WO2017093460A1 - Anodenaktivmaterialpartikel mit künstlicher sei-schicht - Google Patents

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Wilfried Aichele
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Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a
  • Anode active material and / or an anode and / or an electrolyte for a lithium cell and / or lithium battery in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, and / or for producing such a lithium cell and / or lithium battery and an anode active material, an anode and an electrolyte and such a lithium cell and / or lithium battery.
  • the anode active material used today for lithium-ion cells and batteries is mainly graphite.
  • graphite has only a small storage capacity.
  • Silicon as an anode active material for lithium-ion cells and batteries, can offer a significantly higher storage capacity. Silicon passes through
  • the document US 2014/0248543 AI relates to a lithium-ion battery having an anode with at least one active material and with an electrolyte, which at least one liquid polymer solvent and at least one
  • Polymer additive comprises.
  • Liquid electrolyte for a battery which may comprise a polymerizable monomer as an additive.
  • a solvent comprising a lithium salt and an additive having an alkylene group.
  • US 2012/0007028 A1 relates to a process for producing polymer-silicon composite particles in which a monomer for forming a polymer matrix and silicon particles are mixed and the mixture is polymerized.
  • the document CN 104 362 300 relates to a method for producing a silicon-carbon composite anode material for a lithium-ion battery.
  • the document US 2014/0342222 Al relates to particles having a silicon core and a block co-polymer shell having a block with a relatively high
  • the document WO 2015/107581 relates to an anode material for batteries with nonaqueous electrolytes.
  • the present invention relates to a method for producing an anode active material and / or an anode and / or an electrolyte for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, and / or for producing a cell and / or lithium battery, in particular a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery.
  • Anodeninitmaterialparticle, in particular silicon particles, and at least one polymerizable monomer are mixed and the polymerization of the at least one polymerizable monomer by means of at least one polymerization initiator started (in situ polymerization), and / or
  • silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization initiating and / or
  • Anodeninitmaterialp in particular silicon particles, added (graft-to-polymerization), and / or
  • anode active material particles for example silicon particles and / or graphite particles and / or tin particles, in particular silicon particles, and / or an electrolyte, for example an anolyte, with at least one crown ether and / or crown ether derivative, in particular with at least one
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative can be polymerized and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative can be formed by polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative.
  • the anode active material particles and / or the electrolyte may (further) comprise at least one (further) polymerizable monomer and / or at least one polymer formed by polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and at least one (further) polymerizable monomer Mistake,
  • Kronether derivative and the at least one (further) polymerizable monomer in particular (co) polymerized and / or the at least one crown ether and / or Kronether derivative comprising polymer by (co) polymerization of at least one Kronethers and / or Kronether- derivative and the at least one (further) polymerizable monomer are or are formed.
  • the at least one (further) polymerizable monomer in particular (co) polymerized and / or the at least one crown ether and / or Kronether derivative comprising polymer by (co) polymerization of at least one Kronethers and / or Kronether- derivative and the at least one (further) polymerizable monomer are or are formed.
  • the at least one (further) polymerizable monomer in particular (co) polymerized and / or the at least one crown ether and / or Kronether derivative comprising polymer by (co) polymerization of at least one Kronethers and
  • Anode active material particles for example silicon particles and / or
  • anode active material particles it is possible in particular to be understood as meaning particles which comprise at least one anode active material.
  • the anode active material particles may include or be, for example, silicon particles and / or graphite particles and / or tin particles.
  • silicon particles can be understood in particular particles comprising silicon.
  • silicon particles may be understood to mean particles which contain silicon. Silicon particles can therefore be understood as meaning, in particular, silicon-based particles.
  • silicon particles in particular pure or elemental silicon, for example porous silicon, for example
  • nanoporous silicon for example with a pore size in the
  • Nanometer range, and / or nano silicon for example with a particle size in the nanometer range, and / or a silicon alloy matrix or a silicon alloy, for example, in which silicon is embedded in an active and / or inactive matrix, and / or a silicon carbon Composite and / or silicon oxide (SiOx) include or be formed therefrom.
  • the silicon particles may be formed of, in particular pure or elemental, silicon.
  • Under graphite particles can be understood in particular particles comprising graphite.
  • Tin particles can be understood as meaning, in particular, particles which comprise tin.
  • the anode active material particles may include or be silicon particles.
  • the electrolyte may in particular be an anolyte.
  • An anolyte may, in particular, be understood to mean an electrolyte for an anode.
  • an artificial SEI layer in the form of a flexible, polymeric protective layer in particular with improved adhesion and / or a, in particular selective, ionic conductivity, for example
  • Lithium ion conductivity can be formed by this artificial SEI layer in the form of a flexible polymeric protective layer can then be advantageously suppressed electrolyte decomposition and continuous SEI formation, since the flexible, polymeric protective layer at the volume changes of the anode active material particles, in particular silicon particles, during the
  • Zykl represents go along, for example, plastically stretched and / or compressed, without being destroyed and thus passivate the particles, in particular silicon particles, and can protect against a reaction of the particle surface, in particular silicon surface with electrolyte.
  • the cycle stability (English: Coulombic Efficiency) of the equipped with the anode active material lithium cell and / or battery, for example in the form of a lithium-ion cell and / or battery can be increased.
  • Anode active material particles in particular silicon particles, advantageously specifically provided with the formed by the polymerization polymer, in particular coated, are.
  • this in situ polymerization for example of vinylene carbonate (VC) and / or vinyl ethylene carbonate (VEC) and / or maleic anhydride and / or derivatives thereof, can be
  • Silicon particles an artificial SEI layer in the form of a flexible, polymeric protective layer of the polymer formed by the polymerization, for example polyvinylene carbonate (PVCa) and / or polyvinyl ethylene carbonate (PVEC) and / or polymaleic anhydride, are formed.
  • PVCa polyvinylene carbonate
  • PVEC polyvinyl ethylene carbonate
  • the silane function of the at least one silane compound may advantageously be on the surface of the anode active material particles, in particular
  • Silicon particles for example, covalently bond. Characterized in that the at least one silane compound with at least one polymerizable and / or polymerization initiating and / or
  • polymerization-controlling functional group on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, is immobilized, can be advantageously made possible, a polymerization of the
  • a graft-from polymerization for example, a surface-initiated living radical polymerization, such as a surface-initiated, living radical polymerization under atom transfer (ATRP heterogeneous ATRP polymerization) (ATRP, Atom Transfer Radical Polymerization or Atomic Transfer Radical Polymerization) or a
  • surface-initiated, stable free-radical polymerization surface-initiated SFRP, SFRP
  • surface-initiated SFRP surface-initiated, stable free-radical polymerization
  • SFRP surface-initiated, stable free-radical polymerization
  • Nitroxide-mediated polymerization or a surface-initiated reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • RAFT surface-initiated RAFT, heterogeneous RAFT polymerization
  • ITP surface-initiated iodine transfer polymerization
  • RAFT Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerization
  • ITP surface-initiated iodine transfer polymerization
  • Anode active material particles in particular silicon particles, are formed.
  • a polymer or copolymer By reacting the at least one polymerizable monomer and / or at least one polymer formed from the at least one polymerizable monomer with at least one silane compound with at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group, a polymer or copolymer can advantageously be used.
  • Silane function are formed, which with an addition of
  • Anode active material particles in particular silicon particles, via the
  • Silane function a in particular covalent and / or physical / mechanical, connection and / or arrest with the anode active material particles, in particular silicon particles, can undergo (graft-to-polymerization).
  • graft-to-polymerization for example, a covalent bond or link between the at least one monomer or the polymer formed therefrom and the silane function and via the silane function one, in particular direct, for example covalent, connection or linkage with the anode active material particles, in particular silicon particles, achieved and so a polymer layer with a improved liability on the
  • Anode active material particles in particular silicon particles, are formed.
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound - in particular with the at least one polymerizable monomer and / or the at least one polymer formed from the at least one polymerizable monomer - polymerize, in particular copolymerize.
  • copolymerization of At least one silane compound having at least one polymerisable functional group and the at least one polymerizable monomer can advantageously be formed a co-polymer having a silane function which can be covalently bonded via the silane function, for example
  • anode active material particles in particular silicon particles, can bind.
  • a silane compound having at least one polymerisable functional group can therefore advantageously be used as adhesion promoter,
  • Anode active material particles in particular silicon particles, formed polymer layer, serve and form a polymer layer with improved adhesion to the anode active material particles, in particular silicon particles.
  • anode active material particles in particular silicon particles
  • electrolyte in particular anolyte
  • at least one crown ether and / or crown ether derivative in particular with at least one
  • an artificial SEI protective layer of a polymer can be formed on the particles, which / s on basic building blocks of
  • Kronether and / or Kronether derivatives having at least one polymerizable functional group can - for example, analogous to other electrolyte additives - react during the first cycle on the anode surface, for example, reduced, and so advantageously a polymeric SEI Layer on basic building blocks of crown ethers form.
  • Crown ethers can advantageously, in particular selectively, be ion-conductive, in particular lithium-ion-conductive, and in particular optimal
  • Anodeninmodmaterialp in particular silicon particles, bind and so the adhesion of the polymer layer formed therefrom on the
  • Anode active material particles in particular silicon particles improve. Overall, it is thus advantageously possible to provide an anode active material having increased cycle stability and storage capacity, for example by means of which, among other things, the range of electric vehicles could also be increased.
  • the polymerization may be free radical polymerization and / or condensation reaction polymerization and / or ionic, for example anionic or cationic, polymerization.
  • the polymerization may be, for example, a free-radical polymerization.
  • the at least one polymerizable monomer may be polymerizable in particular by a free-radical polymerization.
  • the at least one polymerization initiator may be designed in particular for starting a radical polymerization.
  • Polymerization reaction of the at least one polymerizable monomer can be started by adding the at least one polymerization initiator.
  • the polymerization can polymerize a living radical polymerization and / or the at least one polymerizable monomer by a living free radical polymerization and / or the at least one
  • Polymerization initiator designed to start a living radical polymerization.
  • the living radical polymerization is based on the principle that a dynamic balance between a relatively small number of active
  • Species namely growth-promoting free radicals, and a large number of deactivated species is generated.
  • This can be achieved in particular by a radical buffer which is capable of capturing and releasing the active species, namely free radicals, in the form of a deactivated species.
  • at least one radical buffer can be used in the polymerization.
  • irreversible chain transfer and chain termination reactions which in particular can lead to a reduction in the number of active species and to a broadening of the molecular weight distribution, can be strongly suppressed.
  • the living radical polymerization can also be considered as living free radical free radical polymerization (LFRP) or controlled (free) radical polymerization (CFRP;
  • Examples of a living radical polymerization are the living atom transfer radical polymerization (ATRP, English: Atom Transfer Radical Polymerization or Atomic Transfer Radical
  • ARGET-ATRP electron-transfer-regenerated activators
  • RAFT Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerization
  • SFRP Stable Free Radical Polymerization
  • NMP Nitroxide Mediated Polymerization
  • VMP Verdazyl Mediated Polymerization
  • IPP iodine transfer polymerization
  • a living radical polymerization By means of a living radical polymerization, a narrow molecular weight distribution or a low polydispersity (breadth of the molecular weight distribution) and / or improved control over the chain length of the polymer and, for example, a homogeneous polymer coating can advantageously be achieved. It can the
  • the polymerization is a living radical atom transfer (ATRP) polymerization and / or the at least one polymerizable monomer is polymerizable by living radical atom transfer (ATRP) polymerization and / or the at least one polymerization initiator is to initiate a living free radical polymerization under atom transfer (ATRP initiator) designed.
  • ATRP initiator living radical atom transfer
  • the at least one Polymensationsinitiator particular include or be formed from an alkyl halide.
  • the at least one polymerization initiator may comprise or be methyl bromoisobutyrate and / or benzyl bromide and / or ethyl a-bromophenyl acetate.
  • Polymerization initiator can be used in particular in combination with at least one catalyst.
  • the at least one catalyst may in particular be a transition metal halide, in particular a
  • Copper halide for example copper chloride and / or copper bromide, for example copper (I) bromide, and optionally at least one ligand, for example at least one, in particular a multidentate,
  • Nitrogen ligands for example at least one amine, such as tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine (Me6TREN) and / or tris (2-pyridylmethyl) amine (TPMA) and / or or 2,2'-bipyridine and / or
  • the at least one catalyst may be a transition metal complex, especially a transition metal-nitrogen complex.
  • the radical buffer or the deactivated species can in particular from the alkyl halide, the catalyst
  • a living radical polymerization under atom transfer can advantageously a narrow molecular weight distribution or a low
  • Polydispersity breadth of the molecular weight distribution
  • / or improved control over the chain length of the polymer and, for example, thereby a homogeneous polymer coating can be achieved.
  • the at least one polymerization initiator comprises at least one radical initiator.
  • the at least one polymerization initiator may be a free radical initiator.
  • the at least one polymerization initiator, especially radical initiator may comprise or be an azoisobutyronitrile, for example azobis (isobutyronitrile) (AIBN), and / or a benzoyl peroxide, for example dibenzoyl peroxide (BPO).
  • NMP Polymerization
  • VMP Verdazyl-mediated polymerization
  • NMP Verdazyl-mediated polymerization
  • polymerizable and / or the at least one polymerization initiator in particular for starting a stable free-radical polymerization (SFRP initiator), for example for starting a nitroxide-mediated polymerization (NMP initiator) and / or for starting a Verdazyl-mediated polymerization (VMP initiator) in particular for starting a nitroxide-mediated SFRP initiator
  • NMP initiator nitroxide-mediated polymerization
  • VMP initiator Verdazyl-mediated polymerization
  • the at least one polymerization initiator may be in particular a free-radical initiator, for example an azoisobutyronitrile, for example azobis (isobutyronitrile) (AIBN), and / or a benzoyl peroxide, for example dibenzoyl peroxide (BPO).
  • the at least one polymerization initiator may be used in particular in combination with at least one polymerization control agent, in particular for a stable free radical polymerization (SFRP mediator), for example for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), for example at least one nitroxide-based mediator, and / or or for a verdazyl-mediated
  • VMP mediator for example at least one
  • the at least one polymerization-controlling agent, the NMP mediator or the at least one nitroxide-based mediator may comprise or be, for example, a, in particular linear or cyclic, nitroxide.
  • TIPNO 2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3-oxyl
  • the radical buffer or the deactivated species can be formed in particular by reaction of the active species, namely free radicals, with stable radicals based on the nitroxide-based mediator.
  • a nitroxide-mediated polymerization can advantageously have a narrow molecular weight distribution or a low polydispersity (breadth of the molecular weight distribution) and / or an improved control be achieved over the chain length of the polymer and, for example, thereby a homogeneous polymer coating.
  • the polymerization is a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • RAFT reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • RAFT initiator for starting a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • Polymerization initiator in particular a radical initiator, for example an azoisobutyronitrile, for example azobis (isobutyronitrile) (AIBN), and / or a benzoyl peroxide, for example dibenzoyl peroxide (BPO).
  • the at least one polymerization initiator can be used in particular in combination with at least one polymerization-controlling agent, in particular for a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), for example with at least one thio compound.
  • RAFT agent reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • the at least one polymerization-controlling agent, the RAFT agent or the at least one thio compound can be used in particular in combination with at least one polymerization-controlling agent, in particular for a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), for example with at least one thio compound.
  • RAFT agent reversible addition-fragmentation
  • reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization can provide a narrow molecular weight distribution or polydispersity (breadth of molecular weight distribution) and / or improved control over the chain length of the polymer and, for example, a homogeneous polymer coating.
  • the at least one polymerisable monomer may in particular be at least one ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium ion-conducting or lithium ion-conducting, polymerizable monomer and / or at least one fluorinated, polymerisable monomer, for example having at least one fluorinated alkyl group and / or at least one fluorinated alkoxy group and / or at least one fluorinated alkylene oxide group and / or at least a fluorinated phenyl group, and / or comprise at least one polymerizable monomer to form a gel polymer or ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium-ion conductive or lithium ion conductive, be and / or be fluorinated and / or designed to form a gel polymer.
  • An ion-conductive, for example lithium ion-conductive, material for example monomer or polymer
  • a material for example monomer or polymer, which itself may be free of the ions to be conducted, for example lithium ions, but is suitable for the ions to be conducted
  • to coordinate and / or solvate lithium ions, and / or counterions of the ions to be conducted for example, lithium-lead salt anions and, for example, lithium ion conducting with the addition of the conductive ions, for example lithium ions.
  • an artificial polymer S El protective layer can advantageously be formed on the anode active material particles, in particular silicon particles, which are ion-conducting or ion-conducting and / or fluorinated and / or Training a gel polymer is designed.
  • Anode active material equipped cell or battery achieved and, for example, an electrolyte coating or a
  • Fluorine-based polymers can have a high thermodynamic and in particular also electrochemical stability and advantageously be particularly stable in a potential window used in lithium-ion cells and / or batteries.
  • At least two polymerizable monomers and / or one or more of at least two are used in the process
  • At least three polymerizable monomers and / or one from at least three polymerizable monomers can be used in the process trained co-polymer can be used.
  • Copolymerization in particular by a targeted copolymerization, of two, three or more monomers can advantageously be the desired
  • properties in particular the artificial SEI layer, targeted and achieved, for example, an adaptation or a design of the SEI layer at their request.
  • polymer segments for binder reinforcement and / or adaptation of the mechanical for example, polymer segments for binder reinforcement and / or adaptation of the mechanical,
  • rheological properties such as strength and / or elasticity, are introduced.
  • the at least one polymerizable monomer or comprise at least two, for example three, polymerizable monomers (each) at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example an allyloxyalkyl group, for example an allyloxymethyl group, and / or at least one
  • phenylethene group styrene group
  • the at least one polymerizable monomer or the at least two, for example three, polymerizable monomers can contain at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-containing
  • Carbon double bond in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example Allyloxyalkyl distr, for example allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least a
  • Phenylethene group (styrene group). This has proved to be particularly advantageous for the polymerization, in particular by means of a living radical polymerization, such as ATRP, NMP or RAFT.
  • a living radical polymerization such as ATRP, NMP or RAFT.
  • the at least one polymerisable monomer comprises at least one, in particular unfluorinated, alkylene oxide group, for example ethylene oxide group,
  • polyalkylene oxide group for example polyethylene oxide group or polyethylene glycol group, and / or at least one fluorinated alkylene oxide group and / or at least one fluorinated alkoxy group and / or at least one fluorinated alkyl group and / or at least one fluorinated
  • Alkylene oxide monomers are formed or on a
  • Polyalkylene oxide such as polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol
  • PEG may advantageously be ionically conductive, for example lithium ion conductive.
  • an ion-conductive, for example lithium ion-conductive, artificial SEI protective layer may advantageously be ionically conductive, for example lithium ion conductive.
  • PEO polyethylene oxide
  • Polyethylene glycol (PEG) based polymer on which particles are formed In the presence of at least one conducting salt, for example lithium conducting salt, polymers having alkylene oxide groups or based on a polyalkylene oxide, such as polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol (PEG), can be ion-conducting, for example lithium ion-conducting.
  • conducting salt for example lithium conducting salt
  • polymers having alkylene oxide groups or based on a polyalkylene oxide, such as polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol (PEG) can be ion-conducting, for example lithium ion-conducting.
  • PEO polyethylene oxide
  • PEG polyethylene glycol
  • Anode-active material particles in particular silicon particles, can come into contact with at least one conducting salt, for example lithium conducting salt, in a cell or battery assembly, and in this way become ion-conducting, for example lithium-ion-conducting.
  • at least one conducting salt for example lithium conducting salt
  • ion-conducting for example lithium-ion-conducting.
  • lithium conducting salt for example lithium hexafluorophosphate (LiPFe), Bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) and / or lithium perchlorate (L1 CIO4).
  • LiPFe lithium hexafluorophosphate
  • LiTFSI Bis (trifluoromethane) sulfonimide
  • L1 CIO4 lithium perchlorate
  • Liquid electrolyte for example, based on a solution of at least one conductive salt in at least one electrolyte solvent, for example, before or during the cell and / or battery assembly, form a gel and be used for example as a gel electrolyte.
  • a gel electrolyte for example, therefore, provided, in particular coated, particles, for example, before the cell and / or battery assembly, with at least one electrolyte solvent and / or at least one liquid electrolyte, in particular from at least one conductive salt, for example lithium conductive salt, for example
  • LiPFe Lithium hexafluorophosphate
  • LiTFSI bis (trifluoromethane) sulfonimide
  • LiCI0 4 lithium perchlorate
  • Electrolyte solvent treated.
  • Anode active material particles in particular silicon particles, a
  • Electrolyte coating or a gel electrolyte coating directly on the anode active material particles, in particular silicon particles are formed.
  • the anode active material particles in particular silicon particles
  • Anodeninmaterialp in particular silicon particles, with a
  • Electrolytic coating or gel electrolyte coating are coated, the anode may further comprise at least one electrolyte, for example, liquid electrolytes, for example on a carbonate basis.
  • this comprises or is at least one polymerizable monomer or are the at least two, in particular three, polymerizable monomers selected from the group comprising:
  • At least one polymerisable carboxylic acid for example acrylic acid and / or methacrylic acid, and / or
  • At least one polymerizable carboxylic acid derivative in particular
  • At least polymerizable organic carbonate for example vinylene carbonate and / or vinyl ethylene carbonate, and / or anhydride, in particular at least one carboxylic acid anhydride, for example maleic anhydride, and / or at least one carboxylic acid ester, for example at least one acrylate, for example at least one ether acrylate, for example poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate, and / or at least one
  • Methacrylate for example methyl methacrylate, and / or at least one acetate, for example vinyl acetate, and / or
  • At least one carbonitrile for example acrylonitrile, and / or
  • Kronether derivative and / or at least one vinyl ether for example trifluorovinyl ether, and / or
  • alkylene oxide for example ethylene oxide, and / or
  • 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexene, and / or phenylethene such as 2,3,4,5,6-pentafluorophenylethene (2,3,4,5,6-pentafluorostyrene) and / or 4- (trifluoromethyl) phenylethene (4- (trifluoromethyl) styrene) and / or styrene, or include.
  • the at least one polymerisable monomer or comprise the at least two, in particular three, polymerizable monomers comprises or is at least one
  • the at least one polymerisable monomer or comprises at least two, in particular three, polymerizable monomers of acrylic acid comprises or is
  • this comprises or is at least one polymerizable
  • the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer are formed on the particles.
  • the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer are formed on the particles.
  • the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer are formed on the particles.
  • the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer are formed on the particles.
  • the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer are formed on the particles.
  • the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer are formed on the particles.
  • the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer are formed on the particles.
  • the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer are formed on the particles.
  • Hydroxy groups for example silicon hydroxide groups or silanol groups (Si-OH), on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently via a
  • Polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer the polyacrylic acid or polymethacrylic acid based polymer can advantageously serve as a binder reinforcement and / or binder and in this way the binding property of the anode active material can be improved.
  • Silicon particles produced can also advantageously a
  • Alkali metal hydroxide for example, lithium hydroxide (LiOH) and / or
  • an alkali metal carboxylate for example, lithium carboxylate or sodium carboxylate or potassium carboxylate neutralized.
  • this comprises or is at least one polymerizable monomer
  • the at least one polymerisable monomer or comprise the at least two, in particular three, polymerizable monomers at least one polymerizable, organic carbonate and / or anhydride, in particular at least one carboxylic acid anhydride.
  • the at least one polymerisable monomer can be at least one polymerisable, organic
  • Organic carbonates have proven to be particularly advantageous for forming an artificial SEI layer.
  • organic carbonates can advantageously be ion-conductive, in particular lithium-ion-conductive.
  • the at least one polymerisable monomer comprises or is vinylene carbonate and / or vinylethylene carbonate and / or maleic anhydride and / or a derivative thereof. This has to form a, in particular ion-conductive, for example
  • lithium ion conductive, artificial SEI layer proved to be advantageous.
  • the at least one polymerizable monomer comprises or is vinylene carbonate.
  • vinylene carbonate By polymerizing vinylene carbonate, in particular polyvinylene carbonate can be formed, which has proved to be particularly advantageous as a polymer for an artificial SEI layer.
  • this comprises or is at least one polymerizable monomer or at least two, in particular three,
  • polymerizable monomers at least one carboxylic acid ester.
  • the at least one polymerizable monomer is selected from the at least one polymerizable monomer
  • polymerizable monomers at least one acrylate, for example at least one Etheracr lat, such as poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate, for example:
  • ether acrylates such as
  • Methyl methacrylate (MMA), an artificial SEI protective layer of a polyacrylate or polymethylmethacrylate (PMMA) based polymer can be formed on the particles.
  • Polymers based on polyacrylate, for example ether acrylate-based polymers or polymethyl methacrylates, can advantageously be prepared in the presence of at least one electrolyte solvent, for example at least one liquid, organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethyl methyl carbonate (EMC) and / or dimethyl carbonate (DMC).
  • electrolyte solvent for example at least one liquid, organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethyl methyl carbonate (EMC) and / or dimethyl carbonate (DMC).
  • EC ethylene carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • LiPFe lithium hexafluorophosphate
  • LiTFSI bis (trifluoromethane) sulfonimide
  • LiCI0 4 Lithium perchlorate
  • Electrolyte solvent for example, at least one liquid, organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethylmethyl carbonate (EMC) and / or dimethyl carbonate (DMC) and / or diethyl carbonate (DEC), for example, in the cell and / or battery assembly, a gel form and be used for example as a gel electrolyte.
  • EC ethylene carbonate
  • EMC ethylmethyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • a gel electrolyte coating directly onto the Anode active material particles, in particular silicon particles are formed.
  • the electrolyte in the polymer gel matrix of the gel electrolyte coating can decompose and mechanically stabilize the, in particular artificial or naturally occurring, SEI protective layer. This advantageously allows the cell and / or
  • SEI-stabilizing additives such as vinylene carbonate (VC) or fluoroethylene carbonate (FEC), in particular to the liquid electrolyte to dispense.
  • VC vinylene carbonate
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • lithium-ion conductive and in the presence of at least one conductive salt, for example, lithium conductive salt, for example, by bringing into contact with at least one conductive salt, such as lithium electrolyte, in a cell or battery assembly, ion-conducting, for example, lithium ion.
  • at least one conductive salt such as lithium electrolyte
  • ion-conducting for example, lithium ion.
  • Anode active material equipped cell or battery and in particular to achieve a high ionic conductivity hereby provided, in particular coated, anode active material particles,
  • Lithium conducting salt for example lithium hexafluorophosphate (LiPF6)
  • LiTFSI Bis (trifluoromethane) sulfonimide
  • LiCI0 4 lithium perchlorate
  • PVAC polyvinyl acetate
  • PVAL polyvinyl alcohol
  • Monomers and in particular the saponification of the thereby formed polymer can be carried out separately from other electrode components.
  • the polyvinyl alcohol-based polymer can advantageously via hydroxy groups (-OH), for example via silicon hydroxide groups or
  • Silanol groups (Si-OH), on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently via a
  • the polyvinyl alcohol-based polymer may advantageously serve as a binder reinforcement and thus improve the binding property of the anode active material.
  • Anodeningenmaterialpumble in particular silicon particles, is prepared, also advantageously a more homogeneous mixture can be formed than by admixing ex situ produced polyvinyl alcohol to
  • Anode active material particles in particular silicon particles, is possible.
  • this comprises or is at least one polymerizable monomer
  • polymerizable monomers at least one carbonitrile.
  • the at least one polymerizable monomer or the at least two, in particular three, polymerizable monomers may comprise or be acrylonitrile and / or a derivative thereof.
  • PAN polyacrylonitrile
  • PAN polyacrylonitrile
  • EC ethylene carbonate
  • EMC Ethyl methyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • EMC Ethyl methyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • Battery assembly form a gel and be used for example as a gel electrolyte.
  • a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles, a
  • Anode active material particles in particular silicon particles, are formed.
  • SEI-stabilizing additives such as vinylene carbonate (VC) or fluoroethylene carbonate (FEC), in particular to the liquid electrolyte to dispense.
  • VC vinylene carbonate
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • this comprises or is at least one polymerizable monomer
  • the at least two, in particular three, polymerizable monomers comprise at least one, for example, unfluorinated or fluorinated, ethers.
  • the at least one polymerizable monomer or the at least two, in particular three, polymerizable monomers can be at least one, for example unfluorinated or fluorinated, ether having at least one polymerizable functional group, in particular having at least one polymerizable double bond, for example having at least one carbon-carbon double bond , for example with at least one vinyl group and / or allyl group and / or allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or with at least one hydroxy group, for example alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group, include or be
  • the at least one polymerizable monomer or the at least two, in particular three,
  • polymerizable monomers at least one crown ether and / or at least one crown ether derivative and / or at least one vinyl ether, for example
  • Trifluorovinyl ether include or.
