DE102022106386A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer elektrode für eine batterie - Google Patents

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Abstract

Eine Batterieelektrode und ein Verfahren zur Herstellung der Batterieelektrode werden beschrieben. Die Batterieelektrode enthält eine Lithiumfolie, die zwischen einem ersten porösen Stromabnehmer und einem zweiten porösen Stromabnehmer angeordnet ist. Der erste und der zweite poröse Stromabnehmer definieren jeweils eine Vielzahl von Zwischenräumen, und die Lithiumfolie ist in die durch den ersten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume und in die durch den zweiten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume eingebettet, wodurch eine zweiseitige Funktionalität ermöglicht wird.

Description

  • EINLEITUNG
  • Lithium-Ionen-Batteriepacks können eine oder mehrere Lithium-Ionen-Batteriezellen enthalten, die je nach den Anforderungen des Systems elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sind. Jede Batteriezelle umfasst ein oder mehrere Lithium-Ionen-Elektrodenpaare, die in einer versiegelten Hülle eingeschlossen sind. Jedes Elektrodenpaar umfasst eine negative Elektrode (Anode), eine positive Elektrode (Kathode) und einen Separator, der die negative und die positive Elektrode physisch trennt und elektrisch isoliert. Zur Erleichterung der Lithium-Ionen-Mobilität kann im Separator ein Elektrolyt vorhanden sein, der Lithium-Ionen leitet. Der Elektrolyt ermöglicht es den Lithiumionen, durch den Separator zwischen den positiven und negativen Elektroden hindurchzugehen, um den Elektronenfluss auszugleichen, der während der Lade- und Entladezyklen der Lithium-Ionen-Batteriezelle den Separator umgeht und sich durch einen externen Stromkreis zwischen den Elektroden bewegt. Je nach chemischer Zusammensetzung hat jede Lithium-Ionen-Batteriezelle aufgrund der unterschiedlichen elektrochemischen Potenziale der Elektroden eine bestimmte Höchst- oder Ladespannung (Spannung bei Vollladung). Zum Beispiel kann jede Lithium-Ionen-Batteriezelle eine Ladespannung im Bereich von 3 V bis 5 V und eine Nenn-Leerlaufspannung im Bereich von 2,9 V bis 4,2 V haben.
  • Jedes Elektrodenpaar ist so konfiguriert, dass es elektrochemisch elektrische Energie speichert und abgibt. Jede negative Elektrode hat einen Stromabnehmer mit einer negativen Folie, die mit einer negativen Anschlussfahne verbunden ist, und jede positive Elektrode hat einen Stromabnehmer mit einer positiven Folie, die mit einer positiven Anschlussfahne verbunden ist. In jeder Batteriezelle steht die negative Anschlussfahne in elektrischer Verbindung mit den negativen Stromabnehmern, die mit den negativen Elektroden der Elektrodenpaare in Kontakt stehen und Elektronen austauschen, und die positive Anschlussfahne steht in elektrischer Verbindung mit den positiven Stromabnehmern, die mit den positiven Elektroden der Elektrodenpaare in Kontakt stehen und Elektronen austauschen. Lithium-Ionen-Batteriezellen können über viele Zyklen entladen und wieder aufgeladen werden.
  • Die Vorteile eines verbesserten Stromabnehmers für eine Elektrode und die mit der Herstellung eines verbesserten Stromabnehmers verbundenen Herstellungsverfahren sind von Vorteil.
  • BESCHREIBUNG
  • Eine Batterieelektrode und ein Verfahren zur Herstellung der Batterieelektrode werden beschrieben. Die hier beschriebenen Konzepte sehen eine negative Elektrode vor, bei der es sich um eine Lithiumfolie handelt, die sandwichartig zwischen zwei Kollektoren angeordnet ist, die als Metallgitter oder als perforierte Folien hergestellt sind. Das weiche Lithium in der Lithiumfolie wird in die Hohlräume der Metallgitter gepresst und ist somit von beiden Seiten zugänglich. Dies ermöglicht einen Herstellungsprozess, der eine kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung beinhaltet, um einen beidseitigen Elektrolytzugang zu erreichen. Die Anode wird in einem einfachen Walzenkompressionsschritt hergestellt, wobei das Lithium von beiden Seiten zugänglich ist und die beiden Maschen in einer Sandwich-Konfiguration angeordnet sind. Hohlräume, die auf den beiden Oberflächen der Gitterelektrode verbleiben, bieten Volumen oder Raum für den Elektrolyten und für die Lithiumionen, die sich während der Ladung ablagern können, und minimieren oder verhindern Volumenänderungen der Anode während der Lade-/Entladezyklen.
  • Die Oberfläche des Metallnetzes bietet zusätzliche Fläche und reduziert die Stromdichte/Li+ Ionenfluss erheblich, was das Dendritenwachstum reduziert und die Schnellladefähigkeit verbessert. An der Grenzfläche zwischen der Maschenoberfläche und dem Separator kann sich eine stabile feste Elektrolytgrenzfläche (Solid Electrolyte Interface, SEI) bilden, die zu einer besseren Haltbarkeit beitragen kann. Darüber hinaus können eine geringere Oberflächenqualität und eine höhere Dicke der Lithiumfolie verwendet werden, um die Materialkosten zu senken.
  • Ein Aspekt der Offenbarung umfasst eine Batterieelektrode in Form einer Lithiumfolie, die zwischen einem ersten porösen Stromabnehmer und einem zweiten porösen Stromabnehmer angeordnet ist. Der erste und der zweite poröse Stromabnehmer definieren jeweils eine Vielzahl von Zwischenräumen, und die Lithiumfolie ist in die durch den ersten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume und in die durch den zweiten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume eingebettet, wodurch eine zweiseitige Funktionalität ermöglicht wird.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst die Lithiumfolie, die in die Zwischenräume eines ersten Teils des ersten porösen Stromabnehmers und in die Zwischenräume eines ersten Teils des zweiten porösen Stromabnehmers eingebettet ist. Eine elektrische Anschlussfahne ist an zweiten Abschnitten des ersten und zweiten porösen Stromabnehmers angeordnet.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet, dass sowohl der erste als auch der zweite poröse Stromabnehmer aus Metallsträngen besteht, die so angeordnet sind, dass sie ein Netzblatt bilden, das die Vielzahl der Zwischenräume definiert.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet, dass die metallischen Litzen aus rostfreiem Stahl oder einer Kupferlegierung hergestellt werden.
