DE3125525A1 - Solid-electrolyte body - Google Patents
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Abstract
Description
Festelektrolytkörper Solid electrolyte body
Die Erfindung betrifft einen Festelektrolyten für eine elektrochemische Zelle in der Form einer dünnen Schicht.The invention relates to a solid electrolyte for an electrochemical Cell in the form of a thin layer.
Elektrochemische Festkörperzellen werden bevorzugt in Sandwich-Bauweise gefertigt, derart, daß Kathode, Festelektrolyt und Anode in Tablettenform einen zylindrischen Stapel bilden. Im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung von Festkörperzellen, beispielsweise für den Gebrauch in elektronischen Armbanduhren, ist man bestrebt, sich dieser Entwicklungstendenz mit immer flacheren Bauteilen bzw.Solid-state electrochemical cells are preferred in sandwich construction manufactured in such a way that cathode, solid electrolyte and anode in tablet form one form a cylindrical stack. In the course of the advancing miniaturization of solid-state cells, For example, for use in electronic wristwatches, the aim is to this development trend with ever flatter components or
dünneren Tabletten oder Scheibchen anzupassen.to adapt to thinner tablets or discs.
Hierbei bereitet die Herstellung der Festelektrolyt-Tabletten besondere Schwierigkeiten. Die sonst üblichen Verfahrensweisen, nämlich das Versintern von feinvermahlenen Festelektrolytpulver zu einem Keramikkörper oder das Formen von Pulverpreßlingen und Nachsintern, versagen unterhalb einer kritischen Schichtdicke, weil sich der Formling von dem Werkzeug nicht mehr einwandfrei ablöst oder zerbröckelt. Das Herausschneiden dünner Scheibchen aus einem massiven Festelektrolytkörper, z.B. einem Einkristall, gelingt dagegen nur mit hohem technischen Aufwand.The manufacture of the solid electrolyte tablets is particularly important here Trouble. The usual procedures, namely the sintering of finely ground solid electrolyte powder into a ceramic body or the shaping of Powder compacts and re-sintering fail below a critical layer thickness, because the molding can no longer properly detach from the tool or crumble. The cutting out of thin slices from a solid solid electrolyte body, e.g. a single crystal, on the other hand, can only be achieved with a great deal of technical effort.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für miniaturisierte Festkörperzellen einen extrem dünnschichtigen Festelektrolytkörper verfügbar zu machen, der ähnlichen Ansprüchen hinsichtlich Formgenauigkeit und Festigkeit wie bei größeren Festkörpertabletten geneigt.The invention is therefore based on the object for miniaturized Solid-state cells make an extremely thin-layer solid electrolyte body available make the similar demands in terms of dimensional accuracy and strength as inclined for larger solid tablets.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er aus einem ionenleitenden Festelektrolytpulver und einem Bindemittel besteht, wobei die Größe der einzelnen Festelektrolytpartikel so bemessen ist, daß jedes Partikel sich durchgehend von einer Oberfläche der Schicht zur anderen Oberfläche erstreckt Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Festelektrolyt je nach den konstruktiven Gegebenheiten der Zelle mannigfach geformt sein kann, gewöhnlich als Scheibchen oder Plättchen, zuweilen aber auch als Becher oder Gefäß. Wesentlich ist, daß die Schichtstärke des allgemein flächig ausgebildeten Festelektrolytkörpers sehr gering ist und nur wenige Zehntel Millimeter beträgt.The object is achieved in that it consists of a Ion-conductive solid electrolyte powder and a binder is made, with the size of the individual solid electrolyte particles is dimensioned so that each particle is continuous extends from one surface of the layer to the other surface It lies in the frame the invention that the solid electrolyte depending on the structural conditions of the Cell can be shaped in many ways, usually as disks or platelets, at times but also as a cup or vessel. It is essential that the layer thickness of the general flat solid electrolyte body is very small and only a few tenths Millimeters.
Der Aufbau des Festelektrolytkörpers wird im folgenden anhand seines Herstellungsganges beschrieben. Dieser vollzieht sich so, daß man aus einem polykristallinen, pulverigen Festelektrolytmaterial zunächst eine Siebfraktion mit sehr engem Kornspektrum gewinnt. Dabei sollte die durchschnittliche Korngröße des Festelektrolytpulvers um ca. 30 % größer sein als die gewünschte Dicke der herzustellenden Festkörperschicht.The structure of the solid electrolyte body is based on its Production process described. This takes place in such a way that a polycrystalline, powdery solid electrolyte material initially a sieve fraction with a very narrow grain spectrum wins. The average grain size of the solid electrolyte powder should be be about 30% larger than the desired thickness of the solid layer to be produced.
Das Pulver vermischt man mit einem Bindemittel, das während der Verarbeitung flüssig ist und später aushärtet. Als Bindemittel kommen härtbare technische Harze wie ungesättigte Polyester, Epoxidharze oder vernetzbare Kohlenwasserstoff-Gießharze infrage.The powder is mixed with a binder that is used during processing is liquid and hardens later. Hardenable technical resins are used as binders such as unsaturated polyesters, epoxy resins or crosslinkable hydrocarbon casting resins in question.
