EP4559046A1 - Verfahren zur herstellung einer feststoffzelle - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer feststoffzelle

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Publication number
EP4559046A1
EP4559046A1 EP23776891.6A EP23776891A EP4559046A1 EP 4559046 A1 EP4559046 A1 EP 4559046A1 EP 23776891 A EP23776891 A EP 23776891A EP 4559046 A1 EP4559046 A1 EP 4559046A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cell
solid
layer
separator
anode
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
EP23776891.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Adrian BECKER
Tobias JANSEN
Marco Jordan
Christian Klemt
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
Publication of EP4559046A1 publication Critical patent/EP4559046A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01M50/461—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • 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
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a solid cell, in particular for producing a half or mono cell.
  • the invention further relates to a cell component for a solid-state cell as well as a solid-state cell and a solid-state battery.
  • Motor vehicles that are powered or can be powered electrically or by an electric motor usually include an electric motor that can be used to drive one or both vehicle axles.
  • the electric motor is usually connected to an internal (high-voltage) battery that serves as an electrical energy storage device.
  • an electrochemical battery is understood to mean a so-called secondary battery of the motor vehicle.
  • a used chemical energy can be restored by means of an electrical charging process.
  • vehicle batteries are designed, for example, as electrochemical accumulators, in particular as lithium-ion accumulators.
  • such vehicle batteries typically have at least one battery module (battery cell module), in which several individual battery cells are connected in a modular manner.
  • battery cell module battery cell module
  • a so-called Cell2Pack design is possible, in which the battery cells are connected directly to the vehicle battery, in particular connected in parallel, and are not combined into modules in advance.
  • the battery cells are designed, for example, as electrochemical (thin) layer cells.
  • the thin-film cells have a layered structure with a cathode layer (cathode) and an anode layer (anode) and with a separator layer (separator) inserted between them. These components are penetrated, for example, by a liquid electrolyte (liquid electrolyte), which forms an ion-conductive compound of the components or creates a charge equalization.
  • liquid electrolyte liquid electrolyte
  • several layer cells are arranged stacked one above the other as a cell stack.
  • the efficiency of cell production is determined by the manufacturing process and the product constitution.
  • One of the most efficient production strategies for conventional thin-film cells is the production of monocells (single cells) by lamination and subsequent stacking to form a monocell stack (single cell stack) with a final number of layers.
  • laminate means that an anode and/or a cathode is joined to one or more laminatable separators by applying pressure and temperature.
  • the resulting monocells can be designed, for example, as an anode/separator/cathode/separator stack or as a cathode/separator/anode/separator stack. Due to the product constitution or the structure of the monocells, an alternating cell structure can be produced by direct stacking.
  • Solid electrolyte solid electrolyte
  • FE solid electrolyte
  • solid-state cells solid-state cells
  • SBS solid-state batteries
  • the (solid-state, solid-material) electrodes or electrode layers i.e. the cathodes with a catholyte or the anodes (unlike Li-metal) with an anolyte, are stacked with a solid-state electrolyte (ceramic, glass or glass-ceramic) as a separator to form a cell stack.
  • a solid-state electrolyte ceramic, glass or glass-ceramic
  • the anolyte and/or the catholyte can consist of a polymer or a ceramic, a glass or a glass-ceramic.
  • the invention is based on the object of specifying a particularly suitable method for producing a solid-state cell. In particular, the most effective and efficient production of solid-state cells should be realized.
  • the invention is further based on the task of de, to specify a particularly suitable cell component and a particularly suitable solid-state cell as well as a particularly suitable solid-state battery.
  • the object is achieved according to the invention with the features of claim 1 and with regard to the cell component with the features of claim 4 as well as with regard to the solid-state cell with the features of claim 6 and with regard to the solid-state battery with the features of claim 7.
  • Advantageous embodiments and further developments are the subject of the subclaims.
  • the invention relates to a new cell design for solid-state cells, which makes production much more efficient.
  • the invention relates in particular to the construction of a cell component, in particular a solid half cell or a sandwich cell or a solid monocell (solid single cell) or a monocell stack, in order to realize a production process that is as continuous as possible.
  • these half or mono cells are not produced by heating the cell components, as is the case with conventional lithium-ion cells, but rather by using a molten adhesive.
  • a molten adhesive is an adhesive or adhesive agent which is a solid when dried or hardened and which changes to a liquid state when heated.
  • the molten adhesive is therefore designed in particular as a hot melt adhesive or hot melt adhesive.
  • the molten adhesive preferably has a comparatively low melting temperature of between 25 °C (degrees Celsius) and 50 °C, in particular between 30 °C and 40 °C, for example around 35 °C.
  • the term “around” here refers in particular to a certain temperature range around the specified temperature value, for example ⁇ 3°.
  • a temperature of around 35° is to be understood as (35 ⁇ 3)°, i.e. as a temperature range between 32 °C and 38 °C.
  • a (solid) half-cell (solid half-cell) is understood here and below to mean a cell component with only two cell layers or cell plies.
  • a cell layer or cell ply is understood here to mean a cut or trimmed (electrode/separator) sheet.
  • the cell layers have an electrode layer, i.e. a solid-state or solid-state electrode, for example a cathode layer or anode layer, and a separator layer, i.e. a solid-state electrolyte.
  • the electrode layer and the separator layer are stacked on top of each other.
  • the half-cell forms the smallest structural unit or cell component in terms of cell production.
  • the electrode layer comprises, for example, an (electrode) active material, a binder, a conductive carbon black and a solid electrolyte.
  • the electrode layer comprises, for example, an anode or cathode active material as active material.