  • Alternativ können die Metallstränge auch aus Silber, Nickel, Zink, Zinn oder deren Legierungen hergestellt werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft die metallischen Litzen mit kreisförmigem Querschnitt, die nach dem Verweben zu einem Gittergewebe abgeflacht wurden.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet, dass der erste und der zweite poröse Stromabnehmer Metallbleche sind, die entweder aus rostfreiem Stahl oder aus einer Kupferlegierung hergestellt sind, wobei die Zwischenräume eine Vielzahl von Perforationen aufweisen.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst Durchmesser der Vielzahl von Perforationen zwischen 10 Mikron und 1000 Mikron.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst einen ersten Separator, der auf einer ersten Seite der Batterieelektrode angeordnet ist, und einen zweiten Separator, der auf einer zweiten Seite der Batterieelektrode angeordnet ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst die Batterieelektrode, die eine Anode ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Batterieelektrode, das die Anordnung einer Lithiumfolie zwischen einem ersten porösen Stromabnehmer und einem zweiten porösen Stromabnehmer umfasst, wobei der erste und der zweite poröse Stromabnehmer jeweils eine Vielzahl von Zwischenräumen definieren. Die Lithiumfolie, der erste poröse Stromabnehmer und der zweite poröse Stromabnehmer sind miteinander verbunden, um die Lithiumfolie in die Vielzahl der durch den ersten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume und in die Vielzahl der durch den zweiten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume einzubetten. Die Lithiumfolie, der erste poröse Stromabnehmer und der zweite poröse Stromabnehmer werden zusammengefügt und passiviert.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet, dass der erste poröse Stromabnehmer und der zweite poröse Stromabnehmer erste und zweite Maschenblätter sind, die aus gewebten Metallsträngen bestehen.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet, dass der erste poröse Stromabnehmer und der zweite poröse Stromabnehmer erste und zweite Bleche sind, die entweder aus rostfreiem Stahl oder aus einer Kupferlegierung hergestellt sind, und wobei die Vielzahl der Zwischenräume eine Vielzahl von Perforationen darin sind.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst das Zusammenführen der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers durch Komprimieren der Lithiumfolie zwischen dem ersten porösen Stromabnehmer und dem zweiten porösen Stromabnehmer.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst das Aufbringen einer Beschichtung auf den ersten porösen Stromabnehmer und den zweiten porösen Stromabnehmer vor dem Anordnen der Lithiumfolie zwischen dem ersten porösen Stromabnehmer und dem zweiten porösen Stromabnehmer.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst das Erwärmen der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers vor dem Komprimieren der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers, wobei das Erwärmen durch Erwärmen der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers auf eine Temperatur von bis zu 180 °C erfolgt.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst das Verbinden der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers durch Erhitzen der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers auf eine Temperatur im Bereich zwischen 180C und 200C in einer Atmosphäre, die gegenüber Lithium inert ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst die Passivierung der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers durch Beschichtung der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers mit einem Antioxidans.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst das Anordnen eines ersten Separators auf einer ersten Seite der Batterieelektrode und das Anordnen eines zweiten Separators auf einer zweiten Seite der Batterieelektrode; und das Komprimieren des ersten und zweiten Separators und der Batterieelektrode.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung umfasst das Zusammendrücken eines ersten Maschenblechs, das aus gewebten Metallsträngen besteht, über ein erstes Paar gegenüberliegender Rollen, um einen ersten porösen Stromabnehmer zu bilden, und das Zusammendrücken eines ersten Maschenblechs, das aus gewebten Metallsträngen besteht, über ein zweites Paar gegenüberliegender Rollen, um einen zweiten porösen Stromabnehmer zu bilden. Zwischen dem ersten porösen Stromabnehmer und dem zweiten porösen Stromabnehmer ist eine Lithiumfolie angeordnet, wobei der erste und der zweite poröse Stromabnehmer jeweils eine Vielzahl von Zwischenräumen definieren. Die Lithiumfolie, der erste poröse Stromabnehmer und der zweite poröse Stromabnehmer sind miteinander verbunden, um die Lithiumfolie in die Vielzahl der durch den ersten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume und in die Vielzahl der durch den zweiten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume einzubetten. Die Lithiumfolie, der erste poröse Stromabnehmer und der zweite poröse Stromabnehmer werden zusammengefügt und passiviert.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehre sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung einiger der besten Modi und anderer Ausführungsformen zur Durchführung der vorliegenden Lehre, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, leicht ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden.
  • Figurenliste
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
    • 1 zeigt schematisch eine isometrische Explosionsansicht einer Batteriezelle, die positive und negative Batterielaschen und ein Elektrodenpaar enthält, die gemäß der Offenbarung in einem Stapel angeordnet sind.
    • 2A und 2B zeigen schematisch eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsendansicht einer Ausführungsform eines Anoden-Stromabnehmers gemäß der Offenbarung.
    • 3 zeigt bildlich eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Elektrode für eine Batteriezelle gemäß der Offenbarung.
    • 4 zeigt bildlich eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Elektrode für eine Batteriezelle gemäß der Offenbarung.
    • 5 zeigt bildlich eine Ausführungsform eines Teils eines Verfahrens zur Herstellung einer Elektrode für eine Batteriezelle gemäß der Offenbarung.
