Zwischenschicht verwendet, kann die zweite Elektrode direkt auf den Separator abgeschieden werden. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine Elektrodenanordnung umfassend eine erste und eine zweite Elektrode und einen Separator in einem additiven Fertigungsverfahren herstellbar ist.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Elektrodenanordnung. Die Elektrodenanordnung ist insbesondere erhältlich aus dem Verfahren wie vorher beschrieben. Die Elektrodenanordnung weist eine erste Elektrode und einen Separator auf. Der Separator ist ein abgeschiedenes Polymer, insbesondere ein in einem Plasmaverfahren abgeschiedenes Polymer. Das Polymer des Separators kann direkt auf der ersten Elektrode abgeschieden sein, alternativ ist zwischen erster Elektrode und dem Separator mindestens eine Zwischenschicht angeordnet. Die Zwischenschicht ist insbesondere auch in einem und/oder im Plasmaverfahren abgeschieden worden. Im Speziellen kann es vorgesehen sein, dass die Elektrodenanordnung eine zweite Elektrode aufweist. Die zweite Elektrode ist auch in einem additiven Verfahren aufgetragen und/oder abgeschieden. Die zweite Elektrode ist insbesondere eine in einem Plasmaverfahren abgeschiedene zweite Elektrode. Die zweite Elektrode ist auf dem Separator abgeschieden und/oder zwischen dem Separator und der zweiten Elektrode ist eine Zwischenschicht angeordnet, wobei die zweite Elektrode dann auf der Zwischenschicht abgeschieden ist. Der Separator ist sandwichartig zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet. Die Elektrode ist zur Verwendung in einer Lithium-Polymer-Batterie ausgebildet.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Lithium-Polymer-Batterie. Die Lithium-Polymer-Batterie weist insbesondere die Elektrodenanordnung wie vorher beschrieben auf. Im Speziellen kann es auch vorgesehen sein, dass der Separator in einem eigenen Plasmaverfahren abgeschieden wurde und der so abgeschiedene Separator nach einem Kaschieren zwischen zwei Schichten, insbesondere zwischen zwei Zwischenschichten und/oder zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eingebracht wird. Vor dem Einbringen des Separators können die Zwischenschichten und/oder die Elektroden oberflächenbehandelt werden und beispielsweise aufgeraut sein.
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Die Lithium-Polymer-Batterie wird beispielsweise hergestellt, indem mittels Plasmatechnik zuerst eine Oberfläche der ersten Elektrode modifiziert wird, dann beispielsweise eine Zwischenschicht in einem Plasmapolymerisationsverfahren oder als Folie aufgebracht wird, dann ebenfalls mit Hilfe einer Plasmatechnik der Separator abgeschieden wird, wobei vorher insbesondere auch die Zwischenschicht oberflächenmodifizierbar ist mittels einer Plasmatechnik. Auf den Separator kann eine weitere Zwischenschicht mittels Plasmatechnik abgeschieden werden und/oder vorher oberflächenbehandelt. Auf die Zwischenschicht und/oder auf den Separator kann die zweite Elektrode in einem Plasmaverfahren abgeschieden werden. Das so aufgebaute Elektrodenseparator-Elektrodenschichtsystem kann verpresst werden und gegebenenfalls mit einem flüssigen Elektrolyten gefüllt werden. Diese Anordnung kann als Lithium-Ionen-Batterie Einsatz finden und/oder zu dieser verarbeitet werden.
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Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den beigefügten Figuren und deren Beschreibung. Dabei zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch eine Lithium-Polymer-Batterie;
- 2 Zellwickel für eine Lithium-Polymer-Batterie.
