DE102016203240A1 - Process for producing an electrode, electrode and battery cell - Google Patents

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Marcus Wegner
Andreas Haeffelin
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (21, 22) für eine Batteriezelle (2), umfassend folgende Schritte: – Erzeugen eines folienartigen Rohlings, welcher Partikel eines Aktivmaterials enthält; – Ausrichten der Partikel innerhalb des Rohlings in eine Längsrichtung durch mechanische Einwirkung auf den Rohling; – Erstellung einer Aktivmaterialschicht (41, 42) aus dem Rohling; – Aufbringen der Aktivmaterialschicht (41, 42) auf einen Stromableiter (31, 32), oder umfassend folgende Schritte: – Erzeugen eines folienartigen Rohlings (50), welcher Partikel (60) eines Aktivmaterials enthält; – Aufbringen der Rohlings (50) auf einen Stromableiter (31, 32); – Ausrichten der Partikel (60) innerhalb des Rohlings (50) in eine Längsrichtung (x) durch mechanische Einwirkung auf den Rohling (50); – Erstellung einer Aktivmaterialschicht (41, 42) aus dem Rohling (50). Die Erfindung betrifft ferner eine Elektrode (21, 22) für eine Batteriezelle (2), die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, sowie eine Batteriezelle (2), die mindestens eine erfindungsgemäße Elektrode (21, 22) umfasst.The invention relates to a method for producing an electrode (21, 22) for a battery cell (2), comprising the following steps: - producing a foil-like blank which contains particles of an active material; - Aligning the particles within the blank in a longitudinal direction by mechanical action on the blank; - Creation of an active material layer (41, 42) from the blank; Applying the active material layer (41, 42) to a current conductor (31, 32), or comprising the following steps: - producing a foil-like blank (50) which contains particles (60) of an active material; - applying the blanks (50) to a current collector (31, 32); - Aligning the particles (60) within the blank (50) in a longitudinal direction (x) by mechanical action on the blank (50); - Creation of an active material layer (41, 42) from the blank (50). The invention further relates to an electrode (21, 22) for a battery cell (2), which is produced by the method according to the invention, and to a battery cell (2) which comprises at least one electrode (21, 22) according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Batteriezelle. Die Erfindung betrifft ferner eine Elektrode, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, sowie eine Batteriezelle, die eine erfindungsgemäße Elektrode umfasst.The invention relates to a method for producing an electrode for a battery cell. The invention further relates to an electrode produced by the method according to the invention and to a battery cell comprising an electrode according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. Eine Batterie umfasst dabei eine oder mehrere Batteriezellen.Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here, a distinction is made between primary batteries and secondary batteries. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. A battery comprises one or more battery cells.

In einem Akkumulator finden insbesondere Lithium-basierte Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen kommen unter anderem in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen (Electric Vehicle, EV), Hybridfahrzeugen (Hybride Electric Vehicle, HEV) sowie Plug-In-Hybridfahrzeugen (Plug-In-Hybride Electric Vehicle, PHEV) zum Einsatz.In particular, lithium-based battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge. In particular, lithium-ion battery cells are used, inter alia, in motor vehicles, in particular in electric vehicles (electric vehicle, EV), hybrid vehicles (hybrid electric vehicle, HEV) and plug-in hybrid vehicles (PHEV).

Lithium-basierte Batteriezellen weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird, und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Bei dem Aktivmaterial für die Kathode handelt es sich beispielsweise um ein Metalloxid oder ein schwefelhaltiges Material. Bei dem Aktivmaterial für die Anode handelt es sich beispielsweise um Graphit oder Silizium oder metallisches Lithium.Lithium-based battery cells have a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, also referred to as an anode. The cathode and the anode each comprise a current conductor, on which an active material is applied. The active material for the cathode is, for example, a metal oxide or a sulfur-containing material. The active material for the anode is, for example, graphite or silicon or metallic lithium.

Das Dokument DE 10 2015 105 155 A1 offenbart eine Batterie, welche eine positive Elektrode und eine negative Elektrode aufweist. Beide Elektroden umfassen ein Aktivmaterial. Bei der Herstellung der Elektroden wird das Aktivmaterial für die positive Elektrode ebenso wie für die negative Elektrode mittels eines Ultraschallhomogenisators dispergiert. The document DE 10 2015 105 155 A1 discloses a battery having a positive electrode and a negative electrode. Both electrodes comprise an active material. In the preparation of the electrodes, the positive electrode active material as well as the negative electrode is dispersed by means of an ultrasonic homogenizer.

Das Dokument DE 11 2014 000 438 T5 offenbart eine Batterie und ein Verfahren zur Herstellung der Batterie. Die Batterie umfasst dabei eine positive Elektrodenschicht und eine negative Elektrodenschicht. Das Aktivmaterial für die positive Elektrode ebenso wie für die negative Elektrode wird dabei hergestellt, indem das betreffende Aktivmaterial mithilfe eines Ultraschalldispersers gerührt wird. The document DE 11 2014 000 438 T5 discloses a battery and a method of manufacturing the battery. The battery comprises a positive electrode layer and a negative electrode layer. The active material for the positive electrode as well as for the negative electrode is thereby produced by the active material in question is stirred by means of a Ultraschalldispersers.

Das Dokument DE 10 2011 088 824 A1 offenbart Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien sowie Verfahren zu deren Herstellung. Dabei wird ein elektrisch leitfähiges Kollektorband mit dem Aktivmaterial beschichtet. Anschließend werden unbeschichtete Bereiche des Kollektorbandes durch Längsdehnung verformt. The document DE 10 2011 088 824 A1 discloses electrodes for lithium-ion batteries and methods for their preparation. In this case, an electrically conductive collector belt is coated with the active material. Subsequently, uncoated areas of the collector belt are deformed by longitudinal expansion.