    • Die 6A-6D zeigen schematisch Schnittansichten von oben und entsprechende Schnittansichten von der Seite eines Teils einer Elektrode für eine Batteriezelle gemäß der Offenbarung.
  • Die beigefügten Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und stellen eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale der vorliegenden Offenbarung dar, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen. Details, die mit solchen Merkmalen verbunden sind, werden zum Teil durch die jeweilige beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die Komponenten der hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen können in einer Vielzahl unterschiedlicher Konfigurationen angeordnet und gestaltet werden. Daher soll die folgende detaillierte Beschreibung den Umfang der beanspruchten Offenbarung nicht einschränken, sondern ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen davon. Darüber hinaus werden in der folgenden Beschreibung zwar zahlreiche spezifische Details aufgeführt, um ein umfassendes Verständnis der hier offengelegten Ausführungsformen zu ermöglichen, doch können einige Ausführungsformen auch ohne einige dieser Details ausgeführt werden. Darüber hinaus wurde aus Gründen der Klarheit auf eine detaillierte Beschreibung bestimmter technischer Details verzichtet, die im Stand der Technik bekannt sind, um die Offenbarung nicht unnötig zu verkomplizieren. Außerdem sind die Zeichnungen vereinfacht und nicht maßstabsgetreu. Nur der Einfachheit und Klarheit halber können Richtungsbegriffe wie oben, unten, links, rechts, oben, über, über, unter, unter, hinter und vor verwendet werden, um die Beschreibung der Zeichnungen zu erleichtern. Diese und ähnliche Richtungsbegriffe dienen der Veranschaulichung und sind nicht so auszulegen, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken. Darüber hinaus kann die Offenbarung, so wie sie hierin dargestellt und beschrieben ist, auch ohne ein Element, das hierin nicht speziell offenbart ist, durchgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, veranschaulichen die 1, 2A und 2B schematisch eine Ausführungsform einer prismatisch geformten Lithium-Ionen-Batteriezelle 10, die eine Anode 20, eine Kathode 30 und einen Separator 40 umfasst, die in einem Stapel angeordnet und in einem flexiblen Beutel 50 versiegelt sind, der ein elektrolytisches Material 42 enthält. Eine erste, negative Batteriezellenlasche 12 und eine zweite, positive Batteriezellenlasche 14 ragen aus dem flexiblen Beutel 50 heraus. Die Begriffe „Anode“ und „negative Elektrode“ werden austauschbar verwendet. Die Begriffe „Kathode“ und „positive Elektrode“ werden austauschbar verwendet. Ein einzelnes Paar aus Anode 20, Kathode 30 und Separator 40 ist dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass je nach der spezifischen Anwendung der Batteriezelle 10 mehrere Paare von Anode 20, Kathode 30 und Separator 40 in der flexiblen Tasche 50 angeordnet und elektrisch verbunden sein können.
  • Die Anode 20 umfasst ein erstes aktives Material 22, das auf einem Anoden-Stromabnehmer 24 angeordnet ist, der aus einem ersten Maschenblatt 25 und einem zweiten Maschenblatt 26 besteht, wobei das erste und das zweite Maschenblatt 25, 26 poröse Blätter sind, auf denen das erste aktive Material 22 verschmolzen, verbunden und/oder anderweitig kombiniert ist. Der Anoden-Stromabnehmer 24 hat einen Folienabschnitt, der sich von dem ersten aktiven Material 22 aus erstreckt, um die erste Batteriezellenlasche 12 zu bilden.
  • Die Kathode 30 umfasst ein zweites aktives Material 32, das auf einem Kathoden-Stromabnehmer 34 angeordnet ist, wobei der Kathoden-Stromabnehmer 34 einen Folienabschnitt 35 aufweist, der sich von dem zweiten aktiven Material 32 aus erstreckt, um die zweite Batteriezellenlasche 14 zu bilden.
  • Der Separator 40 ist zwischen den positiven und negativen Elektroden 30, 20 angeordnet, um die positiven und negativen Elektroden 30, 20 physisch voneinander zu trennen und elektrisch zu isolieren. Das elektrolytische Material 42, das Lithiumionen leitet, befindet sich innerhalb des Separators 40 und ist sowohl der positiven als auch der negativen Elektrode 30, 20 ausgesetzt, damit sich Lithiumionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode 30, 20 bewegen können. Darüber hinaus steht die negative Elektrode 20 in Kontakt und tauscht Elektronen mit dem Anodenstromabnehmer 24 aus, und die positive Elektrode 30 steht in Kontakt und tauscht Elektronen mit dem Kathodenstromabnehmer 34 aus.
  • Die negative Elektrode 20 und die positive Elektrode 30 jedes Elektrodenpaars sind aus einem Elektrodenmaterial hergestellt, das Lithiumionen einlagern und auslagern kann. Die Elektrodenmaterialien der positiven und negativen Elektroden 30, 20 sind so beschaffen, dass sie interkaliertes Lithium bei unterschiedlichen elektrochemischen Potentialen relativ zu einer gemeinsamen Referenzelektrode, z. B. Lithium, speichern. Bei der Konstruktion des Elektrodenpaars 20 speichert die negative Elektrode 20 interkaliertes Lithium auf einem niedrigeren elektrochemischen Potenzial (d. h. einem höheren Energiezustand) als die positive Elektrode 30, so dass eine elektrochemische Potenzialdifferenz zwischen der positiven und der negativen Elektrode 30, 20 besteht, wenn die negative Elektrode 20 lithiert wird. Die elektrochemische Potenzialdifferenz für jede Batteriezelle 10 führt zu einer Ladespannung im Bereich von 3 V bis 5 V und einer Nenn-Leerlaufspannung im Bereich von 2,9 V bis 4,2 V. Diese Eigenschaften der negativen und positiven Elektroden 30, 20 ermöglichen den reversiblen Transfer von Lithiumionen zwischen den positiven und negativen Elektroden 30, 20 entweder spontan (Entladephase) oder durch Anlegen einer externen Spannung (Ladephase) während des Betriebszyklus des Elektrodenpaars 20. Die Dicke jeder positiven und negativen Elektrode 30, 20 liegt zwischen 30 um und 150 um.