  • graphite graphite
  • lithium-alloying materials such as silicon (Si), zinc (Sn), or lithium titanate are used for an anode.
  • the anode can, for example, simply be formed by a collector (copper/aluminum) on which lithium can deposit.
  • the collector can also be coated, for example the collector can have a nickel coating.
  • lithium transition metal oxides such as NMC (lithium-nickel-manganese-cobalt oxides) or LMNO (lithium-manganese-nickel oxide) with different stoichiometric ratios
  • LFP lithium iron phosphate
  • LMP Lithium Metal Polymer
  • (conductive) carbon blacks, graphene, carbon nano tubes (CNT) in the version as single wall (SWCNT) or multi wall (MWCNT) or combinations thereof can be used as lead additives.
  • LLZO lithium-lanthanum-zirconium oxide
  • LATP aluminum-lithium-titanium-phosphate
  • a sandwich cell has three cell layers. Here either an electrode layer is arranged sandwich-like between two separator layers, or a separator layer is arranged sandwich-like between two electrode layers with different polarity, i.e. between an anode layer and a cathode layer.
  • a (solid-state) monocell (solid-state mono-cell) is to be understood in particular as an arrangement of two half-cells with different polarities. This means that one half cell has an anode layer and the other half cell has an electrode layer with a cathode layer.
  • the monocells are designed, for example, as an anode/separator/cathode/separator stack or as a cathode/separator/anode/separator stack.
  • a monocell stack is to be understood in particular as meaning a direct alternating arrangement of a number of monocells, i.e. at least two monocells, so that anode layers and cathode layers are arranged alternately in the cell stack along the stacking direction, the electrode layers each being separated by separator layers are separated from each other.
  • the method according to the invention is intended for producing a solid cell, in particular a cell component, such as a half-cell, sandwich cell or monocell or a monocell stack, and is suitable and set up for this purpose.
  • a cell component such as a half-cell, sandwich cell or monocell or a monocell stack
  • at least two cell layers or cell plies are provided.
  • at least one electrode layer and at least one separator layer are provided.
  • a molten and ion-conductive adhesive is applied to at least one of the interfaces of the separator layer and/or the electrode layer.
  • the adhesive is melted and applied to the interface in a liquid state.
  • the electrode layer and the separator layer are then stacked on top of each other, with the adjacent interfaces of the separator layer and the electrode layer being joined together to form an ion-conductive adhesive bond (adhesive bond).
  • the liquid adhesive is then cured, whereby the separator layer and the electrode layer are mechanically and electrically bonded together.
  • the process enables simple and reliable production of solid half, sandwich and mono cells, with the use of the molten and ion-conductive adhesive providing a particularly advantageous product constitution and product strategy for the production of pure solid cells.
  • the adhesive is only intended to ensure adhesion during assembly (stacking monocells).
  • re-melting of the adhesive is not critical, since the cell layers do not move against each other during a charging process in which the battery cell is charged with electrical energy and heats up in the process due to expansion (cell respiration) of the cell layers in the cell housing. can see.
  • the molten adhesive essentially only serves to make the production of the battery cell more efficient.
  • half cells and monocells are first produced using the method, and then a monocell stack is produced as a cell stack of the solid cell from the monocells by direct stacking. This makes it possible to improve and increase efficiency in a cell construction line for solid-state cells.
  • the interface between a cathode layer and the separator layer is joined using the molten and ion-conductive adhesive.
  • the anode sandwich cell can also be formed, for example, by a composite film made of separator/anode/separator.
  • a “material connection” or a “cohesive connection” between at least two interconnected parts is understood here and below in particular to mean that the interconnected parts at their contact surfaces through material union or networking (for example due to atomic or molecular binding forces), if necessary under effect of an additive are held together.
  • both the electrode layer and the separator layer have at least a certain surface roughness.
  • the contact between the cell layers i.e. in particular between the electrode layer and the separator layer, is as close as possible.
  • the roughness of the surfaces it is often not possible to achieve complete surface contact between the two cell layers.
  • the application of the ion-conductive adhesive advantageously also results in the interface resistance between the separator and the anode/cathode being reduced.
  • the adhesive enables the compensation of unevenness in the boundary layer, which in turn leads to improved homogeneity and thus an increase in the electrochemical performance of the finished solid-state cell.
  • the adhesive layer is made as thin as possible so that the volumetric capacity of the battery cell is not disadvantageously reduced.
  • the applied adhesive layer has a layer thickness between 0.1 pm (micrometers) and 10 pm.
  • the adhesive has ethylene carbonate (EC).
  • EC ethylene carbonate
  • an adhesive is used that has EC and is still capable of ions to conduct and to join the necessary components (electrode layer/separator layer).
  • EC has a comparatively low melting point, making it particularly easy to apply.
  • EC is used as a molten adhesive.
  • the adhesive is essentially formed by EC.
  • the proportion of EC in the adhesive is greater than 50% by weight (weight percent), in particular greater than 75% by weight, for example greater than 90% by weight.
  • EC has a melting point of 37 °C and is therefore particularly suitable for the process described above.
  • the cell component according to the invention is intended for the production of a solid cell and is suitable and set up for this purpose.
  • the cell component has at least one electrode layer and at least one separator layer, the electrode layer and the separator layer being arranged stacked one above the other, and the electrode layer and the separator layer being joined to one another in a materially bonded manner at the mutually facing interfaces by means of a molten and ion-conductive adhesive bond.
  • the cell component is in particular a unit or half cell of the solid cell.
  • a particularly suitable cell component is realized by the adhesive connection according to the invention.
