DE102023110580A1 - SOLID-STATE ENERGY STORAGE CELL AND METHOD FOR PRODUCING A SOLID-STATE ENERGY STORAGE CELL - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Festkörperenergiespeicherzelle, aufweisend: (i) Ein zylindrisches Gehäuse; (ii) einen Elektrodenwickel, der in dem zylindrischen Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen dem Elektrodenwickel und einer Gehäuseinnenwand des zylindrischen Gehäuses ein umlaufender Spalt ausgebildet ist; (iii) wobei der Elektrodenwickel eine erste Elektrode, insbesondere eine Kathode, eine zweite Elektrode, insbesondere eine Anode, eine erste Festkörper-Elektrolytschicht und eine Isolationsschicht aufweist; (iv) wobei die erste Festkörper-Elektrolytschicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wodurch Ionen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgetauscht werden können, und wobei eine von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zwischen der Isolationsschicht und der Festkörper-Elektrolytschicht angeordnet ist; (v) wobei die erste Elektrode eine erste Beschichtung mit einem ersten Aktivmaterial aufweist, und die zweite Elektrode eine zweite Beschichtung mit einem zweiten Aktivmaterial aufweist, und wobei das erste Aktivmaterial und das zweite Aktivmaterial derart ausgebildet sind, dass bei einer ersten Zyklisierung der Festkörperenergiespeicherzelle aufgrund eines Ionenaustausches zwischen der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung eine Volumenzunahme von einer von der ersten Beschichtung oder der zweiten Beschichtung erfolgt und eine Volumenabnahme von der anderen der ersten Beschichtung oder der zweiten Beschichtung erfolgt, wobei die Volumenzunahme größer ist, als die Volumenabnahme.The invention relates to a solid-state energy storage cell, comprising: (i) a cylindrical housing; (ii) an electrode coil arranged in the cylindrical housing, wherein a circumferential gap is formed between the electrode coil and an inner wall of the cylindrical housing; (iii) wherein the electrode coil has a first electrode, in particular a cathode, a second electrode, in particular an anode, a first solid-state electrolyte layer and an insulation layer; (iv) wherein the first solid-state electrolyte layer is arranged between the first electrode and the second electrode, whereby ions can be exchanged between the first electrode and the second electrode, and wherein one of the first electrode and the second electrode is arranged between the insulation layer and the solid-state electrolyte layer; (v) wherein the first electrode has a first coating with a first active material, and the second electrode has a second coating with a second active material, and wherein the first active material and the second active material are designed such that during a first cyclization of the solid-state energy storage cell, due to an ion exchange between the first coating and the second coating, an increase in volume of one of the first coating or the second coating occurs and a decrease in volume of the other of the first coating or the second coating occurs, wherein the increase in volume is greater than the decrease in volume.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festkörperenergiespeicherzelle, ein Batteriemodul, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zur Herstellung einer Festkörperenergiespeicherzelle.The present invention relates to a solid-state energy storage cell, a battery module, a motor vehicle and a method, in particular a computer-implemented method, for producing a solid-state energy storage cell.
Eine Festkörperbatterie bzw. eine Festkörperenergiespeicherzelle, die einen Elektrolyt aus einem Feststoff aufweist, kann eine hohe Energiedichte, lange Lebensdauer und hohe intrinsische Sicherheit ermöglichen, insbesondere im Vergleich zu einer Lithium-lonen-Batterie mit einem flüssigen Elektrolyt. Dies kann im Hinblick auf die Anwendung in batteriebetriebenen elektrischen Fahrzeugen vorteilhaft sein. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien im Rundzellenformat, die einen flüssigen Elektrolyt aufweisen, erfordert eine Umsetzung eines Rundzellenformats für Festkörperbatterien, dass bei einem zu wickelnden Schichtaufbau auch eine darin enthaltende Festkörper-Elektrolytschicht beschädigungsfrei gewickelt werden muss.A solid-state battery or a solid-state energy storage cell that has an electrolyte made of a solid can enable a high energy density, long service life and high intrinsic safety, especially compared to a lithium-ion battery with a liquid electrolyte. This can be advantageous with regard to use in battery-powered electric vehicles. In comparison to lithium-ion batteries in a round cell format that have a liquid electrolyte, implementing a round cell format for solid-state batteries requires that a solid electrolyte layer contained therein must also be wound without damage when a layer structure is to be wound.
Zum zuverlässigen Betreiben einer Festkörperbatterie kann eine hoher externer mechanischer Druck erforderlich sein. Dabei werden elektrochemische Eigenschaften von Komponenten und Grenzflächen in einer Festkörperbatterie von einem vorliegenden mechanischen Druck beeinflusst. Dies kann Grenzflächen zwischen den Elektroden und dem Festkörperelektrolyt, sowie eine Ionenleitung zwischen den Elektroden beeinflussen.High external mechanical pressure may be required for reliable operation of a solid-state battery. The electrochemical properties of components and interfaces in a solid-state battery are influenced by the mechanical pressure present. This can affect interfaces between the electrodes and the solid electrolyte, as well as ion conduction between the electrodes.
Der für einen zuverlässigen Betrieb erforderliche mechanische Druck einer Festkörperbatterie im Pouchzellen-Format kann mittels externer Verspanneinrichtungen, insbesondere mittels Metallplatten, Federn oder Kompressionselementen, von außen auf die Pouchzelle aufgebracht werden. Bei Festkörperbatterien im Pouchzellen-Format kann ein Stapel aus Kathode, Festkörper-Elektrolyt und Anode in einer sogenannten Pouchfolie eingeschweißt werden. Auf die Pouchzelle kann dann von außen ein hoher Druck, insbesondere in einer Größenordnung von 100 bar, ausgeübt werden. Dadurch kann ein Kontakt der festen Materialien (Anode-Elektrolyt, Kathode-Elektrolyt) und somit eine stabile Zyklisierung der Zelle gewährleistet werden.The mechanical pressure required for reliable operation of a solid-state battery in pouch cell format can be applied to the pouch cell from the outside using external bracing devices, in particular using metal plates, springs or compression elements. In solid-state batteries in pouch cell format, a stack of cathode, solid-state electrolyte and anode can be welded into a so-called pouch film. A high pressure, in particular in the order of 100 bar, can then be exerted on the pouch cell from the outside. This ensures contact between the solid materials (anode-electrolyte, cathode-electrolyte) and thus stable cyclization of the cell.