  • Die negative Elektrode 20 besteht aus einem Lithium-Wirtsmaterial wie z. B. Graphit, Silizium oder Lithiumtitanat. Das Lithium-Wirtsmaterial kann mit einem polymeren Bindemittel vermischt sein, um der negativen Elektrode 20 strukturelle Integrität zu verleihen und, in einer Ausführungsform, ein leitfähiges Feinpartikel-Verdünnungsmittel. Bei dem Lithium-Wirtsmaterial handelt es sich vorzugsweise um Graphit und bei dem polymeren Bindemittel um eines oder mehrere der folgenden Materialien: Polyvinylidenfluorid (PVdF), Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Carboxymethylcellulose (CMC), Polyacrylsäure oder Mischungen davon. Graphit wird normalerweise zur Herstellung der negativen Elektrode 20 verwendet, da seine Schichtstruktur nicht nur relativ inert ist, sondern auch günstige Lithiumeinlagerungs- und -auslagerungseigenschaften aufweist, die dazu beitragen, dass das Batterieelektrodenpaar 20 die gewünschte Energiedichte aufweist. Verschiedene Formen von Graphit, die zur Herstellung der negativen Elektrode 20 verwendet werden können, sind im Handel erhältlich. Das leitfähige Verdünnungsmittel kann aus sehr feinen Partikeln bestehen, z. B. aus Ruß mit großer Oberfläche.
  • Die positive Elektrode 30 besteht aus einem aktiven Material auf Lithiumbasis, das interkaliertes Lithium bei einem höheren elektrochemischen Potenzial (im Vergleich zu einer herkömmlichen Referenzelektrode) speichert als das Lithium-Wirtsmaterial, das zur Herstellung der negativen Elektrode 20 verwendet wird. Die gleichen polymeren Bindemittel (PVdF, EPDM, SBR, CMC, Polyacrylsäure) und leitfähigen feinteiligen Verdünnungsmittel (Ruß mit großer Oberfläche), die zur Herstellung der negativen Elektrode 20 verwendet werden können, können auch mit dem aktiven Material auf Lithiumbasis der positiven Elektrode 30 für die gleichen Zwecke vermischt werden. Bei dem aktiven Material auf Lithiumbasis handelt es sich vorzugsweise um ein geschichtetes Lithium-Übergangsmetalloxid, wie z. B. Lithium-Kobalt-Oxid, ein Spinell-Lithium-Übergangsmetalloxid, wie z. B. Spinell-Lithium-Mangan-Oxid, ein Lithium-Polyanion, wie z. B. ein Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid, Lithium-Eisen-Phosphat oder Lithium-Fluorophosphat. Einige andere geeignete aktive Materialien auf Lithiumbasis, die als aktives Material auf Lithiumbasis verwendet werden können, sind Lithium-Nickeloxid, Lithium-Aluminium-Manganoxid und Lithium-Vanadiumoxid, um Beispiele für Alternativen zu nennen. Mischungen, die eines oder mehrere der genannten aktiven Materialien auf Lithiumbasis enthalten, können auch zur Herstellung der positiven Elektrode 30 verwendet werden.
  • Der Separator 40 besteht aus einer oder mehreren porösen Polymerschichten, die einzeln aus einer Vielzahl von Polymeren zusammengesetzt sein können. Der Einfachheit halber ist hier nur eine solche Polymerschicht dargestellt. Jede der einen oder mehreren Polymerschichten kann ein Polyolefin sein. Einige spezifische Beispiele für Polyolefine sind Polyethylen (PE) (zusammen mit Varianten wie HDPE, LDPE, LLDPE und UHMWPE), Polypropylen (PP) oder eine Mischung aus PE und PP. Die Polymerschicht(en) dienen zur elektrischen Isolierung und physischen Trennung der negativen und positiven Elektroden 20, 30. Der Separator 40 kann außerdem mit einem flüssigen Elektrolyt durch die Porosität der Polymerschicht(en) infiltriert werden. Der flüssige Elektrolyt, der auch beide Elektroden 20, 30 benetzt, enthält vorzugsweise ein Lithiumsalz, das in einem nichtwässrigen Lösungsmittel gelöst ist. Der Separator 40 hat eine Dicke, die zwischen 10 um und 50 um liegen kann.
  • Die vorstehenden Beschreibungen der negativen Elektrode 20, der positiven Elektrode 30, des Separators 40 und des im Separator 40 enthaltenen elektrolytischen Materials 42 sind als nicht begrenzende Beispiele zu verstehen. Viele Variationen der Chemie jedes dieser Elemente können im Zusammenhang mit der Lithium-Ionen-Batteriezelle 10 der vorliegenden Offenbarung angewendet werden. Beispielsweise können das Lithium-Wirtsmaterial der negativen Elektrode 20 und das aktive Material auf Lithiumbasis der positiven Elektrode 30 aus anderen Zusammensetzungen als den oben aufgeführten spezifischen Elektrodenmaterialien bestehen, zumal die Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien weiter erforscht und entwickelt werden. Darüber hinaus können die Polymerschicht(en) und/oder der Elektrolyt, der in der/den Polymerschicht(en) des Separators 40 enthalten ist, auch andere Polymere und Elektrolyte als die oben spezifisch aufgeführten enthalten. In einer Variante kann der Separator 40 ein fester Polymerelektrolyt sein, der eine Polymerschicht - wie Polyethylenoxid (PEO), Polypropylenoxid (PPO), Polyacrylnitril (PAN) oder Polyvinylidenfluorid (PVdF) - mit einem Lithiumsalz oder gequollen mit einer Lithiumsalzlösung enthält. Das Elektrodenpaar 20 tauscht reversibel Lithiumionen durch den Separator 40 und einen Elektronenstrom um den Separator 40 während der anwendbaren Entlade- und Ladezyklen aus.