Das Dokument DE 10 2010 038 518 A1 offenbart Aktivmaterial zur Anwendung in Elektroden, insbesondere von Kondensatoren. Das gemäß diesem Verfahren hergestellte Aktivmaterial weist eine hohe Porosität und eine geringe Tortuosität auf.The document DE 10 2010 038 518 A1 discloses active material for use in electrodes, in particular capacitors. The active material produced according to this process has a high porosity and a low tortuosity.

In dem Artikel " Particle column formation in a stationary ultrasonic field" aus dem Journal of the Acoustical Society of America, Jahrgang 1992 , ist beschrieben, wie sich Partikel in einer Suspension bei Bestrahlung mit Ultraschallwellen anordnen.By doing Article "Particle column formation in a stationary ultrasonic field" from the Journal of the Acoustical Society of America, born in 1992 , describes how particles are arranged in a suspension upon irradiation with ultrasonic waves.

Der Artikel "UNDERSTANDING THE LINKS BETWEEN MOLECULAR AND PARTICLE ORIENTATION IN CARBON NANOFIBRE REINFORCED POLYPROPYLENE" vom Physics Department, University of Leeds , beschreibt das Verhalten eines Verbundwerkstoffs, welcher Polystyrole und Karbonfasern enthält, unter Zugbelastung.Of the "UNDERSTANDING THE LINKS BETWEEN MOLECULAR AND PARTICLE ORIENTATION IN CARBON NANOFIBER REINFORCED POLYPROPYLENE" by the Physics Department, University of Leeds , describes the behavior of a composite containing polystyrenes and carbon fibers under tensile loading.

Aus dem Artikel "Stretching-induced conductivity enhancement of LiI(PEO)-polymer electrolyte" der Electrochimica Acta, Volume 45, Januar 2000 , ist bekannt, dass die ionische Leitfähigkeit von Polyethylenoxid durch Zugbelastung vergrößert wird.From the Article "Stretching-induced conductivity enhancement of LiI (PEO) -polymer electrolyte" of the Electrochimica Acta, Volume 45, January 2000 It is known that the ionic conductivity of polyethylene oxide is increased by tensile loading.

Aus dem Artikel "Polymer chain organization in tensile-stretched poly(ethylene oxide)-based polymer electrolytes" der Electrochimica Acta, Volume 57, Dezember 2011 , geht ebenfalls hervor, dass die ionische Leitfähigkeit von Polyethylenoxid durch Zugbelastung vergrößert wird.From the Article "Polymer chain organization in tensile-stretched poly (ethylene oxide) -based polymer electrolytes" of the Electrochimica Acta, Volume 57, December 2011 , also shows that the ionic conductivity of polyethylene oxide is increased by tensile loading.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein erstes Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Batteriezelle vorgeschlagen. Dabei kann es sich um eine negative Elektrode handeln, die auch als Anode bezeichnet wird, oder um eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird. Das erfindungsgemäße erste Verfahren umfasst folgende Schritte:
Zunächst wird ein Rohling erzeugt, welcher folienartig ausgebildet ist, und welcher Partikel eines Aktivmaterials enthält. Wenn der Rohling zur Herstellung einer Anode vorgesehen ist, so handelt es sich bei dem Aktivmaterial beispielsweise um Graphit oder Silizium. Wenn der Rohling zur Herstellung einer Kathode vorgesehen ist, so handelt es sich bei dem Aktivmaterial beispielsweise um ein Metalloxid.A first method for producing an electrode for a battery cell is proposed. This may be a negative electrode, which is also referred to as an anode, or a positive electrode, which is also referred to as a cathode. The first method according to the invention comprises the following steps:
First, a blank is produced, which is formed like a film, and which contains particles of an active material. When the blank for making an anode is provided, it is the active material, for example, graphite or silicon. When the blank is intended to be a cathode, the active material is, for example, a metal oxide.

Anschließend werden die Partikel innerhalb des Rohlings durch mechanische Einwirkung auf den Rohling in eine Längsrichtung ausgerichtet. Dabei werden die Partikel innerhalb des Rohlings säulenartig oder lamellar oder in Form einer Kette angeordnet.Subsequently, the particles within the blank are aligned by mechanical action on the blank in a longitudinal direction. The particles are arranged within the blank in a columnar or lamellar manner or in the form of a chain.

Danach wird aus dem Rohling durch entsprechende Weiterbehandlung eine Aktivmaterialschicht erstellt. Die Art der Weiterbehandlung hängt dabei von dem Material des Rohlings ab. Im Folgenden werden auch geeignete Arten der Weiterbehandlung beschrieben. Die Aktivmaterialschicht ist dabei auch folienartig ausgebildet.Thereafter, an active material layer is created from the blank by appropriate further treatment. The type of further treatment depends on the material of the blank. The following also describes suitable types of further processing. The active material layer is also formed like a film.

Anschließend wird die Aktivmaterialschicht auf einen Stromableiter aufgebracht. Der Stromableiter ist dabei elektrisch leitend und ebenfalls folienartig ausgebildet. Wenn der Stromableiter zur Herstellung einer Anode vorgesehen ist, so ist er beispielsweise aus Kupfer gefertigt. Wenn der Stromableiter zur Herstellung einer Kathode vorgesehen ist, so ist er beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Subsequently, the active material layer is applied to a current collector. The current conductor is electrically conductive and also formed like a film. If the current conductor is provided for producing an anode, it is made of copper, for example. If the current conductor is provided for producing a cathode, it is made of aluminum, for example.