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1 zeigt einen Querschnitt durch eine Lithium-Polymer-Batterie 1. Die Lithium-Polymer-Batterie 1 umfasst eine Elektrodenanordnung 2. Die Elektrodenanordnung 2 kann insbesondere eine Teilzelle der Lithium-Polymer-Batterie 1 bilden. Die Elektrodenanordnung 2 weist eine erste Elektrode 3 auf, welche eine Kathode 4 bildet. Die erste Elektrode weist ein elektrochemisches Material auf, welches beispielsweise ein Mischoxid bildet. Beispielsweise ist das Mischoxid für die Kathode 4, insbesondere für die erste Elektrode 3, ein Kobald-Dioxid-Mischoxid. Auf einer Oberfläche, insbesondere Außenseite, der Elektrodenanordnung 2 kann auf der ersten Elektrode 3 eine Schutzschicht 5 aufgebracht sein. Die Schutzschicht 5 ist beispielsweise eine isolierende Schicht, beispielsweise ein Lack oder ein isolierendes Polymer. Die erste Elektrode 3 kann insbesondere in einem Plasmaverfahren, beispielsweise Plasmaabscheidungsverfahren, gebildet sein und/oder gebildet werden. Alternativ kann die erste Elektrode 3 ein Grundmaterial aufweisen, welches in einem Plasmaverfahren beschichtet wurde.
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Die Elektrodenanordnung 2 weist eine Zwischenschicht 6 auf. Die Zwischenschicht 6 ist in einem Plasmaverfahren, insbesondere Plasmaabscheidungsverfahren, auf die erste Elektrode 3 abgeschieden worden.
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Insbesondere ist die erste Elektrode 3 vor dem Abscheiden der Zwischenschicht 6 aufgeraut worden, beispielsweise in einem Besputterungsprozess. Die Zwischenschicht 6 kann einen Gradienten aufweisen, der beispielsweise ausgehend von der ersten Elektrode 3 in Richtung von dieser weg einen zunehmenden Kohlenstoffgehalt und/oder Polymergehalt aufweist. Insbesondere kann die Zwischenschicht 6 auch Unterschichten und/oder ein Schichtsystem aufweisen.
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Auf der Zwischenschicht 6 ist ein Separator 7 abgeschieden. Der Separator 7 ist aus einem Polymer aufgebaut und/oder weist ein Polymer als Grundkörper auf. Das Polymer des Separators 7 ist in einem Plasmaverfahren, insbesondere Plasmapolymerisationsverfahren, auf der Zwischenschicht 6 abgeschieden worden. Der Separator ist beispielsweise aus einem Polyethylen-Oxid-Polymer aufgebaut, insbesondere einem Polyethylen-Oxid-Co-Polymer. Der Separator 7 bildet insbesondere eine mikroporöse und/oder amorphe Schicht. Der Separator 7 und/oder das Polymer des Separators 7 ist durchlässig für Lithium-Ionen. Insbesondere bildet der Separator 7, beispielsweise auch mit einer Tränkung einer ionischen Flüssigkeit, einen Festkörperelektrolyten.
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In einem weiteren und/oder dem gleichen Plasmaverfahren wird auf den Separator 7 eine weitere Zwischenschicht 6 abgeschieden. Diese weitere Zwischenschicht 6 kann aufgebaut sein wie die Zwischenschicht 6 zwischen der ersten Elektrode 3 und dem Separator 7. Auf der Zwischenschicht 6 ist eine weitere, zweite Elektrode 8 angeordnet. Die zweite Elektrode 8 bildet insbesondere eine Anode 9 für die Lithium-Polymer-Batterie 1. Die Anode 9 ist beispielsweise als eine Graphit- und/oder Karbon-Anode ausgebildet. Auch die zweite Elektrode 8 ist gegenüber der Umgebung mit einer Schutzschicht 5 bedeckt, um diese vor mechanischen und/oder elektrischen Eigenschaften und/oder Einflüssen zu schützen.
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2 zeigt beispielhaft ein Ausgestaltungsbeispiel eines Zellwickels 10 für eine Lithium-Polymer-Batterie 1. Der Zellwickel 10 umfasst die Elektrodenanordnung 2, insbesondere wie in 1 gezeigt, wobei diese aufgerollt ist. Der Zellwickel 10 umfasst die Elektrodenanordnung 2 in einer schneckenförmigen Aufrollung. Dabei weist der Zellwickel 10 die erste Elektrode 3, die zweite Elektrode 8 und den Separator 7 auf. Der Separator 7 trennt wie vorher beschrieben die beiden Elektroden 3, 8 voneinander. Die Elektroden 3 und 8 sind auf ihren abgewandten und/oder Außenseiten elektrisch isolierend beschichtet, sodass durch die Aufwicklung der Elektrodenanordnung 2 an den Kontaktstellen von erster Elektrode 3 und zweiter Elektrode 8 kein elektrischer Kurzschluss entsteht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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