  • Die Anoden- und Kathoden-Stromabnehmer 24, 34 sind dünne metallische, plattenförmige Elemente, die ihre jeweiligen ersten und zweiten aktiven Materialien 22, 32 über einen nennenswerten Grenzflächenbereich kontaktieren. Der Zweck der Anoden- und Kathoden-Stromabnehmer 24, 34 besteht darin, während des Entladens und Ladens freie Elektronen mit ihren jeweiligen ersten und zweiten aktiven Materialien 22, 32 auszutauschen.
  • Der Kathoden-Stromabnehmer 34 ist ein ebenes Blech, das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und eine Dicke von 0,2 mm oder weniger aufweist.
  • 2A und 2B zeigen schematisch eine Draufsicht bzw. eine Endansicht der Anode 20, einschließlich des ersten aktiven Materials 22, das in das erste Maschenblech 25 und das zweite Maschenblech 26 des Stromabnehmers 24 eingebettet und mit diesen verbunden ist. Das erste Maschenblatt 25 ist parallel zu dem zweiten Maschenblatt 26 angeordnet und liegt über diesem. Das erste Maschenblech 25 und das zweite Maschenblech 26 bestehen jeweils aus einer Vielzahl von Metallsträngen 27, die gewebt, genäht oder anderweitig angeordnet sind, um ein Netz zu bilden, das eine Vielzahl von Zwischenräumen 28 in Form von Lücken, Hohlräumen usw. definiert. Das erste aktive Material 22 ist in die Zwischenräume 28 der ersten und zweiten Maschenblätter 25, 26 eingebettet. Die Oberfläche des ersten aktiven Materials 22 ist so angeordnet, dass sie sich nicht außerhalb einer äußeren Ebene 23 erstreckt, die eine Maschenhöhe ist, die durch einen äußeren Teil der ersten und zweiten Maschenblätter 25, 26 auf einer ersten (oberen) Oberfläche 26A oder einer zweiten (unteren) Oberfläche 26B definiert ist.
  • Der Anoden-Stromabnehmer 24 hat in einer Ausführungsform eine rechteckige, ebene Form und weist die erste, obere Fläche 26A, die zweite, untere Fläche 26B, einen Mittelteil 26C und linke und rechte Längskanten 26D auf. Alternativ kann der Anoden-Stromabnehmer 24 auch kreisförmig sein oder eine andere Form haben, die einem bestimmten Anwendungsbedarf entspricht. Die metallischen Litzen 27 sind aus rostfreiem Stahl, Kupfer, einer Kupferlegierung, nickelbeschichtetem Kupfer oder einem anderen Material hergestellt und sind gewebt, genäht oder anderweitig angeordnet, um das jeweilige erste oder zweite Maschenblatt 25, 26 zu bilden. In einer Ausführungsform haben das erste und das zweite Maschenblech 25, 26 jeweils eine Dicke von 0,2 mm oder weniger.
  • Alternativ können das erste Maschenblech 25 und das zweite Maschenblech 26 durch ein erstes und ein zweites massives Blech ersetzt werden, die aus Kupferlegierungen, Legierungen, rostfreiem Stahl usw. hergestellt sind und auf deren Oberflächen eine Vielzahl von Öffnungen ausgebildet ist.
  • Der Durchmesser der metallischen Litzen 27 liegt zwischen 10 und 500 Mikrometern, und die Vielzahl der durch die metallischen Litzen 27 begrenzten Zwischenräume 28 weisen maximale Öffnungsgrößen auf, die zwischen einem Faktor von eins und dem Zehnfachen des Durchmessers der metallischen Litzen 27 liegen können. In einer Ausführungsform haben die metallischen Litzen 27 kreisförmige Querschnitte. Alternativ können die metallischen Litzen 27 auch rechteckige Querschnitte aufweisen. Alternativ haben die metallischen Litzen 27 einen ovalen Querschnitt. Alternativ haben die metallischen Litzen 27 kreisförmige Querschnitte, die durch eine Druckkraft abgeflacht wurden, nachdem sie in die ersten und zweiten Maschenblätter 25, 26 eingewebt wurden, wie in 4 dargestellt. In einer Ausführungsform weisen die metallischen Litzen 27 eine Beschichtung 29 auf, die dazu beiträgt, das erste aktive Material 22, das in den Zwischenräumen 28 eingebettet ist, an den metallischen Litzen 27 zu befestigen.
  • In einer Ausführungsform kann die Beschichtung 29 auf die metallischen Litzen 27 aufgebracht werden, bevor sie zu den ersten und zweiten Maschenblechen 25, 26 verarbeitet werden. Alternativ kann die Beschichtung 29 während der Herstellung auf das erste und zweite Maschenblech 25, 26 aufgebracht werden. In einer Ausführungsform besteht die Beschichtung 29 aus Zinn, Nickel oder Silber oder deren Legierungen. Alternativ kann die Beschichtung 29 aus Metallen (z. B. Ni, Zn, Sn, Au, Ag, Cu) und deren Li-intermetallischer Phase, Metalloxiden (z. B., ZnO, CuO, Al2O3, SiO2 usw.), stickstoffdotierter Graphit, Kohlenstoffnitrit und polymere Materialien wie Polymer auf PEO-Basis, Lithium-Lanthan-Titanat (LLTO), Lithium-Lanthan-Zirkonat (LLZO), Lithium-Aluminium-Titan-Phosphat (LATP), Lithium-Phosphor-Sulfid (LPS), Lithium-Phosphor-Schwefel-Chlorid-Iodid (LPSCI) und andere.