Bei einem vorgegebenen Volumen bzw. Gewicht für die Festkörperbatterie, führt die Verwendung der externen Verspanneinrichtung dazu, dass die hierfür zusätzlichen Bauteile, ein für die Energieumwandlung und Speicherung zur Verfügung stehendes Volumen in der Festkörperbatterie reduziert wird. Dies führt zu einer Verringerung der Energiedichte der Festkörperbatterie. Darüber hinaus entstehen durch die Bereitstellung und Montage der Verspanneinrichtung zusätzliche Material- und Fertigungskosten. Die bei der Verspanneinrichtung verwendeten Bauteile, wie Kompressionselemente und Federelemente, können zudem zu einer Einschränkung der Lebensdauer der Festkörperbatterie führen, da auch der Betrieb der Verspanneinrichtung zuverlässig über eine lange Belastungszeit, bei sich ändernden Umgebungsbedingungen, gewährleistet sein muss. Darüber hinaus ist ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich, um eine homogene Druckverteilung bei der Verspannung gestapelter Zellen im Pouch-Format zu erreichen. Beispielsweise können durch die genannten hohen Drücke Deformationen der Metallplatten auftreten.For a given volume or weight for the solid-state battery, the use of the external bracing device leads to the additional components required for this, reducing the volume available for energy conversion and storage in the solid-state battery. This leads to a reduction in the energy density of the solid-state battery. In addition, the provision and assembly of the bracing device results in additional material and manufacturing costs. The components used in the bracing device, such as compression elements and spring elements, can also lead to a reduction in the service life of the solid-state battery, since the operation of the bracing device must also be guaranteed reliably over a long period of load under changing environmental conditions. In addition, considerable technical effort is required to achieve a homogeneous pressure distribution when bracing stacked cells in pouch format. For example, the high pressures mentioned can cause deformation of the metal plates.
Für einen serienmäßigen Einsatz von Festkörperbatterie in mobilen Anwendungen, wie z.B. Fahrzeugen, besteht daher ein Bedarf eine Festkörperbatterie in einem handhabbaren Format bereitzustellen. Hierfür kann eine Festkörperbatterie in einem Rundzellenformat in Frage kommen.For the serial use of solid-state batteries in mobile applications, such as vehicles, there is therefore a need to provide a solid-state battery in a manageable format. A solid-state battery in a round cell format could be suitable for this.
Bei einem Anordnen eines Elektrodenwickels in einem zylindrischen Gehäuse wird ein Spalt zwischen dem Elektrodenwickel und dem zylindrischen Gehäuse ausgebildet, um ein Fügen des Elektrodenwickels in das zylindrische Gehäuse zu ermöglichen. Im Betrieb der Festkörperbatterie kann dieser Spalt nachteilig sein, da hierdurch ein wenigstens teilweises Lösen der zueinander verpressten Schichten des Elektrodenwickels erfolgen kann, bzw. sich der mechanische Druck innerhalb des Elektrodenwickels mit fortdauernder Zeit verringern kann. Dies kann den Betrieb der Festkörperbatterie nachteilig beeinflussen.When arranging an electrode coil in a cylindrical housing, a gap is formed between the electrode coil and the cylindrical housing in order to enable the electrode coil to be fitted into the cylindrical housing. This gap can be disadvantageous during operation of the solid-state battery, as it can cause the layers of the electrode coil pressed together to at least partially separate, or the mechanical pressure within the electrode coil can decrease over time. This can have a detrimental effect on the operation of the solid-state battery.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörperenergiespeicherzelle anzugeben, welche hinsichtlich der vorstehend genannten Probleme verbessert ist.The present invention is based on the object of providing a solid-state energy storage cell which is improved with regard to the above-mentioned problems.
Eine Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the teaching of the independent claims. Various embodiments and developments of the invention are the subject of the subclaims.
Ein erster Aspekt der Lösung betrifft eine Festkörperenergiespeicherzelle, aufweisend: (i) Ein zylindrisches Gehäuse; (ii) einen Elektrodenwickel, der in dem zylindrischen Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen dem Elektrodenwickel und einer Gehäuseinnenwand des zylindrischen Gehäuses ein umlaufender Spalt ausgebildet ist; (iii) wobei der Elektrodenwickel eine erste Elektrode, insbesondere eine Kathode, eine zweite Elektrode, insbesondere eine Anode, eine erste Festkörper-Elektrolytschicht und eine Isolationsschicht aufweist; (iv) wobei die erste Festkörper-Elektrolytschicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wodurch Ionen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgetauscht werden können, und wobei eine von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zwischen der Isolationsschicht und der Festkörper-Elektrolytschicht angeordnet ist; (v) wobei die erste Elektrode eine erste Beschichtung mit einem ersten Aktivmaterial aufweist, und die zweite Elektrode eine zweite Beschichtung mit einem zweiten Aktivmaterial aufweist, und wobei das erste Aktivmaterial und das zweite Aktivmaterial derart ausgebildet sind, dass bei einer ersten Zyklisierung der Festkörperenergiespeicherzelle aufgrund eines Ionenaustausches zwischen der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung eine Volumenzunahme von einer von der ersten Beschichtung oder der zweiten Beschichtung erfolgt und eine Volumenabnahme von der anderen der ersten Beschichtung oder der zweiten Beschichtung erfolgt, wobei die Volumenzunahme größer ist, als die Volumenabnahme.A first aspect of the solution relates to a solid-state energy storage cell, comprising: (i) a cylindrical housing; (ii) an electrode coil arranged in the cylindrical housing, wherein a circumferential gap is formed between the electrode coil and an inner wall of the cylindrical housing; (iii) wherein the electrode coil has a first electrode, in particular a cathode, a second electrode, in particular an anode, a first solid-state electrolyte layer and an insulation layer; (iv) wherein the first solid-state electrolyte layer is arranged between the first electrode and the second electrode, whereby ions are exchanged between the first electrode and the second electrode and wherein one of the first electrode and the second electrode is arranged between the insulation layer and the solid-state electrolyte layer; (v) wherein the first electrode has a first coating with a first active material, and the second electrode has a second coating with a second active material, and wherein the first active material and the second active material are designed such that during a first cyclization of the solid-state energy storage cell due to an ion exchange between the first coating and the second coating, an increase in volume of one of the first coating or the second coating occurs and a decrease in volume of the other of the first coating or the second coating occurs, wherein the increase in volume is greater than the decrease in volume.
