DE102015219473A1 - Electrode material, battery cell containing this and method for their preparation - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Elektrodenmaterial für eine Batteriezelle beschrieben, insbesondere für eine Lithium-Schwefel-Zelle, mit einem Elektrodenaktivmaterial (10), welches ein Polyacrylnitril-Schwefel-Komposit-Material enthält, wobei Partikel des Polyacrylnitril-Schwefel-Komposit-Materials (14) mit einer Beschichtung (18) aus einer Kohlenstoffmodifikation zumindest teilweise versehen sind.An electrode material for a battery cell is described, in particular for a lithium-sulfur cell, having an electrode active material (10) which contains a polyacrylonitrile-sulfur composite material, wherein particles of the polyacrylonitrile-sulfur composite material (14) a coating (18) made of a carbon modification are at least partially provided.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektrodenmaterial, eine Batteriezelle diese enthaltend sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to an electrode material, a battery cell containing these and a method for its production according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Lithiumionenbatterien beziehungsweise lithiumhaltige Batterien sind in vielen täglichen Anwendungen weit verbreitet. Sie werden beispielsweise in Computern, wie etwa Laptops, Mobiltelefonen, Smartphones und bei anderen Anwendungen eingesetzt. Auch bei der zurzeit stark vorangetriebenen Elektrifizierung von Fahrzeugen, wie etwa Kraftfahrzeugen, bieten derartige Batterien Vorteile. Aktuell verwendete Lithiumbatterien weisen etwa einen Energieinhalt auf, der bei angemessenem Batteriegewicht jedoch unter Umständen begrenzte Reichweiten von beispielsweise 200 km aufweisen kann. Eine vielversprechende Variante, um weitere Verbesserungen zu ermöglichen, sind beispielsweise Lithium-Schwefel-Technologien. Bekannte Lithium-Schwefel-Zellen können etwa Energiedichten von etwa 350 Wh/kg liefern, was deutlich über den konventioneller Zellen (ungefähr 200 Wh/kg) liegt. Lithium-ion batteries or lithium-containing batteries are widely used in many daily applications. They are used, for example, in computers such as laptops, mobile phones, smart phones, and other applications. Even with the currently highly advanced electrification of vehicles, such as motor vehicles, such batteries offer advantages. Currently used lithium batteries have about an energy content, which may have limited ranges of, for example, 200 km at reasonable battery weight. A promising variant to enable further improvements are, for example, lithium-sulfur technologies. Known lithium sulfur cells can deliver approximately 350 Wh / kg energy densities, well above conventional cells (approximately 200 Wh / kg).

Momentan kann jedoch die Lebensdauer von Lithium-Schwefel-Zellen begrenzt sein auf beispielsweise 100 Vollzyklen. Ein Grund kann insbesondere in der Diffusion von Polysulfiden weg von der Kathode und der Reaktion dieser an der Lithium-Metall-Anode gesehen werden. Verbesserte Ausführungsformen von Lithium-Schwefel-Zellen, bei denen die Schwefelausnutzung deutlich erhöht ist, und in carbonatbasierten Lösungsmitteln im Vergleich zu konventionellen Li-S-Zellen die Polysulfidbildung zurückgedrängt ist und dadurch die Lebensdauer der Zelle deutlich erhöht wird beruhen unter anderem darauf, dass Schwefel an zyklisiertes Polyacrylnitril teils kovalent gebunden ist, beziehungsweise dass ein Polyacrylnitril-Schwefel-Komposit als Aktivmaterial Verwendung findet.Currently, however, the lifetime of lithium-sulfur cells may be limited to, for example, 100 full cycles. One reason may be seen in particular in the diffusion of polysulfides away from the cathode and the reaction of these at the lithium metal anode. Improved embodiments of lithium-sulfur cells, in which the sulfur utilization is significantly increased, and in carbonate-based solvents in comparison to conventional Li-S cells, the polysulfide formation is suppressed and thereby the life of the cell is significantly increased, among other things, based on the fact that sulfur is partially covalently bonded to cyclized polyacrylonitrile, or that a polyacrylonitrile-sulfur composite is used as the active material.