Die Aktivmaterialschicht bildet gemeinsam mit dem Stromableiter die Elektrode. Die Aktivmaterialschicht wird derart auf den Stromableiter aufgebracht, dass die Längsrichtung, in welche die Partikel ausgerichtet sind, zumindest annähernd rechtwinklig zu dem Stromableiter orientiert ist.The active material layer forms the electrode together with the current conductor. The active material layer is applied to the current collector such that the longitudinal direction in which the particles are aligned is oriented at least approximately at right angles to the current conductor.

Es wird auch ein zweites Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Batteriezelle vorgeschlagen. Auch dabei kann es sich um eine negative Elektrode handeln, die auch als Anode bezeichnet wird, oder um eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird. Das erfindungsgemäße zweite Verfahren umfasst folgende Schritte:
Zunächst wird ein Rohling erzeugt, welcher folienartig ausgebildet ist, und welcher Partikel eines Aktivmaterials enthält. Wenn der Rohling zur Herstellung einer Anode vorgesehen ist, so handelt es sich bei dem Aktivmaterial beispielsweise um Graphit oder Silizium. Wenn der Rohling zur Herstellung einer Kathode vorgesehen ist, so handelt es sich bei dem Aktivmaterial beispielsweise um ein Metalloxid.A second method for producing an electrode for a battery cell is also proposed. This may also be a negative electrode, which is also referred to as an anode, or a positive electrode, which is also referred to as a cathode. The second method according to the invention comprises the following steps:
First, a blank is produced, which is formed like a film, and which contains particles of an active material. If the blank is intended for the production of an anode, then the active material is, for example, graphite or silicon. When the blank is intended to be a cathode, the active material is, for example, a metal oxide.

Anschließend wird der Rohling auf einen Stromableiter aufgebracht. Der Stromableiter ist dabei elektrisch leitend und ebenfalls folienartig ausgebildet. Wenn der Stromableiter zur Herstellung einer Anode vorgesehen ist, so ist er beispielsweise aus Kupfer gefertigt. Wenn der Stromableiter zur Herstellung einer Kathode vorgesehen ist, so ist er beispielsweise aus Aluminium gefertigt.Subsequently, the blank is applied to a current conductor. The current conductor is electrically conductive and also formed like a film. If the current conductor is provided for producing an anode, it is made of copper, for example. If the current conductor is provided for producing a cathode, it is made of aluminum, for example.

Anschließend werden die Partikel innerhalb des Rohlings durch mechanische Einwirkung auf den Rohling in eine Längsrichtung ausgerichtet. Dabei werden die Partikel innerhalb des Rohlings säulenartig oder lamellar oder in Form einer Kette angeordnet. Die Längsrichtung, in welche die Partikel ausgerichtet werden, ist dabei zumindest annähernd rechtwinklig zu dem Stromableiter orientiert.Subsequently, the particles within the blank are aligned by mechanical action on the blank in a longitudinal direction. The particles are arranged within the blank in a columnar or lamellar manner or in the form of a chain. The longitudinal direction, in which the particles are aligned, is oriented at least approximately at right angles to the current conductor.

Danach wird aus dem Rohling durch entsprechende Weiterbehandlung eine Aktivmaterialschicht erstellt. Die Art der Weiterbehandlung hängt dabei von dem Material des Rohlings ab. Im Folgenden werden auch geeignete Arten der Weiterbehandlung beschrieben. Die Aktivmaterialschicht ist dabei auch folienartig ausgebildet.Thereafter, an active material layer is created from the blank by appropriate further treatment. The type of further treatment depends on the material of the blank. The following also describes suitable types of further processing. The active material layer is also formed like a film.

Die Aktivmaterialschicht bildet dann gemeinsam mit dem Stromableiter die Elektrode. Der Schritt zur Ausrichtung der Partikel innerhalb des Rohlings durch mechanische Einwirkung auf den Rohling in die Längsrichtung und der Schritt zur Weiterbehandlung zur Erstellung der Aktivmaterialschicht müssen nicht zwingend nacheinander ausgeführt werden sondern können auch gleichzeitig stattfinden.The active material layer then forms the electrode together with the current conductor. The step of aligning the particles within the blank by mechanical action on the blank in the longitudinal direction and the step of further processing to create the active material layer need not necessarily be performed sequentially but can also take place simultaneously.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Rohling als Suspension ausgestaltet. Die Suspension enthält dabei ein Lösungsmittel oder ein Suspensionsmittel, in welchem die Partikel des Aktivmaterials enthalten sind. Weiterhin kann die Suspension einen Leitzusatz wie beispielsweise Carbon Black oder einen Polymer-Binder, insbesondere PVDF, enthalten.According to a possible embodiment of the invention, the blank is designed as a suspension. The suspension contains a solvent or a suspending agent, in which the particles of the active material are contained. Furthermore, the suspension may contain a conductive additive such as carbon black or a polymer binder, in particular PVDF.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Rohling eine Polymer-Matrix. In die Polymermatrix sind dabei die Partikel des Aktivmaterials eingebettet. Der Rohling kann dabei als Suspension ausgestaltet sein, wobei die Suspension einen Leitzusatz wie beispielsweise Carbon Black enthalten kann.According to another possible embodiment of the invention, the blank comprises a polymer matrix. The particles of the active material are embedded in the polymer matrix. The blank can be designed as a suspension, wherein the suspension may contain a conductive additive such as carbon black.