Die hierin gegebenenfalls verwendeten Begriffe „umfasst“, „beinhaltet“, „schließt ein“, „weist auf“, „hat“, „mit“, oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist beispielsweise ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.As used herein, the terms "comprises," "includes," "has," "includes," "comprising," "having," "with," or any other variation thereof are intended to cover non-exclusive inclusion. For example, a method or apparatus that comprises or has a list of elements is not necessarily limited to those elements, but may include other elements not expressly listed or that are inherent in such method or apparatus.
Ferner bezieht sich „oder“, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives „oder“ und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).Furthermore, unless explicitly stated to the contrary, "or" refers to an inclusive "or" rather than an exclusive "or". For example, a condition A or B is satisfied by one of the following conditions: A is true (or exists) and B is false (or absent), A is false (or absent) and B is true (or exists), and both A and B are true (or exists).
Die Begriffe „ein“ oder „eine“, wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe „ein anderer“ und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen.As used herein, the terms "a" or "an" are defined to mean "one or more". The terms "another" and "another" and any other variation thereof are defined to mean "at least one other".
Der Begriff „Mehrzahl“, wie er hier verwendet wird, ist im Sinne von „zwei oder mehr“ zu verstehen.The term “plurality” as used here is to be understood as meaning “two or more”.
Unter dem Begriff „konfiguriert“ oder „eingerichtet“ eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon) wie er hier verwendet ist zu verstehen, dass die entsprechende Vorrichtung bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d.h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, so dass das Konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen bzw. Betriebsmodi erfolgen kann.The term "configured" or "set up" to perform a specific function (and respective variations thereof) as used here is to be understood as meaning that the corresponding device is already in a design or setting in which it can perform the function or that it is at least adjustable - i.e. configurable - so that it can perform the function after the corresponding setting. The configuration can be carried out, for example, by setting parameters of a process sequence or switches or similar to activate or deactivate functionalities or settings. In particular, the device can have several predetermined configurations or operating modes, so that configuration can be carried out by selecting one of these configurations or operating modes.
Unter dem Begriff „Elektrodenwickel“ wie er hier verwendet wird, ist insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, welche als Baugruppe einer galvanischen Zelle, insbesondere einer Batteriezelle, auch der Speicherung chemischer Energie und zur Abgabe elektrischer Energie dient. Dazu weist der Elektrodenwickel wenigstens zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode, und einen Separator, insbesondere einen elektrisch isolierenden Separator, auf, der einen Festkörper-Elektrolyten aufweist. Dabei sind Anode, Separator und Kathode um eine Achse herum zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt. Vor der Abgabe von elektrischer Energie wird gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Während eines Ladevorgangs der Batteriezelle wird dem Elektrodenwickel zugeführte elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt und abgespeichert. Die Elektroden können einen Stromableiter, insbesondere aus Aluminium (AI) für die Kathode und aus Kupfer (Cu) für die Anode, aufweisen, wobei auf dem Stromableiter beidseitig eine dünne Schicht aus einem Gemisch aus einem Aktivmaterial, Binder (z.B. PVDF, PTFE, CMC, SBR, LiPAA, PAA, etc.), Leitadditiven (Carbon Black, CNTs, Kohlefasern, etc.) und einem Festkörperelektrolyt aufgebracht sein kann. Der Stromableiter kann insbesondere als Folie ausgebildet sein.The term "electrode coil" as used here refers in particular to a device which, as an assembly of a galvanic cell, in particular a battery cell, also serves to store chemical energy and release electrical energy. For this purpose, the electrode coil has at least two electrodes, namely an anode and a cathode, and a separator, in particular an electrically insulating separator, which has a solid electrolyte. The anode, separator and cathode are wound around an axis to form an electrode coil. Before electrical energy is released, stored chemical energy is converted into electrical energy. During a charging process of the battery cell, electrical energy supplied to the electrode coil is converted into chemical energy and stored. The electrodes can have a current conductor, in particular made of aluminum (Al) for the cathode and of copper (Cu) for the anode, wherein a thin layer made of a mixture of an active material, binder (e.g. PVDF, PTFE, CMC, SBR, LiPAA, PAA, etc.), conductive additives (carbon black, CNTs, carbon fibers, etc.) and a solid electrolyte can be applied to both sides of the current conductor. The current conductor can in particular be designed as a film.