  • the cell component is designed in particular as a monocell stack and has a number of electrode layers designed alternately as cathode and anode, which are arranged separated from one another with a separator layer in between, wherein the electrode layers and the separator layers are each bonded to one another in a materially bonded manner by means of a molten ion-conductive adhesive connection.
  • the solid cell according to the invention has a cell component described above.
  • the statements in connection with the cell component also apply analogously to the solid cell and vice versa.
  • the solid-state battery according to the invention is intended for a motor vehicle and is suitable and set up for it.
  • the solid-state battery is designed, for example, as a traction battery of an electrically driven or drivable motor vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. It shows in schematic and simplified representations:
  • Fig. 1 an anode half cell
  • Fig. 2 an anode sandwich cell
  • Fig. 6 a monocell in a second embodiment
  • Fig. 7 different versions for a mono cell stack.
  • the solid-state cell is assembled using prefabricated or pre-assembled cell components 2, 4, 6, 8, 10, 11.
  • the cell components 2, 4, 6, 8, 10, 11 can be produced using a method according to the invention.
  • the cell components 2, 4, 6, 8, 10, 11 are cell layer systems with a number of cell layers or cell layers.
  • Fig. 1 shows a cell component 2 designed as an anode half-cell.
  • the anode half-cell 2 has an electrode layer 12, in particular an anode layer, and a separator layer 14 joined thereto.
  • the anode layer 12 has a foil-like current conductor 16, which is coated on both sides with an active material 18, in particular an anode material.
  • the interface 20 facing the separator layer 14 is joined and contacted with the separator layer 14 via an adhesive connection not specified in more detail.
  • a molten and ion-conductive adhesive with ethylene carbonate is applied to the interface 20 and then glued to the separator layer 14.
  • the cell component 4 is designed as an anode sandwich cell.
  • the anode sandwich cell 4 has two separator layers 14, between see which the anode layer 12 is sandwiched.
  • the anode layer 12 has two frontal or flat interfaces 20 in the area of the active material coating 18, which are joined to the respective associated separator layers 14 by the molten adhesive.
  • the cathode half cell 6 has an electrode layer 22 designed as a cathode layer instead of the anode layer 12.
  • the cathode layer 22 has a current collector 26 coated on both sides with an active or cathode material 24.
  • the cathode layer 22 or the surface of the cathode material 24 facing the separator layer 14 is joined and contacted in a materially bonded manner with the separator layer 14 at its interfaces 20 by means of a molten and ion-conductive adhesive connection.
  • FIG. 4 shows a cell component 8 designed as a cathode sandwich cell, which is designed to correspond to the anode sandwich cell 4.
  • the half cells 2 and 6 form the smallest assembly or structural unit in the production of the solid cell, with the sandwich cells 4 and 8 being the next larger structural unit.
  • the half cells 2, 6 can be assembled to form a cell component 10, hereinafter also referred to as a monocell.
  • the assembly of the half cells 2, 6 to form the monocell 6 is preferably carried out using the ion-conductive and molten adhesive.
  • the electrode layers 12, 22 of one half cell 2, 6 are materially joined and contacted at the interface 20 with the separator layer 14 of the other half cell 6, 2.
  • 5 shows an anode/separator/cathode/separator monocell 6
  • Fig. 6 shows a separator/anode/separator/cathode monocell 6.
  • the cell stack of a solid-state cell or battery is formed by a cell component 11 in the form of a monocell stack, in which the monocells 10 are stacked directly on top of one another in alternating fashion.
  • the monocell stack 11 has at least two monocells 10.
  • the monocells 10 are joined and contacted using the ion-conductive and molten adhesive at the respective facing interfaces 20.
  • Fig. 7 shows four different monocell stacks 11, which differ in terms of energy optimization Eopt. On the left side of Fig. 7, monocell stacks 11 with low energy optimization Eopt are shown, while on the right side of Fig. 7, monocell stacks 11 with high energy optimization Eopt are shown.
  • the monocell stacks 11 are provided with reference symbols merely as examples.
  • the first mono-cell stack 11 starting from the left side of FIG. With increasing energy optimization Eopt, one cell layer 12, 14, 22 is virtually eliminated.
  • the cathode layers 22 supply the necessary ions for the ion transport during operation of the battery cell. Since each cathode layer 22 is coated on both sides, the bottom or front cathode layer 22, which is not enclosed between two anode layers 12, would effectively not be used, so that this can be omitted to increase the energy optimization Eopt.
  • the mono-cell stack 11 therefore preferably has an anode layer 12 on the front side. This reduces the number of ions, which subsequently also reduces the risk of plating.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Feststoffzelle, wobei mindestens eine Elektrodenschicht (12, 22) und mindestens eine Separatorschicht (14) bereitgestellt werden, wobei ein schmelzflüssiger und ionenleitfähiger Klebstoff auf eine Grenzfläche (20) der Separatorschicht (14) und/oder der Elektrodenschicht (12, 22) aufgetragen wird, wobei die Elektrodenschicht (12, 22) und die Separatorschicht (14) übereinander gestapelt angeordnet werden, und wobei die Grenzflächen (20) der Separatorschicht (14) und der Elektrodenschicht (12, 22) unter Ausbildung einer ionenleitfähigen Klebeverbindung miteinander stoffschlüssig gefügt werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Feststoffzelle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Feststoffzelle, insbesondere zur Herstellung einer Halb- oder Monozelle. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Zellkomponente für eine Feststoffzelle sowie eine Feststoffzelle und eine Festkörperbatterie.
Elektrisch beziehungsweise elektromotorisch angetriebene oder antreibbare Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge, umfassen in der Regel einen Elektromotor, mit dem eine oder beide Fahrzeugachsen antreibbar sind. Zur Versorgung mit elektrischer Energie ist der Elektromotor üblicherweise an eine fahrzeuginterne (Hochvolt-) Batterie als elektrischen Energiespeicher angeschlossen.