Viele dieser Harztypen werden in der Metallographie als Einbettungsmittel verwendet oder bilden die Grundlage von Zweikomponentenklebern. Bedingung für den erfindungsgemäßen Zweck ist nur, daß das Bindemittel alkalibeständig ist.Many of these types of resins are used in metallography as embedding media used or form the basis of two-component adhesives. Condition for the The only purpose of the invention is that the binder is alkali-resistant.
Die Menge des Bindemittels soll so bemessen sein, daß bei einer möglichst dichten einschichtigen Lage der Festelektrolytpartikel alle Zwischenräume zwischen den Partikeln ausgefüllt sind und jedes Pulverteilchen mit den ihm benachbarten Pulverteilchen durch das Bindemittel verbunden ist.The amount of binder should be such that, if possible, in one dense single layer of solid electrolyte particles between all spaces the particles are filled and each powder particle with its neighboring Powder particles are bound by the binder.
Die Mischung streicht man nun auf eine Unterlage, die nicht mit dem Binder verklebt, so daß die Teilchen des Festelektrolyten eine einschichtige Lage bilden, läßt aushärten und stanzt ein Scheibchen der gewünschten Größe. aus. Die Festelektrolytteilchen berühren nun zwar jeweils beide Oberflächen der Scheibe, sind aber in diesem Stadium noch durch das Bindemittel weitgehend umhüllt, so daß der freiliegende Anteil des Festelektrolyten in der Oberfläche, bezogen auf den Anteil des Bindemittels in der Oberfläche, sehr klein ist.The mixture is now spread on a surface that is not with the Binder glued together so that the particles of the solid electrolyte form a single layer form, allow to harden and punch a disc of the desired size. the end. the Solid electrolyte particles now touch both surfaces of the pane, but are still largely enveloped by the binder at this stage, so that the exposed portion of the solid electrolyte in the surface, based on the The amount of binder in the surface is very small.
Dementsprechend gering ist auch die Leitfähigkeit quer durch das Scheibchen.The conductivity across the wafer is correspondingly low.
Der Festelektrolyt kann nun dadurch in größerem Maße freigelegt werden, daß man die Oberflächen um etwa je 15 % der Gesamtdicke der Scheibe abschleift.The solid electrolyte can now be exposed to a greater extent, that one grinds the surfaces by about 15% of the total thickness of the disc.
Figur 1 zeigt einen dünnschichtigen Festelektrolyten gemäß der Erfindung im Schnitt.Figure 1 shows a thin-layer solid electrolyte according to the invention on average.
Die natürlichen Abmessungen des hier dargestellten Scheibchens I mögen 10 mm im Durchmesser und 0,2 mm in der Dicke betragen. Die ursprüngliche Dicke des Scheibchens sowie die Konturen der Festelektrolytpartikel 2 vor dem Schleifen sind gestrichelt wiedergegeben.Like the natural dimensions of the disk I shown here 10 mm in diameter and 0.2 mm in thickness. The original thickness of the Disc as well as the contours of the solid electrolyte particles 2 are before grinding shown in dashed lines.
Die Festelektrolytpartikel 2, deren ursprüngliche Größe in der Siebfraktion um etwa 0,26 mm geschwankt hat, sind in der einschichtigen Lage so dicht wie möglich gepackt, während das Bindemittel 3 die Packungslücken exakt ausfüllt. Die frisch angeschliffenen Oberflächen 4 der Elektrolytpartikel 2 machen auf diese Weise einen erheblichen Teil der Scheibchenoberflächen aus und gewährleisten damit einen guten elektronischen Kontakt zu der darauf aufzubringenden Kathoden - bzw. Anodentablette. Vor allem aber macht jedes einzelne Korn, indem es sich von Oberfläche zu Oberfläche quer durch das Scheibchen erstreckt, einen ungehinderten und von einem relativ großen Leitungsquerschnitt begünstigten Ionentransport möglich.The solid electrolyte particles 2, their original size in the sieve fraction has fluctuated by about 0.26 mm, are as dense as possible in the single layer packed while the binding agent 3 fills the gaps in the packing exactly. The fresh Ground surfaces 4 of the electrolyte particles 2 make one in this way considerable part of the disc surfaces and thus ensure a good electronic contact with the cathode or anode tablet to be applied. But above all, each individual grain makes by moving from surface to surface extends across the disc, one unobstructed and one relatively large Line cross-section favored ion transport possible.
Die Einbettung der Festelektrolytpartikel in das Bindemittel aus Kunstharz verleiht dem fertigen Formkörper überdies eine gewisse Duktilität, durch die er sich vorteilhaft von einem vergleichbaren sinterkeramischen Produkt, welches spröde ist, unterscheidet.The embedding of the solid electrolyte particles in the synthetic resin binder also gives the finished molded body a certain ductility, which makes it is advantageous from a comparable sintered ceramic product that is brittle is different.
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Claims (3)
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DE3125525A1 true DE3125525A1 (en) | 1983-01-20 |
DE3125525C2 DE3125525C2 (en) | 1990-01-04 |
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ID=6135627
Family Applications (1)
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DE19813125525 Granted DE3125525A1 (en) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | Solid-electrolyte body |
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Country | Link |
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DE (1) | DE3125525A1 (en) |
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1981
- 1981-06-29 DE DE19813125525 patent/DE3125525A1/en active Granted
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US6423453B1 (en) | 1998-08-20 | 2002-07-23 | Sony Corporation | Solid electrolyte battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3125525C2 (en) | 1990-01-04 |
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