Unter dem Begriff „Stromableiter“ wie er hier verwendet wird, ist ein Element zu verstehen, welches aus einem stromleitenden Material hergestellt ist. Es dient zur Leitung von Strom zwischen zwei geometrisch voneinander getrennten Punkten. Im vorliegenden Fall ist ein Stromableiter mit einem Elektrodenstapel verbunden. Insbesondere ist der Stromableiter dabei mit allen gleichartigen Elektroden eines Elektrodenstapels verbunden, d.h. entweder mit den Kathoden oder mit den Anoden. Es ist selbstverständlich, dass ein Stromableiter nicht mit den Kathoden und Anoden eines Elektrodenstapels gleichzeitig verbunden ist, da dies zu einem Kurzschluss führen würde. Jedoch kann ein Stromableiter mit unterschiedlichen Elektroden von unterschiedlichen Elektrodenstapeln verbunden sein, so z.B. bei einer Reihenschaltung der beiden Elektrodenstapel. Wenigstens ein Stromableiter erstreckt sich aus der Umhüllung und kann dabei zum Anschließen der Batteriezellen nach außen dienen. Der Stromableiter kann mit einer oder mehreren Elektroden einstückig ausgebildet sein. Eine Abgrenzung zwischen Stromableiter und Elektrode kann darin gesehen werden, dass der Stromableiter insbesondere nicht mit aktivem Elektrodenmaterial beschichtet ist.The term "current conductor" as used here refers to an element which is made of a current-conducting material. It is used to conduct current between two geometrically separated points. In the present case, a current conductor is connected to an electrode stack. In particular, the current conductor is connected to all similar electrodes of an electrode stack, i.e. either to the cathodes or to the anodes. It goes without saying that a current conductor is not connected to the cathodes and anodes of an electrode stack at the same time, as this would lead to a short circuit. However, a current conductor can be connected to different electrodes of different electrode stacks, for example when the two electrode stacks are connected in series. At least one current conductor extends from the casing and can serve to connect the battery cells to the outside. The current conductor can be integral with one or more electrodes. A distinction between current conductor and electrode can be seen in the fact that the current conductor is not coated with active electrode material.
Unter dem Begriff „Aktivmaterial“ wie er hier verwendet wird ist insbesondere ein Material zu verstehen, das elektro-chemisch aktiv sein kann, und das für eine Be-schichtung von Elektroden für Elektrodenwickel für Batteriezellen geeignet ist, und in das Ionen, insbesondere Lithium-Ionen eingelagert werden können. Dabei kann das Aktivmaterial für die Kathode insbesondere Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (NMC), Lithium-Kobaltoxid (LCO), Lithium-Nickeloxid (LNO), Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA), Lithium-Nickel-Manganoxid (LMR), Lithium-Manganoxid (LMO), Lithium-Eisen-Phosphat (LFP), Lithium-Mangan-Eisen-Phosphat (LMFP), Lithium-Nickel-Manganoxid-Spinell (LNMO), eine Kombination der genannten Materialien oder auch ein anderes Material aufweisen. Das Aktivmaterial für die Anode kann insbesondere Graphit, Silizium (Si), Siliziumoxid (SiOx), Siliziumkarbid (SiC), poröse Anodenstrukturen, insbesondere basierend auf Lithium-Lanthan-Zirkonoxid (LLZO), Lithium (Li), Lithium-Metall, sowie Kombinationen davon oder ein anderes Material aufweisen.The term "active material" as used here refers in particular to a material that can be electrochemically active and that is suitable for coating electrodes for electrode windings for battery cells and in which ions, in particular lithium ions, can be stored. The active material for the cathode can in particular comprise lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC), lithium cobalt oxide (LCO), lithium nickel oxide (LNO), lithium nickel cobalt aluminum oxide (NCA), lithium nickel manganese oxide (LMR), lithium manganese oxide (LMO), lithium iron phosphate (LFP), lithium manganese iron phosphate (LMFP), lithium nickel manganese oxide spinel (LNMO), a combination of the materials mentioned or another material. The active material for the anode can in particular comprise graphite, silicon (Si), silicon oxide (SiOx), silicon carbide (SiC), porous anode structures, in particular based on lithium lanthanum zirconium oxide (LLZO), lithium (Li), lithium metal, as well as combinations thereof or another material.
Unter dem Begriff „Elektrolyt“ bzw. „Festkörper-Elektrolyt“ wie er hier verwendet wird ist ein festes Material zu verstehen, durch das Ionen geleitet werden können, wodurch ein Stromtransport zwischen Elektroden einer Batterie, insbesondere zwischen einer Kathode und einer Anode, ermöglicht wird. Anders als bei der elektronischen Leitfähigkeit (durch Elektronen) in den Elektrodenmaterialien, muss der Elektrolyt ionisch leitfähig sein, d. h. den elektrischen Strom durch Transport geladener Atome oder Moleküle (Ionen) leiten. Insbesondere weist der Elektrolyt einen hohen elektrischen Widerstand auf. Der Elektrolyt ist vorteilhaft in einem weiten Temperaturfenster chemisch und in einem möglichst großen Spannungsfenster elektrochemisch stabil gegen Zersetzung. Idealerweise ist er ungiftig und nicht brennbar und besitzt zumindest einen hohen Flammpunkt und eine geringe Verbrennungswärme. Insbesondere kann der Elektrolyt Lithium-Phosphor-Schwefel-Chlorid (LPSCI) (Argyrodit) oder auch eine Kombination von LPSCI mit einem Polymer aufweisen.The term "electrolyte" or "solid-state electrolyte" as used here refers to a solid material through which ions can be conducted, thereby enabling current to be transported between electrodes of a battery, in particular between a cathode and an anode. Unlike electronic conductivity (through electrons) in the electrode materials, the electrolyte must be ionically conductive, i.e. conduct the electrical current by transporting charged atoms or molecules (ions). In particular, the electrolyte has a high electrical resistance. The electrolyte is advantageously chemically stable against decomposition in a wide temperature window and electrochemically stable in the largest possible voltage window. Ideally, it is non-toxic and non-flammable and has at least a high flash point and low heat of combustion. In particular, the electrolyte can comprise lithium phosphorus sulfur chloride (LPSCI) (argyrodite) or a combination of LPSCI with a polymer.