  • the at least one polymerizable monomer is selected from the at least one polymerizable monomer
  • polymerizable monomers comprise or be at least one crown ether and / or at least one crown ether derivative.
  • the at least one polymerizable monomer is selected from the at least one polymerizable monomer
  • polymerizable monomers at least one crown ether and / or at least one Kronether derivative having at least one polymerizable functional group, in particular having at least one polymerizable double bond, for example having at least one carbon-carbon double bond, for example with at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group.
  • allyloxyalkyl for example allyloxyalkyl, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group, for example having at least one carbon-carbon double bond, for example with at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one
  • Allyl group for example, allyloxyalkyl group, for example
  • Allyloxymethyl group, and / or having at least one hydroxy group, for example, alkylene hydroxy group, for example, methylene hydroxy group, include or be.
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative can for example be attached directly to the crown ether or crown ether derivative.
  • a linker or a bridge segment such as a benzene ring or cyclohexane ring, between the crown ether or crown ether derivative and the at least one polymerizable functional group, for example additionally.
  • Crown ethers can, in particular selectively, be ion-conductive, in particular lithium-ion-conductive, and advantageously provide optimum diffusion paths for the alkali metal ions, in particular lithium ions.
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown-ether derivative can be, for example, by radical polymerization, for example, living radical polymerization, such as living radical polymerization under atom transfer (ATRP) and / or stable free radical polymerization (SFRP), for example a nitroxide-mediated Polymerization (NMP) and / or Verdazyl Mediated Polymerization (VMP), and / or Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerization (RAFT), and / or
  • the at least one polymerizable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative may have at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or at least one vinylidene group and or at least one allyl group, for example an allyloxyalkyl group, for example an allyloxymethyl group, and / or at least one
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative can have at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one hydroxy group, in particular alkylene hydroxy group, include or be.
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative can be polymerized or copolymerized by condensation reaction or by anionic polymerization.
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative may have at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or at least one vinylidene group and or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one
  • Phenylethenadmi (styrene group), include or be. This has become
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one crown ether and / or crown ether derivative has proved to be particularly advantageous.
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one crown ether and / or crown ether derivative has proved to be particularly advantageous.
  • Comprehensive polymer may furthermore, in particular in addition to the at least one polymerisable functional group, have at least one silane group.
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative can advantageously be attached to the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently.
  • anode active material particles in particular silicon particles
  • the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative can be carried out, for example, by polymerization, if appropriate
  • Silicon particles, and / or of the electrolyte are carried out (in situ polymerization) and / or - for example by means of at least one silane group and / or by means, in particular by addition, of at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization initiating and / or polymerization-controlling functional Group - graft-from-polymerization).
  • at least one silane group and / or copolymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative with the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group the at least one silane group and / or copolymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative with the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group.
  • Example advantageously one, in particular covalent, binding between the active material particles, in particular silicon particles, and the at least one crown ether and / or crown ether derivative or the at least one crown ether and / or Kronether derivative comprehensive (co) polymer, in particular by means of the silane function achieved become.
  • Anodeninmaterialp in particular silicon particles, and / or the
  • the anode active material particles in particular silicon particles, for example, be provided in such a way with the at least one crown ether and / or Kronether derivative polymer that the at least one crown ethers and / or Kronether derivative comprehensive polymer produced in at least one solvent and / or dissolved , the
  • Anodeninitmaterialpumble in particular silicon particles, are added to the solution and the at least one solvent, for example by evaporation, is removed again.
  • an active material Kronether polymer composite can be obtained in which the active material particles at least via van der Waals and / or hydrogen bonds with the bonds
  • Kronether polymer are connected.
  • a particularly covalent bond between the active material particles, in particular silicon particles, and the co-polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative, in particular by means of the silane function can be achieved by polymerization-controlling functional group (graft-to polymerization).
  • the anode active material particles in particular silicon particles, are mixed with the at least one crown ether and / or crown ether derivative with at least one polymerizable functional group and polymerized (in situ polymerization). It can the
  • At least one polymerization initiator for example, by adding, at least one polymerization initiator can be started.
  • the polymerization can advantageously be started in a targeted manner and the
  • Anodeninitmaterialpumble, in particular silicon particles, advantageously provided specifically with the polymer formed by the polymerization, in particular coated, are.
  • an artificial SEI layer in the form of a flexible, polymeric protective layer can advantageously be applied to the anode active material particles by means of the
  • Polymerization formed polymer can be formed.
  • Anodeningenmaterialpumble, in particular silicon particles is immobilized, for example, a stable, for example covalent, binding of the polymer formed by the polymerization of the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative to the anode active material particles, in particular silicon particles, can advantageously be achieved, thus improving a polymer layer having an improved polymer layer
  • Adhesion to the anode active material particles in particular silicon particles are formed.
  • At least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group on the
  • anode active material particles in particular silicon particles, immobilized and added to the at least one crown ethers and / or the at least one Kronether derivative and in particular polymerized (graft-from-polymerization).
  • at least one (further) polymerizable monomer for example together with the at least one crown ether and / or crown ether derivative, can be added and in particular (co) polymerized.
  • the at least one silane compound having at least one polymerisable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group on the
  • anode active material particles in particular silicon particles, immobilized, can be advantageously made possible
  • a graft-from polymerization for example, a surface-initiated living radical polymerization, such as a surface-initiated, living radical polymerization under atom transfer (ATRP heterogeneous ATRP polymerization) (ATRP, Atom Transfer Radical Polymerization or Atomic Transfer Radical Polymerization) or a surface-initiated, stable free radical
  • SFRP surface-initiated SFRP, heterogeneous SFRP
  • SFRP Stable Free Radical Polymerization
  • NMP nitroxide-mediated
  • NMP surface-initiated polymerization
  • RAFT Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer
  • Polymerization can advantageously achieve a stable, for example, covalent and / or physical / mechanical, connection and / or adhesion between the anode active material particles, in particular silicon particles, and the polymer formed by the polymerization, and so on
  • Anode active material particles in particular silicon particles, are formed.
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative are polymerized and, in particular then, anode active material particles, in particular silicon particles, for example to the solution, added and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or Kronether derivative is dissolved in at least one solvent and are added to the solution anode active material particles, in particular silicon particles.
  • the at least one solvent can, in particular then be removed again, for example by evaporation.
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative has at least one silane group and / or is reacted with at least one
  • a polymer or copolymer can be formed or used with a silane function which, in the addition of anode active material particles, in particular
  • Silicon particles, in addition via the silane function an, in particular covalent, connection with the anode active material particles, in particular silicon particles, can go into (graft-to-polymerization). In this way, the adhesion of the polymer layer formed on the anode active material particles, in particular silicon particles, can be further improved-in particular in addition to van der Waals and / or hydrogen bond bonds-by an especially covalent bond via the silane function.
  • an aza-crown ether for example a (di) aza-crown ether, for example an aza-12-4-crown ether, for example an 1-aza-12-4-crown ether, for example:
  • aza-15-5-crown ether for example a di-aza-crown ether, for example a di-aza-12 -4-crown ether and / or a di-aza-15-5-crown ether, for example: , and / or one, in particular N-substituted, (di) aza-crown ethers, for example an N-alkyl (di) aza-12-4-crown ether and / or N-alkyl- (di-) aza-15 -5-crown ethers, and / or
  • benzo-crown ether in particular a benzo-12-4-crown ether and / or benzo-15-5-crown ether, for example
  • di-benzo-crown ether for example a di-benzo-12-4-crown ether, for example:
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative comprises a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
  • Q1, Q2, Q3 and Qk may each independently of one another denote oxygen (O) or nitrogen (N) or an amine, for example a secondary amine (NH) and / or a tertiary amine, for example an alkyl- or arylamine, ( NR), stand.
  • G may in particular be at least one polymerisable functional group, for example with which one of the carbon atoms and / or Q1 and / or Q2 and / or Q3 and / or Qk is substituted.
  • g may in particular be the number of polymerisable functional groups G and in particular 1 ⁇ g, for example 1 ⁇ g ⁇ 5, for example 1 ⁇ g ⁇ 2, be.
  • k can stand for the number of units in parentheses and in particular 1 ⁇ k, for example 1 ⁇ k ⁇ 3, for example 1 ⁇ k ⁇ 2.
  • G may have at least one polymerisable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, for example at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one hydroxy group, for example alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group.
  • polymerisable double bond for example at least one carbon-carbon double bond, for example at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one hydroxy group, for example alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group.
  • G can, for example, contain one or more further groups
  • G may further include at least one benzo group and / or cyclohexano group.
  • Q1, Q2, Q3 and Qk may be oxygen.
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative may be a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
  • 0 ⁇ k ' is, for example, 0 ⁇ k' ⁇ 2, for example 0 ⁇ k ' ⁇ 1.
  • polymers with a carbon-carbon polymer backbone (CC backbone) and crown ether or crown ether derivative side groups can be formed, for example:
  • polymers with crown ether or crown ether derivative groups in particular directly, in the polymer backbone or in the polymer chain. This can be done, for example, by polymerization, for example by means of
  • Condensation reaction for example etherification, of (di) benzoic and / (di) cyclohexano-crown ethers and / or -Kronetherderivaten, for example with at least two, optionally four, hydroxy groups, for example at the benzo and / or cyclohexano rings , possible.
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative may be a crown ether or a crown ether derivative
  • G ' may in particular stand for at least one polymerisable functional group.
  • G ' may have at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, for example at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl, for example allyloxymethyl, and or at least one hydroxy group, for example alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group.
  • G ' may, for example, contain one or more further groups,
  • G ' may further comprise at least one benzo group and / or cyclohexano group.
  • g ' may be in particular for the number of polymerisable functional groups G' and in particular 1 ⁇ g ⁇ for example 1 ⁇ g ' ⁇ 4, for example 1 ⁇ g' ⁇ 2.
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative may be a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
  • the hydroxy groups can be polymers
  • Such Kronether and / or Kronether- derivatives can advantageously by reacting with at least one silane compound having at least one polymerizable functional group, for example by means of
  • Halogen atom in particular chlorine (-CI), or an alkoxy group, in particular a methoxy group (-OCH 3) or an ethoxy group (-OC 2 H 5), or an alkyl group, for example a linear alkyl group (- (CH 2) X -CH 3) where x> 0, in particular a methyl group (-CH3), or an amino group (-NH2, -NH-) or a silazane group (-NH-Si) or a hydroxy group (-OH) or
  • Hydrogen (-H) are, by condensation reaction, in particular by reaction of the hydroxy group of the crown ether with the chlorine atom of
  • Silane compound with each other and, in particular by reaction of Rl, R2 and / or R3 of the silane compound with hydroxy groups, for example Silicon hydroxide groups or silanol groups (Si-OH), on the surface of the silicon particles, with the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently, are connected.
  • hydroxy groups for example Silicon hydroxide groups or silanol groups (Si-OH)
  • the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative may be a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
  • Q1, Q2, Q3 and Qk may each independently of one another denote oxygen (O) or nitrogen (N) or an amine, for example a secondary amine (NH) and / or a tertiary amine, for example an alkyl- or arylamine, ( NR), stand.
  • G may in particular be at least one polymerisable functional group, for example with which one of the carbon atoms and / or Q1 and / or Q2 and / or Q3 and / or Qk is substituted.
  • G may have at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, for example at least one vinyl group and / or vinylidene group and / or vinylene group and / or allyl group, for example allyloxyalkyl, for example
  • G can, for example, contain one or more further groups,
  • g may in particular be the number of polymerisable functional groups G and in particular 1 ⁇ g, for example 1 ⁇ g ⁇ 5, for example 1 ⁇ g ⁇ 2, be.
  • k can stand for the number of units in parentheses and in particular 1 ⁇ k, for example 1 ⁇ k ⁇ 3, for example 1 ⁇ k ⁇ 2.
  • Y 'can in particular stand for a linker, ie a bridging unit.
  • s can in particular for the number of, in particular via linker Y '
  • silane groups (-SiR1 R2R3) are and in particular 1 ⁇ s, for example, 1 ⁇ s ⁇ 5, for example 1 ⁇ s ⁇ 2 be.
  • R 1, R 2, R 3 may each, in each case independently of one another, denote a halogen atom, in particular chlorine (--Cl), or an alkoxy group, in particular a methoxy group (-OCH 3) or an ethoxy group (--OC 2 H 5), or an alkyl group, for example a linear alkyl group (- (CH 2) X -CH 3) with x> 0, in particular a methyl group (-CH 3), or an amino group (-NH 2, -NH-) or a silazane group (-NH-Si) or a hydroxy group (-OH) or
  • a halogen atom in particular chlorine (--Cl)
  • an alkoxy group in particular a methoxy group (-OCH 3) or an ethoxy group (--OC 2 H 5
  • an alkyl group for example a linear alkyl group (- (CH 2) X -CH 3) with x> 0, in particular a methyl group (-CH 3),
  • Hydrogen (-H) stand.
  • R1, R2 and R3 may be chlorine.
  • Q1, Q2, Q3 and Qk may be oxygen.
  • crown ethers or a Kronether derivative examples are:
  • Such crown ethers or a Kronether derivative can be any crown ethers or a Kronether derivative.
  • the silane group on the anode active material particles in particular silicon particles, bind and additionally serve as a silane-based adhesion promoter.
  • the at least one polymerisable monomer is a (di) aza-crown ether
  • Derivative for example, having vinyl functionality
  • a protective group for example, alkylated, preferably methylated, be.
  • NH group (s) from undergoing polymerization, for example a free-radical (co) polymerization and / or an anionic (co-polymerization) reaction.
  • reaction of the NH group (s) of (di) aza-crown ether derivatives in a targeted manner in the polymerization, for example by nitrogen-substituted (di) -aza-crown ethers -Derivat polymers and / or block co-polymers, for example by reaction of at least one, in particular terminal, polymerizable double bond, for example vinyl and / or allyl group, the at least one (di) aza-Kronether derivative having at least one polymerizable double bond at least one further polymerizable monomer or polymer formed therefrom, for example with styrene, form.
  • the NH group (s) of (di) aza-crown-ether derivatives can be coupled via (Ch V bridges, in particular by reaction with at least one alpha-omega-alkylene compound and / or alpha-omega-diamines, for example hexamethylenediamine, for the synthesis of a (di-) aza-crown-ether derivative polymer, for example a poly-n-alkylene-di-aza-crown ether, for example of the general chemical formula:
  • this comprises or is at least one polymerizable monomer
  • polymerizable monomers at least one, for example, unfluorinated or fluorinated, alkylene oxide, for example ethylene oxide.
  • this comprises or is at least one polymerizable monomer
  • polymerizable monomers at least one, for example aliphatic or aromatic, for example, unfluorinated or fluorinated, unsaturated hydrocarbon.
  • the at least one polymerizable monomer is selected from the at least one polymerizable monomer
  • polymerizable monomers at least one alkene, for example ethene, such as 1,1-difluoroethene (1,1-difluoroethylene, vinylidene fluoride) and / or tetrafluoroethylene (TFE), and / or propene, such as hexafluoropropene, and / or hexene, such as
  • 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexene, and / or phenylethene such as 2,3,4,5,6-pentafluorophenylethene (2,3,4,5,6-pentafluorostyrene) and / or 4- (trifluoromethyl) phenylethene (4- (trifluoromethyl) styrene) and / or styrene, or include.
  • the at least one polymerizable monomer is selected from the at least one polymerizable monomer
  • polymerizable monomers at least one fluorinated alkene, for example at least one fluorinated ethene, such as 1,1-difluoroethene (1,1-difluoroethylene, vinylidene fluoride) and / or tetrafluoroethylene (TFE), and / or at least one fluorinated propene, such as
  • At least one fluorinated vinyl ether such as
  • an artificial SEI protective layer of a fluorinated polyvinylidene fluoride (PVd F) -based polymer can advantageously be formed on the particles.
  • PVd F fluorinated polyvinylidene fluoride
  • Such polymers can advantageously be prepared in the presence of at least one electrolyte solvent, for example at least one liquid, organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethylmethyl carbonate (EMC) and / or dimethyl carbonate (DMC) and / or diethyl carbonate (DEC), or at least one
  • Liquid electrolytes for example based on one, for example 1 M, solution at least one conductive salt, for example of lithium hexafluorophosphate (LiPFe) and / or bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) and / or
  • Lithium perchlorate LiCI0 4
  • electrolyte solvent for example at least one liquid, organic carbonate, such as
  • DMC Dimethyl carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • a gel electrolyte coating directly onto the anode active material particles, in particular silicon particles in addition to an artificial SEI protective layer for passivating the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating directly onto the
  • Anode active material particles in particular silicon particles, are formed.
  • the electrolyte in the polymer gel matrix of the gel electrolyte coating can decompose and mechanically stabilize the SEI protective layer. This advantageously allows the cell and / or
  • the at least one polymerizable monomer or may be at least two, in particular three,
  • polymerizable monomers for example, in addition, comprise or be at least one unfluorinated alkene, for example at least one unfluorinated phenylethene, such as styrene.
  • phenylethene for example of styrene
  • a copolymerization herewith advantageously, in particular, hard segment blocks, for example based on polystyrene, introduced, for example, the resistance to alkali and / or to increase solvent and / or to improve the mechanical properties, such as the strength.
  • the copolymer as a random copolymer or as a block co-polymer, for example, from polystyrene hard segments and differently based soft segments, such as polycrown ether soft segments, are constructed.
  • Polycether-polystyrene block co-polymers can advantageously represent thermoplastic elastomers and have a high elasticity.
  • the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group can first be reacted with the anode active material particles, in particular silicon particles, or together with the at least one polymerizable monomer or the at least two polymerizable monomers to form the anode active material particles, in particular silicon particles , mixed or after the reaction with the at least one polymerizable monomer or the at least two polymerizable monomers to the anode active material particles, in particular silicon particles, are added.
  • the silane function of the at least one silane compound advantageously on the surface of the
  • Anodeninmaterialp in particular silicon particles, for example, covalently bond.
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound can polymerize in particular, in particular with the at least one polymerisable monomer or the at least two polymerisable monomers
  • Silane compound having at least one polymerizable functional group and the at least one polymerizable monomer can thereby
  • a silane compound having at least one polymerizable functional group can therefore advantageously serve as adhesion promoter, in particular for the polymer layer formed by the polymerization on the particles.
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound can be prepared, for example, by a free-radical polymerization, in particular by a living radical polymerization, for example by a living radical polymerization with atom transfer or by a stable free radical polymerization, for example by a nitroxide-mediated polymerization or by a Verdazyl-mediated polymerization, in particular by a nitroxide-mediated polymerization, or by a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization, be polymerizable.
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound can be, for example, at least one polymerisable
  • a double bond for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example an allyloxyalkyl group, for example an allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one
  • Phenylethenement (styrene group), and / or at least one hydroxy group include or be.
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound can have at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example an allyloxyalkyl group, for example, an allyloxymethyl group, and / or at least one
  • styrene group include or be at least one phenylethene group (styrene group). This has become the polymerization, in particular by means of a living radical
  • the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound can be at least one polymerizable
  • Double bond for example at least one carbon-carbon double bond, for example a vinyl group and / or a vinylidene group and / or a vinylene group and / or an acrylate group and / or a methacrylate group include or be.
  • the at least one silane compound at least one silane compound
  • the at least one polymerization initiator may therefore comprise or be at least one silane compound having at least one polymerization-initiating functional group or the polymerization of the at least one polymerisable monomer may be effected by means, for example by addition, of at least one polymerization initiator and / or by means of, for example, addition.
  • polymerization initiating functional group can be started.
  • the at least one polymerization-initiating functional group of the at least one silane compound can be designed, for example, to start a free-radical polymerization, in particular for starting a living radical polymerization.
  • the at least one polymerization initiating functional group of the at least one silane compound may be designed to initiate a living radical atom transfer (ATRP initiator) polymerization.
  • ATRP initiator living radical atom transfer
  • a living radical polymerization in particular a living radical polymerization with atom transfer, can advantageously a narrow molecular weight distribution or a low polydispersity (width of the molecular weight distribution) and / or improved control be achieved over the chain length of the polymer and, for example, thereby a homogeneous polymer coating.
  • the at least one polymerization-initiating functional group of the at least one silane compound may be, for example, in particular for a living free-radical radical polymerization (AT RP initiator), at least one halogen atom, for example chlorine (-CI), bromine (-Br) or iodine (-1) , preferably chlorine (-CI) or bromine (-Br), for example one with at least one halogen atom, for example chlorine (-CI), bromine (-Br) or iodine (-1), preferably chlorine (-CI) or bromine ( -Br), substituted alkyl group, include or.
  • AT RP initiator at least one halogen atom, for example chlorine (-CI), bromine (-Br) or iodine (-1) , preferably chlorine (-CI) or bromine (-Br), for example one with at least one halogen atom, for example chlorine (-CI), bromine (-Br) or iodine (-1), preferably
  • the at least one polymerization-initiating functional group is the at least one polymerization-initiating functional group
  • the at least one silane compound in particular for starting a living radical polymerization with atom transfer, can be used in particular in combination with at least one catalyst.
  • the at least one catalyst can in particular a
  • Transition metal halide in particular a copper halide, for example copper chloride and / or copper bromide, for example copper (l) bromide, and optionally at least one ligand, for example at least one, in particular multidentate, nitrogen ligands (N-type ligand, English: N-type ligand)
  • N-type ligand English: N-type ligand
  • Example of at least one amine such as tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine (Me6TREN) and / or tris (2-pyridylmethyl) amine (TPMA) and / or 2,2'-bipyridine and / or N, N, N ' , N ", N" -pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) and / or 1, 1,4,7,10, 10-hexamethyltriethylenetetramine (HMTETA)
  • amine such as tris [2- (dimethylamino) ethyl]
  • the at least one catalyst may be a transition metal complex, especially one
  • Transition metal-nitrogen complex be.
  • the radical buffer or the deactivated species can be formed from the at least one polymerization-initiating functional group of the at least one silane compound, the catalyst or complex and the monomer.
  • the at least one silane compound has at least one polymerization-controlling functional group, the
  • the at least one polymerization controlling agent may therefore comprise at least one
  • Silane compound having at least one polymerization-controlling functional group include or be the polymerization of the at least one polymerizable monomer by means, for example by addition, at least one / / polymerization controlling agent and / or by means, for example by addition, at least one
  • Silane compound are controlled with at least one polymerization-controlling functional group.
  • the at least one polymerization-controlling functional group of the at least one silane compound can be designed, for example, to control a living radical polymerization.
  • the at least one polymerization-controlling functional group of the at least one silane compound can be used to control a stable free-radical polymerization (SFRP mediator), for example to control a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator) and / or to control a verdazyl-mediated polymerization (VMP Mediator), in particular for controlling a nitroxide-mediated polymerization (NMP
  • SFRP mediator stable free-radical polymerization
  • NMP mediator nitroxide-mediated polymerization
  • VMP Mediator verdazyl-mediated polymerization
  • RAFT agent reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • a living radical polymerization in particular a stable free radical polymerization, for example a nitroxide-mediated polymerization and / or a verdazyl-mediated polymerization, for example a nitroxide-mediated polymerization, and / or a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization, can advantageously be used a close
  • the at least one polymerization-controlling functional group in particular for controlling a stable free-radical polymerization (SFR.P mediator), for example for controlling a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator) and / or for controlling a Verdazyl-mediated
  • the at least one silane compound may in particular Combination with a / the at least one polymerization initiator and / or with at least one polymerization-initiating functional group of at least one silane compound.
  • the at least one polymerization-controlling functional group of the at least one silane compound in particular for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), for example a, in particular linear or cyclic, nitroxide group and / or alkoxyamine group,
  • NMP mediator nitroxide-mediated polymerization
  • a victim initiator such as:
  • TIPNO 2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3-oxyl
  • RAFT agent reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • Silane compound can be used in particular for starting a stable free radical polymerization (SFRP initiator), for example for starting a nitroxide-mediated polymerization (NMP initiator) and / or for starting a Verdazyl-mediated polymerization (VMP initiator), in particular for starting a nitroxide mediated polymerization (NMP initiator), and / or designed to start a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT initiator).
  • SFRP initiator stable free radical polymerization
  • NMP initiator nitroxide-mediated polymerization
  • VMP initiator Verdazyl-mediated polymerization
  • NMP initiator nitroxide mediated polymerization
  • RAFT initiator reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • the at least one Polymerization initiator and / or the at least one polymerization initiating functional group of the at least one silane compound in particular a radical initiator, for example an azoisobutyronitrile,
  • Azobis isobutyronitrile
  • AIBN isobutyronitrile
  • BPO dibenzoyl peroxide
  • the radical buffer or the deactivated species can be formed in particular by reaction of the active species, namely free radicals, with stable radicals based on the nitroxide group and / or alkoxyamine group or the thio group.
  • the at least one silane compound is reacted with at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group, in particular before the addition of the at least one
  • the at least one silane compound can be immobilized by forming a, in particular covalent, chemical bond with surface material of the anode active material particles, in particular silicon particles.
  • the at least one polymerizable monomer or the at least two polymerizable monomers can be added. Immobilization may vary depending on the at least one
  • Silane compound in the presence or absence of at least one
  • the at least one polymerizable monomer or the at least two polymerizable monomers may in particular by means of a free radical polymerization with the at least one
  • the radical polymerization can be a, in particular simple, radical polymerization, for example in the presence of only at least one radical initiator, such as AIBN and / or BPO, or in particular a living radical polymerization, for example an ATRP, SFRP, for example NMP, or RAFT.
  • at least two polymerizable monomers are used and / or the at least one polymerizable monomer in combination with at least one silane compound having at least one polymerizable functional group is used, it may be a copolymerization, in particular of the at least two polymerizable monomers and / or the at least one monomer and the at least one polymerizable functional group of the at least one silane compound.
  • the at least one, in particular adhesion-promoting, silane compound has a polymerisable functional group, it is possible in particular furthermore, if appropriate together with the at least one polymerisable
  • Monomers for example a carboxylic acid and / or a carboxylic acid derivative, such as vinylene carbonate, and / or an ether, such as a crown ether and / or crown ether derivative, at least one polymerization initiator,
  • radical initiator for example AI BN or BPO, - and / or possibly at least one solvent - are added.
  • the at least one silane compound has a polymerization-initiating functional group, in particular for initiating a living radical polymerization with atom transfer (ATRP initiator), it is furthermore possible, if appropriate together with the at least one
  • polymerizable monomer or with the at least two polymerizable monomers for example a carboxylic acid and / or a carboxylic acid derivative, such as vinylene carbonate, and / or an ether, such as a crown ether and / or crown ether derivative, at least one catalyst, for example at least one transition metal halide, to For example, a copper halide, and optionally at least one ligand, for example a nitrogen ligand (N-type ligand), such as tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine, may be added.
  • N-type ligand such as tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine
  • the at least one silane compound is a polymerization-controlling functional group, in particular for a stable free-radical polymerization (SFRP), for example, for a nitroxide-mediated Polymerization (NMP mediator) and / or for a verdazyl-mediated
  • VMP mediator or for a reversible addition fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), in particular may further, optionally together with the at least one polymerizable monomer or with the at least two polymerizable monomers, for example a carboxylic acid and or a carboxylic acid derivative, such as vinylene carbonate, and / or an ether, such as a crown ether and / or crown ether derivative, at least one
  • Polymerization initiator for example, radical initiator, for example, AI BN or BPO be added.
  • radical initiator for example, AI BN or BPO
  • the polymerization can be started.
  • at least one polymerization-controlling agent in particular for a stable free-radical polymerization (SFRP)
  • NMP mediator nitroxide-mediated polymerization
  • VMP mediator Verdazyl-mediated polymerization
  • RAFT agent reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • the at least one polymerizable monomer or the at least two monomers and / or at least one (co) polymer formed from the at least one polymerizable monomer or from the at least two polymerizable monomers the at least one silane compound is reacted with at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group. Then, anode active material particles, in particular silicon particles, can be added.
  • the reaction can in particular by means of a radical
  • the radical polymerization can be a, in particular simple, radical polymerization, for example in the presence of only at least one radical initiator, such as AIBN and / or BPO, or in particular a living free-radical polymerization, for example a ATRP, NMP or RAFT.
  • at least two polymerizable monomers are used and / or the at least one polymerizable monomer is used in combination with at least one silane compound having at least one polymerisable functional group
  • this may be a copolymerization, in particular of the at least two polymerizable monomers and / or the at least one monomer and the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound.
  • polymerization-controlling functional group can be carried out, for example, in solution or in at least one solvent and / or - in particular insofar as formed in the reaction
  • Reaction product such as (co) polymer
  • Reaction product should not be solved - the reaction product formed in the reaction, for example (co) polymer, dissolved in at least one solvent and / or brought into solution.
  • the at least one solvent can then be removed again, for example by evaporation.
  • the anode active material particles, in particular silicon particles can advantageously be polymer-coated.