Aus der US 2013/0224595 A1 , der US 2014/0154564 A1 und der US 2011/0111294 A1 sind Batterieelektroden bekannt, die ein Elektrodenaktivmaterial umfassen, welches eine Kohlenstoffbeschichtung aufweist. Weiterhin ist aus der WO 2012/149672 A1 ein Kathodenmaterial für eine Lithium-Schwefel-Batterie bekannt, welches ein Acrylnitril-basiertes Polymer, Schwefel und Graphene umfasst.From the US 2013/0224595 A1 , of the US 2014/0154564 A1 and the US 2011/0111294 A1 For example, battery electrodes comprising an electrode active material having a carbon coating are known. Furthermore, from the WO 2012/149672 A1 a cathode material for a lithium-sulfur battery which comprises an acrylonitrile-based polymer, sulfur and graphene.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Dem gegenüber wird ein Elektrodenmaterial, eine Batteriezelle dieses enthaltend sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche zur Verfügung gestellt. In contrast, an electrode material, a battery cell containing this and a process for its preparation with the characterizing features of the independent claims are provided.

Die beruht darauf, dass erfindungsgemäß ein Elektrodenmaterial zur Verfügung gestellt wird, welches sich insbesondere für die Verwendung in Lithium-Schwefel-Batteriezellen eignet und welches als Elektrodenaktivmaterial ein Polyacrylnitril-Schwefel-Kompositmaterial enthält und somit als Komposit-Elektrodenaktivmaterial ausgeführt ist. Erfindungsgemäß sind Partikel des Elektrodenaktivmaterials mit einer Beschichtung versehen, welche eine Kohlenstoffmodifikation enthält. Auf diese Weise kann die elektrische Anbindung des Elektrodenaktivmaterials bspw. an einen Stromableiter einer entsprechenden Elektrode bzw. die elektrisch Anbindung oder elektrische Kontaktierung der im Elektrodenaktivmaterial enthaltenen Polyacrylnitril-Schwefel-Partikel, insbesondere eines Schwefelpolyacrylnitrils (SPAN) deutlich verbessert werden. This is based on the fact that according to the invention an electrode material is made available which is suitable in particular for use in lithium-sulfur battery cells and which contains a polyacrylonitrile-sulfur composite material as the electrode active material and is thus designed as a composite electrode active material. According to the invention, particles of the electrode active material are provided with a coating which contains a carbon modification. In this way, the electrical connection of the electrode active material, for example, to a current conductor of a corresponding electrode or the electrical connection or electrical contacting of the polyacrylonitrile-sulfur particles contained in the electrode active material, in particular a sulfur polyacrylonitrile (SPAN) can be significantly improved.

Damit zeigt das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial aufgrund eines Netzwerks an elektrischen Leitpfaden eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit bzw. einen geringeren ohmschen Widerstand als Elektrodenmaterialien, die ein unbeschichtetes Elektrodenaktivmaterial enthalten. Gleichzeitig bleibt ein hohes Diffusionsvermögen für Lithiumionen innerhalb des Elektrodenaktivmaterials erhalten.Thus, due to a network of electrical conductive paths, the electrode material according to the invention exhibits a very high electrical conductivity or a lower ohmic resistance than electrode materials which contain an uncoated electrode active material. At the same time, a high diffusibility for lithium ions within the electrode active material is maintained.

Dabei verbessert insbesondere die erhöhte elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenmaterials und eine optimierte elektrische Anbindung des Elektrodenaktivmaterials durch die Beschichtung mit einer Kohlenstoffmodifikation die Ratenfähigkeit einer das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial enthaltenden Batteriezelle. In particular, the increased electrical conductivity of the electrode material and an optimized electrical connection of the electrode active material through the coating with a carbon modification improve the rate capability of a battery cell containing the electrode material according to the invention.