Durch die Festkörperenergiespeicherzelle nach dem ersten Aspekt kann erreicht werden, dass durch den ersten Ladevorgang bzw. die erste Zyklisierung der Festkörperenergiespeicherzelle eine Gesamtvolumenzunahme des Elektrodenwickels erfolgt. Dabei kann die Gesamtvolumenzunahme insbesondere dadurch erfolgen, dass eine Volumenzunahme eines von dem ersten Aktivmaterial oder dem zweiten Aktivmaterial durch lonenaufnahme größer ist als eine Volumenabnahme des anderen von dem ersten Aktivmaterial oder dem zweiten Aktivmaterial durch die entsprechende Ionenabgabe. Ebenso ist es insbesondere denkbar, dass eine Volumenzunahme eines von dem ersten Aktivmaterial oder dem zweiten Aktivmaterial durch Ionenabgabe größer ist als eine Volumenabnahme des anderen von dem ersten Aktivmaterial oder dem zweiten Aktivmaterial durch die entsprechende Ionenaufnahme. Auch hierdurch kann eine Gesamtvolumenzunahme erreicht werden. Durch die Gesamtvolumenzunahme kann erreicht werden, dass der Spalt zwischen dem Elektrodenwickel und dem zylindrischen Gehäuse geschlossen wird, und ein ausreichender Druck zwischen dem Elektrodenwickel und dem zylindrischen Gehäuse ausgebildet wird.The solid-state energy storage cell according to the first aspect can achieve an overall increase in the volume of the electrode coil through the first charging process or the first cycling of the solid-state energy storage cell. The overall increase in volume can occur in particular in that an increase in volume of one of the first active material or the second active material through ion absorption is greater than a decrease in volume of the other of the first active material or the second active material through the corresponding ion release. It is also particularly conceivable that an increase in volume of one of the first active material or the second active material through ion release is greater than a decrease in volume of the other of the first active material or the second active material through the corresponding ion absorption. An overall increase in volume can also be achieved in this way. The overall increase in volume can ensure that the gap between the electrode coil and the cylindrical housing is closed and sufficient pressure is formed between the electrode coil and the cylindrical housing.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Festkörperenergiespeicherzelle beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Aspekten kombiniert werden können.Preferred embodiments of the solid-state energy storage cell are described below, which can each be combined with one another and with the other aspects described in any way, unless this is expressly excluded or is technically impossible.
Bei einigen Ausführungsformen weist die erste Beschichtung Silizium, insbesondere Siliziumoxid und/oder Siliziumkarbid, auf. Hierdurch kann eine teilweise irreversible Volumenausdehnung durch eine lonenaufnahme bzw. loneneinlagerung im Silizium im Rahmen des Ionenaustausches bei der ersten Aufladung bzw. Zyklisierung der Festkörperenergiespeicherzelle, insbesondere der Lithiierung, erreicht werden. Insbesondere erfolgt bei siliziumhaltigen Materialien eine stärkere Volumenausdehnung aufgrund einer Einlagerung von Ionen als bei anderen Materialen, wie beispielsweise bei graphithaltigen Materialien. Im Gegensatz dazu wäre bei einem graphithaltigen Material die Volumenausdehnung weitestgehend reversibel.In some embodiments, the first coating comprises silicon, in particular silicon oxide and/or silicon carbide. This makes it possible to achieve a partially irreversible volume expansion through ion uptake or ion storage in the silicon as part of the ion exchange during the first charging or cyclization of the solid-state energy storage cell, in particular lithiation. In particular, silicon-containing materials experience a greater volume expansion due to the storage of ions than other materials, such as graphite-containing materials. In contrast, the volume expansion would be largely reversible in a graphite-containing material.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Isolationsschicht eine zweite Festkörper-Elektrolytschicht auf. Durch die zusätzliche Festkörper-Elektrolytschicht kann ein besserer Ionenaustausch innerhalb des Elektrodenwickels ermöglicht werden.In some embodiments, the insulation layer has a second solid electrolyte layer. The additional solid electrolyte layer can enable better ion exchange within the electrode coil.
Ein zweiter Aspekt der Lösung betrifft ein Batteriemodul mit mehreren Festkörperenergiespeicherzellen nach dem ersten Aspekt.A second aspect of the solution concerns a battery module with several solid-state energy storage cells according to the first aspect.
Ein dritter Aspekt der Lösung betrifft Kraftfahrzeug mit einem Elektroantrieb oder einem Hybridantrieb und einem Batteriemodul nach dem zweiten Aspekt.A third aspect of the solution concerns a motor vehicle with an electric drive or a hybrid drive and a battery module according to the second aspect.
Bei einigen Ausführungsformen weist das Kraftfahrzeug eine Mehrzahl von Batteriemodulen auf, die insbesondere zusammen zu einer Hochvoltbatterie ausgebildet sind.In some embodiments, the motor vehicle has a plurality of battery modules, which are in particular formed together to form a high-voltage battery.