  • the silane function of the at least one silane compound or of the copolymer formed therefrom can advantageously be attached to the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently.
  • the copolymer can be grafted onto the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles.
  • the at least one, in particular adhesion-promoting, silane compound has a polymerizable functional group
  • the at least one polymerizable monomer or the at least two polymerizable monomers for example a carboxylic acid and / or a carboxylic acid derivative such as vinylene carbonate, and / or an ether, such as a crown ether and / or crown ether derivative, having at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group, for example containing at least one, especially adhesion-promoting, silane compound having at least one polymerisable functional group, for example, a vinyl silane, such as trichlorovinylsilane, for example by adding at least one polymerization initiator, for example by adding at least one radical initiator, possibly in solution or in mindes a solvent, converted to a co-polymer, in particular copolymerized,
  • anodenentmaterialpumble in particular silicon particles
  • the silane function for example trichlorosilane
  • the at least one, in particular adhesion-promoting, silane compound has a polymerisable functional group, the at least one polymerisable monomer
  • the at least two polymerizable monomers for example a carboxylic acid and / or a carboxylic acid derivative, such as
  • Polymerization initiator for example, by adding at least one
  • Radical initiators possibly in solution or in at least one solvent, are converted to a polymer. Insofar as the polymer should not be dissolved, it can be solubilized. Then that can be done from the at least one polymerizable monomer or polymer formed from the at least two polymerizable monomers with the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group, for example with at least one, in particular adhesion-promoting, silane compound having at least one polymerisable functional group, for example, a vinylsilane, such as trichlorovinylsilane, for example by re-addition of the at least one
  • the polymerization-controlling functional group with the polymer formed from the at least one polymerizable monomer or from the at least two polymerizable monomers.
  • the silane function for example trichlorosilane, the at least one silane compound or the copolymer formed therefrom on the surface of the silane compound.
  • Anodeninantmaterialprism in particular silicon particles, for example, covalently bond.
  • the at least one silane compound is a polymerization-initiating functional group, in particular for starting a living radical
  • the polymerization can be started.
  • the at least one silane compound is a polymerization-controlling functional group, in particular for a nitroxide-mediated
  • NMP mediator or for a reversible addition fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), the reaction of the at least one polymerizable monomer or the at least two polymerizable monomers, for example a carboxylic acid and / or a carboxylic acid derivative , as
  • Radical starters for example AI BN or BPO, are performed.
  • further improving the polymerization control may optionally further comprise at least one polymerization-controlling agent, in particular for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), and / or for a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), for example at least one nitroxide-based mediator , for example, one
  • NMP mediator nitroxide-mediated polymerization
  • RAFT agent reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization
  • Sacrificial initiators in the form of an alkoxyamine, or at least one thio compound, are added.
  • the at least one silane compound comprises at least one silane compound of the general chemical
  • R 1, R 2, R 3 may each, in each case independently of one another, denote a halogen atom, in particular chlorine (--Cl), or an alkoxy group, in particular a methoxy group (-OCH 3) or an ethoxy group (--OC 2 H 5), or an alkyl group, for example a linear alkyl group (- (CH 2) X -CH 3) with x> 0, in particular a methyl group (-CH 3), or an amino group (-NH 2, -NH-) or a silazane group (-NH-Si) or a hydroxy group (-OH) or
  • a halogen atom in particular chlorine (--Cl)
  • an alkoxy group in particular a methoxy group (-OCH 3) or an ethoxy group (--OC 2 H 5
  • an alkyl group for example a linear alkyl group (- (CH 2) X -CH 3) with x> 0, in particular a methyl group (-CH 3),
  • Hydrogen (-H) stand.
  • R1, R2 and R3 may be chlorine.
  • Y can stand for a linker, ie a bridging unit.
  • A can in particular for a polymerizable and / or
  • a silane compound having at least one polymerizable functional group may advantageously serve as a coupling agent.
  • A is a polymerizable functional group.
  • A can for a
  • A may be a polymerizable functional group having at least one carbon-carbon double bond.
  • A may represent a vinyl group or a vinylidene group or a vinylene group or an acrylate group or a methacrylate group.
  • A, in particular adhesion-promoting, silane compound having a polymerisable functional group can be, for example, the general chemical formula:
  • R 1, R 2, R 3 may each, in each case independently of one another, represent a halogen atom, in particular chlorine (--Cl), or a
  • Alkoxy group in particular a methoxy group (-OCH3) or a
  • Ethoxy group (-OC2H5) or an alkyl group, for example a linear alkyl group (- (CH2) X -CH3) with x> 0, in particular a methyl group (-CH3), or an amino group (-NH 2, -NH-) or hydrogen (-H).
  • alkyl group for example a linear alkyl group (- (CH2) X -CH3) with x> 0, in particular a methyl group (-CH3), or an amino group (-NH 2, -NH-) or hydrogen (-H).
  • SiRlR2R3 can stand for a mono-, di- or trichlorosilane.
  • A may in particular stand for a functional group having at least one carbon-carbon double bond, in particular for a vinyl group or an acrylate group or a methacrylate group.
  • 1 ⁇ n ⁇ 20, preferably 1 ⁇ n ⁇ 5, in particular n 2 or 3, be.
  • An example of an especially adhesion-promoting silane compound having a polymerisable functional group is 3- (trichlorosilyl) propyl methacrylate:
  • A is a polymerization-initiating functional group.
  • A may represent a polymerization-initiating functional group for starting a living radical polymerization with atom transfer (ATRP initiator).
  • A may be in particular a halogen atom, for example chlorine (- Cl) or bromine (-Br) or iodine (-1), in particular chlorine (-CI) or bromine (-Br).
  • a silane compound having a polymerization-initiating functional group, in particular for starting a living atom transfer radical polymerization (ATRP initiator), may be, for example, the general chemical formula:
  • R 1, R 2, R 3 may each, in each case independently of one another, represent a halogen atom, in particular chlorine (--Cl), or a
  • Alkoxy group in particular a methoxy group (-OCH3) or a
  • SiRlR2R3 thereby stand for a mono-, di- or trichlorosilane.
  • A may be in particular a halogen atom, for example chlorine (-CI), bromine (-Br) or iodine (-1), preferably chlorine (-CI) or bromine (-Br).
  • a halogen atom for example chlorine (-CI), bromine (-Br) or iodine (-1), preferably chlorine (-CI) or bromine (-Br).
  • 1 ⁇ n ⁇ 20, preferably 1 ⁇ n ⁇ 5, in particular n 1 or 2
  • silane compound having a polymerization-initiating functional group in particular for starting a living atom transfer radical polymerization (AT RP initiator), is trichloro [4- (chloromethyl) phenyl] silane or 4- (chloromethyl) phenyltrichlorosilane, respectively
  • A is a polymerization-controlling functional group.
  • A stands for a
  • the polymerization-controlling functional group A can be in particular a nitroxide-based mediator.
  • A it is possible for A to represent a nitroxide group and / or alkoxyamine group, for example based on 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy (TEMPO) and / or 2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3 -oxyl (TIPNO) and / or N-tert-butyl-N- [1-diethylphosphono- (2-2-dimethylpropyl) nitroxides] (SG1 * ).
  • TEMPO 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy
  • TIPNO 2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3 -oxyl
  • SG1 * N-tert-butyl-N- [1-diethylphosphono- (2-2-dimethylpropyl) nitroxides]
  • silane compounds having a polymerization-controlling functional group in particular for nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator) are the 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy (TEMPO) -based alkoxyamine-silane compound:
  • TIPNO 2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3-oxyl
  • Anoden2011materialp in particular silicon particles, thereby functionalized for a nitroxide-mediated polymerization, that (at least) a silane compound having at least one polymerizable functional group, for example 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate, on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, immobilized and the at least one silane compound (then) is reacted with at least one nitroxide-based mediator, for example with at least one nitroxide or alkoxyamine compound, such as TEMPO, and, for example, with at least one polymerization initiator, in particular radical initiator, such as AIBN.
  • a silane compound having at least one polymerizable functional group for example 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate
  • A stands for one
  • the polymerization-controlling functional group may in particular be a thio group.
  • RAFT agent RAFT agent
  • silane compounds having a polymerization-controlling functional group in particular for a reversible addition
  • RAFT agent Fragmentation chain transfer polymerization
  • Silane compound at least one, in particular kronetherbasischen,
  • Q1, Q2, Q3 and Qk may each independently of one another denote oxygen (O) or nitrogen (N) or an amine, for example a secondary amine (NH) and / or a tertiary amine, for example an alkyl- or arylamine, ( NR), stand.
  • G may in particular be at least one polymerisable functional group, for example with which one of the carbon atoms and / or Q1 and / or Q2 and / or Q3 and / or Qk is substituted.
  • G may have at least one polymerisable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, for example at least one vinyl group and / or vinylidene group and / or vinylene group and / or allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one hydroxy group, for example Alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group.
  • G can, for example, contain one or more further groups
  • G may further include at least one benzo group and / or cyclohexano group.
  • g may in particular be the number of polymerisable functional groups G and in particular 1 ⁇ g, for example 1 ⁇ g ⁇ 5, for example 1 ⁇ g ⁇ 2, be.
  • k can stand for the number of units in parentheses and in particular 1 ⁇ k, for example 1 ⁇ k ⁇ 3, for example 1 ⁇ k ⁇ 2.
  • Y 'can in particular stand for a linker, ie a bridging unit.
  • s can in particular for the number of, in particular via linker Y '
  • silane groups (-SiR1 R2R3) are and in particular 1 ⁇ s, for example, 1 ⁇ s ⁇ 5, for example 1 ⁇ s ⁇ 2 be.
  • R 1, R 2, R 3 may each, in each case independently of one another, denote a halogen atom, in particular chlorine (--Cl), or an alkoxy group, in particular a methoxy group (-OCH 3) or an ethoxy group (--OC 2 H 5), or an alkyl group, for example a linear alkyl group (- (CH 2) X -CH 3) with x> 0, in particular a methyl group (-CH 3), or an amino group (-NH 2, -NH-) or a silazane group (-NH-Si) or a hydroxy group (-OH) or
  • a halogen atom in particular chlorine (--Cl)
  • an alkoxy group in particular a methoxy group (-OCH 3) or an ethoxy group (--OC 2 H 5
  • an alkyl group for example a linear alkyl group (- (CH 2) X -CH 3) with x> 0, in particular a methyl group (-CH 3),
  • Hydrogen (-H) stand.
  • R1, R2 and R3 may be chlorine.
  • Q1, Q2, Q3 and Qk may be oxygen.
  • the at least one silane compound may contain at least one, in particular kronetherbasêt, silane compound of the general chemical formula:
  • silane compounds can advantageously via the silane group, in particular covalently, and
  • the polymerization or reaction of the at least one polymerizable takes place
  • Solvent or solution polymerization can advantageously be better controlled, the molecular weight of the polymer to be formed. After the polymerization or reaction of the at least one polymerizable monomer, the at least one solvent can be removed, in particular again.
  • the method for producing an anode for a lithium cell and / or lithium battery in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, designed.
  • the polymers provided with the polymer formed by the polymerization or reaction are in particular coated Anoden2011matenalpumble, in particular silicon particles, with at least one other
  • the artificial SEI layer can be formed specifically on the anode active material particles, in particular silicon particles, and, for example, those for coating the anode active material particles, in particular silicon particles, and, for example, those for coating the anode active material particles, in particular silicon particles, and, for example, those for coating the anode active material particles, in particular silicon particles, and, for example, those for coating the anode active material particles, in particular silicon particles, and, for example, those for coating the
  • the method comprises the method steps:
  • the mixing in process step a) and the polymerization in process step b) can optionally be carried out in at least one solvent.
  • the at least one solvent can then be removed again.
  • Anodendonmatenalp in particular silicon particles, with at least one further electrode component and with the at least one
  • the anode active material particles in particular silicon particles, the at least one further electrode component and the at least one polymerisable monomer can be mixed together at the same time. If necessary, you can but also first the anode active material particles, in particular silicon particles, the at least one further electrode component and the at least one polymerisable monomer can be mixed together at the same time. If necessary, you can but also first the anode active material particles, in particular silicon particles, the at least one further electrode component and the at least one polymerisable monomer can be mixed together at the same time. If necessary, you can but also first the anode active material particles, in particular
  • Silicon particles, and the at least one electrode component are mixed together and then the at least one polymerizable monomer are added to the mixture.
  • the polymerization is started by means of, for example, addition of, the at least one polymerization initiator.
  • the polymerization can be carried out by means of, for example, by adding, the at least one
  • Polymerization initiator and the at least one catalyst and / or the at least one polymerization controlling agent for example, the at least one nitroxide-based mediator and / or the at least one thio compound can be started.
  • the mixture can then be processed to an anode, for example by doctoring.
  • the polymer formed from the at least one polymerizable monomer can also serve as a binder for the anode to be produced.
  • this can be dispensed with the addition of an additional binder as a further electrode component.
  • the method may include the method steps:
  • process step a ' processing, for example by knife coating, mixing to an anode.
  • the at least one polymerizable monomer to the mixture of anode active material particles, in particular silicon particles, and the at least one further
  • Electrode component can be added.
  • the mixing in process step a ') and the polymerization in process step b') can be carried out in particular in at least one solvent.
  • the at least one solvent can be removed again.
  • Anodendonmatenalp in particular silicon particles, with at least one further electrode component and with the at least one
  • the mixing and processing is preferably carried out under conditions such as at one, in particular low, temperature and / or in the absence of light, in which the at least one
  • Polymerization initiator the polymerization reaction, in particular at least substantially does not start.
  • the polymerization is then started, in particular by irradiation, for example with ultraviolet radiation, for example a UV lamp, and / or by heating or heating the mixture.
  • the number of process steps can be further reduced and the process further simplified.
  • the polymer formed from the at least one polymerizable monomer can also serve as a binder for the anode to be produced.
  • an additional binder can be applied to the addition of an additional binder as further
  • Electrode component can be omitted.
  • the polymer in the already processed form and advantageously one
  • Curing be achieved in the already processed form.
  • the method may include the method steps:
  • process step a for example initially, the at least one polymerizable monomer and, for example, then, the at least one polymerization initiator to a mixture of
  • At least one further electrode component is added.
  • the mixing in process step a "), the processing in process step b") and the polymerization in process step c ") can be carried out in particular in at least one solvent After polymerization or after process step c") then the at least one solvent can be removed again ,
  • the at least one further electrode component may comprise at least one carbon component, for example graphite and / or conductive black, and / or at least one,
  • CMC carboxymethylcellulose
  • KCMC Lithium carboxymethylcellulose
  • PAA polyacrylic acid
  • PVAL polyvinyl alcohol
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • Solvent include.
  • the at least one, optionally additional, binder may have carboxylic acid groups (-COOH) and / or hydroxyl groups (-OH).
  • the at least one, optionally additional, binder is not limited to the at least one, optionally additional, binder
  • Polyacrylic acid (PAA) and / or carboxymethyl cellulose (CMC) and / or polyvinyl alcohol (PVAL) include or be.
  • the at least one polymerisable monomer and / or the polymer formed from the at least one polymerisable monomer may have carboxylic acid groups (-COOH) and / or hydroxyl groups (-OH).
  • the at least one polymerizable monomer may include or be acrylic acid and / or vinyl acetate, and / or the polymer formed from the at least one polymerizable monomer may be a polyacrylic acid (PAA) -based polymer obtained by polymerization of acrylic acid and / or vinyl acetate followed by polymerization Include or be saponification polyvinyl alcohol (PVAL) available.
  • PAA polyacrylic acid
  • PVAL saponification polyvinyl alcohol
  • both the at least one, if appropriate additional, binder and the at least one polymerizable monomer and / or the polymer formed from the at least one monomer comprises carboxylic acid groups (--COOH) and / or hydroxyl groups (--OH), may advantageously be provided with the polymer, for example coated
  • Anodenineptmaterialp in particular silicon particles, over a
  • Condensation reaction are covalently linked to the at least one binder.
  • an anhydride compound can be achieved by a condensation reaction between two carboxylic acid groups.
  • Hydroxy group can be achieved an ester compound.
  • a Condensation reaction between two hydroxy groups can thereby be achieved an ether compound.
  • silicon particles (Si-PAA) provided with a polyacrylic acid-based polymer may be included according to the following schemes
  • PAA Polyacrylic acid
  • CMC carboxymethylcellulose
  • PVAL polyvinyl alcohol
  • the polymer formed from the polymerizable monomer can also serve as a binder
  • Eliminated electrode component or the at least one further electrode component optionally also be designed binder-free. Nevertheless, it is possible - for example, the mechanical stability and / or
  • the at least one solvent used in the polymerization can also serve as an electrode component, for example for the formation of an electrode slip.
  • an electrode component for example for the formation of an electrode slip.
  • At least one solvent in particular different from the solvent of the polymerization, can be used as further electrode component.
  • anode active material and / or an anode and / or an electrolyte, in particular anolyte, for a
  • Lithium cell and / or lithium battery in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, which / which / which / which is produced by a method according to the invention and / or wherein the
  • Anodengenmaterial and / or the anode anode active material particles, in particular silicon particles comprises, which are provided with at least one polymer, in particular coated, which, for example, at least one Kronether and / or Kronether derivative, in particular with at least one polymerizable functional group is formed, and or wherein the electrolyte, in particular anolyte, comprises at least one crown ether and / or at least one crown ether derivative, in particular with at least one polymerizable functional group, for example as electrolyte additive, for example anolyte additive, in particular.
  • anode active material for example, from the at least one
  • NMR Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
  • I R Infrared Spectroscopy
  • Raman spectroscopy (Raman) can be detected.
  • Anode active material and / or an anode according to the invention or produced according to the invention for example by means
  • AES Auger Electron Spectroscopy
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • Photoelectron Spectroscopy and / or Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (TOF-SIMS) and / or Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX,
  • Wavelength dispersive X-ray spectroscopy for example EDX / WDX, and / or by means of structural investigation methods, such as
  • EDX X-ray spectroscopy
  • SEM-EDX SEM-EDX
  • TEM transmission electron microscopy
  • EELS electron energy loss spectroscopy
  • transition metals contained in an AT RP catalyst and / or nitroxide-based mediators such as TEMPO and / or RAFT chemicals may be detectable, for example.
  • the invention relates to an electrolyte additive, in particular
  • Anolyte additive for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, which comprises at least one crown ether and / or at least one Kronether derivative having at least one polymerizable functional group or the
  • the invention relates to a lithium cell and / or lithium battery, in particular a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, which is produced by a method according to the invention and / or a
  • Fig. 1a is a flow chart illustrating an embodiment of the manufacturing method according to the invention
  • 1 b shows a schematic cross section through an anode, which according to the embodiment of the invention shown in FIG
  • Fig. 2a is a flowchart to illustrate another
  • FIG. 2 b shows a schematic cross section through an anode, which, according to the further embodiment of the invention shown in FIG
  • Fig. 3a is a flowchart for illustrating another
  • FIG. 3b is a reaction diagram to illustrate the further embodiment of the invention shown in FIG. 3a
  • Fig. 4 is a flowchart for illustrating another
  • 1a and 2a illustrate that in the method according to the invention for producing an anode active material or an anode 100, 100 'for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery,
  • Anodendonmaterialpumble, in particular silicon particles, 1 and at least one polymerizable monomer 2 are mixed and the polymerization of the at least one polymerizable monomer 2 by means of at least one polymerization initiator 3, in particular by adding at least one polymerization initiator 3 is started.
  • the polymerization may be in particular a free-radical polymerization.
  • the at least one polymerization initiator 3 may in particular be a free-radical initiator.
  • the at least one polymerizable monomer 2 may in particular
  • polymerizable organic carbonate for example vinylene carbonate (VC) and / or vinyl ethylene carbonate (VEC), and / or a polymerizable organic anhydride, for example maleic anhydride.
  • VC vinylene carbonate
  • VEC vinyl ethylene carbonate
  • a polymerizable organic anhydride for example maleic anhydride.
  • VC vinylene carbonate
  • Polymerization initiator for example a radical initiator, for example of azoisobutyronitrile (AI BN) and / or benzoyl peroxide (BPO), by means of free-radical Polymerization in polyvinylene carbonate, wherein in the special case of a living radical polymerization, for example an ATRP, an alkyl halide (RX) in combination with one of a radical initiator, for example of azoisobutyronitrile (AI BN) and / or benzoyl peroxide (BPO), by means of free-radical Polymerization in polyvinylene carbonate, wherein in the special case of a living radical polymerization, for example an ATRP, an alkyl halide (RX) in combination with one of a
  • Transition metal halide (MX) and ligand (L) formed catalyst or, for example, an NMP, a radical initiator, such as AIBN, in combination with a nitroxide-based mediator (TEMPO), or, for example, a RAFT, a radical initiator, such as AIBN, in combination with a thio compound (thio), can be used:
  • anode active material particles in particular silicon particles, 1 and at least one polymerizable monomer 2, for example
  • the polymerization of the at least one polymerisable monomer 2 is started in a process step b).
  • a radical initiator 3 for example azoisobutyronitrile (AIBN) or benzoyl peroxide (BPO)
  • AIBN azoisobutyronitrile
  • BPO benzoyl peroxide
  • the polymerization may be carried out in a solvent (solution polymerization), for example, which is removed again after the polymerization.
  • the anode active material particles, in particular silicon particles 1 are coated with the polymer 20 formed by the polymerization.
  • the coated anode active material particles, in particular silicon particles, 1.20 are then in a process step c) with one or more, further
  • Electrode components such as graphite and / or Leitruß 4 and binder 5 and / or solvent mixed.
  • the binder 5 serving as a further electrode component may in particular be different from the polymer 20 formed from the polymerizable monomer 2.
  • the mixture is then processed 1,20,4,5 to an anode 100, for example, geräkelt.
  • FIG. 1b illustrates that a correspondingly produced anode 100 coated with polymer 20 anode active material particles, in particular
  • Silicon particles, 1 and graphite and / or Leitruß- particles 4 may be embedded in an additional binder 5.
  • anode active material particles in particular in a method step a ', are formed in the course of mixing a slip to form an anode 100'
  • Silicon particles, 1 and at least one further electrode component such as graphite and / or Leitruß 4 and optionally, binder, mixed in a solvent.
  • At least one polymerizable monomer 2 for example
  • a process step b ' the polymerization of the at least one polymerizable monomer 2 to a polymer 20 by means, in particular by addition, of at least one radical initiator 3, for example of azoisobutyronitrile (AIBN) or
  • BPO Benzoyl peroxide
  • FIG. 2 b illustrates that the polymer 20 formed from the polymerizable monomer 2, for example polyvinylene carbonate (PVCa), in the context of this embodiment can also serve as a binder 20, in which 20 in an appropriately produced anode 100 'anode active material particles,
  • PVCa polyvinylene carbonate
  • silicon particles, 1 and graphite and / or Leitruß- particles 4 are embedded.
  • FIG. 3 a illustrates that within the scope of a further embodiment of the process according to the invention, for example in a process step A), at least one silane compound 2 * having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group on the surface of anode active material particles, in particular silicon particles, 1 is immobilized.
  • the at least one silane compound 2 * may, for example, be a vinyl silane or a silane-based ATRP initiator or a silane-based NMP mediator or a silane-based RAFT agent.
  • reaction product 12 * is then, for example in a
  • Process step B at least one polymerizable monomer 2, for example vinylene carbonate, is added. It is based on the surface of the polymerizable monomer 2, for example vinylene carbonate, is added. It is based on the surface of the polymerizable monomer 2, for example vinylene carbonate, is added. It is based on the surface of the polymerizable monomer 2, for example vinylene carbonate, is added. It is based on the surface of the
  • Anodeninitmaterialp in particular silicon particles, a (co) polymer 12 * 2 formed and the anode active material particles, in particular
  • Silicon particles, 1 coated in this way are Silicon particles, 1 coated in this way.
  • coated anode active material particles in particular
  • Silicon particles, 12 * 2 can then, for example in a
  • Electrode components such as graphite and / or Leitruß 4 and binder 5 and / or solvent, mixed and the mixture 12 * 2,4,5, for example, in a process step D), to an anode 100 "processed, for example, geräkelt be Anode 100 "produced may have a similar schematic cross-section to that illustrated in FIG. 1 a, and anode active material particles coated with polymer 2 * 2 (20), in particular
  • Silicon particles, 1 and graphite and / or Leitruß- particles 4 may be embedded in an additional binder 5.
  • FIG. 3b illustrates that in this case the at least one silane compound 2 *, for example 4- (chloromethyl) phenyltrichlorosilane, for example by means of
  • anode active material particles in particular silicon particles, 1, a, in particular covalent, bond with the anode active material particles, in particular silicon particles, enter and one of the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, 1 outgoing Polymerization of the at least one polymerizable monomer 2 can start.
  • FIG. 4 illustrates that in the context of a further embodiment of the process according to the invention, for example in a process step A '), at least one polymerizable monomer 2, for example vinylene carbonate, and / or at least one, from the at least one polymerizable
  • Monomer 2 formed polymer for example polyvinylene carbonate, is reacted with at least one silane compound 2 * with at least one polymerizable and / or polymerization initiating and / or polymerization-controlling functional group.
  • the at least one silane compound 2 * may be, for example, a vinyl silane or a silane-based ATRP initiator or a silane-based NMP mediator or a silane-based RAFT agent.
  • a (co) polymer 22 * is formed, to which 22 * then, for example in a process step B '), anode active material particles, in particular
  • Silicon particles, 1 are added.
  • the silane function of the (co) polymer 22 * formed during the reaction proceeds, for example by means of
  • coated anode active material particles in particular
  • Silicon particles, 122 * can then, for example in a
  • Electrode components such as graphite and / or Leitruß 4 and binder 5 and / or
  • a correspondingly produced anode 100"' can be made similar to that shown in FIG , have similar schematic cross section and coated with polymer 22 * (20) anode active material particles, in particular Silicon particles, 1 and graphite and / or Leitruß- particles 4 may be embedded in an additional binder 5.
  • Methylbromoisobutyrat (MBriB) was added as a polymerization initiator and stirred at about 70 ° C for about 6 h.
  • CMPS Chloromethyl phenyltrichlorosilane
  • THF tetrahydrofuran
  • 100 mg of the modified with 4- (chloromethyl) phenyltrichlorosilane (CMPS) silicon particles are placed under inert gas.
  • protective gas 0.23 g of acetonitrile are added.
  • 0.7 g of vinylene carbonate are added under protective gas.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenaktivmaterials und/oder einer Anode (100) und/oder eines Elektrolyten für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, und/oder zur Herstellung einer derartigen Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie. Um die Zyklenstabilität der Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie zu verbessern, werden in dem Verfahren - Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1) und mindestens ein polymerisierbares Monomer (2) gemischt und die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2) mittels mindestens eines Polymerisationsinitiators gestartet, und/oder - mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der Oberfläche von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, (1) immobilisiert und mindestens ein polymerisierbares Monomer (2) zugegeben, und/oder - mindestens ein polymerisierbares Monomer (2) und/oder mindestens ein, aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer (2) ausgebildetes Polymer mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt und Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1) zugegeben, und/oder - Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1) und/oder ein Elektrolyt mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und/oder mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Anodenaktivmaterial, eine Anode (100), einen Elektrolyten und eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie.

Description

Beschreibung
Titel
Anodenaktivmaterialpartikel mit künstlicher SEI-Schicht
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Anodenaktivmaterials und/oder einer Anode und/oder eines Elektrolyten für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen- Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, und/oder zur Herstellung einer derartigen Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie sowie ein Anodenaktivmaterial, eine Anode und einen Elektrolyten sowie eine derartige Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie.
Stand der Technik
Als Anodenaktivmaterial für Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien kommt heutzutage hauptsächlich Graphit zum Einsatz. Graphit weist jedoch nur eine geringe Speicherkapazität auf.
Silicium kann als Anodenaktivmaterial für Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien eine deutlich höhere Speicherkapazität bieten. Silicium durchläuft beim
Zyklisieren jedoch starke Volumenänderungen, was dazu führen kann, dass eine sich auf der Siliciumoberfläche aus Elektrolytzersetzungsprodukten ausbildende SEI-Schicht (SEI, Englisch: Solid Electrolyte Interphase; Festelektrolyt- Inter- /Zwischenphase) bei einer Volumenvergrößerung des Siliciums reißen und bei einer Volumenverkleinerung des Siliciums abplatzen kann, so dass mit jedem Zyklus erneut Elektrolyt mit der Siliciumoberfläche in Kontakt kommt und die SEI- Bildung und Elektrolytzersetzung kontinuierlich fortschreitet, was zu einem irreversiblen Verlust an Lithium (und Elektrolyt) und somit einer deutlich geringeren Zyklenstabilität und Kapazität führen kann. Die Druckschrift US 2014/0248543 AI betrifft nanostrukturierte Silicium-
Aktivmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien.