Unter einer insbesondere elektrochemischen Batterie ist hier und im Folgenden insbesondere eine sogenannte sekundäre Batterie (Sekundärbatterie) des Kraftfahrzeugs zu verstehen. Bei einer solchen (sekundären) Fahrzeugbatterie ist eine verbrauchte chemische Energie mittels eines elektrischen (Auf-) Ladevorgangs wiederherstellbar. Derartige Fahrzeugbatterien sind beispielsweise als elektrochemische Akkumulatoren, insbesondere als Lithium-Ionen- Akkumulatoren, ausgeführt.
Zur Erzeugung oder Bereitstellung einer ausreichend hohen Betriebsspannung weisen solche Fahrzeugbatterien typischerweise mindestens ein Batteriemodul (Batteriezellmodul) auf, bei welchem mehrere einzelne Batteriezellen modular verschaltet sind. Alternativ ist ein sogenanntes Cell2Pack-Design möglich, bei welchem die Batteriezellen direkt zu der Fahrzeugbatterie zusammengeschaltet, insbesondere parallelgeschaltet, und nicht vorab zu Modulen zusammengefasst werden.
Die Batteriezellen sind beispielsweise als elektrochemische (Dünn-)Schichtzellen ausgeführt. Die Dünnschichtzellen weisen einen geschichteten Aufbau mit einer Kathodenschicht (Kathode) und mit einer Anodenschicht (Anode) sowie mit einer dazwischen eingebrachten Separatorschicht (Separator) auf. Diese Bestandteile werden beispielsweise von einem flüssigen Elektrolyten (Flüssigelektrolyt) durchdrungen, welcher eine ionenleitfähige Verbindung der Bestandteile beziehungsweise einen Ladungsausgleich erzeugt. In der Regel sind hierbei mehrere Schichtzellen als ein Zellenstapel übereinander gestapelt angeordnet.
Die Effizienz der Zellproduktion wird durch den Herstellungsprozess sowie durch die Produktkonstitution festgelegt. Einer der effizientesten Produktionsstrategien von konventionellen Dünnschichtzellen ist die Herstellung von Monozellen (Einzel-Zellen) mittels Lamination und einer darauf folgenden Stapelbildung zu einem Monozellenstapel (Einzel-Zellen-Stapel, Einzel- Zellen-Stack) mit finaler Lagen- oder Schichtanzahl. Unter „Lamination“ wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass eine Anode und/oder eine Kathode durch Einbringung von Druck und Temperatur an einem oder mehreren laminierfähigen Separatoren gefügt wird. Die daraus entstehen Monozellen können beispielsweise als Anode/Separator/Kathode/Separator-Stapel oder als Kathode/Separator/Anode/Separator-Stapel ausgeführt sein. Durch die Produktkonstitution beziehungsweise den Aufbau der Monozellen kann durch direkte Stapelung ein alternierender Zellaufbau hergestellt werden.
Batteriezellen mit einem Festkörperelektrolyten (Festelektrolyt, FE) als Separatorschicht, nachfolgend auch als Festkörperzellen oder Feststoffzellen bezeichnet, weisen bei gleichem Baugewicht und/oder Bauvolumen eine höhere Energiespeicherdichte als Schichtzellen mit Flüssigelektrolyten auf. Batterien mit Festkörperzellen sind nachfolgend auch als Festkörperbatterien (FKB) oder Feststoffbatterien bezeichnet.
In Festkörperbatterien werden die (Festkörper-, Feststoff-) Elektroden oder Elektrodenschichten, also die Kathoden mit einem Katholyt beziehungsweise die Anoden (ungleich Li-Metall) mit einem Anolyt, mit einem Festkörperelektrolyten (Keramik, Glas oder Glaskeramik) als Separator zu einem Zellstapel gestapelt. Der Anolyt und/oder der Katholyt können hierbei aus einem Polymer oder einer Keramik, einem Glas oder einer Glaskeramik bestehen.
Nachteiligerweise sind die Separatoren bzw. Festkörperelektrolyte bei Feststoffzellen vergleichsweise fragil und nicht lokal aufschmelzbar, so dass die konventionelle Laminations- Technologie nicht für die Herstellung von Feststoffzellen einsetzbar ist. Aktuell gibt es keinen kontinuierlichen Produktionsprozess zur Herstellung von Feststoffzellen-Monozellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Feststoffzelle anzugeben. Insbesondere soll eine möglichst effektive und effiziente Herstellung von Feststoffzellen realisiert werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrun- de, eine besonders geeignete Zellkomponente und eine besonders geeignete Feststoffzelle sowie eine besonders geeignete Festkörperbatterie anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Zellkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 4 sowie hinsichtlich der Feststoffzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und hinsichtlich der Feststoffbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft ein neues Zelldesign für Feststoffzellen, welches die Produktion wesentlich effizienter gestaltet. Die Erfindung betrifft insbesondere den Aufbau einer Zellkomponente, insbesondere einer Feststoff-Halbzelle oder einer Sandwich-Zelle oder einer Feststoff-Monozelle (Feststoff-Einzel-Zelle) oder eines Monozellenstapels, zur Realisierung eines möglichst kontinuierlichen Produktionsprozesses. Die Herstellung dieser Halb- oder Monozellen geschieht jedoch nicht wie bei konventionellen Lithium-Ionen-Zellen über das Erwärmen der Zellkomponenten, sondern über den Einsatz eines schmelzflüssigen Klebstoffes.