Dabei wird, wie auch im Folgenden, unter einem Elektrodenaktivmaterial ein Bestandteil eines Elektrodenmaterials verstanden, an dessen Oberfläche elektrochemische Vorgänge ablaufen, die beim Betrieb einer das Elektrodenmaterial enthaltenen Batteriezelle bei der Abgabe oder Aufnahme elektrischer Energie ablaufen. Diese können beispielsweise auch Lithiierungs- und Delithiierungsvorgänge umfassen.Here, as in the following, an electrode active material is understood to mean a constituent of an electrode material on the surface of which electrochemical processes take place which occur during the discharge or absorption of electrical energy during operation of a battery cell containing the electrode material. These may include, for example, lithiation and delithiation processes.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

So ist es von Vorteil, wenn die Beschichtung mit einer Kohlenstoffmodifikation netzförmig bzw. porös ausgeführt ist. Auf diese Weise ist ein direkter Zugang beispielsweise von Lithium-Ionen zu dem im Elektrodenaktivmaterial enthaltenen Polyacrylnitril-Schwefel-Kompositwerkstoff möglich. Dies verbessert die Ratenfähigkeit eines derart beschichteten Elektrodenaktivmaterials und damit eines dieses enthaltenden Batteriezelle weiter. Dieser beruht darauf, dass die Leitfähigkeit von Lithiumionen in einem Elektrolyten, der Poren der Beschichtung füllt, tendenziell höher ist als in der Beschichtung selbst und damit das Elektrodenaktivmaterial gleichzeitig ebenso gut mit lithiumleitenden Pfaden kontaktiert ist.Thus, it is advantageous if the coating with a carbon modification is reticulated or porous. In this way, direct access of, for example, lithium ions to the polyacrylonitrile-sulfur composite material contained in the electrode active material is possible. This improves the rate capability of such a coated Electrode active material and thus a battery cell containing this on. This is based on the fact that the conductivity of lithium ions in an electrolyte that fills the pores of the coating, tends to be higher than in the coating itself and thus the electrode active material is just as well contacted with lithium-conducting paths.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Schichtdicke der Beschichtung mit einer Kohlenstoffmodifikation < 20 nm beträgt, vorzugsweise < 5 nm.Furthermore, it is advantageous if the layer thickness of the coating with a carbon modification is <20 nm, preferably <5 nm.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Herstellung des erfindungsgemäßen Elektrodenmaterials derart, dass ein Polyacrylnitril-Schwefel-Kompositmaterial mit einer Verbindung umgesetzt wird, die als Kohlenstoffquelle wirkt und beispielsweise Zitronensäure oder Glukose ist und auf diese Weise eine Beschichtung aus einer Kohlenstoffmodifikation auf der Oberfläche des Polyacrylnitril-Schwefel-Kompositwerkstoffs erzeugt wird. Die Verwendung einer geeigneten Kohlenstoffquelle führt dazu, dass die entsprechenden Reaktionstemperaturen beispielsweise unter 200°C gehalten werden können und es somit nicht zu einer thermischen Zersetzung bzw. einer für die elektrochemischen Eigenschaften der Batteriezelle negativen thermischen strukturellen Veränderung des Polyacrylnitril-Schwefel-Kompositmaterials kommen kann. According to a particularly advantageous embodiment of the present invention, the preparation of the electrode material according to the invention is carried out such that a polyacrylonitrile-sulfur composite material is reacted with a compound which acts as a carbon source and is, for example, citric acid or glucose and in this way a coating of a carbon modification on the Surface of the polyacrylonitrile-sulfur composite material is produced. The use of a suitable carbon source means that the corresponding reaction temperatures can be kept below 200 ° C., for example, and thus can not lead to thermal decomposition or a thermal structural change of the polyacrylonitrile-sulfur composite material which is negative for the electrochemical properties of the battery cell.