Die Druckschrift US 2014/0248543 AI betrifft eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Anode mit mindestens einem Aktivmaterial und mit einem Elektrolyten, welcher mindestens ein flüssiges Polymerlösungsmittel und mindestens ein
Polymeradditiv umfasst.
Die Druckschrift US 2015/0072246 AI betrifft einen nicht-wässrigen
Flüssigelektrolyten für eine Batterie, welcher ein polymerisierbares Monomer als Additiv umfassen kann.
Die Druckschrift US 2010/0273066 AI beschreibt eine Lithium-Luft-Batterie mit einem nicht-wässrigen Elektrolyten auf der Basis eines organischen
Lösungsmittels, welcher ein Lithiumsalz und ein Additiv mit einer Alkylengruppe umfasst.
Die Druckschrift US 2012/0007028 AI betrifft eine Verfahren zur Herstellung von Polymer-Silicium-Komposit-Partikeln, in dem ein Monomer zur Ausbildung einer Polymermatrix und Siliciumpartikel gemischt und die Mischung polymerisiert wird.
Die Druckschrift CN 104 362 300 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Kohlenstoff-Komposit-Anodenmaterials für eine Lithium-Ionen-Batterie.
Die Druckschrift US 2014/0342222 AI betrifft Partikel mit einem Silicium-Kern und einer Block-Co-Polymer-Schale mit einem Block mit einer relativ hohen
Affinität zu Silicium und mit einem Block mit einer relativ geringen Affinität zu Silicium. H. Zhao et al beschreibt in J. Power Sources, 263, 2014, S. 288-295 die
Verwendung von polymerisiertem Vinylencarbonat als Anodenbinder für Lithium- Ionen-Batterien.
J.-H. Min et al beschreibt in Bull. Korean. Chem. Soc, 2013, Vol. 34, No. 4., S. 1296-1299 die Bildung einer künstlichen SEI auf Siliciumpartikeln.
Die Druckschrift WO 2015/107581 betrifft ein Anodenmaterial für Batterien mit nicht-wässrigen Elektrolyten.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenaktivmaterials und/oder einer Anode und/oder eines Elektrolyten für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen- Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, und/oder zur Herstellung einer Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie.
In dem Verfahren
- werden Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und mindestens ein polymerisierbares Monomer gemischt und die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers mittels mindestens eines Polymerisationsinitiators gestartet (in-situ-Polymerisation), und/oder
- wird mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder
polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der Oberfläche von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, immobilisiert und, insbesondere dann, mindestens ein polymerisierbares Monomer zugegeben - und insbesondere polymerisiert - wird (graft-from- Polymerisation), und/oder
- wird mindestens ein polymerisierbares Monomer und/oder mindestens ein, aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer ausgebildetes Polymer mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder
polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt,
insbesondere polymerisiert, und werden, insbesondere dann,
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben (graft- to-Polymerisation), und/oder
werden Anodenaktivmaterialpartikel, beispielsweise Siliciumpartikel und/oder Graphitpartikel und/oder Zinnpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und/oder ein Elektrolyt, beispielsweise ein Anolyt, mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat, insbesondere mit mindestens einer
polymerisierbaren funktionellen Gruppe, und/oder mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen, insbesondere umgesetzt beziehungsweise versetzt (Kronether- Polymerisation). Insbesondere kann dabei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat polymerisiert werden und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer durch Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats ausgebildet werden oder sein. Gegebenenfalls können die Anodenaktivmaterialpartikel und/oder der Elektrolyt dabei (weiterhin) mit mindestens einem (weiteren) polymerisierbaren Monomer und/oder mit mindestens einem, durch Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats und mindestens eines (weiteren) polymerisierbaren Monomers ausgebildeten Polymers versehen,
insbesondere umgesetzt beziehungsweise versetzt, werden, beispielsweise wobei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine
Kronether-Derivat und das mindestens eine (weitere) polymerisierbare Monomer insbesondere (co-)polymerisiert werden und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer durch (Co- )Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether- Derivats und des mindestens einen (weiteren) polymerisierbaren Monomers ausgebildet werden oder sind. Zum Beispiel können die
Anodenaktivmaterialpartikel, beispielsweise Siliciumpartikel und/oder
Graphitpartikel und/oder Zinnpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit mindestens einem Polymer versehen, insbesondere beschichtet, werden, welches aus mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere durch Polymerisation des mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivats, ausgebildet wird oder ist, und/oder kann der Elektrolyt, beispielsweise Anolyt, mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether- Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat, versetzt,
insbesondere gemischt, werden. Beispielsweise können dabei die
Anodenaktivmaterialpartikel mit mindestens einem, durch (Co-) Polymerisation des mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivats und des mindestens einen (weiteren) polymerisierbaren Monomers ausgebildeten (Co- ) Polymer beschichtet und/oder der Elektrolyt mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat und mit dem mindestens einen
(weiteren) polymerisierbaren Monomer versetzt, insbesondere gemischt, werden. Unter Anodenaktivmaterialpartikeln können insbesondere Partikel verstanden werden, welche mindestens ein Anodenaktivmaterial umfassen.
Die Anodenaktivmaterialpartikel können beispielsweise Siliciumpartikel und/oder Graphitpartikel und/oder Zinnpartikel umfassen oder sein.
Unter Siliciumpartikeln können insbesondere Partikel verstanden werden, welche Silicium umfassen. Beispielsweise können unter Siliciumpartikeln Partikel verstanden werden, welche Silicium enthalten. Unter Siliciumpartikeln können daher insbesondere auch siliciumbasierte Partikel verstanden werden.
Beispielsweise können Siliciumpartikel, insbesondere reines beziehungsweise elementares, Silicium, beispielsweise poröses Silicium, zum Beispiel
nanoporöses Silicium, beispielsweise mit einer Porengröße im
Nanometerbereich, und/oder Nanosilicium, beispielsweise mit einer Partikelgröße im Nanometerbereich, und/oder eine Silicium-Legierungsmatrix beziehungsweise eine Silicium-Legierung, zum Beispiel bei der Silicium in einer aktiven und/oder inaktiven Matrix eingebettet ist, und/oder einen Silicium-Kohlenstoff-Komposit und/oder Siliciumoxid (SiOx) umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein. Zum Beispiel können die Siliciumpartikel aus, insbesondere reinem beziehungsweise elementarem, Silicium ausgebildet sein. Unter Graphitpartikeln können insbesondere Partikel verstanden werden, welche Graphit umfassen.
Unter Zinnpartikeln können insbesondere Partikel verstanden werden, welche Zinn umfassen.
Insbesondere können die Anodenaktivmaterialpartikel Siliciumpartikel umfassen oder sein. Der Elektrolyt kann insbesondere ein Anolyt sein.
Unter einem Anolyten kann insbesondere ein Elektrolyt für eine Anode verstanden werden.
Auf diese Weisen kann vorteilhafterweise auf den Partikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, eine künstliche SEI-Schicht in Form einer flexiblen, polymeren Schutzschicht, insbesondere mit einer verbesserten Haftung und/oder einer, insbesondere selektiven, lonenleitfähigkeit, beispielsweise
Lithiumionenleitfähigkeit, ausgebildet werden Durch diese künstliche SEI-Schicht in Form einer flexiblen, polymeren Schutzschicht kann dann vorteilhafterweise eine Elektrolytzersetzung und eine kontinuierliche SEI-Bildung unterdrückt werden, da die flexible, polymere Schutzschicht bei den Volumenänderungen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, während des
Zyklisierens mitgehen, beispielsweise plastisch gedehnt und/oder gestaucht werden, kann ohne dabei zerstört zu werden und so die Partikel, insbesondere Siliciumpartikel, passivieren und vor einer Reaktion der Partikeloberfläche, insbesondere Siliciumoberfläche, mit Elektrolyt schützen kann. So kann wiederum vorteilhafterweise die Zyklenstabilität (Englisch: Coulombic Efficiency) der mit dem Anodenaktivmaterial ausgestatten Lithium-Zelle und/oder -Batterie, beispielsweise in Form einer Lithium-Ionen-Zelle und/oder -Batterie, erhöht werden.
Mittels des mindestens einen Polymerisationsinitiators kann dabei
vorteilhafterweise die Polymerisation gezielt gestartet und die
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, vorteilhafterweise gezielt mit dem, durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer versehen, insbesondere beschichtet, werden. Durch diese in-situ Polymerisation, zum Beispiel von Vinylencarbonat (VC) und/oder Vinylethylencarbonat (VEC) und/oder Maleinsäureanhydrid und/oder Derivaten davon, kann
vorteilhafterweise auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere
Siliciumpartikeln, eine künstliche SEI-Schicht in Form einer flexiblen, polymeren Schutzschicht aus dem durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer, zum Beispiel Polyvinylencarbonat (PVCa) und/oder Polyvinylethylencarbonat (PVEC) und/oder Polymaleinsäureanhydrid, ausgebildet werden.
Die Silanfunktion der mindestens einen Silanverbindung kann vorteilhafterweise auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden. Dadurch, dass die mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder
polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert wird, kann vorteilhafterweise ermöglicht werden, eine Polymerisation von der
Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, aus zu starten. So kann vorteilhafterweise eine oberflächeninitiierte Polymerisation (graft-from Polymerisation), beispielsweise eine oberflächeninitiierte lebende radikalische Polymerisation, wie eine oberflächeninitiierte, lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (oberflächeninitiierte ATRP; heterogene ATRP-Polymerisation) (ATRP, Englisch: Atom Transfer Radical Polymerization beziehungsweise Atomic Transfer Radical Polymerization) oder eine
oberflächeninitiierte, stabile freie Radikale Polymerisation (oberflächeninitiierte SFRP, heterogene SFRP) (SFRP, Englisch: Stable Free Radical Polymerization), wie eine oberflächeninitiierte, Nitroxid-vermittelte Polymerisation
(oberflächeninitiierte NMP; heterogene NMP-Polymerisation) (NMP, Englisch:
Nitroxide-mediated Polymerization), oder eine oberflächeninitiierte, reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation
(oberflächeninitiierte RAFT; heterogene RAFT-Polymerisation) (RAFT, Englisch: Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerization) oder eine oberflächeninitiierte lod-Transfer-Polymerisation (oberflächeninitiierte ITP) (ITP, Englisch: lodine-Transfer Polymerization), realisiert werden. Durch eine von der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, ausgehende Polymerisation kann vorteilhafterweise eine stabile, beispielsweise kovalente und/oder physikalische/mechanische, Verbindung und/oder Verhaftung zwischen den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und dem durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer erzielt und so eine
Polymerschicht mit einer verbesserten Haftung auf den
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden.
Dadurch, dass das mindestens eine polymerisierbare Monomer und/oder mindestens ein, aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer ausgebildetes Polymer mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt wird, kann vorteilhafterweise ein Polymer beziehungsweise Co-Polymer mit einer
Silanfunktion ausgebildet werden, welches bei einer Zugabe von
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, über die
Silanfunktion eine, insbesondere kovalente und/oder physikalische/mechanische, Verbindung und/oder Verhaftung mit den Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, eingehen kann (graft-to-Polymerisation). So kann beispielsweise eine kovalente Bindung beziehungsweise Verknüpfung zwischen dem mindestens einen Monomer beziehungsweise dem daraus ausgebildeten Polymer und der Silanfunktion und über die Silanfunktion eine, insbesondere direkte, beispielsweise kovalente, Anbindung beziehungsweise Verknüpfung mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, erzielt und so eine Polymerschicht mit einer verbesserten Haftung auf den
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden.
Insbesondere kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung - insbesondere mit dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer und/oder dem mindestens einen, aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer ausgebildeten Polymer - polymerisieren, insbesondere copolymerisieren. Durch Copolymerisation der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und des mindestens einen polymerisierbaren Monomers kann dabei vorteilhafterweise ein Co-Polymer mit einer Silanfunktion ausgebildet werden, welches über die Silanfunktion, beispielsweise kovalent, auf der
Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, anbinden kann. Eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe kann daher vorteilhafterweise als Haftvermittler,
insbesondere für die durch die Polymerisation auf den
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildete Polymerschicht, dienen und eine Polymerschicht mit einer verbesserten Haftung auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausbilden.
Dadurch, dass die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und/oder der Elektrolyt, insbesondere Anolyt, mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat, insbesondere mit mindestens einer
polymerisierbaren funktionellen Gruppe, und/oder mit mindestens einem
Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen werden, kann vorteilhafterweise eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden, welche/s auf Grundbausteinen von
Kronenethern basiert (Kronether-Polymerisation). Als Elektrolytadditiv
verwendete Kronether und/oder Kronether-Derivate mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise mit mindestens einer Doppelbindung, können - zum Beispiel analog zu anderen Elektrolytadditiven - während des ersten Zyklus auf der Anodenoberfläche reagieren, beispielsweise reduziert, werden und so vorteilhafterweise eine polymere SEI-Schicht auf Grundbausteinen von Kronenethern bilden. Polymere auf der Basis von
Kronethern können vorteilhafterweise, insbesondere selektiv, ionenleitfähig, insbesondere lithiumionenleitfähig, sein und insbesondere optimale
Diffusionspfade für die Alkalimetallionen, insbesondere Lithiumionen, bieten. Zudem können Polymere auf der Basis von Kronethern über van-der-Waals- und/oder Wasserstoffbrücken-Bindungen an der Oberfläche der
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, anbinden und so die Haftung der daraus ausgebildeten Polymerschicht auf den
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, verbessern. Insgesamt kann so vorteilhafterweise ein Anodenaktivmaterial mit einer erhöhten Zyklenstabilität und Speicherkapazität bereitgestellt werden, zum Beispiel mit welchem unter anderem auch die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht werden könnte.
Zum Beispiel kann die Polymerisation eine radikalische Polymerisation und/oder Polymerisation mittels Kondensationsreaktion und/oder eine ionische, beispielsweise eine anionische oder kationische, Polymerisation sein. Die Polymerisation kann beispielsweise eine radikalische Polymerisation sein.
Das mindestens eine polymerisierbare Monomer kann dabei insbesondere durch eine radikalische Polymerisation polymerisierbar sein. Dabei kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator insbesondere zum Starten einer radikalischen Polymerisation ausgelegt sein. Zum Beispiel kann die
Polymerisationsreaktion des mindestens einen polymerisierbaren Monomers durch Zugabe des mindestens einen Polymerisationsinitiators gestartet werden.
Insbesondere kann die Polymerisation eine lebende radikalische Polymerisation und/oder das mindestens eine polymerisierbare Monomer durch eine lebende radikalische Polymerisation polymerisierbar und/oder der mindestens eine
Polymerisationsinitiator zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation ausgelegt sein.
Die lebende radikalische Polymerisation beruht auf dem Prinzip, dass ein dynamisches Gleichgewicht zwischen einer relativ kleinen Anzahl an aktiver
Spezies, nämlich wachstumsfördernden freien Radikalen, und einer großen Anzahl an deaktivierter Spezies erzeugt wird. Dies kann insbesondere durch einen Radikal-Puffer, welcher in der Lage ist die aktive Spezies, nämlich freie Radikale, in Form einer deaktivierten Spezies aufzufangen und wieder frei zu setzen, erzielt werden. Insbesondere kann daher bei der Polymerisation mindestens ein Radikal-Puffer eingesetzt werden. So können irreversible Kettenübertragungs- und Kettenabbruchreaktionen, welche insbesondere zu einer Verringerung der Anzahl der aktiven Spezies und zu einer Verbreiterung der Molmassenverteilung führen können, stark zurückgedrängt werden. Die lebende radikalische Polymerisation kann insbesondere auch als lebende freie radikalische Polymerisation (LFRP; Englisch: Living Free Radical Polymerization) beziehungsweise kontrollierte (freie) radikalische Polymerisation (CFRP;
Englisch: Controlled Free Radical Polymerization) beziehungsweise lebende kontrollierte radikalische Polymerisation bezeichnet werden.
Beispiele für eine lebende radikalische Polymerisation sind die lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP, Englisch: Atom Transfer Radical Polymerization beziehungsweise Atomic Transfer Radical
Polymerization), zum Beispiel mit durch Elektronen-Transfer regenerierten Aktivatoren (ARGET-ATRP) (ARGET, Englisch: Activators regenerated by electron transfer), die reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs- Polymerisation (RAFT, Englisch: Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerization), die stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP, Englisch: Stable Free Radical Polymerization), insbesondere die Nitroxid- vermittelte Polymerisation (NMP, Englisch: Nitroxide-mediated Polymerization) und/oder die Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP, Englisch: Verdazyl- mediated Polymerization), und die lod-Transfer-Polymerisation (ITP, Englisch: lodine-Transfer Polymerization). Durch eine lebende radikalische Polymerisation kann vorteilhafterweise eine enge Molekulargewichtsverteilung beziehungsweise eine geringe Polydispersität (Breite der Molekulargewichtsverteilung) und/oder eine verbesserte Kontrolle über die Kettenlänge des Polymers und beispielsweise dadurch eine homogene Polymerbeschichtung erzielt werden. Dabei kann die
Molekulargewichtsverteilung und/oder Polymerschichtdicke beispielsweise in
Abhängigkeit von den Chemikalienkonzentrationen, zum Beispiel
Monomerkonzentration, und/oder Reaktionszeit und/oder Temperatur eingestellt werden. Im Rahmen einer Ausführungsform ist die Polymerisation eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP) und/oder das mindestens eine polymerisierbare Monomer durch eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP) polymerisierbar und/oder der mindestens eine Polymerisationsinitiator zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP- Initiator) ausgelegt. Dabei kann der mindestens eine Polymensationsinitiator insbesondere ein Alkylhalogenid umfassen oder daraus ausgebildet sein. Zum Beispiel kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator Methylbromoisobutyrat und/oder Benzylbromid und/oder Ethyl-a- bromophenylacetat umfassen oder sein. Der mindestens eine
Polymerisationsinitiator kann dabei insbesondere in Kombination mit mindestens einem Katalysator eingesetzt werden. Der mindestens eine Katalysator kann dabei insbesondere ein Übergangsmetallhalogenid, insbesondere ein
Kupferhalogenid, beispielsweise Kupferchlorid und/oder Kupferbromid, zum Beispiel Kupfer(l)bromid, und gegebenenfalls mindestens einen Liganden, beispielsweise mindestens einen, insbesondere mehrzähnigen,
Stickstoffliganden (N-Typ Ligand, Englisch: N-type ligand), zum Beispiel mindestens ein Amin, wie Tris[2-(dimethylamino)ethyl]amin (Me6TREN) und/oder Tris(2-pyridylmethyl)amin (TPMA) und/oder 2,2 ' -Bipyridin und/oder
N,N,N',N",N"-Pentamethyldiethylentriamin (PMDETA) und/oder 1,1,4,7,10,10- Hexamethyltriethylentetramin (HMTETA), umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet werden. Zum Beispiel kann der mindestens eine Katalysator ein Übergangsmetall-Komplex, insbesondere ein Übergangsmetall-Stickstoff- Komplex, sein. Der Radikal-Puffer beziehungsweise die deaktivierte Spezies kann dabei insbesondere aus dem Alkylhalogenid, dem Katalysator
beziehungsweise Komplex und dem Monomer ausgebildet werden. Durch eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer kann vorteilhafterweise eine enge Molekulargewichtsverteilung beziehungsweise eine geringe
Polydispersität (Breite der Molekulargewichtsverteilung) und/oder eine verbesserte Kontrolle über die Kettenlänge des Polymers und beispielsweise dadurch eine homogene Polymerbeschichtung erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Polymerisationsinitiator mindestens einen Radikalstarter. Insbesondere kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator ein Radikalstarter sein. Zum Beispiel kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator, insbesondere Radikal Starter, ein Azoisobutyronitril, beispielsweise Azobis(isobutyronitril) (AIBN), und/oder ein Benzoylperoxid, beispielsweise Dibenzolyperoxid (BPO), umfassen oder sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Polymerisation eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP) und/oder eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP), insbesondere eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP) und/oder das mindestens eine polymerisierbare Monomer durch eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise durch eine Nitroxid-vermittelte
Polymerisation (NMP) und/oder eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP), insbesondere durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP),
polymerisierbar und/oder der mindestens eine Polymerisationsinitiator insbesondere zum Starten einer stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP- Initiator), beispielsweise zum Starten einer Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Initiator) und/oder zum Starten einer Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP-Initiator), insbesondere zum Starten einer Nitroxid -vermittelten
Polymerisation (NMP-Initiator), ausgelegt. Dabei kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator insbesondere ein Radikalstarter, zum Beispiel ein Azoisobutyronitril, beispielsweise Azobis(isobutyronitril) (AIBN), und/oder ein Benzoylperoxid, beispielsweise Dibenzolyperoxid (BPO), sein. Der mindestens eine Polymerisationsinitiator kann dabei insbesondere in Kombination mit mindestens einem polymensationskontrollierenden Mittel, insbesondere für eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP-Mediator), zum Beispiel für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator), beispielsweise mindestens einem nitroxidbasierten Mediator, und/oder für eine Verdazyl-vermittelte
Polymerisation (VMP-Mediator), beispielsweise mindestens einem
verdazylbasierten Mediator, eingesetzt werden.
Das mindestens eine polymerisationskontrollierende Mittel, der NMP-Mediator beziehungsweise der mindestens eine nitroxidbasierte Mediator kann beispielsweise ein, insbesondere lineares oder cyclisches, Nitroxid, umfassen oder sein. Der mindestens eine nitroxidbasierte Mediator beziehungsweise das
Beispiel auf 2,2,6, 6-Tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO):
Figure imgf000015_0001
beziehungsweise eines Opferinitiators hiervon, wie:
Figure imgf000016_0001
, und/oder auf 2,2,5-Trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3- oxyl (TIPNO):
Figure imgf000016_0002
beziehungsweise eines Opferinitiators hiervon basieren. Der Radikal-Puffer beziehungsweise die deaktivierte Spezies kann dabei insbesondere durch Reaktion der aktiven Spezies, nämlich freier Radikale, mit stabilen Radikalen auf Basis des nitroxidbasierten Mediators ausgebildet werden. Durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation kann vorteilhafterweise eine enge Molekulargewichtsverteilung beziehungsweise eine geringe Polydispersität (Breite der Molekulargewichtsverteilung) und/oder eine verbesserte Kontrolle über die Kettenlänge des Polymers und beispielsweise dadurch eine homogene Polymerbeschichtung erzielt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Polymerisation eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation
(RAFT) und/oder das mindestens eine polymerisierbare Monomer durch eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT) polymerisierbar und/oder der mindestens eine Polymerisationsinitiator zum Starten einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs- Polymerisation (RAFT-Initiator) ausgelegt. Dabei kann der mindestens eine
Polymerisationsinitiator insbesondere ein Radikalstarter, zum Beispiel ein Azoisobutyronitril, beispielsweise Azobis(isobutyronitril) (AIBN), und/oder ein Benzoylperoxid, beispielsweise Dibenzolyperoxid (BPO), sein. Der mindestens eine Polymerisationsinitiator kann dabei insbesondere in Kombination mit mindestens einem polymerisationskontrollierenden Mittel, insbesondere für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), beispielsweise mit mindestens einer Thioverbindung, eingesetzt werden. Das mindestens eine polymerisationskontrollierende Mittel, das RAFT- Agens beziehungsweise die mindestens eine Thioverbindung kann
beispielsweise ein Trithiocarbonat oder ein Dithioester oder ein Dithiocarbamat oder ein Xanthat sein. Der Radikal-Puffer beziehungsweise die deaktivierte Spezies kann dabei insbesondere durch Reaktion der aktiven Spezies, nämlich freier Radikale, mit der Thioverbindung ausgebildet werden. Durch eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation kann vorteilhafterweise eine enge Molekulargewichtsverteilung beziehungsweise eine geringe Polydispersität (Breite der Molekulargewichtsverteilung) und/oder eine verbesserte Kontrolle über die Kettenlänge des Polymers und beispielsweise dadurch eine homogene Polymerbeschichtung erzielt werden. Das mindestens eine polymerisierbare Monomer kann insbesondere mindestens ein ionenleitfähiges oder ionenleitendes, insbesondere lithiumionenleitfähiges oder lithiumionenleitendes, polymerisierbares Monomer und/oder mindestens ein fluoriertes, polymerisierbares Monomer, beispielsweise mit mindestens einer fluorierten Alkylgruppe und/oder mindestens einer fluorierten Alkoxygruppe und/oder mindestens einer fluorierten Alkylenoxidgruppe und/oder mindestens einer fluorierten Phenylgruppe, und/oder mindestens ein polymerisierbares Monomer zur Ausbildung eines Gel-Polymers umfassen beziehungsweise ionenleitfähig oder ionenleitend, insbesondere lithiumionenleitfähig oder lithiumionenleitend, sein und/oder fluoriert sein und/oder zur Ausbildung eines Gel-Polymers ausgelegt sein.
Unter einem ionenleitfähigen, beispielsweise lithiumionenleitfähigen, Material, beispielsweise Monomer oder Polymer, kann insbesondere ein Material, beispielsweise Monomer oder Polymer, verstanden werden, welches selbst frei von den zu leitenden Ionen, beispielsweise Lithiumionen, sein kann, jedoch geeignet ist, die zu leitenden Ionen, beispielsweise Lithiumionen, und/oder Gegenionen der zu leitenden Ionen, zum Beispiel Lithium-Leitsalz-Anionen, zu koordinieren und/oder solvatisieren und beispielsweise unter Zugabe der zu leitenden Ionen, zum Beispiel Lithiumionen, lithiumionenleitend wird.
Durch Polymerisation von ionenleitfähigen oder ionenleitenden und/oder fluorierten und/oder Gel-Polymer bildenden Monomeren kann vorteilhafterweise eine künstliche Polymer-S El-Schutzschicht auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden, welche ionenleitfähig oder ionenleitend und/oder fluoriert und/oder zur Ausbildung eines Gel-Polymers ausgelegt ist. Durch ionenleitfähige oder ionenleitende Polymer und/oder Gel- Polymere, kann vorteilhafterweise eine hohe Effizienz der mit dem
Anodenaktivmaterial ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie erzielt und beispielsweise eine Elektrolytbeschichtung beziehungsweise eine
Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Fluorbasierte Polymere können eine hohe thermodynamische und insbesondere auch elektrochemische Stabilität aufweisen und vorteilhafterweise in einem bei Lithium-Ionen-Zellen und/oder -Batterien verwendeten Potentialfenster besonders stabil sein.
Im Rahmen einer Ausgestaltung werden in dem Verfahren mindestens zwei polymerisierbare Monomere und/oder ein, aus mindestens zwei
polymerisierbaren Monomeren ausgebildetes Co-Polymer eingesetzt.
Beispielsweise können in dem Verfahren mindestens drei polymerisierbare Monomere und/oder ein, aus mindestens drei polymerisierbaren Monomeren ausgebildetes Co-Polymer eingesetzt werden. Durch eine derartige
Copolymerisation, insbesondere durch eine gezielte Copolymerisation, von zwei, drei oder mehr Monomeren können vorteilhafterweise die gewünschten
Eigenschaften, insbesondere der künstlichen SEI-Schicht, gezielt eingestellt und beispielsweise eine Anpassung beziehungsweise ein Design der SEI-Schicht an deren Anforderung erzielt werden. Zum Beispiel können so Polymer-Segmente zur Binderverstärkung und/oder zur Anpassung der mechanischen,
beispielsweise rheologischen, Eigenschaften, zum Beispiel der Festigkeit und/oder Dehnfähigkeit, eingebracht werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, beispielsweise drei, polymerisierbaren Monomere (jeweils) mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise eine Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel eine Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine
Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder
mindestens eine Phenylethengruppe (Styrolgruppe), und/oder mindestens eine
Hydroxygruppe. Mittels dieser funktioneller Gruppen kann vorteilhafterweise eine Polymerisation erzielt werden. Insbesondere kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, beispielsweise drei, polymerisierbaren Monomere (jeweils) mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-
Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine
Phenylethengruppe (Styrolgruppe), umfassen. Dies hat sich zur Polymerisation, insbesondere mittels einer lebenden radikalischen Polymerisation, wie ATRP, NMP beziehungsweise RAFT, als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch mindestens eine Hydroxygruppe kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere mittels Kondensationsreaktion beziehungsweise mittels anionischer
Polymerisation polymerisiert beziehungsweise copolymerisiert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das mindestens eine polymerisierbare Monomer (weiterhin) mindestens eine, insbesondere unfluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Ethylenoxidgruppe,
beispielsweise Polyalkylenoxidgruppe, zum Beispiel Polyethylenoxidgruppe beziehungsweise Polyethylenglykolgruppe, und/oder mindestens eine fluorierte Alkylenoxidgruppe und/oder mindestens eine fluorierte Alkoxygruppe und/oder mindestens eine fluorierte Alkylgruppe und/oder mindestens eine fluorierte
Phenylgruppe.