Die mechanische Einwirkung auf den Rohling zur Ausrichtung der Partikel in die Längsrichtung umfasst dabei vorzugsweise eine Bestrahlung des Rohlings mittels Ultraschallwellen. Die Bestrahlung des Rohlings mittels Ultraschallwellen ist verhältnismäßig einfach und kostengünstig durchführbar. Vorteilhaft erfolgt die Bestrahlung des Rohlings dabei mittels stehender Ultraschallwellen.The mechanical action on the blank to align the particles in the longitudinal direction preferably comprises irradiation of the blank by means of ultrasonic waves. The irradiation of the blank by means of ultrasonic waves is relatively simple and inexpensive to carry out. Advantageously, the irradiation of the blank takes place by means of standing ultrasonic waves.

Die Weiterbehandlung des als Suspension ausgestalteten Rohlings zur Erstellung der Aktivmaterialschicht umfasst dabei insbesondere eine Trocknung, wodurch das Lösungsmittel aus dem Rohling verdampft. Dadurch entsteht eine Aktivmaterialschicht in fester Form. Die Trocknung kann dabei gleichzeitig mit der Ultraschallbehandlung stattfinden.The further treatment of the blank designed as a suspension for the preparation of the active material layer comprises in particular a drying, whereby the solvent evaporates from the blank. This creates an active material layer in solid form. The drying can take place simultaneously with the ultrasonic treatment.

Die mechanische Einwirkung auf den Rohling zur Ausrichtung der Partikel in die Längsrichtung ist dabei vorzugsweise eine Dehnung des Rohlings in Längsrichtung. The mechanical action on the blank to align the particles in the longitudinal direction is preferably an elongation of the blank in the longitudinal direction.

Vorteilhaft wird der Rohling dabei vor der mechanischen Einwirkung zur Ausrichtung der Partikel in die Längsrichtung über seine Glasübergangstemperatur erwärmt. Dadurch erhält der Rohling eine Fließfähigkeit, wodurch die Ausrichtung der Partikel innerhalb der Polymermatrix unterstützt wird. Diese Erwärmung des Rohlings ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Ausrichtung der Partikel in die Längsrichtung mittels Bestrahlung mit Ultraschallwellen erfolgt.Advantageously, the blank is thereby heated above its glass transition temperature before the mechanical action for aligning the particles in the longitudinal direction. This gives the blank a flowability which aids alignment of the particles within the polymer matrix. This heating of the blank is particularly advantageous when orientation of the particles in the longitudinal direction by means of irradiation with ultrasonic waves.

Die Weiterbehandlung des Rohlings zur Erstellung der Aktivmaterialschicht umfasst dabei insbesondere auch eine Abkühlung unter seine Glasübergangstemperatur. Dadurch entsteht eine Aktivmaterialschicht in fester Form.The further treatment of the blank for the preparation of the active material layer in this case includes, in particular, a cooling below its glass transition temperature. This creates an active material layer in solid form.

Es wird auch eine Elektrode für eine Batteriezelle vorgeschlagen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Bei der Elektrode kann es dabei um eine Anode ebenso wie um eine Kathode handeln.It is also proposed an electrode for a battery cell, which is produced by the process according to the invention. The electrode may be an anode as well as a cathode.

Auch wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, welche mindestens eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Elektrode umfasst. Bevorzugt umfasst die Batteriezelle dabei eine erfindungsgemäße Anode und eine erfindungsgemäße Kathode.Also, a battery cell is proposed which comprises at least one electrode produced by the method according to the invention. In this case, the battery cell preferably comprises an anode according to the invention and a cathode according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Aber auch andere Anwendungen sind denkbar.A battery cell according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product. But other applications are conceivable.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Herstellung einer Elektrode für eine Batteriezelle, deren Aktivmaterialschicht eine verhältnismäßig gute ionische Leitfähigkeit aufweist. Durch die Ausrichtung der Partikel in Längsrichtung entsteht eine geringe Tortuosität in der Aktivmaterialschicht, wodurch die ionische Leitfähigkeit der Aktivmaterialschicht erhöht wird. Vor allem bei der Orientierung mittels Ultraschall wird folgender Vorteil erwartet: Die Reorganisation der Partikel in eine lamellare oder säulenförmige Struktur bedeutet eine Erhöhung der Partikeldichte oder der Partikelkonzentration innerhalb dieser Lamellen oder Säulen. Dadurch verbessert sich die Kontaktierung der Aktivpartikel untereinander bzw. mit den Leitzusatz-Partikeln, die sich ebenfalls bevorzugt in den Lamellen/Säulen anhäufen. Das führt zu einer verbesserten elektrischen Leitfähigkeit der Aktivmaterialschicht, ggfs. könnte dann auch die Menge an Leitzusatz etwas herabgesetzt werden.The inventive method allows the production of an electrode for a battery cell, the active material layer has a relatively good ionic conductivity. The orientation of the particles in the longitudinal direction results in a low tortuosity in the active material layer, which increases the ionic conductivity of the active material layer. Especially in the orientation by means of ultrasound, the following advantage is expected: The reorganization of the particles into a lamellar or columnar structure means an increase in the particle density or the particle concentration within these lamellae or columns. This improves the contacting of the active particles with each other or with the Leitzusatz particles, which also preferably accumulate in the slats / columns. This leads to an improved electrical conductivity of the active material layer, if necessary. Then the amount of conductive additive could be slightly reduced.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigen:Show it:

1: eine schematische Darstellung einer Batteriezelle, 1 : a schematic representation of a battery cell,

2: eine schematische Darstellung von Schritten zu Herstellung einer Aktivmaterialschicht einer Elektrode gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und 2 FIG. 2 is a schematic representation of steps for producing an active material layer of an electrode according to a first exemplary embodiment and FIG

3: eine schematische Darstellung von Schritten zu Herstellung einer Aktivmaterialschicht einer Elektrode gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 3 : A schematic representation of steps for producing an active material layer of an electrode according to a second embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.