Ein vierter Aspekt der Lösung betrifft ein Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zur Herstellung einer Festkörperenergiespeicherzelle mit folgenden Schritten: (i) Bereitstellen eines Elektrodenwickels, aufweisend eine erste Elektrode, insbesondere eine Kathode, eine zweite Elektrode, insbesondere eine Anode, eine Festkörper-Elektrolytschicht und eine Isolationsschicht; (ii) wobei die Festkörper-Elektrolytschicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet wird, wodurch Ionen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgetauscht werden können; (iii) und wobei eine von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zwischen der Isolationsschicht und der Festkörper-Elektrolytschicht angeordnet wird; wobei die erste Elektrode eine erste Beschichtung mit einem ersten Aktivmaterial aufweist, und die zweite Elektrode eine zweite Beschichtung mit einem zweiten Aktivmaterial aufweist, und wobei das erste Aktivmaterial und das zweite Aktivmaterial derart ausgebildet sind, dass bei einer ersten Zyklisierung der Festkörperenergiespeicherzelle eine Volumenzunahme der zweiten Beschichtung aufgrund von einer Aufnahme von Ionen von der ersten Beschichtung erfolgt, die größer ist, als eine Volumenabnahme der ersten Beschichtung aufgrund von einer Abgabe der Ionen; (ii) Anordnen des Elektrodenwickels in einem zylindrischen Gehäuse, wodurch ein umlaufender Spalt zwischen dem Elektrodenwickel und einer Gehäuseinnenwand des zylindrischen Gehäuses ausgebildet wird; (iii) Durchführen einer ersten Zyklisierung der Festkörperenergiespeicherzelle, wodurch aufgrund einer Gesamtvolumenzunahme, die aus der Volumenzunahme der zweiten Beschichtung und der Volumenabnahme der ersten Beschichtung resultiert, der Spalt geschlossen wird.A fourth aspect of the solution relates to a method, in particular a computer-implemented method, for producing a solid-state energy storage cell with the following steps: (i) providing an electrode coil comprising a first electrode, in particular a cathode, a second electrode, in particular an anode, a solid-state electrolyte layer and an insulation layer; (ii) wherein the solid-state electrolyte layer is arranged between the first electrode and the second electrode, whereby ions can be exchanged between the first electrode and the second electrode; (iii) and wherein one of the first electrode and the second electrode is arranged between the insulation layer and the solid-state electrolyte layer; wherein the first electrode has a first coating with a first active material, and the second electrode has a second coating with a second active material, and wherein the first active material and the second active material are designed such that during a first cyclization of the solid-state energy storage cell, an increase in volume of the second coating occurs due to an uptake of ions from the first coating, which is greater than a decrease in volume of the first coating due to a release of the ions; (ii) arranging the electrode coil in a cylindrical housing, whereby a circumferential gap is formed between the electrode coil and an inner housing wall of the cylindrical housing; (iii) carrying out a first cyclization of the solid-state energy storage cell, whereby the gap is closed due to an overall increase in volume resulting from the increase in volume of the second coating and the decrease in volume of the first coating.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Festkörperenergiespeicherzelle beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Aspekten kombiniert werden können.Preferred embodiments of the solid-state energy storage cell are described below, which can each be combined with one another and with the other aspects described in any way, unless this is expressly excluded or is technically impossible.
Bei einigen Ausführungsformen wird vor der ersten Zyklisierung unter Verwendung von Materialparametern der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode eine Gesamtvolumenzunahme des Elektrodenwickels durch die erste Zyklisierung geschätzt. Dadurch können Materialparameter der ersten Elektrode und/oder der zweiten vor der ersten Zyklisierung angepasst werden, wenn durch die erste Zyklisierung voraussichtlich eine zu geringe oder zu starke Gesamtvolumenzunahme erfolgen würde. Weiterhin kann eine zu geringe oder zu starke Gesamtvolumenzunahme verhindert werden.In some embodiments, a total volume increase of the electrode coil due to the first cyclization is estimated before the first cyclization using material parameters of the first electrode and/or the second electrode. As a result, material parameters of the first electrode and/or the second electrode can be adjusted before the first cyclization if the first cyclization would likely result in an overall volume increase that is too small or too large. Furthermore, an overall volume increase that is too small or too large can be prevented.
Bei einigen Ausführungsformen erfolgt die Schätzung unter Verwendung einer jeweiligen Flächenkapazität der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und/oder eines Nutzungsgrads der ersten Elektrode, insbesondere der Kathode. Unter einer Flächenkapazität ist insbesondere eine Kapazität pro Fläche zu verstehen, die auch jeweils von einer Schichtdicke der ersten Beschichtung oder der zweiten Beschichtung abhängig ist. Dadurch kann auf Basis der Schätzung eine Anpassung einer Schichtdicke der ersten Beschichtung und/oder der zweiten Beschichtung und darauf basierend eine indirekte Anpassung einer Gesamtvolumenzunahme erfolgen.In some embodiments, the estimation is carried out using a respective surface capacity of the first electrode and the second electrode and/or a degree of utilization of the first electrode, in particular the cathode. A surface capacity is to be understood in particular as a capacity per area, which is also dependent on a layer thickness of the first coating or the second coating. As a result, an adjustment of a layer thickness of the first coating and/or the second coating can be made on the basis of the estimate and, based thereon, an indirect adjustment of an overall volume increase can be made.
Bei einigen Ausführungsformen erfolgt die Schätzung unter Verwendung von vorgegebenen Spannungsgrenzen der Festkörperenergiespeicherzelle im Betrieb. Dadurch kann die Festkörperenergiespeicherzelle für eine jeweilige Anwendung angepasst werden.In some embodiments, the estimation is performed using predetermined voltage limits of the solid-state energy storage cell during operation. This allows the solid-state energy storage cell to be adapted for a particular application.
Bei einigen Ausführungsformen erfolgt unter Verwendung eines Ergebnisses der Schätzung eine Anpassung eines Materialparameters, insbesondere einer Dicke oder eines Volumens der ersten und/oder der zweiten Beschichtung, der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode. Dadurch kann die Gesamtvolumenzunahme genauer gesteuert werden.In some embodiments, a material parameter, in particular a thickness or a volume of the first and/or second coating, the first electrode and/or the second electrode, is adjusted using a result of the estimation. This allows the overall volume increase to be controlled more precisely.
Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Bereitstellen des Elektrodenwickels durch ein Wickeln eines Schichtaufbaus aufweisend die erste Elektrode, die zweite Elektrode, die Festkörper-Elektrolytschicht und die Isolationsschicht um eine Achse, wobei während des Wickelns eine vorbestimmte Zugkraft auf einen zu wickelnden Abschnitt des Schichtaufbaus ausgeübt wird, derart, dass eine vorbestimmte Kraft einen zu gewickelten Abschnitt radial in Richtung zur Achse hinwirkt. Durch das Ausüben der Zugkraft während des Wickelns wird ein Elektrodenwickel ausgebildet, bei dem in radialer Richtung in Bezug auf eine Achse, um welche der Schichtaufbau gewickelt wurde, durch die angewandte Zugkraft ein mechanischer Druck innerhalb des Elektrodenwickels ausgebildet wird.In some embodiments, the electrode winding is provided by winding a layer structure comprising the first electrode, the second electrode, the solid electrolyte layer and the insulation layer around an axis, wherein during winding a predetermined tensile force is exerted on a section of the layer structure to be wound such that a predetermined force acts on a section to be wound radially in the direction of the axis. By exerting the tensile force during winding, an electrode winding is formed in which a mechanical pressure is formed within the electrode winding in the radial direction with respect to an axis around which the layer structure was wound by the applied tensile force.