Das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial findet beispielsweise Verwendung in entsprechenden Batteriezellen, insbesondere in Lithium-Schwefel-Batteriezellen. Diese wiederum finden Anwendung in mobilen Anwendungen, beispielsweise in mobilen Einrichtungen der Telekommunikation und tragbaren Computern, in Fahrzeugen, wie beispielsweise Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeuge oder Plug-In-Hybridfahrzeugen sowie E-Bikes oder anderen Elektrozweirädern, sowie in stationären Anwendungen zur Speicherung elektrischer Energie, insbesondere zur Speicherung regenerativer erzeugter elektrischer Energie.The electrode material according to the invention finds use, for example, in corresponding battery cells, in particular in lithium-sulfur battery cells. These in turn find application in mobile applications, for example in mobile devices of telecommunications and portable computers, in vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles or plug-in hybrid vehicles and e-bikes or other electric bicycles, as well as in stationary applications for storing electrical energy, in particular for storing regenerative electrical energy.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

In der Zeichnung sind beispielhaft vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:In the drawing, exemplary embodiments of the present invention are shown and explained in more detail in the following description of the figures. It shows:

1: Eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Elektrodenmaterials gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 1 FIG. 1 shows a schematic representation of an electrode material according to the invention according to a first embodiment of the present invention, FIG.

2: Einen schematischen Querschnitt durch eine Batteriezelle enthaltend das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial gemäß 1 und 2 A schematic cross section through a battery cell containing the electrode material according to the invention according to FIG 1 and

3 Die schematische Darstellung des Verfahrensablaufs eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. 3 The schematic representation of the procedure of a manufacturing method according to the invention.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Elektrodenaktivmaterial 10 schematisch verdeutlicht. Das erfindungsgemäße Elektrodenmaterial 10 umfasst eine Matrix 12 beispielsweise aus einem insbesondere für Lithium-Ionen leitfähigen polymeren Binder. Alternativ können auch sonstige übliche Binder eingesetzt werden, deren Poren mit einem Elektrolyt versehen sind oder versehen werden können. Eine dem Elektrodenmaterial zugeordnete polymere Matrix 12 wird auch als Katholyt bezeichnet.In 1 is an electrode active material according to the invention 10 illustrated schematically. The electrode material according to the invention 10 includes a matrix 12 for example, from a particular for lithium-ion conductive polymeric binder. Alternatively, other conventional binders can be used, the pores are provided with an electrolyte or can be provided. A polymeric matrix associated with the electrode material 12 is also called catholyte.

In die Matrix 12 sind beispielsweise mit einer leitfähigen Beschichtung 18 versehene Partikel eines Elektrodenaktivmaterials 14 eingebettet. Dabei umfasst das Elektrodenaktivmaterial 14 beispielsweise einen Schwefel-Polyacrylnitril-Kompositmaterial (SPAN). Das Elektrodenaktivmaterial 14 kann auch vollständig aus SPAN gebildet sein. Dabei wird unter einem Elektrodenaktivmaterial eine Materialkomponente verstanden, an deren Oberfläche beispielsweise im Betrieb einer entsprechenden Batteriezelle elektrochemische Vorgänge ablaufen, die Grundlage der von der Batteriezelle abgegebenen bzw. aufgenommenen elektrischen Leistung sind. Dabei kann es sich insbesondere um Lithiierungs- bzw. Delithiierungsvorgänge handeln. Das Elektrodenmaterial 10 kann zusätzlich noch weitere kohlenstoffbasierte Leitzusätze bzw. Additive enthalten.Into the matrix 12 are for example with a conductive coating 18 provided particles of an electrode active material 14 embedded. In this case, the electrode active material comprises 14 for example, a sulfur-polyacrylonitrile composite (SPAN). The electrode active material 14 can also be made entirely of SPAN. In this case, an electrode active material is understood as meaning a material component on whose surface, for example during operation of a corresponding battery cell, electrochemical processes take place which are the basis of the electrical power output or absorbed by the battery cell. These may in particular be lithiation or delithiation processes. The electrode material 10 may additionally contain other carbon-based conductive additives or additives.