Unter einem schmelzflüssigen Klebstoff wird ein Klebstoff oder Adhäsionsmittel verstanden, welches im getrockneten oder erhärteten Zustand ein Festkörper ist, und welcher bei einer Erwärmung in einen flüssigen Aggregatzustand übergeht. Der schmelzflüssige Klebstoff ist also insbesondere als ein Schmelzklebstoff oder Heißklebstoff (Hotmelt) ausgeführt. Der schmelzflüssige Klebstoff weist hierbei vorzugsweise eine vergleichsweise niedrige Schmelztemperatur zwischen 25 °C (Grad Celsius) und 50 °C, insbesondere zwischen 30 °C und 40 °C, beispielsweise etwa 35 °C auf. Der Begriff „etwa“ bezeichnet hierbei insbesondere einen gewissen Temperaturbereich um den angegeben Temperaturwert, beispielsweise ± 3°. Beispielsweise ist eine Temperatur von etwa 35° als (35 ± 3)°, also als ein Temperaturbereich zwischen 32 °C bis 38 °C, zu verstehen.
Unter einer (Feststoff-) Halbzelle (Feststoff-Halb-Zelle) ist hier und im Folgenden insbesondere eine Zellkomponente mit lediglich zwei Zellschichten oder Zelllagen zu verstehen. Unter einer Zellschicht oder Zelllage ist hierbei ein zugeschnittenes oder abgelängtes (Elektro- den/Separator-) Blatt zu verstehen Die Zellschichten weisen hierbei eine Elektrodenschicht, also eine Festkörper- oder Feststoffelektrode, beispielsweise eine Kathodenschicht oder Anodenschicht, und eine Separatorschicht, also einen Festkörperelektrolyten, auf. Die Elektrodenschicht und die Separatorschicht sind übereinander gestapelt angeordnet. Die Halbzelle bildet im Hinblick auf die Zellherstellung die kleinste Baueinheit oder Zellkomponente. Das Elektrodenschicht weist hierbei beispielsweise ein (Elektroden-)Aktivmaterial, einen Binder, ein Leitruß und einen Festelektrolyt auf. Das Elektrodenschichtweist als Aktivmaterial beispielsweise ein Anoden- oder Kathodenaktivmaterial auf.
Für eine Anode wird beispielsweise Graphite (Grafit) oder Lithium-Legierende Materialien wie beispielsweise Silizium (Si), Zink (Sn), oder Lithium-Titanat verwendet. Die Anode kann beispielsweise auch lediglich durch einen Kollektor (Kupfer/Aluminium) gebildet sein, auf welchem sich Lithium abscheiden kann. Der Kollektor kann hierbei auch beschichtet sein, beispielsweise kann der Kollektor eine Nickelbeschichtung aufweisen.
Im Falle einer Kathode werden insbesondere Lithium-Übergangsmetalloxide wie NMC (Lithium- Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide) oder LMNO (Lithium-Mangan-Nickel-Oxid) mit unterschiedlichen stöchiometrichen Verhältnissen, LFP (Lithium-Eisen-Phosphat) oder andere Phosphate wie LMP (Lithium-Metall-Polymer) verwendet. Als Leitadditive können zum Beispiel (Leit-)Ruße, Graphen, Carbon Nano Tubes (CNT) in der Ausführung als Single Wall (SWCNT) oder Multi Wall (MWCNT) oder auch Kombinationen hieraus verwendet werden.
Als Separatormaterial für die Separatorschicht kann beispielsweise LLZO (Lithium-Lanthan- Zirconium-Oxid) oder LATP (Aluminium-Lithium-Titian-Phosphat) und deren Derivate verwendet werden.
Die nächst größere Baueinheit oder Zellkomponente ist hier und im Folgenden auch als Sand- wich-Zelle (Sandwichzelle) bezeichnet. Eine Sandwichzelle weist drei Zellschichten auf. Hierbei ist entweder eine Elektrodenschicht sandwichartig zwischen zwei Separatorschichten angeordnet, oder eine Separatorschicht ist sandwichartig zwischen zwei Elektrodenschichten mit unterschiedlicher Polarität, also zwischen einer Anodenschicht und einer Kathodenschicht, angeordnet.
Unter einer (Feststoff-)Monozelle (Feststoff-Mono-Zelle) ist hier und im Folgenden insbesondere eine Anordnung von zwei Halbzellen mit unterschiedlicher Polarität zu verstehen. Dies bedeutet, dass eine Halbzelle mit einer Anodenschicht und die andere Halbzelle eine Elektrodenschicht mit einer Kathodenschicht aufweist. Die Monozellen sind beispielsweise als Ano- de/Separator/Kathode/Separator-Stapel oder als Kathode/Separator/Anode/Separator-Stapel ausgeführt. Unter einem Monozellenstapel ist hier und im Folgenden insbesondere eine direkte alternierende Anordnung von einer Anzahl von Monozellen, also zumindest von zwei Monozellen, zu verstehen, so dass im Zellstapel entlang der Stapelrichtung alternierend Anodenschichten und Ka- thodenschichten angeordnet sind, wobei die Elektrodenschichten jeweils durch Separatorschichten voneinander getrennt sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung einer Feststoffzelle, insbesondere einer Zellkomponente, wie beispielsweise einer Halb-, Sandwich- oder Monozelle oder eines Monozellenstapels, vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Verfahrensgemäß werden mindestens zwei Zellschichten oder Zelllagen bereitgestellt. Insbesondere werden mindestens eine Elektrodenschicht und mindestens eine Separatorschicht bereitgestellt. Erfindungsgemäß wird ein schmelzflüssiger und ionenleitfähiger Klebstoff auf zumindest eine der Grenzfläche der Separatorschicht und/oder der Elektrodenschicht aufgetragen. Insbesondere wird der Klebstoff geschmolzen und in einem flüssigen Zustand auf die Grenzfläche aufgetragen.