Eine Batteriezelle 2 ist in 1 schematisch dargestellt. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Zellengehäuse 3, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Terminals 11, 12 auch geladen werden. A battery cell 2 is in 1 shown schematically. The battery cell 2 includes a cell housing 3 , which is prismatic, in the present cuboid, is formed. The battery cell 2 includes a negative terminal 11 and a positive terminal 12 , About the terminals 11 . 12 can one from the battery cell 2 provided voltage can be tapped. Furthermore, the battery cell 2 over the terminals 11 . 12 also be loaded.

Innerhalb des Zellengehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist ein Elektrodenwickel angeordnet, welcher zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, aufweist. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und unter Zwischenlage eines Separators 23 zu dem Elektrodenwickel gewickelt. Inside the cell case 3 the battery cell 2 an electrode winding is arranged, which two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22 , having. The anode 21 and the cathode 22 are each carried out like a film and with the interposition of a separator 23 wound to the electrode coil.

Die Anode 21 umfasst eine anodische Aktivmaterialschicht 41 und einen Stromableiter 31, welche flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden sind. Der Stromableiter 31 der Anode 21 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer, und elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden.The anode 21 comprises an anodic active material layer 41 and a current collector 31 , which are laid flat against each other and interconnected. The current collector 31 the anode 21 is made electrically conductive and made of a metal, such as copper, and electrically with the negative terminal 11 the battery cell 2 connected.

Die Kathode 22 umfasst eine kathodische Aktivmaterialschicht 42 und einen Stromableiter 32, welche flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden sind. Der Stromableiter 32 der Kathode 22 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium, und elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.The cathode 22 comprises a cathodic active material layer 42 and a current collector 32 , which are laid flat against each other and interconnected. The current collector 32 the cathode 22 is made electrically conductive and made of a metal, such as aluminum, and electrically to the positive terminal 12 the battery cell 2 connected.

Die Anode 21 und die Kathode 22 sind durch den Separator 23 voneinander getrennt, welcher ebenfalls folienartig ausgebildet ist. Der Separator 23 ist dabei zwischen der anodischen Aktivmaterialschicht 41 und der kathodischen Aktivmaterialschicht 42 angeordnet. Der Separator 23 ist elektrisch isolierend ausgebildet, aber ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig.The anode 21 and the cathode 22 are through the separator 23 separated, which is also formed like a film. The separator 23 is between the anodic active material layer 41 and the cathodic active material layer 42 arranged. The separator 23 is electrically insulating, but ionically conductive, so permeable to lithium ions.

2 zeigt eine schematische Darstellung von Schritten zu Herstellung einer Aktivmaterialschicht einer Elektrode gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei handelt es sich vorliegend um die anodische Aktivmaterialschicht 41 der Batteriezelle 2 aus 1. Die kathodische Aktivmaterialschicht 42 kann aber auf gleiche Art hergestellt werden. 2 shows a schematic representation of steps for producing an active material layer of an electrode according to a first embodiment. In the present case, this is the anodic active material layer 41 the battery cell 2 out 1 , The cathodic active material layer 42 but can be made in the same way.

Ein Rohling 50, der als Suspension ausgestaltet ist, enthält ein Lösungsmittel, in welchem Partikel 60 eines Aktivmaterials enthalten sind. Bei dem Aktivmaterial handelt es sich dabei vorliegend um Graphit. Die Partikel 60 sind dabei unregelmäßig in dem Rohling 50 verteilt. Insbesondere weisen die Partikel 60 unterschiedliche und voneinander unabhängige Ausrichtungen innerhalb des Rohlings 50 auf.A blank 50 , which is designed as a suspension, contains a solvent in which particles 60 an active material are included. In the present case, the active material is graphite. The particles 60 are irregular in the blank 50 distributed. In particular, the particles have 60 different and independent orientations within the blank 50 on.

Der Rohling 50 wird mittels stehender Ultraschallwellen bestrahlt. Die Ultraschallwellen weisen dabei eine Bestrahlungsrichtung 70 auf, welche in 2 als entsprechender Pfeil dargestellt ist. Die Bestrahlung des Rohlings 50 mittels stehender Ultraschallwellen stellt eine mechanische Einwirkung auf den Rohling 50 im Sinne der Erfindung dar.The blank 50 is irradiated by standing ultrasonic waves. The ultrasonic waves have an irradiation direction 70 on which in 2 is shown as a corresponding arrow. The irradiation of the blank 50 By means of standing ultrasound waves, a mechanical action on the blank 50 in the context of the invention.

Bei der Bestrahlung mittels stehender Ultraschallwellen kann der Rohling 50 auf einem schwingenden Tisch angeordnet sein. Unter einem schwingenden Tisch ist dabei eine horizontale Auflagefläche zu verstehen, die mit variabler Frequenz und Amplitude eine sinusförmige Auslenkung in horizontaler Richtung vollziehen kann. Der Rohling 50 kann hierbei beispielsweise mittels eines Unterdrucks und/oder auch einer Klemmvorrichtung auf der horizontalen Auflagefläche fixiert werden.When irradiated by standing ultrasonic waves, the blank 50 be arranged on a swinging table. Under a swinging table is a horizontal support surface to understand that can perform a variable-frequency and amplitude sinusoidal deflection in the horizontal direction. The blank 50 In this case, for example, by means of a negative pressure and / or a clamping device on the horizontal support surface can be fixed.