Polymere, welche Alkylenoxidgruppen umfassen beziehungsweise aus
Alkylenoxid-Monomeren ausgebildet werden beziehungsweise auf einem
Polyalkylenoxids, wie Polyethylenoxid (PEO) beziehungsweise Polyethylenglykol
(PEG), basieren, können vorteilhafterweise ionenleitfähig, beispielsweise lithiumionenleitfähig, sein. So kann vorteilhafterweise eine ionenleitfähige, beispielsweise lithiumionenleitfähige, künstliche SEI-Schutzschicht,
beispielsweise aus einem auf Polyethylenoxid (PEO) beziehungsweise
Polyethylenglykol (PEG) basierenden Polymer, auf den Partikeln ausgebildet werden. In Gegenwart mindestens eines Leitsalzes, beispielsweise Lithium- Leitsalzes, können Polymere mit Alkylenoxidgruppen beziehungsweise auf der Basis eines Polyalkylenoxids, wie Polyethylenoxid (PEO) beziehungsweise Polyethylenglykol (PEG), ionenleitend, beispielsweise lithiumionenleitend, werden. Mit derartigen Polymeren versehene, insbesondere beschichtete,
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, können bei einer Zellbeziehungsweise Batterieassemblierung mit mindestens einem Leitsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, in Kontakt kommen und auf diese Weise ionenleitend, beispielsweise lithiumionenleitend, werden. Um eine hohe Effizienz der mit dem Anodenaktivmaterial ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie und insbesondere eine hohe ionische Leitfähigkeit zu erzielen, können derartig versehene, insbesondere beschichtete, Anodenaktivmaterialpartikel,
insbesondere Siliciumpartikel, jedoch insbesondere, beispielsweise vor der Zell- und/oder Batterieassemblierung, mit mindestens einem Leitsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, zum Beispiel Lithiumhexafluorophosphat (LiPFe), Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (L1 CIO4), behandelt werden. Zudem können derartige Polymere in Gegenwart mindestens eines Elektrolytlösungsmittels beziehungsweise mindestens eines
Flüssigelektrolyten, beispielsweise auf der Basis einer Lösung mindestens eines Leitsalzes in mindestens einem Elektrolytlösungsmittel, zum Beispiel vor oder bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung, ein Gel bilden und beispielsweise als Gelelektrolyt genutzt werden. Zum Beispiel können daher derartig versehene, insbesondere beschichtete, Partikel, beispielsweise vor der Zell- und/oder Batterieassemblierung, mit mindestens einem Elektrolytlösungsmittel und/oder mit mindestens einem Flüssigelektrolyten, insbesondere aus mindestens einem Leitsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, zum Beispiel
Lithiumhexafluorophosphat (LiPFe), Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiCI04), und mindestens einem
Elektrolytlösungsmittel, behandelt werden. So kann vorteilhafterweise zusätzlich zu einer künstlichen SEI-Schutzschicht zur Passivierung der
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, eine
Elektrolytbeschichtung beziehungsweise eine Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Insbesondere insofern jedoch lediglich die
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit einer
Elektrolytbeschichtung beziehungsweise Gelelektrolytbeschichtung beschichtet sind, kann die Anode weiterhin mindestens einen Elektrolyten, beispielsweise Flüssigelektrolyten, zum Beispiel auf Carbonat-Basis, umfassen.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise sind die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere ausgewählt aus der Gruppe umfassend:
- mindestens eine polymerisierbare Carbonsäure, beispielsweise Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, und/oder
- mindestens ein polymerisierbares Carbonsäure-Derivat, insbesondere
mindestens polymerisierbares organische Carbonat, beispielsweise Vinylencarbonat und/oder Vinylethylencarbonat, und/oder Anhydrid, insbesondere mindestens ein Carbonsäureanhydrid, beispielsweise Maleinsäureanhydrid, und/oder mindestens einen Carbonsäureester, beispielsweise mindestens ein Acrylat, zum Beispiel mindestens ein Etheracrylat, beispielsweise Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat, und/oder mindestens ein
Methacrylat, beispielsweise Methylmethacrylat, und/oder mindestens ein Acetat, zum Beispiel Vinylacetat, und/oder
mindestens ein Carbonsäurenitril, beispielsweise Acrylnitril, und/oder
- mindestens einen, beispielsweise unfluorierten oder fluorierten, Ether,
insbesondere mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein
Kronether-Derivat und/oder mindestens einen Vinylether, zum Beispiel Trifluorvinylether, und/oder
- mindestens ein, beispielsweise unfluoriertes oder fluoriertes, Alkylenoxid, beispielsweise Ethylenoxid, und/oder
- mindestens einen, beispielsweise aliphatischen oder aromatischen, zum Beispiel unfluorierten oder fluorierten, ungesättigten Kohlenwasserstoff, beispielsweise mindestens ein Alken, zum Beispiel Ethen, wie 1,1- Difluorethen (1,1-Difluoroethylen, Vinylidenfluorid) und/oder Tetrafluorethylen (TFE), und/oder Propen, wie Hexafluorpropen, und/oder Hexen, wie
3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexen, und/oder Phenylethen, wie 2,3,4,5,6- Pentafluorphenylethen (2,3,4,5,6-Pentafluorstyrol) und/oder 4- (Trifluormethyl)phenylethen (4-(Trifluoromethyl)styrol) und/oder Styrol, umfassen oder sein.
Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere mindestens eine
polymerisierbare Carbonsäure.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere Acrylsäure:
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und/oder ein Derivat davon. Im Rahmen einer anderen, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare
Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere Methacrylsäure und/oder ein Derivat davon.
Durch Polymerisation von Acrylsäure beziehungsweise Methacrylsäure kann eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem auf Polyacrylsäure
beziehungsweise Polymethacrylsäure basierenden Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Dabei kann das Polyacrylsäure beziehungsweise
Polymethacrylsäure basierte Polymer über Carbonsäuregruppen (-COOH) über
Hydroxygruppen, beispielsweise Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise Silanolgruppen (Si-OH), an der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent über eine
Kondensationsreaktion und/oder über Wasserstoffbrückenbindungen, anbinden. Zusätzlich zu einer Passivierung der Partikel durch eine Schutzschicht aus dem
Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure basierten Polymer, kann das Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure basierte Polymer vorteilhafterweise als Binderverstärkung und/oder Binder dienen und auf diese Weise die Bindeeigenschaft des Anodenaktivmaterials verbessert werden.
Dadurch, dass das Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure basierte
Polymer in Gegenwart der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, hergestellt wird, kann zudem vorteilhafterweise eine
homogenere Mischung ausgebildet werden als dies durch ein Zumischen von ex- situ hergestellter Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure zu Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, möglich ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung wird das aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomers ausgebildete Polymers, insbesondere dessen Carbonsäuregruppen, zumindest teilweise mit mindestens einem
Alkalimetallhydroxid, beispielsweise Lithiumhydroxid (LiOH) und/oder
Natriumhydroxid (NaOH) und/oder Kaliumhydroxid (KOH), insbesondere unter Ausbildung eines Alkalimetall-Carboxylats, beispielsweise Lithium-Carboxylats beziehungsweise Natrium-Carboxylats beziehungsweise Kalium-Carboxylats, neutralisiert. So können die rheologischen Eigenschaften verbessert und/oder ein irreversibler Kapazitätsverlust, insbesondere im ersten Zyklus einer mit dem Anodenaktivmaterial ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie, minimiert werden.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere mindestens ein polymerisierbares Carbonsäure- Derivat. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere mindestens ein polymerisierbares, organisches Carbonat und/oder Anhydrid, insbesondere mindestens ein Carbonsäureanhydrid. Insbesondere kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer mindestens ein polymerisierbares, organisches
Carbonat umfassen oder sein. Organische Carbonate haben sich zur Ausbildung einer künstlichen SEI-Schicht als besonders vorteilhaft erwiesen. Organische Carbonate können zudem vorteilhafterweise ionenleitfähig, insbesondere lithiumionenleitfähig, sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer Vinylencarbonat und/oder Vinylethylencarbonat und/oder Maleinsäureanhydrid und/oder ein Derivat davon. Dies hat sich zum Ausbilden einer, insbesondere ionenleitfähigen, beispielsweise
lithiumionenleitfähigen, künstlichen SEI-Schicht als vorteilhaft erwiesen.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer Vinylencarbonat. Durch Polymerisation von Vinylencarbonat kann insbesondere Polyvinylencarbonat ausgebildet werden, welches sich als Polymer für eine künstliche SEI-Schicht als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere mindestens einen Carbonsäureester.
Beispielsweise kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere mindestens ein Acrylat, zum Beispiel mindestens ein Etheracr lat, wie Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat, beispielsweise:
Figure imgf000025_0001
, und/oder mindestens ein Methacrylat, beispielsweise Methylmethacrylat, und/oder mindestens ein Acetat, zum Beispiel Vinylacetat, und/oder ein Derivat davon umfassen oder sein.
Durch Polymerisation von Acrylaten, zum Beispiel Etheracrylaten, wie
Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat, und/oder Methacrylaten, wie
Methylmethacrylat (MMA), kann eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem auf Polyacrylat beziehungsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) basierenden Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Polymere auf der Basis von Polyacrylat, zum Beispiel Etheracrylat basierte Polymere beziehungsweise Polymethylmethacrylate, können vorteilhafterweise in Gegenwart mindestens eines Elektrolytlösungsmittels, beispielsweise mindestens eines flüssigen, organischen Carbonats, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), beziehungsweise mindestens eines Flüssigelektrolyten, beispielsweise auf der Basis einer, zum Beispiel 1 M, Lösung mindestens eines Leitsalzes, zum Beispiel von Lithiumhexafluorophosphat (LiPFe) und/oder Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiCI04), in mindestens einem
Elektrolytlösungsmittel, beispielsweise mindestens einem flüssigen, organischen Carbonat, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), zum Beispiel bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung, ein Gel bilden und beispielsweise als Gelelektrolyt genutzt werden. So kann vorteilhafterweise zusätzlich zu einer künstlichen SEI-Schutzschicht zur Passivierung der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, eine Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Bei einem ersten Zyklus einer damit ausgestatteten Zelle
beziehungsweise Batterie, kann sich der Elektrolyt in der Polymergelmatrix der Gelelektrolytbeschichtung zersetzen und die, insbesondere künstliche beziehungsweise natürlich entstehende, SEI-Schutzschicht mechanisch stabilisieren. Dies ermöglicht vorteilhafterweise bei der Zell- und/oder
Batterieassemblierung auf einen Zusatz von SEI-stabilisierende Additiven, wie Vinylencarbonat (VC) oder Fluorethylencarbonat (FEC), insbesondere zum Flüssigelektrolyten, zu verzichten. Polymere auf Basis von Etheracrylaten, wie Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat, können zudem ionenleitfähig,
beispielsweise lithiumionenleitfähig, sein und in Gegenwart mindestens eines Leitsalzes, beispielsweise Lithium-Leitsalzes, beispielsweise durch in Kontakt bringen mit mindestens einem Leitsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, bei einer Zell- beziehungsweise Batterieassemblierung, ionenleitend, beispielsweise lithiumionenleitend, werden. Um eine hohe Effizienz der mit dem
Anodenaktivmaterial ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie und insbesondere eine hohe ionische Leitfähigkeit zu erzielen, können hiermit versehene, insbesondere beschichtete, Anodenaktivmaterialpartikel,
insbesondere Siliciumpartikel, jedoch insbesondere, beispielsweise vor der Zell- und/oder Batterieassemblierung, mit mindestens einem Leitsalz, beispielsweise
Lithium-Leitsalz, zum Beispiel Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6),
Bis(trifluoromethane)sulfonimide (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiCI04) behandelt werden. Durch Polymerisation von Vinylacetat kann eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem auf Polyvinylacetat (PVAC) basierenden Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Das auf Polyvinylacetat basierende Polymer kann dann beispielsweise zu Polyvinylalkohol (PVAL) verseift werden. Um Nebenreaktionen mit anderen Elektrodenkomponenten zu vermeiden, können hierbei
beispielsweise die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren
Monomers und insbesondere die Verseifung des dabei ausgebildeten Polymers getrennt von weiteren Elektrodenkomponenten durchgeführt werden. Das Polyvinylalkohol basierte Polymer kann vorteilhafterweise über Hydroxygruppen (-OH), beispielsweise über Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise
Silanolgruppen (Si-OH), an der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent über eine
Kondensationsreaktion und/oder über Wasserstoffbrückenbindungen, anbinden. Zusätzlich zu einer Passivierung der Partikel durch eine Schutzschicht aus dem Polyvinylalkohol basierten Polymer, kann das Polyvinylalkohol basierte Polymer vorteilhafterweise als Binderverstärkung beziehungsweise Binder dienen und auf diese Weise die Bindeeigenschaft des Anodenaktivmaterials verbessert werden. Dadurch, dass das Polyvinylalkohol basierte Polymer in Gegenwart der
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, hergestellt wird, kann zudem vorteilhafterweise eine homogenere Mischung ausgebildet werden als dies durch ein Zumischen von ex-situ hergestelltem Polyvinylalkohol zu
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, möglich ist.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere mindestens ein Carbonsäurenitril. Beispielsweise kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere Acrylnitril und/oder ein Derivat davon umfassen oder sein. Durch Polymerisation von Acrylnitril kann eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem auf Polyacrylnitril
(PAN) basierenden Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Polymere auf der Basis von Polyacrylnitril (PAN) können vorteilhafterweise in Gegenwart mindestens eines Elektrolytlösungsmittels, beispielsweise mindestens eines flüssigen, organischen Carbonats, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder
Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder
Diethylcarbonat (DEC), beziehungsweise mindestens eines Flüssigelektrolyten, beispielsweise auf der Basis einer, zum Beispiel 1 M, Lösung mindestens eines Leitsalzes, zum Beispiel von Lithiumhexafluorophosphat (LiPFe) und/oder Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiCI04), in mindestens einem Elektrolytlösungsmittel, beispielsweise mindestens einem flüssigen, organischen Carbonat, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder
Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), zum Beispiel bei der Zell- und/oder
Batterieassemblierung, ein Gel bilden und beispielsweise als Gelelektrolyt genutzt werden. So kann vorteilhafterweise zusätzlich zu einer künstlichen SEI- Schutzschicht zur Passivierung der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, eine Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Bei einem ersten Zyklus einer damit ausgestatteten Zelle
beziehungsweise Batterie, kann sich der Elektrolyt in der Polymergelmatrix der
Gelelektrolytbeschichtung zersetzen und die SEI-Schutzschicht mechanisch stabilisieren. Dies ermöglicht vorteilhafterweise bei der Zell- und/oder
Batterieassemblierung auf einen Zusatz von SEI-stabilisierende Additiven, wie Vinylencarbonat (VC) oder Fluorethylencarbonat (FEC), insbesondere zum Flüssigelektrolyten, zu verzichten.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere mindestens einen, beispielsweise unfluorierten oder fluorierten, Ether. Insbesondere kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere mindestens einen, beispielsweise unfluorierten oder fluorierten, Ether mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung, beispielsweise mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mit mindestens einer Vinylgruppe und/oder Allylgruppe und/oder Allyloxyalkylgruppe, beispielsweise Allyloxymethylgruppe, und/oder mit mindestens einer Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen oder sein
Beispielsweise kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat und/oder mindestens einen Vinylether, zum Beispiel
Trifluorvinylether, umfassen oder sein.
Insbesondere kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat umfassen oder sein.
Beispielsweise kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung, beispielsweise mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mit mindestens einer Vinylgruppe und/oder mindestens einer Vinylidengruppe und/oder mindestens einer Vinylengruppe und/oder mindestens einer Allylgruppe. beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe, beispielsweise mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mit mindestens einer Vinylgruppe und/oder mindestens einer Vinylidengruppe und/oder mindestens einer Vinylengruppe und/oder mindestens einer
Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel
Allyloxymethylgruppe, und/oder mit mindestens einer Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen oder sein.
Die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats kann beispielsweise direkt am Kronether beziehungsweise Kronether-Derivat angebunden sein. Insbesondere aus sterischen Gründen kann es jedoch auch eventuell vorteilhaft sein, zwischen dem Kronether beziehungsweise Kronether-Derivat und der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise zusätzlich, einen Linker beziehungsweise ein Brückensegment, wie einen Benzolring beziehungsweise Cyclohexanring, vorzusehen. Durch Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren Doppelbindung, insbesondere Kohlenstoff- Kohlenstoff- Doppelbindung, kann insbesondere ein Polymerrücken, beispielsweise ein C-C- Polymerrücken (C-C Backbone), ausgebildet werden, zum Beispiel welcher an jedem zweiten Kohlenstoffatom eine Kronenether-basierte Funktionalität aufweist. Durch Polymerisation von Kronethern und/oder Kronether-Derivaten mit polymerisierbaren funktionellen Gruppen kann eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden, welche/s auf
Grundbausteinen von Kronenethern basiert. Polymere auf der Basis von
Kronethern können, insbesondere selektiv, ionenleitfähig, insbesondere lithiumionenleitfähig, sein und vorteilhafterweise optimale Diffusionspfade für die Alkalimetallionen, insbesondere Lithiumionen, bieten.
Der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether- Derivat kann beispielsweise durch radikalische Polymerisation, zum Beispiel lebende radikalische Polymerisation, wie lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP) und/oder stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP) und/oder Verdazyl- vermittelte Polymerisation (VMP), und/oder reversible Additions- Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT), und/oder
Polymerisation mittels Kondensationsreaktion und/oder mittels ionischer, beispielsweise anionischer oder kationischer, Polymerisation, polymerisierbar sein und/oder polymerisiert beziehungsweise copolymerisiert werden. Zum Beispiel kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise eine Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel eine Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine
Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder
mindestens eine Phenylethengruppe (Styrolgruppe), und/oder mindestens eine Hydroxygruppe umfassen oder sein. Mittels dieser funktioneller Gruppen kann vorteilhafterweise eine Polymerisation erzielt werden. Beispielsweise kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, insbesondere Alkylenhydroxygruppe, umfassen oder sein. Durch mindestens eine Hydroxygruppe kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mittels Kondensationsreaktion beziehungsweise mittels anionischer Polymerisation polymerisiert beziehungsweise copolymerisiert werden. Zum Beispiel kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff- Kohlenstoff - Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine
Phenylethengruppe (Styrolgruppe), umfassen oder sein. Dies hat sich zur
Polymerisation, insbesondere mittels einer lebenden radikalischen
Polymerisation, wie ATRP, NMP beziehungsweise RAFT, als besonders vorteilhaft erwiesen. Der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether- Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether- Derivat
umfassende Polymer kann weiterhin, insbesondere zusätzlich zu der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe, mindestens eine Silangruppe aufweisen. Durch die mindestens eine Silangruppe kann der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether- Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether- Derivat umfassende Polymer vorteilhafterweise auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden. So kann vorteilhafterweise eine Polymerschicht mit einer verbesserten Haftung
ausgebildeten werden.
Das Versehen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer kann beispielsweise durch Polymerisation, gegebenenfalls
Copolymerisation, des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether- Derivats in Gegenwart der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, und/oder des Elektrolyten erfolgen (in-situ-Polymerisation) und/oder - beispielsweise mittels der mindestens einen Silangruppe und/oder mittels, insbesondere durch Zugabe, mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe - oberflächeninitiiert (graft-from-Polymerisation) sein. Durch die mindestens eine Silangruppe und/oder Copolymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe kann zum
Beispiel vorteilhafterweise eine, insbesondere kovalente, Bindung zwischen den Aktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat beziehungsweise dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden (Co-)Polymer, insbesondere mittels der Silanfunktion, erzielt werden.
Es ist jedoch ebenso möglich, das mindestens eine Kronether und/oder
Kronether-Derivat umfassenden Polymer in Abwesenheit der
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und/oder des
Elektrolyten zu polymerisieren beziehungsweise herzustellen (ex-situ- Polymerisation). Dabei können die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise dabei derart mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen werden, dass das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer in mindestens einem Lösungsmittel hergestellt und/oder gelöst wird, die
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zu der Lösung zugegeben werden und das mindestens eine Lösungsmittel, beispielsweise durch Verdampfung, wieder entfernt wird. So kann ein Aktivmaterial- Kronether- Polymer-Komposit erhalten werden, bei dem die Aktivmaterialpartikel zumindest über van-der-Waals- und/oder Wasserstoffbrücken-Bindungen mit dem
Kronether-Polymer verbunden sind. Durch die mindestens eine Silangruppe und/oder durch Copolymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe kann jedoch zum Beispiel auch hierbei vorteilhafterweise eine, insbesondere kovalente, Bindung zwischen den Aktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Co-Polymer, insbesondere mittels der Silanfunktion, erzielt werden (graft-to-Polymerisation).
Im Rahmen einer Ausgestaltung werden die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit dem mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe gemischt und polymerisiert (in-situ-Polymerisation). Dabei kann die
Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates mittels,
beispielsweise durch Zugabe, mindestens eines Polymerisationsinitiators gestartet werden. Mittels des mindestens einen Polymerisationsinitiators kann dabei vorteilhafterweise die Polymerisation gezielt gestartet und die
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, vorteilhafterweise gezielt mit dem, durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer versehen, insbesondere beschichtet, werden. Durch diese in-situ Polymerisation kann vorteilhafterweise auf den Anodenaktivmaterialpartikeln eine künstliche SEI- Schicht in Form einer flexiblen, polymeren Schutzschicht aus dem durch die
Polymerisation ausgebildeten Polymer ausgebildet werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird die mindestens eine
Silangruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert und die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats polymerisiert (graft- from-Polymerisation). Gegebenenfalls kann dabei, beispielsweise zusammen mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat oder nach der Immobilisierung der mindestens einen Silangruppe des mindestens einen
Kronethers und/oder Kronether-Derivats, mindestens eine (weiteres)
polymerisierbares Monomer zugegeben und insbesondere (co-)polymerisiert werden. Dadurch, dass die mindestens eine Silangruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats auf der Oberfläche der
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert wird, kann vorteilhafterweise eine stabile, beispielsweise kovalente, Anbindung des durch die Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats ausgebildeten Polymers an die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikeln, erzielt und so eine Polymerschicht mit einer verbesserten
Haftung auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung wird mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der
Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert und der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat zugegeben und insbesondere polymerisiert (graft-from- Polymerisation). Gegebenenfalls kann dabei mindestens ein (weiteres) polymerisierbares Monomer, beispielsweise zusammen mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat, zugegeben und insbesondere (co- )polymerisiert werden. Dadurch, dass die mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der
Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert wird, kann vorteilhafterweise ermöglicht werden, eine
Polymerisation von der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel,
insbesondere Siliciumpartikel, aus zu starten. So kann vorteilhafterweise eine oberflächeninitiierte Polymerisation (graft-from Polymerisation), beispielsweise eine oberflächeninitiierte lebende radikalische Polymerisation, wie eine oberflächeninitiierte, lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (oberflächeninitiierte ATRP; heterogene ATRP-Polymerisation) (ATRP, Englisch: Atom Transfer Radical Polymerization beziehungsweise Atomic Transfer Radical Polymerization) oder eine oberflächeninitiierte, stabile freie Radikale
Polymerisation (oberflächeninitiierte SFRP, heterogene SFRP) (SFRP, Englisch: Stable Free Radical Polymerization), wie eine oberflächeninitiierte, Nitroxid- vermittelte Polymerisation (oberflächeninitiierte NMP; heterogene NMP- Polymerisation) (NMP, Englisch: Nitroxide-mediated Polymerization), oder eine oberflächeninitiierte, reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs- Polymerisation (oberflächeninitiierte RAFT; heterogene RAFT-Polymerisation) (RAFT, Englisch: Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer
Polymerization) oder eine oberflächeninitiierte lod-Transfer-Polymerisation (oberflächeninitiierte ITP) (ITP, Englisch: lodine-Transfer Polymerization), realisiert werden. Durch eine von der Oberfläche der
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, ausgehende
Polymerisation kann vorteilhafterweise eine stabile, beispielsweise kovalente und/oder physikalische/mechanische, Verbindung und/oder Verhaftung zwischen den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und dem durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer erzielt und so eine
Polymerschicht mit einer verbesserten Haftung auf den
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung (ex-situ-Polymerisation) wird der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat, gegebenenfalls in mindestens einem Lösungsmittel, polymerisiert und werden, insbesondere dann, Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise zu der Lösung, zugegeben und/oder wird das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer in mindestens einem Lösungsmittel gelöst und werden zu der Lösung Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben. Das mindestens eine Lösungsmittel kann, insbesondere dann, beispielsweise durch Verdampfung, wieder entfernt werden. Im Rahmen einer Ausgestaltung hiervon weist das mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer mindestens eine Silangruppe auf und/oder wird mit mindestens einer
Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder
polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden
funktionellen Gruppe umgesetzt, beispielsweise polymerisiert (graft-to- Polymerisation). So kann vorteilhafterweise ein Polymer beziehungsweise Co- Polymer mit einer Silanfunktion ausgebildet beziehungsweise verwendet werden, welches bei der Zugabe von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere
Siliciumpartikeln, zusätzlich über die Silanfunktion eine, insbesondere kovalente, Verbindung mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikel, eingehen kann (graft-to-Polymerisation). Auf diese Weise kann die Haftung der auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildeten Polymerschicht - insbesondere zusätzlich zu van-der-Waals- und/oder Wasserstoffbrücken-Bindungen - durch eine, insbesondere kovalente, Anbindung über die Silanfunktion weiter verbessert werden.
Insbesondere kann der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat
einen Kronether, insbesondere einen
12-4-Kronether:
/ \
Figure imgf000036_0001
und/oder einen
15-5-Kroneether:
Figure imgf000036_0002
einen Aza-Kronether, beispielsweise einen (Di-)Aza-Kronether, beispielsweise einen Aza-12-4-Kronether, zum Beispiel einen l-Aza-12-4-Kronether, zum Beispiel:
Figure imgf000036_0003
, und/oder einen Aza-15-5-Kroneether, beispielsweise einen Di-Aza- Kronenether, zum Beispiel einen Di-Aza-12 -4- Kronether und/oder einen Di-Aza-15-5-Kroneether, zum Beispiel:
Figure imgf000037_0001
, und/oder einen, insbesondere N-substituierten, (Di- )Aza-Kronether, beispielsweise einen N-Alkyl-(Di-)Aza-12-4-Kronether und/oder N-Alkyl-(Di-)Aza-15-5-Kronether, und/oder
einen Benzo-Kronether, insbesondere einen Benzo-12-4-Kronether und/oder Benzo-15-5-Kroneether, zum Beispiel
Figure imgf000037_0002
beispielsweise einen Di-Benzo-Kronether, zum Beispiel einen Di-Benzo-12-4- Kronether, zum Beispiel:
Figure imgf000037_0003
, und/oder einen Di-Benzo-15-5-Kroneether, und/oder einen Cyclohexano- Kronether, insbesondere einen Cyclohexano-12-4- Kronether und/oder Cyclohexano-15-5-Kroneether, beispielsweise einen Di- Cyclohexano- Kronenether, zum Beispiel einen Di-Cyclohexano-12-4-Kronether, zum Beispiel:
/ \
Figure imgf000037_0004
und/oder einen Di-Cyclohexano-15-5-
Kroneether, umfassen oder darauf basieren. Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
/ \
Figure imgf000038_0001
Dabei können Q1 , Q2, Q3 und Qk insbesondere jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff (O) oder Stickstoff (N) oder ein Amin, beispielsweise ein sekundäres Amin (NH) und/oder ein tertiäres Amin, zum Beispiel ein Alkyl- oder Arylamin, (NR), stehen.
G kann insbesondere für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe stehen, beispielsweise mit welcher eines der Kohlenstoffatome und/oder Q1 und/oder Q2 und/oder Q3 und/oder Qk substituiert ist. g kann insbesondere für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G stehen und insbesondere 1 < g, beispielsweise 1 < g < 5, zum Beispiel 1 < g < 2, sein. k kann insbesondere für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit stehen und insbesondere 1 < k, beispielsweise 1 < k < 3, zum Beispiel 1 < k < 2, sein.
Insbesondere kann G mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen.
Weiterhin kann G beispielsweise eine oder mehr weitere Gruppen,
beispielsweise welche als Linker - also eine verbrückende Einheit beziehungsweise als Brückensegment - dienen, umfassen. Zum Beispiel kann G weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfassen.
Insbesondere können Q1 , Q2, Q3 und Qk für Sauerstoff stehen. Beispielsweise kann der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether- Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
/ \
Figure imgf000039_0001
umfassen.
Zum Beispiel kann der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine
Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
/ \
Figure imgf000039_0002
und/oder
Figure imgf000040_0001
umfassen, insbesondere wobei 0 < k' beispielsweise 0 < k' < 2, zum Beispiel 0 < k' < 1 , ist.