Die Partikel des Elektrodenaktivmaterials 14 sind beispielsweise mit einer Beschichtung 18 aus einem elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise einer Kohlenstoffmodifikation versehen. Bei dieser Kohlenstoffmodifikation kann es sich beispielsweise um Ruß, Graphene, Graphit oder um eine sonstige amorphe Kohlenstoffmodifikation handeln. Auch Mischungen der genannten Kohlenstoffmodifikation untereinander sind geeignet. The particles of the electrode active material 14 are for example with a coating 18 made of an electrically conductive material such as a carbon modification. This carbon modification may be, for example, carbon black, graphene, graphite or any other amorphous carbon modification. Also, mixtures of said carbon modification with each other are suitable.

In 2 ist eine erfindungsgemäße Batteriezelle dargestellt, die ein Elektrodenmaterial gemäß 1 beinhaltet. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteilkomponenten wie in 1. In 2 a battery cell according to the invention is shown, which is an electrode material according to 1 includes. Here, the same reference numerals designate the same component components as in FIG 1 ,

Die Batteriezelle 20 umfasst eine Schicht 21 des erfindungsgemäßen Elektrodenmaterials 10. Die Schicht 21 des Elektrodenmaterials 10 ist beispielsweise als Oberfläche einer ersten Elektrode 22 ausgeführt, welche beispielsweise als Kathode der Batteriezelle 20 dient. Die erste Elektrode 22 kann weiterhin als separates Bauteil einen ersten Stromsammler 24 beinhalten, welcher beispielsweise einer elektrisch leitfähigen Anbindung der ersten Elektrode 22 an einen nicht dargestellten Batteriepol der Batteriezelle 20 dient. The battery cell 20 includes a layer 21 of the electrode material according to the invention 10 , The layer 21 of the electrode material 10 is, for example, as the surface of a first electrode 22 executed, which, for example, as the cathode of the battery cell 20 serves. The first electrode 22 can continue as a separate component, a first current collector 24 which, for example, an electrically conductive connection of the first electrode 22 to a battery, not shown, of the battery cell 20 serves.

An die Schicht 21 des Elektrodenmaterials 10 grenzt beispielsweise auf einer der ersten Elektrode 22 abgewandten Großfläche der Schicht 21 des Elektrodenmaterials 10 ein Separator 27 zur elektrischen Trennung der ersten Elektrode 22 gegenüber einer zweiten Elektrode 26, welche auf dessen der ersten Elektrode 22 abgewandten Großfläche positioniert ist und die beispielsweise als Anode der Batteriezelle 20 fungiert. Die zweite Elektrode 26 umfasst dabei beispielsweise einen zweiten Stromsammler 28, der der elektrischen Kontaktierung der zweiten Elektrode 26 mit einem nicht dargestellten zweiten Batteriepol der Batteriezelle 20 dient. Ist die zweite Elektrode 26 als Lithiumanode ausgeführt, übernimmt das darin vorgesehene elementare Lithium bspw. in Form einer Lithiumfolie bspw. die Funktion des zweiten Stromsammlers 28 und dieser kann dann als separates Bauteil entfallen. To the shift 21 of the electrode material 10 for example, it borders on one of the first electrodes 22 remote large area of the layer 21 of the electrode material 10 a separator 27 for the electrical separation of the first electrode 22 opposite a second electrode 26 which on the first electrode 22 positioned away from the large area and the example, as the anode of the battery cell 20 acts. The second electrode 26 includes, for example, a second current collector 28 , the electrical contacting of the second electrode 26 with a second battery pole, not shown, of the battery cell 20 serves. Is the second electrode 26 As embodied as a lithium anode, the elementary lithium provided therein takes over, for example, in the form of a lithium foil, for example, the function of the second current collector 28 and this can then be omitted as a separate component.

Der Separator 27 kann dabei im Falle der Ausführung der erfindunsgemäßen Batteriezelle 20 mit einem flüssigen Elektrolyt ein klassischer, poröser Polymerseparator bspw. aus PE sein oder aber bevorzugt eine Schicht, insbesondere eine polymerbasierte Schicht eines Polymerelektrolyten oder eines Block-Copolymeren.The separator 27 can in the case of the execution of erfindunsgemäßen battery cell 20 with a liquid electrolyte, a classic, porous polymer separator, for example, be made of PE or preferably a layer, in particular a polymer-based layer of a polymer electrolyte or a block copolymer.