Bei einigen Ausführungsformen wird nach der Bereitstellung des Elektrodenwickels an dem Elektrodenwickel ein Befestigungselement angebracht, insbesondere ein um eine Achse des Elektrodenwickels angeordnetes Klebeband, zur Fixierung des gewickelten Zustands des Elektrodenwickels angebracht. Hierdurch kann eine Lockerung bzw. ein Abwickeln des unter der Zugkraft gewickelten Elektrodenwickels zumindest verringert werden. Dadurch kann der Elektrodenwickel einfach transportiert werden, insbesondere wenn dieser an einem anderen Ort in das zylindrische Gehäuse eingebaut werden soll.In some embodiments, after the electrode coil has been provided, a fastening element is attached to the electrode coil, in particular an adhesive tape arranged around an axis of the electrode coil, to fix the wound state of the electrode coil. This can at least reduce loosening or unwinding of the electrode coil wound under the tensile force. This allows the electrode coil to be easily transported, in particular if it is to be installed at another location in the cylindrical housing.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Lösung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren beschriebenen Aspekte.The features and advantages explained with regard to the first aspect of the solution also apply to the other aspects described.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Figuren.Further advantages, features and possible applications emerge from the following description of preferred embodiments in connection with the figures.
Dabei zeigt
-
1 schematisch ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Verfahrens; -
2A schematisch einen ersten Schichtaufbau gemäß einer ersten Ausführungsform; -
2B schematisch einen zweiten Schichtaufbau gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
3 schematisch eine Festkörperenergiespeicherzelle gemäß einer Ausführungsform; und -
4A-4C schematisch verschiedene Zustände von Schichten mit Aktivmaterialen.
-
1 schematically a flow chart to illustrate an embodiment of a method; -
2A schematically shows a first layer structure according to a first embodiment; -
2B schematically shows a second layer structure according to a second embodiment; -
3 schematically shows a solid-state energy storage cell according to an embodiment; and -
4A-4C schematically different states of layers with active materials.
In den Figuren werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechenden Elemente verwendet.Throughout the figures, the same reference numerals are used for the same or corresponding elements.
In
In einem ersten Schritt S110 des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen eines Elektrodenwickels 310, aufweisend eine Kathode 210, 280, eine Anode 230, 290, eine Festkörper-Elektrolytschicht 250 und eine Isolationsschicht 270; wobei die Festkörper-Elektrolytschicht 250 zwischen der Kathode 210, 280 und der Anode 230, 290 angeordnet wird, wodurch Ionen zwischen der Kathode 210, 280 und der Anode 230, 290 ausgetauscht werden können, und wobei die Kathode 210, 280 zwischen der Isolationsschicht 270 und der Festkörper-Elektrolytschicht 250 angeordnet wird; wobei die Kathode 210, 280 eine erste Beschichtung 220 mit einem ersten Aktivmaterial aufweist, und die Anode 230, 290 eine zweite Beschichtung 240 mit einem zweiten Aktivmaterial aufweist, und wobei das erste Aktivmaterial und das zweite Aktivmaterial derart ausgebildet sind, dass bei einer ersten Zyklisierung der Festkörperenergiespeicherzelle 300 aufgrund eines Ionenaustausches zwischen der ersten Beschichtung 220 und der zweiten Beschichtung 240 eine Volumenzunahme von einer von der ersten Beschichtung 220 oder der zweiten Beschichtung 240 erfolgt und eine Volumenabnahme von der anderen der ersten Beschichtung 220 oder der zweiten Beschichtung 240 erfolgt, wobei die Volumenzunahme größer ist, als die Volumenabnahme.In a first step S110 of the method, an
In einem weiteren Schritt S120 des Verfahrens erfolgt ein Anordnen des Elektrodenwickels 310 in einem zylindrischen Gehäuse 330, wodurch ein umlaufender Spalt 350 zwischen dem Elektrodenwickel 310 und einer Gehäuseinnenwand des zylindrischen Gehäuses 330 ausgebildet wird.In a further step S120 of the method, the
In einem weiteren Schritt S130 des Verfahrens erfolgt ein Durchführen einer ersten Zyklisierung der Festkörperenergiespeicherzelle 300, wodurch aufgrund eine Gesamtvolumenzunahme erfolgt, wodurch der Spalt 350 geschlossen wird und ein ausreichender Druck zwischen dem Elektrodenwickel 310 und dem zylindrischen Gehäuse 330 ausgebildet wird.In a further step S130 of the method, a first cyclization of the solid-state
In
Der erste Schichtaufbau 200 weist eine Elektrode auf, die als erste Kathode 210, und eine weitere Elektrode, die als erste Anode 230 ausgebildet ist, auf. Zwischen der ersten Kathode 210 und der ersten Anode 230 ist eine Separator-Schicht, die als Festkörper-Elektrolytschicht 250 ausgebildet ist, angeordnet. Die erste Kathode 210 weist einen ersten Stromableiter 215 auf, der beidseitig jeweils eine erste Beschichtung 220 mit einem ersten Aktivmaterial aufweist. Der erste Stromableiter 215 weist insbesondere Aluminium auf. Dabei ist eine der beiden ersten Beschichtungen 220 mit dem ersten Aktivmaterial der Kathode auf einer in Bezug auf die y-Richtung Außenseite des erste Schichtaufbau 200 angeordnet. Die erste Anode 230 weist einen zweiten Stromableiter 235 auf, der beidseitig jeweils eine zweite Beschichtung 240 mit einem zweiten Aktivmaterial aufweist. Der zweite Stromableiter 235 weist insbesondere Kupfer auf. Die erste Anode 230 ist zwischen zwei Festkörper-Elektrolytschichten 250 angeordnet, so dass eine der beiden Festkörper-Elektrolytschichten 250 auf einer anderen Außenseite des ersten Schichtaufbaus 200 angeordnet ist.The