Durch Polymerisation, beispielsweise lebende radikalische Polymerisation, der Doppelbindungen können Polymere mit einem Kohlenstoff-Kohlenstoff- Polymerrücken (C-C Backbone) und Kronether- beziehungsweise Kronether- Derivat-Seitengruppen ausgebildet werden, zum Beispiel:
Figure imgf000041_0001
Alternativ oder zusätzlich dazu ist es beispielsweise auch möglich, Polymere mit Kronether- beziehungsweise Kronether-Derivat-Gruppen, insbesondere direkt, im Polymerrücken beziehungsweise in der Polymerkette auszubilden. Dies kann beispielsweise durch Polymerisation, beispielsweise mittels
Kondensationsreaktion, zum Beispiel Veretherung, von (Di-)Benzo- und/ (Di- )Cyclohexano-Kronethern und/oder -Kronetherderivaten, beispielsweise mit mindestens zwei, gegebenenfalls vier, Hydroxygruppen, zum Beispiel an den Benzo- und/oder Cyclohexano-Ringen, möglich.
Beispielsweise kann der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat
Figure imgf000041_0002
umfassen.
G' kann insbesondere für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe stehen. Insbesondere kann G' mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen. Weiterhin kann G' beispielsweise eine oder mehr weitere Gruppen,
beispielsweise welche als Linker - also eine verbrückende Einheit
beziehungsweise als Brückensegment - dienen, umfassen. Zum Beispiel kann G' weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfassen. g' kann insbesondere für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G' stehen und insbesondere 1 < g\ beispielsweise 1 < g' < 4, zum Beispiel 1 < g' < 2, sein.
Zum Beispiel kann der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
Figure imgf000042_0001
umfassen.
Durch Polymerisation, beispielsweise mittels Kondensationsreaktion,
insbesondere Veretherung, der Hydroxygruppem können Polymere,
insbesondere auf der Basis von veretherten Benzo-Kronenethern, mit Kronether- beziehungsweise Kronether-Derivat-Gruppen im Polymerrücken ausgebildet werden, zum Beispiel:
Figure imgf000043_0001
Figure imgf000043_0002
Derartige Kronether und/oder Kronether- Derivate können vorteilhafterweise durch Umsetzen mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise mittels
Kondensationsreaktion, beispielsweise kovalent, mit den
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, verbunden werden.
Zum Beispiel können ein Kronether und eine Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formeln:
Figure imgf000043_0003
wobei Rl, R2, R3 insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein
Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)X-CH3) mit x > 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder eine Silazangruppe (-NH-Si-) oder eine Hydroxygruppe (-OH) oder
Wasserstoff (-H) stehen, mittels Kondensationsreaktion, insbesondere durch Reaktion der Hydroxygruppe des Kronethers mit dem Chloratom der
Silanverbindung, miteinander und, insbesondere durch Reaktion von Rl, R2 und/oder R3 der Silanverbindung mit Hydroxygruppen, beispielsweise Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise Silanolgruppen (Si-OH), auf der Oberfläche der Siliciumpartikel, mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, beispielsweise kovalent, verbunden werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine
Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer weiterhin, insbesondere zusätzlich zu der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe, mindestens eine Silangruppe auf. Zum Beispiel kann der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
Figure imgf000044_0001
umfassen.
Dabei können Q1 , Q2, Q3 und Qk insbesondere jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff (O) oder Stickstoff (N) oder ein Amin, beispielsweise ein sekundäres Amin (NH) und/oder ein tertiäres Amin, zum Beispiel ein Alkyl- oder Arylamin, (NR), stehen.
G kann insbesondere für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe stehen, beispielsweise mit welcher eines der Kohlenstoffatome und/oder Q1 und/oder Q2 und/oder Q3 und/oder Qk substituiert ist. Insbesondere kann G mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mindestens eine Vinylgruppe und/oder Vinylidengruppe und/oder Vinylengruppe und/oder Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel
Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen. Weiterhin kann G beispielsweise eine oder mehr weitere Gruppen,
beispielsweise welche als Linker - also eine verbrückende Einheit
beziehungsweise als Brückensegment - dienen, umfassen. Zum Beispiel kann weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfassen. g kann insbesondere für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G stehen und insbesondere 1 < g, beispielsweise 1 < g < 5, zum Beispiel 1 < g < 2, sein. k kann insbesondere für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit stehen und insbesondere 1 < k, beispielsweise 1 < k < 3, zum Beispiel 1 < k < 2, sein.
Y' kann insbesondere für einen Linker, also eine verbrückende Einheit, stehen. Beispielsweise kann Y' mindestens eine Alkylengruppe (-Cnhbn-) mit n > 0, insbesondere n > 1, und/oder mindestens eine Alkylenoxidgruppe (-Cnhbn-O-) mit n > 1 und/oder mindestens eine Carbonsäureestergruppe (-C=0-0-) und/oder mindestens eine Phenylengruppe (-C6H4-) umfassen. Zum Beispiel kann Y' hierbei für eine Alkylengruppe -Cnhbn- mit 0 < n < 5, beispielsweise n = 1 oder 2 oder 3, stehen. s kann insbesondere für die Anzahl an, insbesondere über Linker Y'
angebundene, Silangruppen (-SiR1 R2R3) stehen und insbesondere 1 < s, beispielsweise 1 < s < 5, zum Beispiel 1 < s < 2, sein.
Rl, R2, R3 können insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)X-CH3) mit x > 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder eine Silazangruppe (-NH-Si-) oder eine Hydroxygruppe (-OH) oder
Wasserstoff (-H) stehen. Zum Beispiel können Rl, R2 und R3 für Chlor stehen.
Insbesondere können Q1 , Q2, Q3 und Qk für Sauerstoff stehen. Beispielsweise kann dabei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
Figure imgf000046_0001
umfassen.
Beispiele für Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat sind:
Figure imgf000046_0002
Derartige Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat können
vorteilhafterweise über die Silangruppe auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, anbinden und zusätzlich als silanbasierter Haftvermittler dienen. Insofern das mindestens eine polymerisierbare Monomer ein (Di-) Aza- Kronether-
Derivat, zum Beispiel mit Vinylfunktionalität, umfasst können NH-Gruppe/n vor der Polymerisation substituiert beziehungsweise mit einer Schutzgruppe versehen, beispielsweise alkyliert, vorzugsweise methyliert, werden. So kann verhindert werden, dass die NH-Gruppe/n die Polymerisation, beispielsweise eine radikalische (Co-) Polymerisation und/oder eine anionische (Co-
) Polymerisation, stören. Zudem können substituierte beziehungsweise tertiäre Amin-Gruppen beziehungsweise N-R-Bindungen beständiger gegen
Alkalimetalle sein.
Alternativ oder zusätzlich dazu, ist es jedoch beispielsweise auch möglich, eine Reaktion der NH-Gruppe/n von (Di-)Aza-Kronether-Derivaten gezielt bei der Polymerisation zu nutzen, zum Beispiel um Stickstoff-substituierte (Di-)Aza- Kronether-Derivat-Polymere und/oder Block-Co-Polymere, beispielsweise durch Reaktion mindestens einer, insbesondere endständigen, polymerisierbaren Doppelbindung, beispielsweise Vinyl- und/oder Allylgruppe, des mindestens einen (Di-)Aza-Kronether-Derivats mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung mindestens eines weiteren polymerisierbaren Monomers beziehungsweise daraus ausgebildeten Polymeres, zum Beispiel mit Styrol, auszubilden. Zum Beispiel können hierzu die NH-Gruppe/n von (Di-)Aza- Kronether-Derivaten über (Ch V Brücken insbesondere durch Umsetzung mit mindestens einer alpha-omega-Alkylenverbindung gekoppelt und/oder alpha- omega-Diamine, zum Beispiel Hexamethylendiamin, zur Synthese eines (Di- )Aza-Kronether-Derivat-Polymers, beispielsweise eines Poly-n-Alkylen-Di-Aza- Kronenethers, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:
Figure imgf000047_0001
, beispielsweise wobei 0 < i < 4 ist, verwendet werden.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere mindestens ein, beispielsweise unfluoriertes oder fluoriertes, Alkylenoxid, beispielsweise Ethylenoxid.
Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere mindestens einen, beispielsweise aliphatischen oder aromatischen, zum Beispiel unfluorierten oder fluorierten, ungesättigten Kohlenwasserstoff.
Beispielsweise kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere mindestens ein Alken, zum Beispiel Ethen, wie 1,1- Difluorethen (1,1-Difluoroethylen, Vinylidenfluorid) und/oder Tetrafluorethylen (TFE), und/oder Propen, wie Hexafluorpropen, und/oder Hexen, wie
3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexen, und/oder Phenylethen, wie 2,3,4,5,6- Pentafluorphenylethen (2,3,4,5,6-Pentafluorstyrol) und/oder 4- (Trifluormethyl)phenylethen (4-(Trifluoromethyl)styrol) und/oder Styrol, umfassen oder sein.
Zum Beispiel kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere mindestens ein fluoriertes Alken, beispielsweise mindestens ein fluoriertes Ethen, wie 1,1-Difluorethen (1,1-Difluoroethylen, Vinylidenfluorid) und/oder Tetrafluorethylen (TFE), und/oder mindestens ein fluoriertes Propen, wie
Hexafluorpropen:
Figure imgf000048_0001
, und/oder mindestens ein fluoriertes Hexen, wie
3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexen:
Figure imgf000049_0001
, beispielsweise erhältlich unter dem
Handelsnamen Zonyl PFBE Fluorotelomer Intermediate, und/oder mindestens ein fluoriertes Phenylethen, wie
2,3,4,5,6-Pentafluorstyrol:
Figure imgf000049_0002
4-(Trifluormethyl)styrol:
Figure imgf000049_0003
mindestens einen fluorierten Vinylether, wie
2-(Perfluorpropoxy)perfluorpropyltrifluorvinylether:
Figure imgf000049_0004
F F F F umfassen oder sein.
Durch Polymerisation von fluorierten Alkenen, wie 1,1-Difluoroethylen, kann vorteilhafterweise eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem fluorierten, beispielsweise auf Polyvinylidenfluorid (PVd F) basierenden, Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Derartige Polymere können vorteilhafterweise in Gegenwart mindestens eines Elektrolytlösungsmittels, beispielsweise mindestens eines flüssigen, organischen Carbonats, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), beziehungsweise mindestens eines
Flüssigelektrolyten, beispielsweise auf der Basis einer, zum Beispiel 1 M, Lösung mindestens eines Leitsalzes, zum Beispiel von Lithiumhexafluorophosphat (LiPFe) und/oder Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder
Lithiumperchlorat (LiCI04), in mindestens einem Elektrolytlösungsmittel, beispielsweise mindestens einem flüssigen, organischen Carbonat, wie
Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder
Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), zum Beispiel bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung, ein Gel bilden und beispielsweise als Gelelektrolyt genutzt werden. So kann vorteilhafterweise zusätzlich zu einer künstlichen SEI-Schutzschicht zur Passivierung der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, eine Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Bei einem ersten Zyklus einer damit ausgestatteten Zelle
beziehungsweise Batterie, kann sich der Elektrolyt in der Polymergelmatrix der Gelelektrolytbeschichtung zersetzen und die SEI-Schutzschicht mechanisch stabilisieren. Dies ermöglicht vorteilhafterweise bei der Zell- und/oder
Batterieassemblierung auf einen Zusatz von SEI-stabilisierende Additiven, wie Vinylencarbonat (VC) oder Fluorethylencarbonat (FEC), insbesondere zum Flüssigelektrolyten, zu verzichten. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei,
polymerisierbaren Monomere, beispielsweise zusätzlich, mindestens ein unfluoriertes Alken, zum Beispiel mindestens ein unfluoriertes Phenylethen, wie Styrol, umfassen oder sein.
Durch den Einsatz mindestens eines, beispielsweise unfluorierten oder fluorierten, Phenylethens, beispielsweise von Styrol, insbesondere durch eine Copolymerisation hiermit, können vorteilhafterweise, insbesondere zusätzlich, Hartsegmentblöcke, beispielsweise auf der Basis von Polystyrol, eingebracht werden, zum Beispiel um die Beständigkeit gegen Alkali und/oder Lösungsmittel zu erhöhen und/oder die mechanischen Eigenschaften, wie die Festigkeit, zu verbessern. Dabei kann das Copolymer als statistisches Copolymer oder als Block-Co-Polymer, zum Beispiel aus Polystyrol-Hartsegmenten und andersartig basierten Weichsegmenten, beispielsweise Polykronenether-Weichsegmenten, aufgebaut werden. Polykronether-Polystyrol-Block-Co-Polymere können vorteilhafterweise thermoplastische Elastomere darstellen und eine hohe Dehnfähigkeit aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird - beispielsweise vor, während oder nach, insbesondere vor oder während, der Zugabe des mindestens einen polymerisierbaren Monomers beziehungsweise der mindestens zwei
polymerisierbaren Monomere - mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe eingesetzt. Dabei kann die mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe zunächst mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, umgesetzt werden oder zusammen mit dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer beziehungsweise den mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren zu den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, gemischt oder nach der Umsetzung mit dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer beziehungsweise den mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren zu den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, zugegeben werden. Dabei kann die Silanfunktion der mindestens einen Silanverbindung vorteilhafterweise auf der Oberfläche der
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden. Die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann dabei - insbesondere mit dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer beziehungsweise den mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren - polymerisieren insbesondere
copolymerisieren. Durch Copolymerisation der mindestens einen
Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und des mindestens einen polymerisierbaren Monomers kann dabei
vorteilhafterweise, insbesondere mittels der Silanfunktion der mindestens einen Silanverbindung, eine Bindung zwischen den Aktivmaterialpartikeln,
insbesondere Siliciumpartikeln, und dem daraus ausgebildeten Co-Polymer, erzielt werden. Eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe kann daher vorteilhafterweise als Haftvermittler, insbesondere für die durch die Polymerisation auf den Partikeln ausgebildete Polymerschicht, dienen. Die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise durch eine radikalische Polymerisation, insbesondere durch eine lebende radikalische Polymerisation, zum Beispiel durch eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer oder durch eine stabile freie Radikale Polymerisation, beispielsweise durch eine Nitroxid- vermittelte Polymerisation oder durch eine Verdazyl -vermittelte Polymerisation, insbesondere durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation, oder durch eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation, polymerisierbar sein.
Die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise mindestens eine polymerisierbare
Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff- Kohlenstoff - Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise eine Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel eine Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine
Phenylethengruppe (Styrolgruppe), und/oder mindestens eine Hydroxygruppe umfassen oder sein. Insbesondere kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise eine Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel eine Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine
Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder
mindestens eine Phenylethengruppe (Styrolgruppe), umfassen oder sein. Dies hat sich zur Polymerisation, insbesondere mittels einer lebenden radikalischen
Polymerisation, wie ATRP, NMP beziehungsweise RAFT, als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch mindestens eine Hydroxygruppe kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung mittels Kondensationsreaktion beziehungsweise mittels anionischer
Polymerisation polymerisiert beziehungsweise copolymerisiert werden. Zum Beispiel kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung mindestens eine polymerisierbare
Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff- Kohlenstoff - Doppelbindung, zum Beispiel eine Vinylgruppe und/oder eine Vinylidengruppe und/oder eine Vinylengruppe und/oder eine Acrylatgruppe und/oder eine Methacrylatgruppe, umfassen oder sein.
Insofern die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine
polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe aufweist, kann die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers, insbesondere der mindestens zwei oder drei polymerisierbaren Monomere, mittels (des) mindestens eines Polymerisationsinitiators und/oder mittels der mindestens einen polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe der mindestens einen Silanverbindung gestartet werden. Der mindestens eine Polymerisationsinitiator kann daher (die) mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe umfassen oder sein beziehungsweise die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers kann mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens eines/des Polymerisationsinitiators und/oder mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer
polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe gestartet werden.
Die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise zum Starten einer radikalischen Polymerisation, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation, ausgelegt sein.
Zum Beispiel kann die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator) ausgelegt sein.
Durch eine lebende radikalische Polymerisation, insbesondere eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer, kann vorteilhafterweise eine enge Molekulargewichtsverteilung beziehungsweise eine geringe Polydispersität (Breite der Molekulargewichtsverteilung) und/oder eine verbesserte Kontrolle über die Kettenlänge des Polymers und beispielsweise dadurch eine homogene Polymerbeschichtung erzielt werden.
Die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise, insbesondere für eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (AT RP- Initiator), mindestens ein Halogenatom, beispielsweise Chlor (-CI), Brom (-Br) oder lod (-1), vorzugsweise Chlor (-CI) oder Brom (-Br), zum Beispiel eine mit mindestens einem Halogenatom, beispielsweise Chlor (-CI), Brom (-Br) oder lod (-1), vorzugsweise Chlor (-CI) oder Brom (-Br), substituierte Alkylgruppe, umfassen oder sein.
Die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe,
insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer, der mindestens einen Silanverbindung kann insbesondere in Kombination mit mindestens einem Katalysator eingesetzt werden.
Der mindestens eine Katalysator kann dabei insbesondere ein
Übergangsmetallhalogenid, insbesondere ein Kupferhalogenid, beispielsweise Kupferchlorid und/oder Kupferbromid, zum Beispiel Kupfer(l)bromid, und gegebenenfalls mindestens einen Liganden, beispielsweise mindestens einen, insbesondere mehrzähnigen, Stickstoffliganden (N-Typ Ligand, Englisch: N-type ligand), zum Beispiel mindestens ein Amin, wie Tris[2-(dimethylamino)ethyl]amin (Me6TREN) und/oder Tris(2-pyridylmethyl)amin (TPMA) und/oder 2,2 ' -Bipyridin und/oder N,N,N',N",N"-Pentamethyldiethylentriamin (PMDETA) und/oder 1, 1,4,7,10, 10-Hexamethyltriethylentetramin (HMTETA), umfassen
beziehungsweise daraus ausgebildet werden. Zum Beispiel kann der mindestens eine Katalysator ein Übergangsmetall-Komplex, insbesondere ein
Übergangsmetall-Stickstoff-Komplex, sein.
Aus der mindestens einen polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe der mindestens einen Silanverbindung, dem Katalysator beziehungsweise Komplex und dem Monomer kann dabei der Radikal-Puffer beziehungsweise die deaktivierte Spezies ausgebildet werden. Insofern die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe aufweist, kann die
Polymerisation des mindestens einen polymensierbaren Monomers mittels (des) mindestens einen polymerisationskontrollierenden Mittels und/oder mittels der mindestens einen polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kontrolliert werden. Das mindestens eine polymerisationskontrollierende Mittel kann daher (die) mindestens eine
Silanverbindung mit mindestens einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umfassen oder sein beziehungsweise die Polymerisation des mindestens einen polymensierbaren Monomers kann mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens eines/des polymerisationskontrollierenden Mittels und/oder mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens einer
Silanverbindung mit mindestens einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe kontrolliert werden.
Die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise zur Kontrolle einer lebenden radikalischen Polymerisation ausgelegt sein. Beispielsweise kann die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung zur Kontrolle einer stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP-Mediator), beispielsweise zur Kontrolle einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-Mediator) und/oder zur Kontrolle einer Verdazyl-vermittelten Polymerisation (VMP-Mediator), insbesondere zur Kontrolle einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-
Mediator), und/oder zur Kontrolle einer reversiblen Additions-Fragmentierungs- Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens) ausgelegt sein.
Durch eine lebende radikalische Polymerisation, insbesondere eine stabile freie Radikale Polymerisation, beispielsweise eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation und/oder Verdazyl-vermittelte Polymerisation, zum Beispiel eine Nitroxid- vermittelte Polymerisation, und/oder eine reversible Additions-Fragmentierungs- Kettenübertragungs-Polymerisation, kann vorteilhafterweise eine enge
Molekulargewichtsverteilung beziehungsweise eine geringe Polydispersität (Breite der Molekulargewichtsverteilung) und/oder eine verbesserte Kontrolle über die Kettenlänge des Polymers und beispielsweise dadurch eine homogene Polymerbeschichtung erzielt werden.
Die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe, insbesondere zur Kontrolle einer stabile freie Radikale Polymerisation (SFR.P- Mediator), beispielsweise zur Kontrolle einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-Mediator) und/oder zur Kontrolle einer Verdazyl-vermittelten
Polymerisation (VMP-Mediator), zum Beispiel zur Kontrolle einer Nitroxid- vermittelten Polymerisation (NMP-Mediator), und/oder zur Kontrolle einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), der mindestens einen Silanverbindung kann dabei insbesondere in Kombination mit einem/dem mindestens einen Polymerisationsinitiator und/oder mit mindestens einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe mindestens einer Silanverbindung eingesetzt werden.
Die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann, insbesondere für eine Nitroxid- vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator), zum Beispiel eine, insbesondere lineare oder cyclische, Nitroxidgruppe und/oder Alkoxyamingruppe,
s von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO):
hungsweise eines Opferinitiators hiervon, wie:
Figure imgf000056_0001
, und/oder auf 2,2,5-Trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3- oxyl (TIPNO): ungsweise eines Opferinitiators hiervon, wie:
, und/oder auf N-tertButyl-N-[1 -diethylphosphono- G1 *):
Figure imgf000057_0001
beziehungsweise eines Opferinitiators hiervon, und/oder, insbesondere für eine reversible Additions-Fragmentierungs- Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), zum Beispiel eine
Thiogruppe, beispielsweise eine Trithiocarbonatgruppe (-S-C=S-S-) oder eine Dithioestergruppe (-C=S-S-) oder eine Dithiocarbamatgruppe (-N-C=S-S-) oder eine Xanthatgruppe (-C=S-S ), umfassen oder sein.
Der mindestens eine Polymerisationsinitiator und/oder die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen
Silanverbindung kann insbesondere zum Starten einer stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP-Initiator), beispielsweise zum Starten einer Nitroxid- vermittelte Polymerisation (NMP-Initiator) und/oder zum Starten einer Verdazyl- vermittelte Polymerisation (VMP-Initiator), insbesondere zum Starten einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-Initiator), und/oder zum Starten einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Initiator) ausgelegt sein. Dabei kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator und/oder die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung insbesondere ein Radikalstarter, zum Beispiel ein Azoisobutyronitril, beispielsweise
Azobis(isobutyronitril) (AIBN), und/oder ein Benzoylperoxid, beispielsweise Dibenzolyperoxid (BPO), oder ein Derivat davon umfassen oder sein.
Der Radikal-Puffer beziehungsweise die deaktivierte Spezies kann dabei insbesondere durch Reaktion der aktiven Spezies, nämlich freier Radikale, mit stabilen Radikalen auf Basis der Nitroxidgruppe und/oder Alkoxyamingruppe beziehungsweise der Thiogruppe ausgebildet werden.
Im Rahmen einer, insbesondere so genannten graft-from, Ausgestaltung wird die mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, insbesondere vor der Zugabe des mindestens einen
Monomers beziehungsweise der mindestens zwei Monomere, auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert. Zum Beispiel kann die mindestens eine Silanverbindung durch Ausbildung einer, insbesondere kovalenten, chemischen Bindung mit Oberflächenmaterial der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert werden.
Dann kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere, zugegeben werden. Das Immobilisieren kann in Abhängigkeit von der mindestens einen
Silanverbindung in Gegenwart oder in Abwesenheit mindestens eines
Lösungsmittels erfolgen.
Das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere können dabei insbesondere mittels einer radikalischen Polymerisation mit der mindestens einen
immobilisierten Silanverbindung reagieren. Die radikalische Polymerisation kann dabei eine, insbesondere einfache, radikalischen Polymerisation, zum Beispiel in Gegenwart lediglich mindestens eines Radikalstarters, wie AIBN und/oder BPO, oder insbesondere eine lebende radikalische Polymerisation, beispielsweise eine ATRP, SFRP, beispielsweise NMP, oder RAFT, sein. Insofern mindestens zwei polymerisierbare Monomere eingesetzt werden und/oder das mindestens eine polymerisierbare Monomer in Kombination mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe eingesetzt wird, kann es sich um eine Copolymerisation, insbesondere der mindestens zwei polymerisierbaren Monomere und/oder des mindestens einen Monomers und der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe der mindestens einen Silanverbindung handeln.
Insofern die mindestens eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweist, kann insbesondere weiterhin, gegebenenfalls zusammen mit dem mindestens einen polymerisierbaren
Monomer beziehungsweise mit den mindestens zwei polymerisierbaren
Monomeren, beispielsweise einer Carbonsäure und/oder einem Carbonsäure- Derivat, wie Vinylencarbonat, und/oder einem Ether, wie einem Kronether und/oder Kronether-Derivat, mindestens ein Polymerisationsinitiator,
beispielsweise Radikalstarter, zum Beispiel AI BN oder BPO, - und/oder eventuell mindestens ein Lösungsmittel - zugegeben werden. So kann vorteilhafterweise die Polymerisation gestartet werden.
Insofern die mindestens eine Silanverbindung eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator), aufweist, kann insbesondere weiterhin, gegebenenfalls zusammen mit dem mindestens einen
polymerisierbaren Monomer beziehungsweise mit den mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren, beispielsweise einer Carbonsäure und/oder einem Carbonsäure-Derivat, wie Vinylencarbonat, und/oder einem Ether, wie einem Kronether und/oder Kronether-Derivat, mindestens ein Katalysator, beispielsweise mindestens ein Übergangsmetallhalogenid, zum Beispiel ein Kupferhalogenid, und gegebenenfalls mindestens ein Ligand, zum Beispiel ein Stickstoffligand (N-Typ-Ligand), wie Tris[2-(dimethylamino)ethyl]amin), zugegeben werden. So kann vorteilhafterweise die Polymerisation gestartet werden.
Insofern die mindestens eine Silanverbindung eine polymerisations- kontrollierende funktionelle Gruppe, insbesondere für eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator) und/oder für eine Verdazyl-vermittelte
Polymerisation (VMP-Mediator), oder für eine reversible Additions- Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), aufweist, kann insbesondere weiterhin, gegebenenfalls zusammen mit dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer beziehungsweise mit den mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren, beispielsweise einer Carbonsäure und/oder einem Carbonsäure-Derivat, wie Vinylencarbonat, und/oder einem Ether, wie einem Kronether und/oder Kronether- Derivat, mindestens ein
Polymerisationsinitiator, beispielsweise Radikalstarter, zum Beispiel AI BN oder BPO, zugegeben werden. So kann vorteilhafterweise die Polymerisation gestartet werden. Um die Polymerisationskontrolle weiter zu verbessern, kann gegebenenfalls weiterhin mindestens ein polymerisationskontrollierendes Mittel, insbesondere für eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP),
beispielsweise für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator) und/oder für eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP-Mediator), und/oder für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs- Polymerisation (RAFT-Agens), beispielsweise mindestens ein nitroxid basierter Mediator, zum Beispiel ein Opferinitiator in Form eines Alkoxyamins,
beziehungsweise mindestens eine Thioverbindung, zugegeben werden.
Im Rahmen einer, insbesondere so genannten graft-to, Ausgestaltung wird das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise werden die mindestens zwei Monomere und/oder mindestens ein, aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer beziehungsweise aus den mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren ausgebildetes (Co-) Polymer mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt. Dann können Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben werden.
Das Umsetzen kann dabei insbesondere mittels einer radikalischen
Polymerisation erfolgen. Die radikalische Polymerisation kann dabei eine, insbesondere einfache, radikalischen Polymerisation, zum Beispiel in Gegenwart lediglich mindestens eines Radikalstarters, wie AIBN und/oder BPO, oder insbesondere eine lebende radikalische Polymerisation, beispielsweise eine ATRP, NMP oder RAFT, sein. Insofern mindestens zwei polymerisierbare Monomere eingesetzt werden und/oder das mindestens eine polymerisierbare Monomer in Kombination mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe eingesetzt wird, kann es sich um eine Copolymerisation, insbesondere der mindestens zwei polymerisierbaren Monomere und/oder des mindestens einen Monomers und der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe der mindestens einen Silanverbindung handeln.
Das Umsetzen des mindestens einen polymerisierbaren Monomers
beziehungsweise der mindestens zwei Monomere und/oder des mindestens einen, aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer beziehungsweise aus den mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren ausgebildeten Polymers mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer
polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder
polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe kann beispielsweise in Lösung beziehungsweise in mindestens einem Lösungsmittel durchgeführt und/oder - insbesondere insofern das bei der Umsetzung ausgebildete
Reaktionsprodukt, beispielsweise (Co-) Polymer, nicht gelöst sein sollte - das bei der Umsetzung ausgebildete Reaktionsprodukt, beispielsweise (Co-) Polymer, in mindestens einem Lösungsmittel gelöst und/oder in Lösung gebracht werden. Nach Zugabe der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, insbesondere zu der Lösung, kann das mindestens eine Lösungsmittel dann, beispielsweise mittels Verdampfung, wieder entfernt werden. So können die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, vorteilhafterweise polymerbeschichtet werden.