Das so gebildete Konglomerat aus erster Elektrode 22, der Schicht 21 des Elektrodenmaterials 10 und der zweiten Elektrode 26 ist beispielsweise in einem Gehäuse 30 der Batteriezelle 20 untergebracht.The conglomerate of first electrode thus formed 22 , the layer 21 of the electrode material 10 and the second electrode 26 is for example in a housing 30 the battery cell 20 accommodated.

In 3 ist schematisch der Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Elektrodenmaterials 10 dargestellt. Dabei bezeichnen weiterhin gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteilkomponenten wie in den vorhergehenden Figuren. In 3 schematically is the sequence of a method for producing the electrode material according to the invention 10 shown. In this case, the same reference numerals designate the same component components as in the preceding figures.

Das Verfahren 60 umfasst einen ersten Schritt 62, im Rahmen dessen Partikel des Elektrodenaktivmaterials 14 synthetisiert werden. Dies erfolgt beispielsweise durch die Umsetzung von Polyacrylnitril mit elementaren Schwefel bei Temperaturen vorzugsweise < 600°C, insbesondere zwischen 400°C und 500°C beispielsweise unter einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere unter Argon. The procedure 60 includes a first step 62 , in the context of which particles of the electrode active material 14 be synthesized. This is done, for example, by the reaction of polyacrylonitrile with elemental sulfur at temperatures of preferably <600 ° C., in particular between 400 ° C. and 500 ° C., for example under a protective gas atmosphere, in particular under argon.

In einem zweiten Schritt 64 werden beispielsweise Carbonisierungsmittel vorgelegt. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Lösung von Zitronensäure oder von Glukose handeln. In einem dritten Schritt 66 erfolgt dann eine Sprühpyrolyse einer Suspension des erzeugten SPAN zusammen mit dem Carbonisierungsmittel bzw. einer Lösung dieses Carbonisierungsmittels bei einer Temperatur vorzugsweise < 200°C. In a second step 64 For example, carbonating agents are presented. This may be, for example, a solution of citric acid or glucose. In a third step 66 Then, a spray pyrolysis of a suspension of the produced SPAN together with the carbonating agent or a solution of this carbonizing agent at a temperature preferably <200 ° C.

Gemäß einer alternativen Route kann die im Rahmen des ersten Schritts 62 erzeugte Fraktion aus SPAN auch mittels eines CVD-(Chemical Vapor Deposition)-Verfahrens erzeugt werden. Dazu wird gemäß einem alternativen Schritt 68 das in Schritt 62 erzeugte SPAN mittels eines CVD-Verfahrens oberflächlich mit Kohlenstoff beschichtet. Das auf diese Weise erzeugte, mit einer elektrisch leitfähigen Oberflächenschicht 18 versehene Elektrodenaktivmaterial 14 kann dann in einem Schritt 70 zu einer Schicht 21 eines Elektrodenmaterials 10 beispielsweise unter Zusatz eines geeigneten polymeren Binders oder eines Polymerelektrolyten (Katholyt) ggf. unter Zugabe weiterer Zusätze zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit verarbeitet werden. According to an alternative route, the fraction of SPAN generated in the first step 62 may also be generated by means of a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. This is done according to an alternative step 68 that in step 62 produced SPAN by means of a CVD process superficially coated with carbon. The produced in this way, with an electrically conductive surface layer 18 provided electrode active material 14 can then in one step 70 to a layer 21 an electrode material 10 for example, with the addition of a suitable polymeric binder or a polymer electrolyte (catholyte) optionally with the addition of further additives to increase the electrical conductivity can be processed.

Die auf diese Weise fertiggestellte Schicht 21 eines Elektrodenmaterials 10 kann dann im Rahmen der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Batteriezelle 20 verwendet werden. The finished layer in this way 21 an electrode material 10 can then under the in 2 illustrated battery cell according to the invention 20 be used.