  • Die Benetzbarkeit des ersten aktiven Materials 22 auf den ersten und zweiten Maschenblättern 25, 26 kann durch Abstimmung der Parameter des Drahtgeflechts eingestellt werden, einschließlich der Abstimmung der Drahtgeflechtteilung, des Litzendurchmessers, der Litzenquerschnittsform, der Verformungsorientierung und der Geflechtstopologie, d. h. gewebtes oder gestricktes Geflecht. Die Größe der Zwischenräume 28 wirkt sich auf die Kapillarkräfte und die Fähigkeit aus, das aufgebrachte Lithium einzubetten und zu verbinden: Sind die Zwischenräume zu groß, kann das geschmolzene Lithium herabtropfen oder herausfallen; sind sie zu eng, kann ein aggressives Benetzungsmittel erforderlich sein, um eine ausreichende Bedeckung des Lithiums auf der ersten und zweiten Maschenlage 25, 26 zu erreichen.
  • 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Anodenherstellungsprozesses (Prozess) 300 zur Bildung einer Ausführungsform der Anode 20, die unter Bezugnahme auf die 1, 2A und 2B beschrieben ist, wobei die Anode 20 das erste aktive Material 22 enthält, das auf dem Anoden-Stromabnehmer 24 angeordnet ist, der aus dem ersten und zweiten Maschenblech 25, 26 besteht. Das erste aktive Material 22 ist in den Zwischenräumen 28 der ersten und zweiten Maschenblätter 25, 26 eingebettet und mit den Oberflächen der ersten und zweiten Maschenblätter 25, 26 verbunden. In einer Ausführungsform wird das erste aktive Material 22, wie hier beschrieben, als Lithiumfolie 22A hergestellt, die auf einer Spule angeordnet ist.
  • Das Rohmaterial wird von einer ersten Spule 305 und einer zweiten Spule 306 oder von einem anderen Zuführungsmechanismus in die Verarbeitungsanlage eingespeist, wobei das Rohmaterial in Form des ersten Maschenblatts 25 bzw. des zweiten Maschenblatts 26 vorliegt. Die erste und die zweite Maschenfolie 25, 26 werden einem Reinigungsschritt (Schritt 310) unterzogen, um Verunreinigungen und andere Materialien von ihren Oberflächen zu entfernen, bevor sie in eine Umgebungskammer 311 gelangen, in der eine Atmosphäre herrscht, die gegenüber Lithium inert ist, um eine Oxidation des Lithiums zu verhindern und zu vermeiden. In einer Ausführungsform ist die Atmosphäre in der Umgebungskammer 311 frei von Sauerstoff. In einer Ausführungsform enthält die Atmosphäre in der Umgebungskammer 311 Argon.
  • Von einer dritten Spule 307 wird ebenfalls Rohmaterial in die Umgebungskammer 311 zugeführt, wobei dieses Rohmaterial das erste aktive Material 22 enthält, das als Lithiumfolie 22A angeordnet ist. Die Lithiumfolie 22A muss nicht durchgehend sein. Die Zuführungen von der ersten, zweiten und dritten Spule 305, 306 und 307 sind parallel angeordnet.
  • Nach dem Eintritt in die Umgebungskammer 311 werden die erste Maschenfolie 25, die zweite Maschenfolie 26 und die Lithiumfolie 22A einer Erwärmung unterzogen (Schritt 314), wobei die Erwärmung eine Erwärmung auf eine Temperatur von bis zu 180°C umfasst.
  • Nach dem Erwärmungsschritt (Schritt 314) werden das erste Maschenblatt 25 und das zweite Maschenblatt 26 mit einer Beschichtung 29 versehen (Schritt 316). Dies kann die Beschichtung des ersten Maschenbogens 25 und des zweiten Maschenbogens 26 mit Zinn, Nickel oder Silber oder deren Legierungen vor dem Zusammenfügen mit dem ersten aktiven Material 22 umfassen. Der Zusatz der Beschichtung 29 soll oxidiertes Metall von den Oberflächen entfernen, die Luft abdichten und so eine weitere Oxidation verhindern und die Verschmelzung durch Verbesserung der Oberflächenbenetzungseigenschaften erleichtern. Die Beschichtung 29 schützt außerdem die Metalloberflächen vor erneuter Oxidation während des Lötens und unterstützt den Lötprozess durch Veränderung der Oberflächenspannung des geschmolzenen Lots. Wie bereits beschrieben, besteht die Beschichtung 29 aus einem Basismaterial und einem Aktivator, einer Chemikalie, die eine bessere Benetzung des Lots fördert, indem sie Oxide von der Metalloberfläche entfernt. Der Beschichtungsprozess (Schritt 316) verbessert die Benetzbarkeit der Oberflächen des ersten Maschenblechs 25 und des zweiten Maschenblechs 26 in Bezug auf das anschließend verbundene erste aktive Material 22.
  • Der Beschichtungsprozess (Schritt 316) kann durch Eintauchen des ersten Maschenblechs 25 und des zweiten Maschenblechs 26 in Bäder mit Zinn, Nickel oder Silber oder einer Legierung davon oder durch ein Verfahren der Flash-Plattierung erfolgen. Alternativ kann die Beschichtung 29 auf das erste Maschenblatt 25 und das zweite Maschenblatt 26 und/oder die einzelnen Drähte davon während der Herstellung des ersten Maschenblatts 25 und des zweiten Maschenblatts 26 vor diesem Verfahren 300 aufgebracht werden. Zu den Verfahren zum Aufbringen der Beschichtung 29 auf das erste und das zweite Maschenblech 25, 26 gehören die Elektroabscheidung, die physikalische Abscheidung aus der Dampfphase, die chemische Abscheidung aus der Dampfphase, die Plasmasprühbeschichtung usw.