Die Silanfunktion der mindestens einen Silanverbindung beziehungsweise des daraus ausgebildeten Copolymers kann vorteilhafterweise auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden. So kann beispielsweise das Copolymer auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, aufgepfropft werden. Zum Beispiel kann - insbesondere insofern die mindestens eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweist - das mindestens eine polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere, beispielsweise eine Carbonsäure und/oder ein Carbonsäure-Derivat, wie Vinylencarbonat, und/oder ein Ether, wie ein Kronether und/oder Kronether- Derivat, mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, zum Beispiel mit mindestens einer, insbesondere haftvermittelnden, Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise einem Vinylsilan, wie Trichlorvinylsilan, beispielsweise mittels Zugabe mindestens eines Polymerisationsinitiators, zum Beispiel mittels Zugabe mindestens eines Radikalstarters, eventuell in Lösung beziehungsweise in mindestens einem Lösungsmittel, zu einem Co-Polymer umgesetzt, insbesondere copolymerisiert, werden. So kann vorteilhafterweise eine Verknüpfung, beispielsweise radikalische Anbindung, der Silanfunktion an das Polymer sichergestellt werden. Insofern das Co-Polymer nicht gelöst sein sollte, kann es in Lösung gebracht werden. Dann können die
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben werden. Dabei kann vorteilhafterweise die Silanfunktion, zum Beispiel Trichlorsilan, der mindestens einen Silanverbindung beziehungsweise des daraus ausgebildeten Copolymers auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden. Oder zum Beispiel - insbesondere insofern die mindestens eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweist - kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer
beziehungsweise können die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere, zum Beispiel eine Carbonsäure und/oder ein Carbonsäure-Derivat, wie
Vinylencarbonat, und/oder ein Ether, wie ein Kronether und/oder Kronether-
Derivat, beispielsweise mittels Zugabe mindestens eines
Polymerisationsinitiators zum Beispiel mittels Zugabe mindestens eines
Radikalstarters, eventuell in Lösung beziehungsweise in mindestens einem Lösungsmittel, zu einem Polymer umgesetzt werden. Insofern das Polymer nicht gelöst sein sollte, kann es in Lösung gebracht werden. Dann kann das aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer beziehungsweise aus den mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren ausgebildete Polymer mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, zum Beispiel mit mindestens einer, insbesondere haftvermittelnden, Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise einem Vinylsilan, wie Trichlorvinylsilan, beispielsweise mittels erneuter Zugabe des mindestens einen
Polymerisationsinitiators, zum Beispiel Radikalstarters, umgesetzt werden. So kann vorteilhafterweise die mindestens ein Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder
polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe mit dem aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer beziehungsweise aus den mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren ausgebildeten Polymer verknüpft werden. So kann vorteilhafterweise eine Verknüpfung, beispielsweise radikalische Anbindung, der Silanfunktion an das Polymer sichergestellt werden. Dann können die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben werden. Dabei kann vorteilhafterweise die Silanfunktion, zum Beispiel Trichlorsilan, der mindestens einen Silanverbindung beziehungsweise des daraus ausgebildeten Copolymers auf der Oberfläche der
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden.
Insofern die mindestens eine Silanverbindung eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen
Polymerisation unter Atomtransfer (AT RP- Initiator), aufweist, kann das Umsetzen des mindestens einen polymerisierbaren Monomers beziehungsweise der mindestens zwei polymerisierbaren Monomere, beispielsweise einer
Carbonsäure und/oder einem Carbonsäure-Derivat, wie Vinylencarbonat, und/oder einem Ether, wie einem Kronether und/oder Kronether- Derivat, mit der mindestens einen Silanverbindung mit der polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe insbesondere in Gegenwart mindestens eines Katalysators, beispielsweise mindestens eines Übergangsmetallhalogenids, zum Beispiel eines Kupferhalogenids, und gegebenenfalls mindestens eines Liganden, zum Beispiel eines Stickstoffligand (N-Typ-Ligand), wie Tris[2- (dimethylamino)ethyl]amin), durchgeführt werden. So kann vorteilhafterweise die Polymerisation gestartet werden.
Insofern die mindestens eine Silanverbindung eine polymerisations- kontrollierende funktionelle Gruppe, insbesondere für eine Nitroxid-vermittelte
Polymerisation (NMP-Mediator) oder für eine reversible Additions- Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), aufweist, kann das Umsetzen des mindestens einen polymerisierbaren Monomers beziehungsweise der mindestens zwei polymerisierbaren Monomere, beispielsweise einer Carbonsäure und/oder einem Carbonsäure-Derivat, wie
Vinylencarbonat, und/oder einem Ether, wie einem Kronether und/oder
Kronether-Derivat, mit der mindestens einen Silanverbindung mit der polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe insbesondere in
Gegenwart mindestens eines Polymerisationsinitiator, beispielsweise
Radikalstarters, zum Beispiel AI BN oder BPO, durchgeführt werden. Um die
Polymerisationskontrolle weiter zu verbessern, kann gegebenenfalls weiterhin mindestens ein polymerisationskontrollierendes Mittel, insbesondere für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator), und/oder für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), beispielsweise mindestens ein nitroxidbasierter Mediator, zum Beispiel ein
Opferinitiatore in Form eines Alkoxyamins, beziehungsweise mindestens eine Thioverbindung, zugegeben werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine Silanverbindung der allgemeinen chemischen
Formel:
R 1
i
ß2— si— Y— Ä
!
R3
Rl, R2, R3 können insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)X-CH3) mit x > 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder eine Silazangruppe (-NH-Si-) oder eine Hydroxygruppe (-OH) oder
Wasserstoff (-H) stehen. Zum Beispiel können Rl, R2 und R3 für Chlor stehen.
Y kann insbesondere für einen Linker, also eine verbrückende Einheit, stehen. Insbesondere kann Y mindestens eine Alkylengruppe (-Cnl- n-) mit n > 1 und/oder mindestens eine Alkylenoxidgruppe (-dl- n-O-) mit n > 1 und/oder mindestens eine Carbonsäureestergruppe (-C=0-0-) und/oder mindestens eine Phenylengruppe (-C6H4-) umfassen.
A kann insbesondere für eine polymerisierbare und/oder
polymerisationsinitiierende und/oder polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe stehen.
Eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe kann vorteilhafterweise als Haftvermittler dienen.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht A für eine polymerisierbare funktionelle Gruppe. Insbesondere kann A für eine
polymerisierbare funktionelle Gruppe mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung stehen. Beispielsweise kann A für eine polymerisierbare funktionelle Gruppe mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung stehen. Zum Beispiel kann A für eine Vinylgruppe oder eine Vinylidengruppe oder eine Vinylengruppe oder eine Acrylatgruppe oder eine Methacrylatgruppe stehen.
Eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe kann beispielsweise die allgemeine chemische Formel:
R1
Figure imgf000065_0001
R3
aufweisen. Dabei können Rl, R2, R3 insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine
Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine
Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)X-CH3) mit x > 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder Wasserstoff (-H) stehen.
Beispielsweise kann SiRlR2R3 dabei für ein Mono-, Di- oder Trichlorsilan stehen. A kann dabei insbesondere für eine funktionelle Gruppe mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere für eine Vinylgruppe oder eine Acrylatgruppe oder eine Methacrylatgruppe, stehen. Dabei kann 1 < n < 20, vorzugsweise 1 < n < 5, insbesondere n = 2 oder 3, sein.
Ein Beispiel für eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe ist 3-(Trichlorosilyl)propylmethacrylat:
Figure imgf000066_0001
, insbesondere wobei Rl, R2 und R3 für
Chlor, A für Methacrylat stehen und n = 3 ist.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht A für eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe. Insbesondere kann dabei A für eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator) stehen. A kann dabei insbesondere für ein Halogenatom, beispielsweise Chlor (- Cl) oder Brom (-Br) oder lod (-1), insbesondere Chlor (-CI) oder Brom (-Br), stehen.
Eine Silanverbindung mit einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator), kann beispielsweise die allgemeine chemische Formel:
Figure imgf000066_0002
aufweisen. Dabei können Rl, R2, R3 insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine
Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine
Ethoxygruppe (-OC2H5), oder Wasserstoff (-H) stehen. Beispielsweise kann SiRlR2R3 dabei für ein Mono-, Di- oder Trichlorsilan stehen. A kann dabei insbesondere für ein Halogenatom, beispielsweise Chlor (-CI), Brom (-Br) oder lod (-1), vorzugsweise Chlor (-CI) oder Brom (-Br), stehen. Dabei kann 1 < n < 20, vorzugsweise 1 < n < 5, insbesondere n = 1 oder 2, und/oder 0 < m < 20, vorzugsweise 0 < m < 5, insbesondere m = 0 oder 1 oder 2, sein.
Ein Beispiel für eine Silanverbindung mit einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (AT RP- Initiator), ist Trichlor[4- (chlormethyl)phenyl]silan beziehungsweise 4-(Chloromethyl)phenyltrichlorosilan
Figure imgf000067_0001
, insbesondere wobei Rl, R2 und R3 sowie A für
Chlor stehen und n = 1 und m = 0 ist.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht A für eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe.
Im Rahmen einer Ausgestaltung steht dabei A für eine
polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator). Die polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe A kann dabei insbesondere ein nitroxidbasierter Mediator sein. Zum Beispiel kann dabei A für ein Nitroxidgruppe und/oder Alkoxyamingruppe, beispielsweise auf der Basis von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO) und/oder 2,2, 5-Trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3-oxyl (TIPNO) und/oder N- tertButyl-N-[1 -diethylphosphono-(2-2-dimethylpropyl)nitroxide] (SG1 *), stehen.
Beispiele für Silanverbindungen mit einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, insbesondere für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator), sind die 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyloxyl-(TEMPO)-basierte Alkoxyamin-Silanverbindung:
Figure imgf000068_0001
die 2,2,5-Trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3-oxyl-(TIPNO)-basierte Alkoxyamin- Silanverbindung der Formel:
Figure imgf000068_0002
und/oder
die N-tertButyl-N-[1 -diethylphosphono-(2-2-dimethylpropyl)nitroxid]-(SGl)- basierte Alkoxyamin-Silanverbindung der Formel:
Figure imgf000069_0001
Anstelle durch eine direkte Immobilisierung mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator) können
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, dadurch für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation funktionalisiert werden, dass (zunächst) mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat, auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert wird und die mindestens eine Silanverbindung (dann) mit mindestens einem nitroxidbasierten Mediator, beispielsweise mit mindestens einer Nitroxid- beziehungsweise Alkoxyaminverbindung, wie TEMPO, und beispielsweise mit mindestens einem Polymerisationsinitiator, insbesondere Radikalstarter, wie AIBN, umgesetzt wird.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung steht A für eine
polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe für eine reversible Additions- Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens). Die polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe kann dabei insbesondere eine Thiogruppe sein. Zum Beispiel kann A dabei für eine Trithlocarbonatgruppe (-S-C=S-S-) oder eine Dithioestergruppe (-C=S-S-) oder eine
Dithiocarbamatgruppe (-N-C=S-S-) oder eine Xanthatgruppe (-C=S-S ) stehen.
Bei Silanverbindung mit einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, insbesondere für eine reversible Additions-Fragmentierungs- Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), kann beispielsweise
SiRlR2R3 für ein Chlorsilan, ein Methoxysilan, ein Ethoxysilan oder ein Silazan und A für einen Dithioester oder ein Dithiocarbamat oder ein Trithiocarbonat oder ein Xanthat stehen.
Beispiele für Silanverbindungen mit einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, insbesondere für eine reversible Additions-
Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), sind die Trithiocarbonat- beziehungsweise Dithioesterverbindung:
Figure imgf000070_0001
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens
Silanverbindung mindestens eine, insbesondere kronetherbasierte,
Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formel:
Figure imgf000070_0002
Dabei können Q1 , Q2, Q3 und Qk insbesondere jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff (O) oder Stickstoff (N) oder ein Amin, beispielsweise ein sekundäres Amin (NH) und/oder ein tertiäres Amin, zum Beispiel ein Alkyl- oder Arylamin, (NR), stehen. G kann insbesondere für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe stehen, beispielsweise mit welcher eines der Kohlenstoffatome und/oder Q1 und/oder Q2 und/oder Q3 und/oder Qk substituiert ist.
Insbesondere kann G mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mindestens eine Vinylgruppe und/oder Vinylidengruppe und/oder Vinylengruppe und/oder Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen.
Weiterhin kann G beispielsweise eine oder mehr weitere Gruppen,
beispielsweise welche als Linker - also eine verbrückende Einheit
beziehungsweise als Brückensegment - dienen, umfassen. Zum Beispiel kann G weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfassen. g kann insbesondere für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G stehen und insbesondere 1 < g, beispielsweise 1 < g < 5, zum Beispiel 1 < g < 2, sein. k kann insbesondere für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit stehen und insbesondere 1 < k, beispielsweise 1 < k < 3, zum Beispiel 1 < k < 2, sein.
Y' kann insbesondere für einen Linker, also eine verbrückende Einheit, stehen. Beispielsweise kann Y' mindestens eine Alkylengruppe (-Cnl- n-) mit n > 0, insbesondere n > 1, und/oder mindestens eine Alkylenoxidgruppe (-dl- n-O-) mit n > 1 und/oder mindestens eine Carbonsäureestergruppe (-C=0-0-) und/oder mindestens eine Phenylengruppe (-C6H4-) umfassen. Zum Beispiel kann Y' hierbei für eine Alkylengruppe -Cnl- n- mit 0 < n < 5, beispielsweise n = 1 oder 2 oder 3, stehen. s kann insbesondere für die Anzahl an, insbesondere über Linker Y'
angebundene, Silangruppen (-SiR1 R2R3) stehen und insbesondere 1 < s, beispielsweise 1 < s < 5, zum Beispiel 1 < s < 2, sein.
Rl, R2, R3 können insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)X-CH3) mit x > 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder eine Silazangruppe (-NH-Si-) oder eine Hydroxygruppe (-OH) oder
Wasserstoff (-H) stehen. Zum Beispiel können Rl, R2 und R3 für Chlor stehen.
Insbesondere können Q1 , Q2, Q3 und Qk für Sauerstoff stehen. Beispielsweise kann dabei die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine, insbesondere kronetherbasierte, Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formel:
Figure imgf000072_0001
umfassen.
Beispiele für derartige, insbesondere kronetherbasierte, Silanverbindungen sind:
und/oder
Figure imgf000072_0002
Derartige, insbesondere kronetherbasierte, Silanverbindungen können vorteilhafterweise über die Silangruppe, insbesondere kovalent, und
beispielsweise zusätzlich über van-der-Waals- und/oder Wasserstoff brücken- Bindungen, an der Oberfläche der Anodenaktivmatenalpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, anbinden und zum Beispiel als silanbasierter Haftvermittler dienen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Polymerisation beziehungsweise Umsetzung des mindestens einen polymerisierbaren
Monomers in mindestens einem Lösungsmittel. Durch eine
Lösungsmittelpolymerisation beziehungsweise Lösungspolymerisation kann vorteilhafterweise das Molekulargewicht des auszubildenden Polymers besser kontrolliert werden. Nach der Polymerisation beziehungsweise Umsetzung des mindestens einen polymerisierbaren Monomers kann das mindestens eine Lösungsmittel insbesondere wieder entfernt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung einer Anode für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, ausgelegt.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform - insbesondere im Rahmen derer die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers homogen mit den Anodenaktivmatenalpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, jedoch getrennt von weiteren Elektrodenkomponenten erfolgt (Methode 1 ) - werden die, mit dem durch die Polymerisation beziehungsweise Umsetzung ausgebildeten Polymer versehenen, insbesondere beschichteten, Anodenaktivmatenalpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit mindestens einer weiteren
Elektrodenkomponente gemischt und, beispielsweise durch Rakeln, zu einer Anode verarbeitet. So kann vorteilhafterweise die künstliche SEI-Schicht gezielt auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet und beispielsweise die zur Beschichtung der
Anodenaktivmatenalpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, erforderliche Menge an dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer minimiert werden. Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte:
a) Mischen von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und mindestens einem polymerisierbaren Monomer, insbesondere Mischen der Anodenaktivmatenalpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und des mindestens einen polymerisierbaren Monomers,
b) Starten der Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens eines Polymerisationsinitiators, insbesondere des mindestens einen Polymerisationsinitiators,
c) Mischen der, mit dem durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer versehenen, insbesondere beschichteten, Anodenaktivmatenalpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente, und
d) Verarbeiten, beispielsweise durch Rakeln, der Mischung zu einer Anode.
Das Mischen in Verfahrensschritt a) und die Polymerisation in Verfahrensschritt b) können gegebenenfalls in mindestens einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Nach der Polymerisation beziehungsweise nach Verfahrensschritt b), beispielsweise vor Verfahrensschritt c) oder während beziehungsweise nach Verfahrensschritt d), kann dann das mindestens eine Lösungsmittel wieder entfernt werden.
Im Rahmen einer anderen Ausführungsform - insbesondere im Rahmen derer die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers homogen mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und auch weiteren Elektrodenkomponenten erfolgt (Methode 2) - werden die
Anodenaktivmatenalpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente und mit dem mindestens einen
polymerisierbaren Monomer gemischt. Auf diese Weise kann die Polymerisation in-situ, insbesondere direkt während des Mischens, beispielsweise eines
Schlickers, zur Ausbildung einer Anode durchgeführt werden. Dabei können die Anodenaktivmatenalpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente und das mindestens eine polymerisierbare Monomer gleichzeitig miteinander gemischt werden. Gegebenenfalls können jedoch auch zunächst die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, und die mindestens eine Elektrodenkomponente miteinander gemischt werden und dann das mindestens eine polymerisierbare Monomer zu der Mischung zugegeben werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird nach dem Mischen die Polymerisation mittels, beispielsweise durch Zugabe, des mindestens einen Polymerisationsinitiators gestartet. Insbesondere kann die Polymerisation dabei mittels, beispielsweise durch Zugabe, des mindestens einen
Polymerisationsinitiators und des mindestens einen Katalysators und/oder des mindestens einen polymerisationskontrollierenden Mittels, beispielsweise des mindestens einen nitroxidbasierten Mediators und/oder der mindestens einen Thioverbindung, gestartet werden. Nach der Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers kann dann die Mischung, beispielsweise durch Rakeln, zu einer Anode verarbeitet werden. So kann vorteilhafterweise die Zahl der Prozessschritte verringert und auf diese Weise das Verfahren vereinfacht werden. Zudem kann hierbei das aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer ausgebildete Polymer auch als Binder für die herzustellende Anode dienen. Gegebenenfalls kann hierbei auf die Zugabe eines zusätzlichen Binders als weitere Elektrodenkomponente verzichtet werden.
Zum Beispiel kann das Verfahren dabei die Verfahrensschritte:
a') Mischen von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente und mindestens einem polymerisierbaren Monomer, insbesondere Mischen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente und des mindestens einen polymerisierbaren Monomers,
b') Starten der Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens eines Polymerisationsinitiators, insbesondere des mindestens einen Polymerisationsinitiators, zum Beispiel mittels, beispielsweise durch Zugabe, des mindestens einen Polymerisationsinitiators und des mindestens einen Katalysators und/oder des mindestens einen polymerisationskontrollierenden Mittels, beispielsweise des mindestens einen nitroxid basierten Mediators und/oder der mindestens einen Thioverbindung, und
c') Verarbeiten, beispielsweise durch Rakeln, der Mischung zu einer Anode, umfassen. Gegebenenfalls kann in Verfahrensschritt a') das mindestens eine polymerisierbare Monomer zu der Mischung aus Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und der mindestens einen weiteren
Elektrodenkomponente zugegeben werden.
Das Mischen in Verfahrensschritt a') und die Polymerisation in Verfahrensschritt b') können insbesondere in mindestens einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Nach der Polymerisation beziehungsweise nach Verfahrensschritt b'), beispielsweise vor oder während oder nach Verfahrensschritt c'), kann dann das mindestens eine Lösungsmittel wieder entfernt werden.
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung werden die
Anodenaktivmatenalpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente und mit dem mindestens einen
polymerisierbaren Monomer und dem mindestens einen Polymerisationsinitiator gemischt und die Mischung, beispielsweise durch Rakeln, zu einer Anode verarbeitet. Das Mischen und Verarbeiten erfolgt dabei vorzugsweise unter Bedingungen, beispielsweise bei einer, insbesondere geringen, Temperatur und/oder unter Lichtausschluss, bei welchen der mindestens eine
Polymerisationsinitiator die Polymerisationsreaktion, insbesondere zumindest im Wesentlichen, nicht startet. Nach dem Verarbeiten der Mischung zu einer Anode wird dann die Polymerisation, insbesondere durch Bestrahlen, beispielsweise mit Ultravioletterstrahlung, zum Beispiel einer UV-Lampe, und/oder durch Erwärmen beziehungsweise Erhitzen der Mischung, gestartet.
So kann vorteilhafterweise die Zahl der Prozessschritte weiter verringert und das Verfahren weiter vereinfacht werden. Zudem kann hierbei das aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer ausgebildet Polymere ebenfalls als Binder für die herzustellende Anode dienen. Gegebenenfalls kann daher auch hierbei auf die Zugabe eines zusätzlichen Binders als weitere
Elektrodenkomponente verzichtet werden. Zudem kann so das Polymer in der bereits verarbeiteten Form gebildet werden und vorteilhafterweise eine
Aushärtung in der bereits verarbeiteten Form erzielt werden.
Zum Beispiel kann dabei das Verfahren die Verfahrensschritte:
a") Mischen von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente, mindestens einem polymerisierbaren Monomer und mindestens einem Polymerisationsinitiator, insbesondere Mischen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente, des mindestens einen polymerisierbaren Monomers und des mindestens einen
Polymerisationsinitiators und beispielsweise des mindestens einen Katalysators und/oder des mindestens einen polymerisationskontrollierenden Mittels, beispielsweise des mindestens einen nitroxidbasierten Mediators und/oder der mindestens einen Thioverbindung;
b") Verarbeiten, beispielsweise Rakeln, der Mischung zu einer Anode; und c") Starten der Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers durch Bestrahlen, insbesondere mit Ultravioletterstrahlung und/oder durch Erwärmen beziehungsweise Erhitzen der Mischung, umfassen. Beispielsweise kann in Verfahrensschritt a"), zum Beispiel zunächst, das mindestens eine polymerisierbare Monomer und, zum Beispiel dann, der mindestens eine Polymerisationsinitiator zu einer Mischung aus
Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und der
mindestens einen weiteren Elektrodenkomponente zugegeben werden. Das Mischen in Verfahrensschritt a"), die Verarbeitung in Verfahrensschritt b") und die Polymerisation in Verfahrensschritt c") können insbesondere in mindestens einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Nach der Polymerisation beziehungsweise nach Verfahrensschritt c") kann dann das mindestens eine Lösungsmittel wieder entfernt werden.
Im Rahmen der vorstehenden Ausführungsformen kann die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente mindestens eine Kohlenstoffkomponente, beispielsweise Graphit und/oder Leitruß, und/oder mindestens einen,
gegebenenfalls zusätzlichen, beispielsweise kompatiblen, Binder, zum Beispiel Carboxymethylcellulose (CMC) und/oder Carboxymethylcellulose-Salze, wie Lithium-Carboxymethylcellulose (LiCMC) und/oder Natrium- Carboxymethylcellulose (NaCMC) und/oder Kalium-Carboxymethylcellulose (KCMC), und/oder Polyacrylsäure (PAA) und/oder Polyacrylsäure-Salze, wie Lithium-Polyacrylsäure (LiPAA) und/oder Natrium-Polyacrylsäure (NaPAA) und/oder Kalium-Polyacrylsäure (KPAA), und/oder Polyvinylalkohol (PVAL) und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), und/oder mindestens ein
Lösungsmittel umfassen.
Insbesondere kann der mindestens eine, gegebenenfalls zusätzliche, Binder Carbonsäuregruppen (-COOH) und/oder Hydroxygruppen (-OH) aufweisen. Zum
Beispiel kann der mindestens eine, gegebenenfalls zusätzliche, Binder
Polyacrylsäure (PAA) und/oder Carboxymethylcellulose (CMC) und/oder Polyvinylalkohol (PVAL) umfassen oder sein. Insbesondere kann dabei das mindestens eine polymerisierbare Monomer und/oder das aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer ausgebildete Polymer Carbonsäuregruppen (-COOH) und/oder Hydroxygruppen (-OH) aufweisen. Zum Beispiel kann das mindestens eine polymerisierbare Monomer Acrylsäure und/oder Vinylacetat umfassen oder sein und/oder das aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer ausgebildete Polymer ein durch Polymerisation von Acrylsäure erhältliches Polyacrylsäure (PAA) basiertes Polymer und/oder ein durch Polymerisation von Vinylacetat mit anschließender Verseifung erhältlicher Polyvinylalkohol (PVAL) umfassen oder sein. Insofern sowohl der mindestens eine, gegebenenfalls zusätzliche, Binder und das mindestens eine polymerisierbare Monomer und/oder das aus dem mindestens einen Monomer ausgebildete Polymer Carbonsäuregruppen (- COOH) und/oder Hydroxygruppen (-OH) umfasst, können vorteilhafterweise mit dem Polymer versehene, beispielsweise beschichtete,
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, über eine
Kondensationsreaktion kovalent mit dem mindestens einen Binder verbunden werden. Durch eine Kondensationsreaktion zwischen zwei Carbonsäuregruppen kann dabei eine Anhydrid-Verbindung erzielt werden. Durch eine
Kondensationsreaktion zwischen einer Carbonsäuregruppe und einer
Hydroxygruppe kann dabei eine Ester- Verbindung erzielt werden. Durch eine Kondensationsreaktion zwischen zwei Hydroxygruppen kann dabei eine Ether- Verbindung erzielt werden.
Zum Beispiel können mit einem auf Polyacrylsäure basierendem Polymer versehene Siliciumpartikel (Si-PAA) gemäß der folgenden Schemata mit
Polyacrylsäure (PAA) und/oder Carboxymethylcellulose (CMC) und/oder Polyvinylalkohol (PVAL) als Binder über eine Kondensationsreaktion kovalent verbunden werden:
Si-PAA + PAA: -COOH + -COOH -> Anhydrid-Verbindung
Si-PAA + CMC: -COOH + -COOH -> Anhydrid-Verbindung
Si-PAA + PVAL -COOH + -OH -> Ester-Verbindung
Gegebenenfalls - insbesondere im Rahmen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, im Rahmen derer das aus dem polymerisierbaren Monomer ausgebildete Polymer auch als Binder dienen kann - kann auf den Zusatz mindestens eines, insbesondere zusätzlichen, Binders als weitere
Elektrodenkomponente verzichtet beziehungsweise die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente gegebenenfalls auch binderfrei ausgestaltet werden. Dennoch ist es möglich - beispielsweise um die mechanische Stabilität und/oder
Leitfähigkeit der auszubildenden Anode zu verbessern - mindestens einen, beispielsweise zusätzlichen, insbesondere von dem aus dem polymerisierbaren Monomer ausgebildeten Polymer unterschiedlichen, Binder als weitere
Elektrodenkomponente einzusetzen.
Gegebenenfalls kann das bei der Polymerisation eingesetzte mindestens eine Lösungsmittel auch als Elektrodenkomponente, beispielsweise zur Ausbildung eines Elektroden-Schlickers, dienen. So kann gegebenenfalls auf den Zusatz eines zusätzlichen Lösungsmittels als weitere Elektrodenkomponente verzichtet werden.
Insbesondere - beispielsweise insofern das mindestens eine Lösungsmittel nach der Polymerisation wieder entfernt wird - kann jedoch mindestens ein, insbesondere von dem Lösungsmittel der Polymerisation unterschiedliches, Lösungsmittel als weitere Elektrodenkomponente eingesetzt werden. Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Anodenaktivmaterial, der erfindungsgemäßen Anode, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten und der erfindungsgemäßen Zelle und/oder Batterie sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.
Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind ein Anodenaktivmaterial und/oder eine Anode und/oder ein Elektrolyt, insbesondere Anolyt, für eine
Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen- Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, welches/welche/welcher durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist und/oder wobei das
Anodenaktivmaterial und/oder die Anode Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, umfasst, welche mit mindestens einem Polymer versehen, insbesondere beschichtet, sind, welches beispielsweise aus mindestens einem Kronether und/oder Kronether- Derivat, insbesondere mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, ausgebildet ist, und/oder wobei der Elektrolyt, insbesondere Anolyt, mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat, insbesondere mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise als Elektrolytadditiv, zum Beispiel Anolytadditiv, umfasst, insbesondere enthält.