Die Elektrodenschicht und die Separatorschicht werden anschließend übereinander gestapelt angeordnet, wobei die aneinander anliegenden Grenzflächen der Separatorschicht und der Elektrodenschicht unter Ausbildung einer ionenleitfähigen Klebeverbindung (Adhäsionsverbindung) stoffschlüssig miteinander gefügt werden. Der flüssige Klebstoff wird also ausgehärtet, wodurch die Separatorschicht und die Elektrodenschicht stoffschlüssig mechanisch und elektrisch verbunden werden.
Dadurch ist ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Feststoffzelle realisiert. Insbesondere ermöglicht das Verfahren ein einfaches und zuverlässiges Herstellen von Fest- stoff-Halb-, Sandwich- und Monozellen, wobei durch den Einsatz des schmelzflüssigen und ionenleitfähigen Klebstoffs eine besonders vorteilhafte Produktkonstitution und Produktstrategie zur Herstellung von reinen Feststoffzellen gegeben ist.
Der Klebstoff soll erfindungsgemäß lediglich eine Haftfestigkeit während der Assemblierung gewährleisten (Stapeln von Monozellen). Im späteren Batteriebetrieb ist ein erneutes Aufschmelzen des Klebstoffs unkritisch, da die Zelllagen bei einem Ladevorgang, bei welchem die Batteriezelle mit elektrischer Energie aufgeladen wird und sich dabei erwärmt, aufgrund einer Ausdehnung (Zellatmung, Breathing) der Zelllagen im Zellgehäuse nicht gegeneinander verrut- sehen können. Der schmelzflüssige Klebstoff dient somit im Wesentlichen lediglich dazu die Produktion der Batteriezelle effizienter zu gestalten.
Bevorzugterweise werden mit dem Verfahren zunächst Halbzellen und Monozellen hergestellt, und anschließend ein Monozellenstapel als Zellstapel der Feststoffzelle aus den Monozellen durch direkte Stapelung erzeugt. Dadurch ist eine Verbesserung und Steigerung der Effizienz in einer Zellbaulinie für Feststoffzellen ermöglicht.
In einer denkbaren Ausführungsform wird insbesondere die Grenzfläche zwischen einer Katho- denschicht und der Separatorschicht mittels des schmelzflüssigen und ionenleitfähigen Klebstoffes gefügt. Die Anoden-Sandwich-Zelle kann hierbei auch beispielsweise durch eine Verbundfolie aus Separator/Anode/Separator ausgebildet sein.
Unter einem „Stoffschluss“ oder einer „stoffschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile an Ihren Kontaktflächen durch stoffliche Vereinigung oder Vernetzung (beispielsweise aufgrund von atomaren oder molekularen Bindungskräften) gegebenenfalls unter Wirkung eines Zusatzstoffs zusammengehalten werden.
Sowohl die Elektrodenschicht als auch die Separatorschicht weisen fertigungsbedingt zumindest eine gewisse Oberflächenrauhigkeit auf. Bei einer Feststoffzelle ist es für einen guten Ladungstransport jedoch notwendig, dass der Kontakt zwischen den Zellschichten, also insbesondere zwischen der Elektrodenschicht und der Separatorschicht, möglichst innig ist. Aufgrund der Rauigkeit der Oberflächen, kann jedoch häufig keine vollständig flächige Kontaktierung der beiden Zellschichten realisiert werden. Neben der besseren Produktionsgestaltung führt der Auftrag des ionenleitfähigen Klebstoffes vorteilhafterweise auch dazu, dass der Grenzflächenwiderstand zwischen dem Separator und der Anode/Kathode reduziert wird. Des Weiteren ermöglich der Klebstoff die Kompensation von Unebenheiten in der Grenzschicht welches wiederum zu einer verbesserten Homogenität führt, und somit zu einer Steigerung der elektrochemischen Performance der fertigen Feststoffzelle. Die Klebstoffschicht ist hierbei möglichst dünn ausgeführt, damit die volumetrische Kapazität der Batteriezelle nicht nachteilig reduziert wird. Beispielsweise weist die aufgetragene Klebstoffschicht eine Schichtdicke zwischen 0,1 pm (Mikrometer) und 10 pm auf.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Klebstoff Ethylencarbonat (EC) auf. Mit anderen Worten wird ein Klebstoff verwendet, welcher EC aufweist, und trotzdem in der Lage ist Ionen zu leiten und die notwendigen Komponenten (Elektrodenschicht/Separatorschicht) zu fügen. EC weist einen vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt auf, so dass eine besonders einfache Auftragung ermöglicht ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführung wird EC als schmelzflüssiger Klebstoff verwendet. Mit anderen Worten ist der Klebstoff im Wesentlichen durch EC gebildet. Der Anteil von EC im Klebstoff ist größer als 50 Gew-% (Gewichtsprozent), insbesondere größer als 75 Gew-%, beispielsweise größer als 90 Gew-%. EC weist einen Schmelzpunkt von 37 °C auf, und ist somit besonders geeignet für das vorstehend beschriebene Verfahren.