  • Bei der Beschichtung 29 kann es sich um eine beliebige Kombination von Metallen (Ni, Zn, Sn, Au, Ag, Cu) und deren Li-intermetallischen Phasen, Metalloxiden (ZnO, CuO, Al2O3, SiO2 usw.), mit Stickstoff dotiertem Graphit, Kohlenstoffnitrit und polymeren Werkstoffen wie PEO-basierten Polymeren handeln, Lithium-Lanthan-Titanat (LLTO), Lithium-Lanthan-Zirkonat (LLZO), Lithium-Aluminium-Titan-Phosphat (LATP), Lithium-Phosphor-Sulfid (LPS) Lithium-Phosphor-Schwefel-Chlorid-Iodid (LPSC1), usw.)
  • Die Lithiumfolie 22A wird in einer Ausführungsform als thixotrope Paste hergestellt, die ein stabilisiertes, Lithium enthaltendes Partikel enthält und zu einer dünnen Folie geformt wird.
  • Die Lithiumfolie 22A wird zwischen dem ersten Maschenblatt 25 und dem zweiten Maschenblatt 26 angeordnet und durch Zusammendrücken der Lithiumfolie 22A dazwischen zusammengeführt (Schritt 322). Durch diesen Schritt wird die Lithiumfolie 22A in die Vielzahl der Zwischenräume 28 eingebettet, die durch das erste Maschenblech 25 und das zweite Maschenblech 26 definiert sind, d. h. in die Vielzahl der Zwischenräume 28, die durch den ersten porösen Stromabnehmer und den zweiten porösen Stromabnehmer definiert sind.
  • Die Lithiumfolie 22A wird eingebettet, wobei die Dicke der Lithiumfolie 22A so gesteuert wird, dass die Lithiumfolie 22A in den Maschen der ersten und zweiten Maschenblätter 25, 26 auf oder unterhalb der durch die äußeren Ebenen 23 definierten Maschenhöhe hängt, wie in 2B gezeigt und beschrieben.
  • Wiederum Bezug nehmend auf 3 wird das aufgebrachte und eingebettete Lithium mit dem ersten Maschenblech 25 und dem zweiten Maschenblech 26 des Anoden-Stromabnehmers 24 verbunden, d.h. verschmolzen oder verklebt, indem Wärme aufgebracht wird, um das in der Lithiumfolie 22A enthaltene Lithiumpulver zu schmelzen, wodurch es mit dem ersten Maschenblech 25 und dem zweiten Maschenblech 26 in den Zwischenräumen 28 verschmilzt, daran haftet oder anderweitig damit verbunden wird (Schritt 326). Das Erhitzen zum Verbinden des Lithiums umfasst das Erhitzen des ersten Maschenbogens 25 und des zweiten Maschenbogens 26 in der inerten Umgebung auf eine Temperatur, die in einem Temperaturbereich zwischen 180C und 200C liegt. In einer Ausführungsform erfolgt die Erwärmung über einen Zeitraum von 30 Minuten oder weniger. Die Erwärmung kann durch einen thermoelektrischen Ofen, eine Infrarot-Wärmequelle, eine Widerstandsheizvorrichtung, eine Induktionsheizvorrichtung oder eine andere wärmeerzeugende Vorrichtung durchgeführt werden.
  • Nach dem Erhitzungsschritt (Schritt 326) wird die Anode 20 einer Passivierung (Schritt 328) unterzogen, die das Aufbringen eines Antioxidationsmittels, z. B. einer Polymersubstanz, auf die Außenflächen der Anode 20 umfasst, um eine Lithiumoxidation zu verhindern. Der Passivierungsschritt (Schritt 328) umfasst in einer Ausführungsform das Aufbringen des Antioxidationsmittels in Form eines Sprays, das von einem Zerstäuber (nicht dargestellt) abgegeben wird. Die Temperatur des Sprays aus dem Sprüher kann so gesteuert werden, dass das erste Maschenblatt 25 und das zweite Maschenblatt 26 kontrolliert gekühlt werden, um die physikalische Kontraktion des Lithiums und des ersten Maschenblatts 25 und des zweiten Maschenblatts 26 zu steuern und so die Verformung des ersten Maschenblatts 25 und des zweiten Maschenblatts 26 zu minimieren oder zu verhindern und die Ablösung des Lithiums vom ersten Maschenblatt 25 und vom zweiten Maschenblatt 26 zu minimieren oder zu verhindern. Das resultierende Werkstück ist eine Ausführungsform der Anode 20, die unter Bezugnahme auf die 1, 2A und 2B beschrieben wird.
  • 4 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines Anodenherstellungsprozesses (Prozesses) 300' zur Herstellung einer Ausführungsform der Anode 20, die unter Bezugnahme auf die 1, 2A und 2B beschrieben ist. Der Anodenherstellungsprozess (Prozess) 300' ist analog zu dem Anodenherstellungsprozess (Prozess) 300, der unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist. In dieser Ausführungsform wird das Rohmaterial von einer ersten Spule 305' und einer zweiten Spule 306' oder von einem anderen Zuführungsmechanismus in die Verarbeitungsanlage eingespeist, wobei das Rohmaterial in Form des ersten Maschenbogens 25 bzw. des zweiten Maschenbogens 26 vorliegt. In dieser Ausführungsform werden die erste und die zweite Maschenfolie 25, 26 einem Reinigungsschritt (Schritt 310) unterzogen, um Verunreinigungen und andere Materialien von ihren Oberflächen zu entfernen, und einem Verdichtungsschritt (Schritt 312), bevor sie in die Umgebungskammer 311 gelangen, die eine Atmosphäre bereitstellt, die gegenüber Lithium inert ist. Im Verdichtungsschritt (Schritt 312) werden die ersten und zweiten Maschenblätter 25, 26 zwischen zwei Walzen hindurchgeführt, um die jeweiligen Blätter zu glätten. Danach wird das Verfahren 300' analog zum Verfahren 300 fortgesetzt.