Ein erfindungsgemäßes beziehungsweise erfindungsgemäß hergestelltes Anodenaktivmaterial, beispielsweise das aus dem mindestens einen
polymerisierbaren Monomer ausgebildete Polymer, zum Beispiel
Polyvinylencarbonat, eine erfindungsgemäße beziehungsweise erfindungsgemäß hergestellte Anode und/oder ein erfindungsgemäßer beziehungsweise erfindungsgemäßer Elektrolyt und/oder kann beispielsweise mittels
Kernresonanzspektroskopie (NMR) und/oder Infrarotspektroskopie (I R) und/oder
Ramanspektroskopie (Raman) nachgewiesen werden. Zudem kann ein erfindungsgemäßes beziehungsweise erfindungsgemäß hergestelltes
Anodenaktivmaterial und/oder eine erfindungsgemäße beziehungsweise erfindungsgemäß hergestellte Anode beispielsweise mittels
Oberflächenanalyseverfahren, wie Augerelektronenspektroskopie (AES) und/oder Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS, Englisch: X-ray
Photoelectron Spectroscopy) und/oder Flugzeit-Sekundärionen- Massenspektrometrie (TOF-SIMS, Englisch: Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) und/oder Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX,
Englisch: Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) und/oder
wellenlängendispersive Röntgenspektroskopie (WDX), zum Beispiel EDX/WDX, und/oder mittels strukturellen Untersuchungsmethoden, wie
Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), und/oder mittels
Querschnittsuntersuchungen, wie Rasterelektronenmikroskopie (REM) (SEM; Englisch: Scanning Electron Microscope) und/oder Energiedispersive
Röntgenspektroskopie (EDX, Englisch: Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), zum Beispiel REM-EDX, und/oder Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und/oder Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS; Englisch: Electron Energy Loss Spectroscopy), zum Beispiel TEM-EELS, nachgewiesen werden. So können unter anderem zum Beispiel in einem AT RP- Katalysator enthaltene Übergangsmetalle und/oder nitroxidbasierte Mediatoren, wie TEMPO, und/oder RAFT-Chemikalien nachweisbar sein.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Anodenaktivmaterial, des erfindungsgemäßen Elektrolyten und der
erfindungsgemäßen Anode wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der
erfindungsgemäßen Zelle und/oder Batterie sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Elektrolytadditiv, insbesondere
Anolytadditiv, für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, welches mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether- Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe umfasst beziehungsweise die
Verwendung eines Kronethers und/oder Kronether- Derivats mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe als Elektrolytadditiv, insbesondere Anolytadditiv. Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Elektrolytadditivs wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen
Anodenaktivmaterial, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten, der
erfindungsgemäßen Anode und der erfindungsgemäßen Zelle und/oder Batterie sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.
Ferner betrifft die Erfindung eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, welche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist und/oder ein
erfindungsgemäßes Anodenaktivmaterial und/oder eine erfindungsgemäße Anode und/oder einen erfindungsgemäßen Elektrolyten umfasst. Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen
Zelle und/oder Batterie wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem
erfindungsgemäßen Anodenaktivmaterial, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten und der erfindungsgemäßen Anode sowie auf die Figuren und die
Figurenbeschreibung verwiesen.
Zeichnungen und Ausführungsbeispiele Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Gegenstände werden durch die Zeichnungen und Ausführungsbeispiele veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen und Ausführungsbeispiele nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
Fig. 1 a ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens; Fig. 1 b einen schematischen Querschnitt durch eine Anode, welche gemäß der in Fig. 1 a gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens hergestellt ist;
Fig. 2a ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer weiteren
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens; und Fig. 2b einen schematischen Querschnitt durch eine Anode, welche gemäß der in Fig. 2a gezeigten, weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens hergestellt ist,
Fig. 3a ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer weiteren
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens; Fig. 3b ein Reaktionsschema zur Veranschaulichung der in Fig. 3a gezeigten weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens; und
Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer weiteren
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
Die Figuren la und 2a veranschaulichen, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Anodenaktivmaterials beziehungsweise einer Anode 100,100' für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie,
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 und mindestens ein polymerisierbares Monomer 2 gemischt werden und die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers 2 mittels mindestens eines Polymerisationsinitiators 3, insbesondere durch Zugabe mindestens eines Polymerisationsinitiators 3, gestartet wird. Die Polymerisation kann dabei insbesondere eine radikalische Polymerisation sein. Dabei kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator 3 insbesondere ein Radikalstarter sein. Das mindestens eine polymerisierbare Monomer 2 kann insbesondere ein
polymerisierbares, organisches Carbonat, zum Beispiel Vinylencarbonat (VC) und/oder Vinylethylencarbonat (VEC), und/oder ein polymerisierbares, organisches Anhydrid, zum Beispiel Maleinsäureanhydrid, sein.
Zum Beispiel kann Vinylencarbonat (VC) durch Zugabe eines
Polymerisationsinitiators, beispielsweise eines Radikalstarters, zum Beispiel von Azoisobutyronitril (AI BN) und/oder Benzoylperoxid (BPO), mittels radikalischer Polymerisation zu Polyvinylencarbonat polymerisiert werden, wobei im Spezialfal einer lebenden radikalischen Polymerisation, zum Beispiel einer ATRP, ein Alkylhalogenid (RX) in Kombination mit einem aus einem
Übergangsmetallhalogenid (MX) und Liganden (L) ausgebildeten Katalysator, oder, zum Beispiel einer NMP, ein Radikalstarter, wie AIBN, in Kombination mit einem nitroxidbasierten Mediator (TEMPO), oder, zum Beispiel einer RAFT, ein Radikalstarter, wie AIBN, in Kombination mit einer Thioverbindung (Thio), eingesetzt werden kann:
Figure imgf000084_0001
Im Rahmen der in Figur 1 a veranschaulichten Ausführungsform werden in einem Verfahrensschritt a) Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 und mindestens ein polymerisierbares Monomer 2, zum Beispiel
Vinylencarbonat, gemischt. Durch Zugabe eines Radikalstarters 3, zum Beispiel Azoisobutyronitril (AIBN) oder Benzoylperoxid (BPO), wird die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers 2 in einem Verfahrensschritt b) gestartet. Um das Molekulargewicht des entstehenden Polymers 20 besser zu kontrollieren, kann die Polymerisation in einem Lösungsmittel durchgeführt werden (Lösungspolymerisation), zum Beispiel welches nach der Polymerisation wieder entfernt wird. Dabei werden - wie auch in Figur 1 b veranschaulicht - die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 mit dem, durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer 20 beschichtet. Die beschichteten Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1,20 werden dann in einem Verfahrensschritt c) mit einer oder mehreren, weiteren
Elektrodenkomponenten, wie Graphit und/oder Leitruß 4 und Binder 5 und/oder Lösungsmittel, gemischt. Wie in Figur lb veranschaulicht, kann dabei der als weitere Elektrodenkomponente dienende Binder 5 insbesondere unterschiedlich zu dem aus dem polymerisierbaren Monomer 2 ausgebildeten Polymer 20 sein. In einem Verfahrensschritt d) wird dann die Mischung 1,20,4,5 zu einer Anode 100 verarbeitet, beispielsweise geräkelt.
Figur lb veranschaulicht, dass eine entsprechend hergestellte Anode 100 mit Polymer 20 beschichtete Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, 1 sowie Graphit- und/oder Leitruß- Partikel 4 umfassen kann, welche in einen zusätzlichen Binder 5 eingebettet sind.
Im Rahmen der in Figur 2a veranschaulichten Ausführungsform werden - im Zuge eines Mischens eines Schlickers zur Ausbildung einer Anode 100' - in einem Verfahrensschritt a') Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, 1 und mindestens eine weitere Elektrodenkomponente, wie Graphit und/oder Leitruß 4 und gegebenenfalls, Binder, in einem Lösungsmittel gemischt. Zu der Mischung aus Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, 1 und der mindestens einen weiteren Elektrodenkomponente 4 wird dann mindestens ein polymerisierbares Monomer 2, zum Beispiel
Vinylencarbonat, zugegeben. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt b') die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers 2 zu einem Polymer 20 mittels, insbesondere durch Zugabe, mindestens eines Radikalstarters 3, zum Beispiel von Azoisobutyronitril (AIBN) oder
Benzoylperoxid (BPO), direkt während des Schlickermischens gestartet (in-situ Polymerisation) und der resultierende Schlicker 1,4,20 anschließend in einem Verfahrensschritt c'), beispielsweise geräkelt, und direkt und zu einer Anode 100' verarbeitet.
Figur 2b veranschaulicht, dass das aus dem polymerisierbaren Monomer 2 ausgebildete Polymer 20, zum Beispiel Polyvinylencarbonat (PVCa), im Rahmen dieser Ausführungsform auch als Binder 20 dienen kann, in welchen 20 bei einer entsprechend hergestellten Anode 100' Anodenaktivmaterialpartikel,
insbesondere Siliciumpartikel, 1 sowie Graphit- und/oder Leitruß- Partikel 4 eingebettet sind.
Figur 3a veranschaulicht, dass im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise in einem Verfahrensschritt A), mindestens eine Silanverbindung 2* mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der Oberfläche von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, 1 immobilisiert wird. Bei der mindestens einen Silanverbindung 2* kann es sich beispielsweise um ein Vinylsilan oder einen silanbasierten ATRP-Initiator oder einen silanbasierten NMP-Mediator oder eine silanbasierte RAFT-Agens handeln.
Zu dem Reaktionsprodukt 12* wird dann, beispielsweise in einem
Verfahrensschritt B), mindestens ein polymerisierbares Monomer 2, zum Beispiel Vinylencarbonat, zugegeben. Dabei wird ausgehend von der Oberfläche der
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, ein (Co-)Polymer 12*2 gebildet und die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, 1 auf diese Weise beschichtet.
Die beschichteten Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, 12*2 können dann, beispielsweise in einem
Verfahrensschhtt C), mit einer oder mehreren, weiteren
Elektrodenkomponenten, wie Graphit und/oder Leitruß 4 und Binder 5 und/oder Lösungsmittel, gemischt und die Mischung 12*2,4,5, beispielsweise in einem Verfahrensschritt D), zu einer Anode 100" verarbeitet, beispielsweise geräkelt, werden. Eine entsprechend hergestellte Anode 100" kann einen zu dem in Fig. la dargestellten, ähnlichen schematischen Querschnitt aufweisen und mit Polymer 2*2(20) beschichtete Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, 1 sowie Graphit- und/oder Leitruß- Partikel 4 umfassen kann, welche in einen zusätzlichen Binder 5 eingebettet sind.
Figur 3b veranschaulicht, dass dabei die mindestens eine Silanverbindung 2*, zum Beispiel 4-(Chloromethyl)phenyltrichlorosilan, beispielsweise mittels
Kondensationsreaktion mit Hydroxygruppen, beispielsweise
Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise Silanolgruppen (Si-OH), auf der
Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1, eine, insbesondere kovalente, Bindung mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, eingehen und eine von der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 ausgehende Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers 2 starten kann.
Figur 4 veranschaulicht, dass im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise in einem Verfahrensschritt A'), mindestens ein polymerisierbares Monomer 2, zum Beispiel Vinylencarbonat, und/oder mindestens ein, aus dem mindestens einen polymerisierbaren
Monomer 2 ausgebildetes Polymer, zum Beispiel Polyvinylencarbonat, mit mindestens einer Silanverbindung 2* mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt wird. Bei der mindestens einen Silanverbindung 2* kann es sich beispielsweise um ein Vinylsilan oder einen silanbasierten ATRP- Initiator oder einen silanbasierten NMP-Mediator oder eine silanbasierte RAFT- Agens handeln.
Dabei wird ein (Co-)Polymer 22* gebildet, zu dem 22* dann, beispielsweise in einem Verfahrensschritt B'), Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, 1 zugegeben werden. Dabei geht die Silanfunktion des bei der Umsetzung ausgebildeten (Co-)Polymers 22*, beispielsweise mittels
Kondensationsreaktion mit Hydroxygruppen, beispielsweise
Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise Silanolgruppen (Si-OH), auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1, eine, insbesondere kovalente, Bindung mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, 1 ein und die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 werden auf diese Weise beschichtet.
Die beschichteten Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, 122* können dann, beispielsweise in einem
Verfahrensschritt C), mit einer oder mehreren, weiteren
Elektrodenkomponenten, wie Graphit und/oder Leitruß 4 und Binder 5 und/oder
Lösungsmittel, gemischt und die Mischung 122*, 4, 5, beispielsweise in einem Verfahrensschritt D'), zu einer Anode 100"' verarbeitet, beispielsweise geräkelt, werden. Eine entsprechend hergestellte Anode 100"' kann einen zu dem in Fig. la dargestellten, ähnlichen schematischen Querschnitt aufweisen und mit Polymer 22*(20) beschichtete Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 sowie Graphit- und/oder Leitruß- Partikel 4 umfassen kann, welche in einen zusätzlichen Binder 5 eingebettet sind.
Ausführungsbeispiele
Herstellung von mit PVCa beschichteten Siliciumpartikeln mittels ATRP, Ausführungsbeispiel 1 Unter Schutzgas werden Siliciumpartikel und 1,8 g Vinylencarbonat vorgelegt.
Dann werden unter Schutzgas 35 mg Kupfer(l)bromid und 112 mg Tris[2- (dimethylamino)ethyl]amin (Me6TREN) zur Ausbildung eines Katalysators zugegeben. Das Gemisch wird entgast. Dann werden 36 mg
Methylbromoisobutyrat (MBriB) als Polymerisationsinitiator zugegeben und bei etwa 70 °C für etwa 6 h gerührt.
Herstellung von mit PVCa beschichteten Siliciumpartikeln mittels ATRP, Ausführungsbeispiel 2
Unter Schutzgas werden Siliciumpartikel und 1,8 g Vinylencarbonat vorgelegt. Dann werden unter Schutzgas 35 mg Kupfer(l)bromid und 112 mg Tris[2- (dimethylamino)ethyl]amin (Me6TREN) zur Ausbildung eines Katalysators zugegeben. Das Gemisch wird entgast. Dann werden 36 mg Benzylbromid (BnBr) als Polymerisationsinitiator zugegeben und bei etwa 70 °C für etwa 6 h gerührt.
Herstellung von mit PVCa beschichteten Siliciumpartikeln mittels
oberflächeninitiierter ATRP, Ausführungsbeispiel 3
Unter Schutzgas werden 2 g Siliciumpartikel mit 2,7 g 4-
(Chloromethyl)phenyltrichlorosilan (CMPS) in 8,9 g Tetrahydrofuran (THF) unter Schutzgas gemischt und für 18 h bei Raumtemperatur gerührt. 100 mg der mit 4-(Chloromethyl)phenyltrichlorosilan (CMPS) modifizierten Siliciumpartikel werden unter Schutzgas vorgelegt. Dann werden unter Schutzgas 0,23 g Acetonitril zugegeben. Dann werden unter Schutzgas 0,7 g Vinylencarbonat zugegeben. Dann werden unter Schutzgas 23 mg
Kupfer(l)chlorid und 60 mg Tris(2-pyridylmethyl)amin (TPMA) zur Ausbildung eines Katalysators zugegeben. Das Gemisch wird entgast. Dann wird bei etwa 70 °C für etwa 6 h gerührt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Anodenaktivmaterials und/oder einer
Anode (100,100',100",100"') und/oder eines Elektrolyten für eine Lithium- Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, und/oder zur Herstellung einer Lithium-
Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, in dem
- Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1 ) und mindestens ein polymerisierbares Monomer (2) gemischt werden, und - die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers
(2) mittels mindestens eines Polymerisationsinitiators (3) gestartet wird, und/oder
in dem
- mindestens eine Silanverbindung (2*) mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der Oberfläche von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, (1 ) immobilisiert wird, und
- mindestens ein polymerisierbares Monomer (2) zugegeben wird, und/oder
in dem
mindestens ein polymerisierbares Monomer (2) und/oder mindestens ein, aus dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer (2) ausgebildetes Polymer mit mindestens einer Silanverbindung (2*) mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt wird, und
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1) zugegeben werden, und/oder
in dem Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1) und/oder ein Elektrolyt mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und/oder mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen, insbesondere umgesetzt beziehungsweise versetzt, werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei polymerisierbare Monomere (2) und/oder ein, aus mindestens zwei polymerisierbaren Monomeren (2) ausgebildetes Co-Polymer eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine
polymerisierbare Monomer (2), insbesondere die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere (2), mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Kohlenstoff- Kohlenstoff- Doppelbindung, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2), insbesondere die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere (2):
mindestens eine polymerisierbare Carbonsäure und/oder
mindestens ein polymerisierbares Carbonsäure-Derivat, insbesondere mindestens polymerisierbares organische Carbonat und/oder Anhydrid, und/oder
mindestens einen Carbonsäureester, und/oder
mindestens ein Carbonsäurenitril, und/oder
mindestens einen Ether, insbesondere mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat und/oder mindestens einen Vinylether, und/oder
mindestens einen, insbesondere aliphatischen oder aromatischen, ungesättigten Kohlenwasserstoff,
umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2), insbesondere die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere (2), weiterhin mindestens eine unfluorierte Alkylenoxidgruppe und/oder mindestens eine fluorierte Alkylenoxidgruppe und/oder mindestens eine fluorierte Alkoxygruppe und/oder mindestens eine fluorierte Alkylgruppe und/oder mindestens eine fluorierte
Phenylgruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2), insbesondere die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere (2), Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder Vinylencarbonat und/oder Vinylethylencarbonat und/oder Maleinsäureanhydrid und/oder Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat und/oder Methylmethacrylat und/oder Vinylacetat und/oder Acrylnitril und/oder mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether- Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung, und/oder mit mindestens einer Hydroxygruppe, und/oder einen
Trifluorvinylether und/oder 1,1-Difluorethen und/oder Hexafluorpropen und/oder 3, 3,4, 4,5, 5,6,6, 6-Nonafluorhexen und/oder 2,3,4,5,6- Pentafluorphenylethen und/oder 4-(Trifluormethyl)phenylethen und/oder Styrol und/oder ein Derivat davon umfasst oder ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2), insbesondere die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere (2), mindestens eine polymerisierbare Carbonsäure und/oder mindestens ein polymerisierbares Carbonsäure- Derivat umfasst
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2), insbesondere die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere (2), mindestens ein polymerisierbares, organisches Carbonat und/oder Anhydrid umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2), insbesondere die mindestens zwei polymerisierbaren Monomere (2), Vinylencarbonat und/oder Vinylethylencarbonat und/oder Maleinsäureanhydrid und/oder ein Derivat davon umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die
Anodenaktivmaterial partikel (1) Siliciumpartikel und/oder Graphitpartikel und/oder Zinnpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, umfassen oder sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2) durch eine lebende radikalische
Polymerisation polymerisierbar ist und die lebende radikalische
Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2) mittels mindestens eines Polymerisationsinitiators (3) zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation gestartet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
wobei die Polymerisation eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer ist, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2) durch eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer polymerisierbar ist und wobei der mindestens eine Polymerisationsinitiator (3) zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter
Atomtransfer ausgelegt ist, oder
wobei die Polymerisation eine stabile freie Radikale Polymerisation, insbesondere eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation ist, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2) durch eine stabile freie Radikale Polymerisation, insbesondere durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation, polymerisierbar ist und wobei der mindestens eine
Polymerisationsinitiator (3) zum Starten einer stabile freie Radikale
Polymerisation, insbesondere zum Starten einer Nitroxid -vermittelten Polymerisation, ausgelegt ist, oder
wobei die Polymerisation eine reversible Additions-Fragmentierungs- Kettenübertragungs-Polymerisation ist, wobei das mindestens eine polymerisierbare Monomer (2) durch eine reversible Additions- Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation polymerisierbar ist und wobei der mindestens eine Polymerisationsinitiator (3) zum Starten einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs- Polymerisation ausgelegt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei der mindestens eine Polymerisationsinitiator (3) in Kombination mit mindestens einem Katalysator eingesetzt wird, insbesondere wobei der mindestens eine Polymerisationsinitiator (3) ein Alkylhalogenid umfasst und wobei der mindestens eine Katalysator ein Übergangsmetallhalogenid und mindestens einen Liganden, insbesondere Stickstoffliganden, umfasst beziehungsweise daraus ausgebildet wird, oder
wobei der mindestens eine Polymerisationsinitiator (3) in Kombination mit mindestens einem polymerisationskontrollierenden Mittel eingesetzt wird, insbesondere wobei das mindestens eine polymerisationskontrollierenden Mittel mindestens einen nitroxidbasierten Mediator oder mindestens eine Thioverbindung umfasst und wobei der mindestens eine
Polymerisationsinitiator (3) ein Radikalstarter ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei mindestens eine Silanverbindung (2*) mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe eingesetzt wird, insbesondere wobei der mindestens eine Polymerisationsinitiator (3) die mindestens eine Silanverbindung (2*) mit mindestens einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe umfasst oder ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
wobei die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung (2*) durch eine radikalische
Polymerisation, insbesondere durch eine lebende radikalische
Polymerisation, beispielsweise durch eine lebende radikalische
Polymerisation unter Atomtransfer oder durch eine stabile freie Radikale Polymerisation, zum Beispiel durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation, oder durch eine reversible Additions-Fragmentierungs- Kettenübertragungs-Polymerisation, polymerisierbar ist, und/oder wobei die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung (2*) zum Starten einer radikalischen Polymerisation, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation, beispielsweise zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer, ausgelegt ist, und/oder
wobei die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung (2*) zur Kontrolle einer lebenden radikalischen Polymerisation, insbesondere zur Kontrolle einer stabile freie Radikale Polymerisation, beispielsweise zur Kontrolle einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation, und/oder zur Kontrolle einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation ausgelegt ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen
Silanverbindung (2*) mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, umfasst. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung (2*) in Kombination mit mindestens einem Katalysator eingesetzt wird, insbesondere
wobei die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung (2*) eine mit mindestens einem
Halogenatom, insbesondere Brom oder Chlor, substituierte Alkylgruppe umfasst und wobei der mindestens eine Katalysator ein
Übergangsmetallhalogenid und mindestens einen Liganden, insbesondere Stickstoffliganden, umfasst beziehungsweise daraus ausgebildet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung (2*) in Kombination mit dem mindestens einen
Polymerisationsinitiator (3) und/oder mit mindestens einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe mindestens einer Silanverbindung (2*) eingesetzt wird, insbesondere
wobei die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung (2*), insbesondere für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation, eine Nitroxidgruppe und/oder
Alkoxyamingruppe, und/oder, insbesondere für eine reversible Additions- Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation, eine Thiogruppe umfasst und wobei der mindestens eine Polymerisationsinitiator und/oder die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung (2*) ein Radikalstarter ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formel:
1
i
R2— Si— Y— A
!
R3
umfasst, wobei
Rl, R2, R3 jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom oder eine Alkoxygruppe oder eine Alkylgruppe oder eine Aminogruppe oder eine Silazangruppe oder eine Hydroxygruppe oder Wasserstoff stehen,
Y für einen Linker steht, insbesondere wobei Y mindestens eine
Alkylengruppe und/oder mindestens eine Alkylenoxidgruppe und/oder mindestens eine Carbonsäureestergruppe und/oder mindestens eine Phenylengruppe umfasst, und
A für eine polymerisierbare und/oder polymerisationsinitiierende und/oder polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe steht.
Verfahren nach Anspruch 19,
wobei A für eine polymerisierbare funktionelle Gruppe mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung, insbesondere für eine Vinylgruppe oder eine Vinylidengruppe oder eine Vinylengruppe oder eine Acrylatgruppe oder eine Methacrylatgruppe, steht, oder wobei A für eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer, insbesondere für Brom oder Chlor, steht, oder
wobei A für eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation, insbesondere für eine
Nitroxidgruppe und/oder Alkoxyamingruppe, oder für eine
polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation, insbesondere für eine Thiogruppe, steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen
Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
Figure imgf000097_0001
umfasst,
wobei Q1 , Q2, Q3 und Qk jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff oder Stickstoff oder ein Amin, insbesondere Sauerstoff, stehen,
wobei G für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe steht, insbesondere wobei G mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe und/oder mindestens eine Hydroxygruppe umfasst, insbesondere wobei G weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfasst,
wobei g für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G steht, und
wobei k für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit steht
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , wobei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
Figure imgf000098_0001
umfasst, wobei G' für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe, insbesondere für mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe und/oder mindestens eine
Hydroxygruppe, steht und wobei 1 < g' ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine Silanverbindung mindestens eine kronetherbasierte Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formel und/oder der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
Figure imgf000098_0002
umfasst, wobei
Rl, R2, R3 jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom oder eine Alkoxygruppe oder eine Alkylgruppe oder eine Aminogruppe oder eine Silazangruppe oder eine Hydroxygruppe oder Wasserstoff stehen, Q1 , Q2, Q3 und Qk jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff oder Stickstoff oder ein Amin stehen,
k für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit steht,
G für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe steht, insbesondere wobei G mindestens eine Kohlenstoff- Kohlenstoff- Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder Vinylidengruppe und/oder Vinylengruppe und/oder Allylgruppe und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, umfasst,
g für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G steht,
Y' für einen Linker, insbesondere für -Cn l- n- mit n = 1 oder 2 oder 3, steht, und
s für die Anzahl an, insbesondere über den Linker Y' angebundenen, Silangruppen steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2) in mindestens einem Lösungsmittel erfolgt, insbesondere wobei nach der Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2) das mindestens eine Lösungsmittel wieder entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei die mit dem durch die Polymerisation beziehungsweise Umsetzung ausgebildeten Polymer (20) versehenen Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1,20) mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente (4) gemischt und zu einer Anode (100) verarbeitet werden, insbesondere wobei das Verfahren die Verfahrensschritte:
a) Mischen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1) und des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2), gegebenenfalls in mindestens einem Lösungsmittel,
b) Starten der Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2) durch Zugabe des mindestens einen Polymerisationsinitiators (3), insbesondere durch Zugabe des mindestens einen Polymerisationsinitiators (3) und des mindestens einen Katalysators und/oder des mindestens einen nitroxidbasierten Mediators und/oder der mindestens einen Thioverbindung, insbesondere wobei das mindestens eine Lösungsmittel nach der Polymerisation wieder entfernt wird,
c) Mischen der mit dem durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer (20) versehenen Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1,20) mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente (4), und d) Verarbeiten der Mischung (1,20,4) zu einer Anode (100)
umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1) mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente (4) und mit dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer (2) gemischt werden und nach der Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren
Monomers (2) zu einer Anode (100') verarbeitet werden, insbesondere wobei das Verfahren die Verfahrensschritte:
a') Mischen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1) und mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente (4) und des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2),
b') Starten der Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2) durch Zugabe des mindestens einen Polymerisationsinitiators (3), insbesondere durch Zugabe des mindestens einen Polymerisationsinitiators (3) und des mindestens einen Katalysators und/oder des mindestens einen nitroxidbasierten Mediators und/oder der mindestens einen Thioverbindung, und c') Verarbeiten der Mischung (1,4,20) zu einer Anode (100')
umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die
Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, (1) mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente (4) und mit dem mindestens einen polymerisierbaren Monomer (2) und dem mindestens einen Polymerisationsinitiator (3) gemischt werden und die Mischung (1,2,3,4) zu einer Anode verarbeitet wird, wobei nach dem Verarbeiten der Mischung (1,2,3,4) zu einer Anode die Polymerisation, insbesondere durch Bestrahlen und/oder durch Erwärmen der Mischung (1,2,3,4), gestartet wird, insbesondere wobei das Verfahren die Verfahrensschritte:
a") Mischen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere
Siliciumpartikel, (1), mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente (4), des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2) und des mindestens einen Polymerisationsinitiators (3), insbesondere und des mindestens einen Katalysators und/oder des mindestens einen nitroxidbasierten Mediators und/oder der mindestens einen
Thioverbindung;
b") Verarbeiten der Mischung (1,2,3,4) , insbesondere durch Rakeln, zu einer Anode; und
c") Starten der Polymerisation des mindestens einen polymerisierbaren Monomers (2) durch Bestrahlen und/oder durch Erwärmen der Mischung (1,2,3,4)
umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (4) mindestens eine
Kohlenstoffkomponente (4) und/oder mindestens einen Binder (5) und/oder mindestens ein Lösungsmittel umfasst.
Anodenaktivmaterial und/oder Anode (100,100',100",100"') und/oder Elektrolyt für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28 und/oder wobei das Anodenaktivmaterial und/oder die Anode (100,100',100",100"')
Anodenaktivmaterialpartikel (1), insbesondere Siliciumpartikel, umfasst, welche mit mindestens einem Polymer versehen sind, welches aus mindestens einem Kronether und/oder Kronether- Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe ausgebildet ist, und/oder wobei der Elektrolyt mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, als Elektrolytadditiv enthält.
Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28 und/oder umfassend ein
Anodenaktivmaterial und/oder eine Anode (100,100',100",100"') und/oder einen Elektrolyten nach Anspruch 29.
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