Durch die Bestrahlung der Rohlings 50 mit stehenden Ultraschallwellen erfolgt eine Ausrichtung der Partikel 60 in eine Längsrichtung x. Die Längsrichtung x verläuft dabei rechtwinklig zu der Bestrahlungsrichtung 70. Nach der Bestrahlung des Rohlings 50 mit stehenden Ultraschallwellen sind die Partikel 60 somit in Längsrichtung x und parallel zueinander ausgerichtet.By the irradiation of the blanks 50 with standing ultrasonic waves, the particles are aligned 60 in a longitudinal direction x. The longitudinal direction x is perpendicular to the direction of irradiation 70 , After irradiation of the blank 50 with standing ultrasonic waves are the particles 60 thus aligned in the longitudinal direction x and parallel to each other.

Anschließend findet eine Weiterbehandlung des Rohlings 50 statt. Die Weiterbehandlung umfasst eine Trocknung des Rohlings 50, wodurch das Lösungsmittel aus dem Rohling 50 verdampft. Es entsteht die in 1 dargestellte anodische Aktivmaterialschicht 41. Die anodische Aktivmaterialschicht 41 liegt dabei, nach Verdampfen des Lösungsmittels aus dem Rohling 50, in fester Form vor.Subsequently, a further treatment of the blank takes place 50 instead of. The further treatment comprises a drying of the blank 50 , whereby the solvent from the blank 50 evaporated. It arises in the 1 illustrated anodic active material layer 41 , The anodic active material layer 41 lies here, after evaporation of the solvent from the blank 50 , in solid form.

Danach wird die anodische Aktivmaterialschicht 41 auf den Stromableiter 31 der Anode 21 aufgebracht. Der Stromableiter 31 der Anode 21 ist dabei folienartig ausgeführt und aus Kupfer gefertigt. Die anodische Aktivmaterialschicht 41 wird derart auf den Stromableiter 31 der Anode 21 aufgebracht, dass die Längsrichtung x, in welche die Partikel 60 des Aktivmaterials ausgerichtet sind, rechtwinklig zu dem Stromableiter 31 der Anode 21 steht.Thereafter, the anodic active material layer 41 on the current collector 31 the anode 21 applied. The current collector 31 the anode 21 is designed like a foil and made of copper. The anodic active material layer 41 becomes so on the current collector 31 the anode 21 applied to the longitudinal direction x, in which the particles 60 of the active material are aligned, perpendicular to the current conductor 31 the anode 21 stands.

Alternativ kann der Rohling 50 auch zunächst auf den Stromableiter 31 der Anode 21 aufgebracht werden. Anschließend erfolgt dann die Ausrichtung der Partikel 60 in die Längsrichtung x durch Bestrahlung mittels stehender Ultraschallwellen. Während oder nach der Bestrahlung mittels stehender Ultraschallwellen findet dann die Weiterbehandlung des Rohlings 50 statt. Die Weiterbehandlung umfasst die Trocknung des Rohlings 50, wodurch das Lösungsmittel aus dem Rohling 50 verdampft. Es entsteht ebenfalls die in 1 dargestellte anodische Aktivmaterialschicht 41.Alternatively, the blank 50 also first on the current conductor 31 the anode 21 be applied. Subsequently, then the alignment of the particles 60 in the longitudinal direction x by irradiation by means of standing ultrasonic waves. During or after the irradiation by means of standing ultrasonic waves then the further treatment of the blank takes place 50 instead of. The further treatment comprises the drying of the blank 50 , whereby the solvent from the blank 50 evaporated. It also arises in the 1 illustrated anodic active material layer 41 ,

Vor der Bestrahlung mittels stehender Ultraschallwellen kann der Rohling 50 auf eine Temperatur erwärmt werden, welche höher ist als eine Glasübergangstemperatur des Rohlings 50. Dadurch erhält der Rohling 50 eine Fließfähigkeit, wodurch die Ausrichtung der Partikel 60 unterstützt wird. Die anschließende Weiterbehandlung des Rohlings 50 umfasst dann eine Abkühlung des Rohlings 50 auf eine Temperatur, welche unterhalb der Glasübergangstemperatur des Rohlings 50. Before the irradiation by means of standing ultrasonic waves, the blank 50 be heated to a temperature which is higher than a glass transition temperature of the blank 50 , This gives the blank 50 a fluidity, thereby increasing the orientation of the particles 60 is supported. The subsequent further treatment of the blank 50 then includes a cooling of the blank 50 to a temperature which is below the glass transition temperature of the blank 50 ,

Es ist denkbar, nachfolgend die anodische Aktivmaterialschicht 41 und/oder die Anode 21 danach zu kalandrieren. It is conceivable, hereinafter the anodic active material layer 41 and / or the anode 21 then to calender.

In der in 2 gezeigten Darstellung sind die Partikel 60 länglich oder oval dargestellt. Die Partikel 60 können auch anders ausgestaltet sein, beispielsweise kugelförmig.In the in 2 shown representation are the particles 60 elongated or oval. The particles 60 can also be configured differently, for example, spherical.

3 zeigt eine schematische Darstellung von Schritten zu Herstellung einer Aktivmaterialschicht einer Elektrode gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei handelt es sich vorliegend um die kathodische Aktivmaterialschicht 42 der Batteriezelle 2 aus 1. Die anodische Aktivmaterialschicht 41 kann aber auf gleiche Art hergestellt werden. 3 shows a schematic representation of steps for producing an active material layer of an electrode according to a second embodiment. These are in the present case the cathodic active material layer 42 the battery cell 2 out 1 , The anodic active material layer 41 but can be made in the same way.