  • 5 zeigt schematisch das Verfahren 300 mit einem zusätzlichen nachfolgenden Verfahrensschritt 330 zur Einbettung des Separators 40 auf beiden Seiten der Anode 20 (wie dargestellt), um eine vom Separator umschlossene Anode 45 zu bilden, bei der ein zweiseitiger Elektrolytzugang zum Lithium in der Anode 45 besteht. Die Lithiumfolie muss nicht durchgängig sein, um zu vermeiden, dass das Lithium in Falten liegt. Alternativ kann der zusätzliche Prozessschritt 330 den Separator 40 auf einer einzigen Seite der Anode 20 einbetten. Die anderen Schritte des Verfahrens 300 bleiben unverändert.
  • In einer Ausführungsform wird der nachfolgende Prozessschritt 330 zum Einbetten des Separators 40 auf beiden Seiten der Anode 20 in der Umgebungskammer 311 (wie gezeigt) ausgeführt. Alternativ wird der nachfolgende Prozessschritt 330 zum Einbetten des Separators 40 auf beiden Seiten der Anode 20 außerhalb der Umgebungskammer 311 ausgeführt.
  • Die 6A-6D zeigen schematisch Schnittansichten von oben und entsprechende Schnittansichten von der Seite eines Teils einer Ausführungsform der hier beschriebenen Elektrode für eine Batteriezelle.
  • 6A zeigt die verschmolzene Elektrode, bei der das Lithium in die Vielzahl der durch die ersten Maschen definierten Zwischenräume und in die Vielzahl der durch die ersten Maschen definierten Zwischenräume eingebettet ist.
  • 6B zeigt, dass sich auf der Oberfläche des Netzes und der Lithiumoberfläche eine Schicht 21 (Solid Electrolyte Interface, SEI) bildet, sobald der Elektrolyt die in den Zwischenräumen des Netzes der Elektrode gebildeten Hohlräume ausfüllt.
  • 6C zeigt, dass sich Lithiumionen aus der Elektrode in den Zwischenräumen 28 auf der Oberfläche des Netzes und des Lithiums ablagern. Die Zwischenräume 28 bieten Platz für das dendritische Wachstum von Lithium.
  • 6D zeigt, dass sich nach mehreren Entlade-/Ladezyklen die stabile SEI-Schicht 21 auf der Maschenelektrode an der Schnittstelle zwischen der Maschenoberfläche und dem Separator bildet, was die Zyklierbarkeit der Zelle 10 verbessert und somit die Lebensdauer der Zelle 10 erhöhen kann.
  • Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Abbildungen sind unterstützend und beschreibend für die vorliegende Lehre, aber der Umfang der vorliegenden Lehre wird ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Modi und andere Ausführungsformen für die Durchführung der vorliegenden Lehre im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Designs und Ausführungsformen für die Durchführung der vorliegenden Lehre in den beigefügten Ansprüchen definiert.

Claims (10)

  1. Eine Batterieelektrode, umfassend: eine Lithiumfolie, die zwischen einem ersten porösen Stromabnehmer und einem zweiten porösen Stromabnehmer angeordnet ist; wobei der erste poröse Stromabnehmer und der zweite poröse Stromabnehmer jeweils eine entsprechende Vielzahl von Zwischenräumen definieren; und wobei die Lithiumfolie in den durch den ersten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräumen und in den durch den zweiten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräumen eingebettet ist.
  2. Batterieelektrode nach Anspruch 1: wobei die Lithiumfolie in die Zwischenräume eines ersten Teils des ersten porösen Stromabnehmers eingebettet ist; wobei die Lithiumfolie in die Zwischenräume eines ersten Teils des zweiten porösen Stromabnehmers eingebettet ist; und wobei eine elektrische Anschlussfahne an jeweiligen zweiten Abschnitten des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers angeordnet ist.
  3. Batterieelektrode nach Anspruch 1, wobei sowohl der erste poröse Stromabnehmer als auch der zweite poröse Stromabnehmer aus Metallsträngen besteht, die so angeordnet sind, dass sie ein Netzblatt bilden, das die Vielzahl von Zwischenräumen definiert.
  4. Batterieelektrode nach Anspruch 3, wobei die Metallstränge entweder aus rostfreiem Stahl oder aus einer Kupferlegierung hergestellt sind.
  5. Batterieelektrode nach Anspruch 4, wobei die Metallstränge kreisförmige Querschnitte aufweisen, die nach dem Einweben in das Maschenblatt abgeflacht wurden.
  6. Batterieelektrode nach Anspruch 1, wobei der erste poröse Stromabnehmer und der zweite poröse Stromabnehmer jeweils Metallbleche umfassen, die entweder aus rostfreiem Stahl oder einer Kupferlegierung hergestellt sind, und wobei die Zwischenräume eine Vielzahl von Perforationen darin aufweisen.
  7. Batterieelektrode nach Anspruch 6, wobei die Durchmesser der Vielzahl von Perforationen zwischen 10 Mikron und 1000 Mikron liegen.
  8. Batterieelektrode nach Anspruch 1, die ferner einen ersten Separator, der auf einer ersten Seite der Batterieelektrode angeordnet ist, und einen zweiten Separator, der auf einer zweiten Seite der Batterieelektrode angeordnet ist, umfasst.
  9. Batterieelektrode nach Anspruch 1, wobei die Batterieelektrode eine Anode umfasst.
  10. Ein Verfahren zur Herstellung einer Batterieelektrode, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen einer Lithiumfolie zwischen einem ersten porösen Stromabnehmer und einem zweiten porösen Stromabnehmer, wobei der erste poröse Stromabnehmer und der zweite poröse Stromabnehmer jeweils eine Vielzahl von Zwischenräumen definieren; Verschmelzen der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers, um die Lithiumfolie in die Vielzahl der durch den ersten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume und in die Vielzahl der durch den zweiten porösen Stromabnehmer definierten Zwischenräume einzubetten; Verbinden der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers; und Passivieren der Lithiumfolie, des ersten porösen Stromabnehmers und des zweiten porösen Stromabnehmers.
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