Die erfindungsgemäße Batteriezelle 20 kann in vorteilhafter Weise in Batteriemodulen durch Parallel- oder Reihenschaltung mehrerer erfindungsgemäßer Batteriezellen 20 eingesetzt werden. Derartige Batteriemodule finden Anwendung beispielsweise in portablen Anwendungen wie tragbaren Computern oder portablen Einrichtungen der Telekommunikation sowie in mobilen Anwendungen beispielsweise in e-Bikes oder Elektrofahrzeugen bzw. Hybrid- oder Plug-In-Hybridfahrzeugen, sowie in stationären Anwendungen beispielsweise im Rahmen von Speichern zur Speicherung elektrischer Energie, die insbesondere auf regenerativem Wege erzeugt wurde. The battery cell according to the invention 20 can advantageously in battery modules by parallel or series connection of several inventive battery cells 20 be used. Such battery modules are used, for example, in portable applications such as portable computers or portable telecommunications devices and in mobile applications such as e-bikes or electric vehicles or hybrid or plug-in hybrid vehicles, as well as in stationary applications, for example in the context of storage for storing electrical Energy generated in particular by renewable means.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 2012/149672 A1 [0004] WO 2012/149672 A1 [0004]

Claims (8)

Elektrodenmaterial für eine Batteriezelle, insbesondere für eine Lithium-Schwefel-Zelle, mit einem Elektrodenaktivmaterial (10), welches ein Polyacrylnitril-Schwefel-Komposit-Material enthält, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel des Polyacrylnitril-Schwefel-Komposit-Materials (14) mit einer Beschichtung (18) aus einer Kohlenstoffmodifikation zumindest teilweise versehen sind.Electrode material for a battery cell, in particular for a lithium-sulfur cell, having an electrode active material ( 10 ), which contains a polyacrylonitrile-sulfur composite material, characterized in that particles of the polyacrylonitrile-sulfur composite material ( 14 ) with a coating ( 18 ) are at least partially provided from a carbon modification. Elektrodenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (18) mit einer Kohlenstoffmodifikation netzförmig oder porös ausgeführt ist.Electrode material according to claim 1, characterized in that the coating ( 18 ) is executed with a carbon modification reticulated or porous. Elektrodenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (18) mit einer Kohlenstoffmodifikation eine Schichtdicke < 20 nm, insbesondre < 5 nm aufweist. Electrode material according to claim 1 or 2, characterized in that the coating ( 18 ) having a carbon modification has a layer thickness <20 nm, in particular <5 nm. Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kompositmaterial aus Schwefel und Polyacrylnitril unter Zusatz einer Kohlenstoff freisetzenden Verbindung mit einer Beschichtung aus einer Kohlenstoffmodifikation versehen wird.A process for producing an electrode material according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a composite material of sulfur and polyacrylonitrile is provided with the addition of a carbon-releasing compound with a coating of a carbon modification. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kohlenstoffquelle Glukose oder Zitronensäure verwendet wird.A method according to claim 4, characterized in that is used as the carbon source of glucose or citric acid. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen einer Beschichtung mit einer Kohlenstoffmodifikation aus der Kohlenstoffquelle mittels Sprühpyrolyse oder einem CVD-Verfahren erfolgt. A method according to claim 4 or 5, characterized in that the production of a coating with a carbon modification from the carbon source by means of spray pyrolysis or a CVD method. Batteriezelle enthaltend eine Anode und eine Kathode, dadurch819 gekennzeichnet, dass die Kathode (22) ein Elektrodenaktivmaterial (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst. Battery cell containing an anode and a cathode, characterized 819 characterized in that the cathode ( 22 ) an electrode active material ( 10 ) according to one of claims 1 to 3. Verwendung einer Batteriezelle nach Anspruch 7 in Batteriemodulen in Fahrzeugen, Elektrozweirädern oder stationären Anwendungen zur Speicherung insbesondere regenerativ erzeugter, elektrischer Energie.Use of a battery cell according to claim 7 in battery modules in vehicles, electric bicycles or stationary applications for storing in particular regeneratively generated electrical energy.
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