Die im Hinblick auf das Verfahren angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die erfindungsgemäße Zellkomponente übertragbar und umgekehrt. Die erfindungsgemäße Zellkomponente ist für die Herstellung einer Feststoffzelle vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die Zellkomponente weist mindestens eine Elektrodenschicht und mindestens eine Separatorschicht auf, wobei die Elektrodenschicht und die Separatorschicht übereinander gestapelt angeordnet sind, und wobei die Elektrodenschicht und die Separatorschicht an den einander zugewandten Grenzflächen mittels einer schmelzflüssigen und ionenleitfähigen Klebeverbindung stoffschlüssig miteinander gefügt sind. Die Zellkomponente ist hierbei insbesondere eine Einheits- oder Halbzelle der Feststoffzelle. Durch die erfindungsgemäße Klebeverbindung ist eine besonders geeignete Zellkomponente realisiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Zellkomponente insbesondere als ein Monozellenstapel ausgeführt, und weist eine Anzahl von alternierend als Kathode und Anode ausgeführten Elektrodenschichten auf, welche unter Zwischenlage jeweils einer Separatorschicht voneinander getrennt angeordnet sind, wobei die Elektrodenschichten und die Separatorschichten jeweils mittels einer schmelzflüssig ionenleitfähigen Klebeverbindung stoffschlüssig miteinander gefügt sind.
Die erfindungsgemäße Feststoffzelle weist eine vorstehend beschriebene Zellkomponente auf. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Zellkomponente sinngemäß auch für die Feststoffzelle und umgekehrt.
Die erfindungsgemäße Festkörperbatterie ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die Festkörperbatterie ist beispielsweise als eine Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrooder Hybridfahrzeugs, ausgeführt. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischen und vereinfachten Darstellungen:
Fig. 1 eine Anoden-Halbzelle,
Fig. 2 eine Anoden-Sandwichzelle,
Fig. 3 eine Kathoden-Halbzelle,
Fig. 4 eine Kathoden-Sandwichzelle,
Fig. 5 eine Monozelle in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 6 eine Monozelle in einer zweiten Ausführungsform, und
Fig. 7 unterschiedliche Ausführungen für einen Monozellenstapel.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Nachfolgend ist anhand der Figuren 1 bis 7 ein erfindungsgemäßes Zelldesign für Feststoffzellen erläutert. Erfindungsgemäß wird die Feststoffzelle hierbei anhand vorgefertigter oder vorkonfektionierter Zellkomponenten 2, 4, 6, 8, 10, 11 zusammengesetzt. Die Zellkomponenten 2, 4, 6, 8, 10, 11 sind hierbei mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens herstellbar. Die Zellkomponenten 2, 4, 6, 8, 10, 11 sind Zellschichtsysteme mit einer Anzahl von Zellschichten oder Zelllagen.
Die Fig. 1 zeigt hierbei eine als Anoden-Halbzelle ausgeführte Zellkomponente 2.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist die Anoden-Halbzelle 2 eine Elektrodenschicht 12, insbesondere eine Anodenschicht, und eine damit gefügte Separatorschicht 14 auf. Die Anodenschicht 12 weist einen folienartigen Stromableiter 16 auf, welcher beidseitig mit einem Aktivmaterial 18, insbesondere einem Anodenmaterial, beschichtet ist. Die der Separatorschicht 14 zugewandte Grenzfläche 20 ist hierbei stoffschlüssig mit der Separatorschicht 14 über eine nicht näher bezeichnete Klebeverbindung gefügt und kontaktiert. Hierzu wird bei der Herstellung der Anoden-Halbzelle 2 ein schmelzflüssiger und ionenleitfähiger Klebstoff mit Ethylencarbonat auf die Grenzfläche 20 aufgetragen und anschließend mit der Separatorschicht 14 verklebt.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Zellkomponente 4 als eine Anoden-Sandwichzelle ausgeführt. Die Anoden-Sandwichzelle 4 weist hierbei zwei Separatorschichten 14 auf, zwi- sehen welchen die Anodenschicht 12 sandwichartig angeordnet ist. Die Anodenschicht 12 weist hierbei zwei stirn- oder planseitige Grenzflächen 20 im Bereich der Aktivmaterialbeschichtung 18 auf, welche mit den jeweils zugeordneten Separatorschichten 14 durch den schmelzflüssigen Klebstoff gefügt sind.
In der Fig. 3 ist eine als Kathoden-Halbzelle ausgeführte Zellkomponente 6 gezeigt, welche korrespondierend zu der Anoden-Halbzelle 2 ausgeführt ist. Die Kathoden-Halbzelle 6 weist hierbei anstelle der Anodenschicht 12 eine als Kathodenschicht ausgeführte Elektrodenschicht 22 auf. Die Kathodenschicht 22 weist einen beidseitig mit einem Aktiv- oder Kathodenmaterial 24 beschichteten Stromableiter 26 auf. Die Kathodenschicht 22 beziehungsweise die der Separatorschicht 14 zugewandte Oberfläche des Kathodenmaterials 24 ist an ihrer Grenzflächen 20 mittels einer schmelzflüssigen und ionenleitfähigen Klebeverbindung stoffschlüssig mit der Separatorschicht 14 gefügt und kontaktiert.
Die Fig. 4 zeigt eine als Kathoden-Sandwichzelle ausgeführte Zellkomponente 8, welche korrespondierend zu der Anoden-Sandwichzelle 4 ausgestaltet ist.
Die Halbzellen 2 und 6 bilden die kleinste Baugruppe oder Baueinheit bei der Herstellung der Feststoffzelle, wobei die Sandwichzellen 4 und 8 die nächst größere Baueinheit sind.