Ein Rohling 50 umfasst eine Polymer-Matrix. In die Polymermatrix sind Partikel 60 eines Aktivmaterials eingebettet. Bei dem Aktivmaterial handelt es sich vorliegend um ein Metalloxid. Die Partikel 60 sind dabei unregelmäßig in dem Rohling 50 verteilt. Insbesondere weisen die Partikel 60 unterschiedliche und voneinander unabhängige Ausrichtungen innerhalb der Polymer-Matrix des Rohlings 50 auf.A blank 50 comprises a polymer matrix. In the polymer matrix are particles 60 embedded in an active material. The active material in the present case is a metal oxide. The particles 60 are irregular in the blank 50 distributed. In particular, the particles have 60 different and independent orientations within the polymer matrix of the blank 50 on.

Der Rohling 50 wird in eine Dehnungsrichtung 80 gedehnt. Die Dehnungsrichtung 80 ist dabei durch entsprechende Pfeile in 3 dargestellt. Die Dehnung des Rohlings 50 stellt eine mechanische Einwirkung auf den Rohling 50 im Sinne der Erfindung dar.The blank 50 becomes in a stretch direction 80 stretched. The stretching direction 80 is there by corresponding arrows in 3 shown. The stretching of the blank 50 provides a mechanical action on the blank 50 in the context of the invention.

Durch die Dehnung der Rohlings 50 in die Dehnungsrichtung 80 erfolgt eine Ausrichtung der Partikel 60 in die Dehnungsrichtung 80. Die Dehnungsrichtung 80 verläuft dabei parallel zu der Längsrichtung x. Nach der Dehnung des Rohlings 50 in die Dehnungsrichtung 80 sind die Partikel 60 somit in Längsrichtung x und zumindest annähernd parallel zueinander ausgerichtet.By stretching the blanks 50 in the stretch direction 80 An alignment of the particles takes place 60 in the stretch direction 80 , The stretching direction 80 runs parallel to the longitudinal direction x. After stretching the blank 50 in the stretch direction 80 are the particles 60 thus aligned in the longitudinal direction x and at least approximately parallel to each other.

Anschließend wird der Rohling 50 an Schnittlinien 85 geschnitten. Die Schnittlinien 85 verlaufen dabei parallel zueinander und rechtwinklig zu der Längsrichtung x. So entsteht die in 1 dargestellte kathodische Aktivmaterialschicht 42. Die kathodische Aktivmaterialschicht 42 weist, durch das Schneiden an den beiden Schnittlinien 85, eine definierte Dicke, also eine definierte Ausdehnung in Längsrichtung x auf.Subsequently, the blank 50 at cutting lines 85 cut. The cut lines 85 run parallel to each other and at right angles to the longitudinal direction x. This is how the in 1 illustrated cathodic active material layer 42 , The cathodic active material layer 42 points, by cutting at the two cutting lines 85 , a defined thickness, ie a defined extent in the longitudinal direction x.

Danach wird die kathodische Aktivmaterialschicht 42 auf den Stromableiter 32 der Kathode 22 aufgebracht. Der Stromableiter 32 der Kathode 22 ist dabei folienartig ausgeführt und aus Aluminium gefertigt. Die kathodische Aktivmaterialschicht 42 wird derart auf den Stromableiter 32 der Kathode 22 aufgebracht, dass die Längsrichtung x, in welche die Partikel 60 des Aktivmaterials ausgerichtet sind, rechtwinklig zu dem Stromableiter 32 der Kathode 22 steht.Thereafter, the cathodic active material layer 42 on the current collector 32 the cathode 22 applied. The current collector 32 the cathode 22 is designed like a foil and made of aluminum. The cathodic active material layer 42 becomes so on the current collector 32 the cathode 22 applied to the longitudinal direction x, in which the particles 60 of the active material are aligned, perpendicular to the current conductor 32 the cathode 22 stands.

Vor der Dehnung kann der Rohling 50 auf eine Temperatur erwärmt werden, welche tiefer ist als eine Schmelztemperatur des Rohlings 50. Die anschließende Weiterbehandlung des Rohlings 50 umfasst dann auch eine Abkühlung des Rohlings 50. Before stretching, the blank can 50 be heated to a temperature which is lower than a melting temperature of the blank 50 , The subsequent further treatment of the blank 50 then includes a cooling of the blank 50 ,

Alternativ kann der Rohling 50 auch zunächst auf den Stromableiter 32 der Kathode 22 aufgebracht werden. Anschließend erfolgt dann die Ausrichtung der Partikel 60 in die Längsrichtung x durch die Dehnung der Rohlings 50 in die Dehnungsrichtung 80. Es entsteht ebenfalls die in 1 dargestellte kathodische Aktivmaterialschicht 42.Alternatively, the blank 50 also first on the current conductor 32 the cathode 22 be applied. Subsequently, then the alignment of the particles 60 in the longitudinal direction x by the elongation of the blanks 50 in the stretch direction 80 , It also arises in the 1 illustrated cathodic active material layer 42 ,

Es ist denkbar, nachfolgend die kathodische Aktivmaterialschicht 42 und/oder die Kathode 22 danach zu kalandrieren. It is conceivable, hereinafter the cathodic active material layer 42 and / or the cathode 22 then to calender.