In
Der zweite Schichtaufbau 260 weist eine zweite Kathode 280 und eine zweite Anode 290 auf. Zwischen der zweiten Kathode 280 und der zweiten Anode 290 ist eine Separator-Schicht, die als Festkörper-Elektrolytschicht 250 ausgebildet ist, angeordnet. Die zweite Kathode 280 weist einen ersten Stromableiter 215 auf, der auf einer Seite eine erste Beschichtung 220 mit einem ersten Aktivmaterial aufweist. Auf einer anderen Seite ist der erste Stromableiter 215 mit einer Isolationsschicht 270 beschichtet, die in y-Richtung auf einer Außenseite des zweiten Schichtaufbaus 260 angeordnet ist. Der erste Stromableiter 215 weist insbesondere Aluminium auf. Die zweite Anode 290 weist einen zweiten Stromableiter 235 auf, der auf einer Seite eine zweite Beschichtung 240 mit einem zweiten Aktivmaterial aufweist. Dabei ist diese zweite Beschichtung 240 mit dem zweiten Aktivmaterial in y-Richtung benachbart zur Festkörper-Elektrolytschicht 250 angeordnet. Der zweite Stromableiter 235 weist insbesondere Kupfer auf.The
In
Die Festkörperenergiespeicherzelle 300 weist einen Elektrodenwickel 310 auf, der gemäß dem in
Alternativ kann der Elektrodenwickel 310 den zweiten Schichtaufbau 260 gemäß
Ebenso sind sogenannte hybride Systeme denkbar, bei denen der Festkörper-Elektrolytschicht 250 eine geringe Menge eines flüssigen Elektrolyten zugeführt wird.So-called hybrid systems are also conceivable in which a small amount of a liquid electrolyte is added to the solid-
In den
Die im Folgenden beschriebenen Zustände 400, 410, 420 des Aufbaus der Schichten betreffen die jeweiligen Dicken der ersten Beschichtung 220 und der zweiten Beschichtung 240 bzw. deren relative Dickenänderungen zueinander, wobei sich die Dicken der ersten Beschichtung 220 und der zweiten Beschichtung 240 in y-Richtung gemäß dem schematischen Koordinatensystem erstrecken.The
In
In
In
Eine Gesamtdickenänderung in y-Richtung des Elektrodenwickels 310 ist mit d1 gekennzeichnet. Im gewickelten Zustand erstreckt sich diese Gesamtdickenänderung in radialer Richtung zur Achse der Wicklung. Durch diese Gesamtdickenänderung wird der in
Alternativ ist es denkbar, die Gesamtdickenänderung bei einer ersten Entladung der Festkörperenergiespeicherzelle zu erreichen. Hierbei wären die Ionen, insbesondere Lithium-Ionen bereits in dem entsprechenden Aktivmaterial eingelagert, so dass, nachdem der Elektrodenwickel 310 in das zylindrische Gehäuse 330 angeordnet wurde, bei einem Entladevorgang durch Ionenaustausch in das andere Aktivmaterial eine Gesamtdickenänderung erfolgt.Alternatively, it is conceivable to achieve the overall thickness change during a first discharge of the solid-state energy storage cell. In this case, the ions, in particular lithium ions, would already be stored in the corresponding active material, so that after the
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.While at least one exemplary embodiment has been described above, it should be noted that a wide variety of variations thereon exist. It should also be noted that the exemplary embodiments described are merely non-limiting examples and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the devices and methods described herein. Rather, the foregoing description will provide a guide to those skilled in the art for implementing at least one exemplary embodiment, it being understood that various changes in the operation and arrangement of the elements described in an exemplary embodiment may be made without departing from the subject matter set forth in the appended claims, as well as their legal equivalents.
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST
- 100100
- Flussdiagrammflow chart
- S110S110
- Bereitstellen eines ElektrodenwickelsProviding an electrode coil
- S120S120
- Anordnen des Elektrodenwickels in einem zylindrischen GehäuseArranging the electrode coil in a cylindrical housing
- S130S130
- Durchführen einer ersten Zyklisierung Performing a first cyclization
- 200200
- Erster Schichtaufbaufirst layer structure
- 210210
- Erste KathodeFirst cathode
- 215215
- Erster StromableiterFirst current conductor
- 220220
- Erste Beschichtung mit erstem AktivmaterialFirst coating with first active material
- 230230
- Erste AnodeFirst anode
- 235235
- Zweiter StromableiterSecond current conductor
- 240240
- Zweite Beschichtung mit zweitem AktivmaterialSecond coating with second active material
- 250250
- Festkörper-Elektrolytschichtsolid-state electrolyte layer
- 260260
- Zweiter Schichtaufbausecond layer structure
- 270270
- Isolationsschichtinsulation layer
- 280280
- Zweite Kathodesecond cathode
- 290290
- Zweite Anode Second anode
- 300300
- Festkörperenergiespeicherzellesolid-state energy storage cell
- 310310
- Elektrodenwickelelectrode wrap
- 320320
- Ausschnitt des Elektrodenwickelssection of the electrode coil
- 330330
- Zylindrisches GehäuseCylindrical housing
- 340340
- Kerncore
- 350350
- Spalt gap
- 410, 420, 430410, 420, 430
- Erste, zweiter und dritter Zustand First, second and third states
- d1d1
- Gesamtdickenänderung in y-Richtungtotal thickness change in y-direction
- d2d2
- Dickenänderung zwischen Aufladung und EntladungThickness change between charging and discharging
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Title |
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