Die Halbzellen 2, 6 sind zu einer Zellkomponente 10, nachfolgend auch als Monozelle bezeichnet, zusammensetzbar. Das Zusammensetzen der Halbzellen 2, 6 zu der Monozelle 6 erfolgt vorzugsweise unter Verwendung des ionenleitfähigen und schmelzflüssigen Klebstoffs. Mit anderen Worten werden die Elektrodenschichten 12, 22 der einen Halbzelle 2, 6 an der Grenzfläche 20 mit der Separatorschicht 14 der jeweils anderen Halbzelle 6, 2 stoffschlüssig gefügt und kontaktiert. Die Fig. 5 zeigt hierbei eine Anode/Separator/Kathode/Separator-Monozelle 6, und die Fig. 6 zeigt eine Separator/Anode/Separator/Kathode-Monozelle 6.
Vorzugsweise wird der Zellstapel einer Feststoffzelle oder -batterie durch eine Zellkomponente 11 in Form eines Monozellenstapels gebildet, bei welchem die Monozellen 10 direkt alternierend aufeinandergestapelt sind. Der Monozellenstapel 11 weist hierbei mindestens zwei Monozellen 10 auf. Die Monozellen 10 sind hierbei unter Verwendung des ionenleitfähigen und schmelzflüssigen Klebstoffs an den jeweils zugewandten Grenzflächen 20 gefügt und kontaktiert. Die Fig. 7 zeigt vier unterschiedliche Monozellenstapel 11 , welche sich hinsichtlich einer Energieoptimierung Eopt unterscheiden. Auf der linken Seite der Fig. 7 sind Monozellenstapel 11 mit niedriger Energieoptimierung Eopt gezeigt, wobei auf der rechten Seite der Fig. 7 Monozellenstapel 11 mit hoher Energieoptimierung Eopt gezeigt sind. Die Monozellenstapel 11 sind lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
Der ausgehend von der linken Seite der Fig. 7 erste Monozellenstapel 11 weist drei übereinander gestapelte und miteinander stoffschlüssig gefügte Monozellen 10 auf. Mit zunehmender Energieoptimierung Eopt entfällt quasi jeweils eine Zellschicht 12, 14, 22. Die Kathodenschich- ten 22 liefern hierbei die notwendige Ionen für den lonentransport im Betrieb der Batteriezelle. Da jede Kathodenschicht 22 doppelseitig beschichtet ist, würde die unterste oder stirnseitige Kathodenschicht 22, welche nicht zwischen zwei Anodenschichten 12 eingefasst ist, effektiv nicht genutzt, so dass diese zur Steigerung der Energieoptimierung Eopt entfallen kann. Vorzugsweise weist der Monozellenstapel 11 daher stirnseitig jeweils eine Anodenschicht 12 auf. Dadurch wird die Anzahl der Ionen reduziert, wodurch in der Folge auch die Gefahr eines Platings verringert wird.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
Denkbar sind beispielsweise auch Zellkomponenten aus Kombinationen von Halbzellen 2, 6 mit Sandwichzellen 4, 8, welche als Baueinheit zur direkten Stapelung für den Monozellenstapel 11 verwendet werden können. Bezugszeichenliste
2 Zellkomponente, Anoden-Halbzelle
4 Zellkomponente, Anoden-Sandwichzelle
6 Zellkomponente, Kathoden-Halbzelle
8 Zellkomponente, Kathoden-Sandwichzelle
10 Zellkomponente, Monozelle
11 Zellkomponente, Monozellenstapel
12 Elektrodenschicht, Anodenschicht
14 Separatorschicht
16 Stromableiter
18 Aktivmaterial, Anodenmaterial
20 Grenzfläche
22 Elektrodenschicht, Kathodenschicht
24 Aktivmaterial, Kathodenmaterial
26 Stromableiter
Eopt Energieoptimierung

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung einer Feststoffzelle,
- wobei mindestens eine Elektrodenschicht (12, 22) und mindestens eine Separatorschicht (14) bereitgestellt werden,
- wobei ein schmelzflüssiger und ionenleitfähiger Klebstoff auf eine Grenzfläche (20) der Separatorschicht (14) und/oder der Elektrodenschicht (12, 22) aufgetragen wird,
- wobei die Elektrodenschicht (12, 22) und die Separatorschicht (14) übereinander gestapelt angeordnet werden, und
- wobei die Grenzflächen (20) der Separatorschicht (14) und der Elektrodenschicht (12, 22) unter Ausbildung einer ionenleitfähigen Klebeverbindung miteinander stoffschlüssig gefügt werden. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff mit Ethylencarbonat verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ethylencarbonat als Klebstoff verwendet wird. Zellkomponente (2, 4, 6, 8, 10, 11) für eine Feststoffzelle, aufweisend mindestens eine Elektrodenschicht (12, 22) und mindestens eine Separatorschicht (14), wobei die Elektrodenschicht (12, 22) und die Separatorschicht (14) übereinander gestapelt angeordnet sind, und wobei die Elektrodenschicht (12, 22) und die Separatorschicht (14) an den einander zugewandten Grenzflächen (20) mittels einer schmelzflüssigen und ionenleitfähigen Klebeverbindung stoffschlüssig miteinander gefügt sind. Zellkomponente (10, 11) nach Anspruch 4, aufweisend eine Anzahl von alternierend als Kathode und Anode ausgeführten Elektrodenschichten (12, 22), welche jeweils unter Zwischenlage jeweils einer Separatorschicht (14) voneinander getrennt angeordnet sind, wobei die Elektrodenschichten (12, 22) und Separatorschichten (14) jeweils mittels einer schmelzflüssigen und ionenleitfähigen Klebeverbindung stoffschlüssig miteinander gefügt sind. Feststoffzelle aufweisend eine Zellkomponente (2, 4, 6, 8, 10, 11) nach Anspruch 4 oder 5. Festkörperbatterie für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Feststoffzelle nach Anspruch 6.
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