In der in 3 gezeigten Darstellung sind die Partikel 60 länglich oder oval dargestellt. Die Partikel 60 können auch anders ausgestaltet sein, beispielsweise kugelförmig.In the in 3 shown representation are the particles 60 elongated or oval. The particles 60 can also be configured differently, for example, spherical.

Als Aktivmaterial für die anodische Aktivmaterialschicht 41 kommen unter anderem Graphit, Silizium sowie Lithium-Metall in Frage. Als Aktivmaterial für die kathodische Aktivmaterialschicht 42 eignen sich beispielsweise Metalloxide (Lithium-Cobaltoxid (LiCoO2), Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminiumoxide (LiNixCoyAl(1-x-y)O2, NCA), Lithium-Nickel-Cobalt-Manganoxide (LiNixCoyMn(1-x-y)O2, NCM), Lithiumeisenphosphat (LiFePO4, LFP)), schwefelhaltige Materialien (z.B. Komposit aus Polyacrylnitril (PAN) und Schwefel, z.B. SPAN).As active material for the anodic active material layer 41 Among others, graphite, silicon and lithium metal come into question. As active material for the cathodic active material layer 42 Examples are metal oxides (lithium cobalt oxide (LiCoO 2), lithium nickel cobalt aluminas (LiNixCoyAl (1-xy) O 2, NCA), lithium nickel cobalt manganese oxides (LiNixCoyMn (1-xy) O 2, NCM), Lithium iron phosphate (LiFePO4, LFP)), sulfur-containing materials (eg composite of polyacrylonitrile (PAN) and sulfur, eg SPAN).

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • Artikel "Stretching-induced conductivity enhancement of LiI(PEO)-polymer electrolyte" der Electrochimica Acta, Volume 45, Januar 2000 [0011] Article "Stretching-induced conductivity enhancement of LiI (PEO) -polymer electrolyte" of Electrochimica Acta, Volume 45, January 2000 [0011]
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Claims (10)

Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (21, 22) für eine Batteriezelle (2), umfassend folgende Schritte: – Erzeugen eines folienartigen Rohlings (50), welcher Partikel (60) eines Aktivmaterials enthält; – Ausrichten der Partikel (60) innerhalb des Rohlings (50) in eine Längsrichtung (x) durch mechanische Einwirkung auf den Rohling (50); – Erstellung einer Aktivmaterialschicht (41, 42) aus dem Rohling (50); – Aufbringen der Aktivmaterialschicht (41, 42) auf einen Stromableiter (31, 32).Method for producing an electrode ( 21 . 22 ) for a battery cell ( 2 ), comprising the following steps: - producing a foil-like blank ( 50 ), which particles ( 60 ) of an active material; - Aligning the particles ( 60 ) within the blank ( 50 ) in a longitudinal direction (x) by mechanical action on the blank ( 50 ); - creation of an active material layer ( 41 . 42 ) from the blank ( 50 ); Application of the active material layer ( 41 . 42 ) to a current conductor ( 31 . 32 ). Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (21, 22) für eine Batteriezelle (2), umfassend folgende Schritte: – Erzeugen eines folienartigen Rohlings (50), welcher Partikel (60) eines Aktivmaterials enthält; – Aufbringen der Rohlings (50) auf einen Stromableiter (31, 32); – Ausrichten der Partikel (60) innerhalb des Rohlings (50) in eine Längsrichtung (x) durch mechanische Einwirkung auf den Rohling (50); – Erstellung einer Aktivmaterialschicht (41, 42) aus dem Rohling (50).Method for producing an electrode ( 21 . 22 ) for a battery cell ( 2 ), comprising the following steps: - producing a foil-like blank ( 50 ), which particles ( 60 ) of an active material; - application of the blanks ( 50 ) to a current conductor ( 31 . 32 ); - Aligning the particles ( 60 ) within the blank ( 50 ) in a longitudinal direction (x) by mechanical action on the blank ( 50 ); - creation of an active material layer ( 41 . 42 ) from the blank ( 50 ). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rohling (50) als Suspension ausgestaltet ist, die ein Lösungsmittel enthält, in welchem die Partikel (60) des Aktivmaterials enthalten sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the blank ( 50 ) is designed as a suspension containing a solvent in which the particles ( 60 ) of the active material. Verfahren nach einem der einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rohling (50) eine Polymer-Matrix umfasst, in welche die Partikel (60) des Aktivmaterials eingebettet sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the blank ( 50 ) comprises a polymer matrix into which the particles ( 60 ) of the active material are embedded. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mechanische Einwirkung eine Bestrahlung des Rohlings (50) mittels stehender Ultraschallwellen umfasst. Method according to one of the preceding claims, wherein the mechanical action is an irradiation of the blank ( 50 ) by means of standing ultrasonic waves. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mechanische Einwirkung eine Dehnung des Rohlings (50) in Längsrichtung (x) ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the mechanical action is an elongation of the blank ( 50 ) in the longitudinal direction (x). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rohling (50) vor der mechanischen Einwirkung über seine Glasübergangstemperatur erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the blank ( 50 ) is heated above its glass transition temperature before the mechanical action. Elektrode (21, 22) für eine Batteriezelle (2), hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.Electrode ( 21 . 22 ) for a battery cell ( 2 ), prepared by a method according to any one of the preceding claims. Batteriezelle (2), umfassend mindestens eine Elektrode (21, 22) nach Anspruch 8.Battery cell ( 2 ) comprising at least one electrode ( 21 . 22 ) according to claim 8. Verwendung der Batteriezelle (2) nach Anspruch 9 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt.Use of the battery cell ( 2 ) according to claim 9 in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a consumer electronics product.
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