DE102016220675A1 - Production of a structured active material for an electrochemical cell and / or battery - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aktivmaterials und/oder einer Elektrode für eine elektrochemische Zelle und/oder Batterie, beispielsweise für eine Lithium-Zelle und/oder -Batterie, und/oder zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle und/oder Batterie. Um die Energiedichte des Aktivmaterials beziehungsweise der Elektrode und damit die Leistungsfähigkeit einer damit ausgestatteten elektrochemischen Zelle beziehungsweise Batterie zu steigern, wird in dem Verfahren aus einem Fällungsbad (1), welches (1) einen oder mehrere Ausgangsstoffe zur Ausbildung eines Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors (2) in gelöster Form umfasst, ein Aktivmaterial und/oder Aktivmaterialpräkursor (2) auf einer mit Fällungskeimen (3) versehenen Substratoberfläche eines Substrates (4,4') abgeschieden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein derartig hergestelltes Aktivmaterial (2) und eine derartig hergestellte Elektrode sowie Zelle und/oder Batterie.The present invention relates to a method for producing an active material and / or an electrode for an electrochemical cell and / or battery, for example for a lithium cell and / or battery, and / or for producing an electrochemical cell and / or battery. In order to increase the energy density of the active material or of the electrode and thus the performance of an electrochemical cell or battery equipped therewith, in the method from a precipitation bath (1), which (1) one or more starting materials for forming an active material and / or Aktivmaterialpräkursors ( 2) in dissolved form, an active material and / or active material precursor (2) are deposited on a substrate surface of a substrate (4, 4 ') provided with precipitation nuclei (3). In addition, the invention relates to an active material (2) produced in this way and to an electrode produced in this way and cell and / or battery.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aktivmaterials und/oder einer Elektrode für eine elektrochemische Zelle und/oder zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle und/oder Batterie, ein dementsprechend hergestelltes Aktivmaterial sowie eine dementsprechend hergestellte Elektrode sowie Zelle und/oder Batterie.The present invention relates to a method for producing an active material and / or an electrode for an electrochemical cell and / or for producing an electrochemical cell and / or battery, an accordingly produced active material and a correspondingly produced electrode and cell and / or battery.

Stand der TechnikState of the art

Elektrochemische Zellen und Batterien, wie Lithium-Zellen und/oder -Batterien, werden heutzutage in einer Vielzahl von Produkten als Energiespeicher eingesetzt.Electrochemical cells and batteries, such as lithium cells and / or batteries, are now used in a variety of products as energy storage.

Die Druckschrift US 2012/0003539 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kathodenaktivmaterials, in dem durch Nanoprägen eine Schablone mit Löchern hergestellt und mit einem gelartigen LiFePO4-Material gefüllt wird, wobei LiFePO4-Partikel gebildet werden.The publication US 2012/0003539 A1 relates to a process for producing a cathode active material in which nanoprots make a template with holes and fill it with a gel-like LiFePO 4 material to form LiFePO 4 particles.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Aktivmaterials und/oder einer Elektrode für eine elektrochemische Zelle und/oder Batterie, beispielsweise für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, und/oder zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle und/oder Batterie, beispielsweise einer Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie. Insbesondere kann das Verfahren zur Herstellung eines Kathodenaktivmaterials und/oder einer Kathode für eine elektrochemische Zelle und/oder Batterie, beispielsweise für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, und/oder zur Herstellung einer derartigen Zelle und/oder Batterie ausgelegt sein.The present invention is a process for producing an active material and / or an electrode for an electrochemical cell and / or battery, for example for a lithium cell and / or lithium battery, and / or for producing an electrochemical cell and / or battery , For example, a lithium cell and / or lithium battery. In particular, the method can be designed for producing a cathode active material and / or a cathode for an electrochemical cell and / or battery, for example for a lithium cell and / or lithium battery, and / or for producing such a cell and / or battery.

In dem Verfahren wird insbesondere aus einem Fällungsbad, insbesondere welches einen oder mehrere Ausgangsstoffe zur Ausbildung eines Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors in gelöster Form umfasst, ein Aktivmaterial und/oder Aktivmaterialpräkursor, insbesondere mittels eines Fällungsprozesses und/oder einer Fällungsreaktion, auf einer mit, insbesondere künstlichen, Fällungskeimen versehenen, insbesondere besetzten, Substratoberfläche eines Substrates abgeschieden.In the method, an active material and / or active material precursor, in particular by means of a precipitation process and / or a precipitation reaction, in particular from a precipitation bath, in particular comprising one or more starting materials for forming an active material and / or Aktivmaterialpräkursors in dissolved form, in particular artificial, precipitated germs provided, in particular occupied, substrate surface of a substrate deposited.

Dadurch, dass die Substratoberfläche mit Fällungskeimen versehen, insbesondere besetzt, wird beziehungsweise ist, kann das Aktivmaterial und/oder der Aktivmaterialpräkursor vorteilhafterweise gezielt an durch die Fällungskeime vorbestimmten Positionen und/oder in durch die Fällungskeime vorbestimmten Strukturen und/oder Mustern abgeschieden werden. Insbesondere können so durch Abscheiden des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors Aktivmaterialstrukturen ausgebildet werden, welche - beispielsweise in Form eines Musters - gleichmäßig über die Substratoberfläche verteilt ausgebildet werden können. Durch das Abscheiden aus dem Fällungsbad, beispielsweise durch den Fällungsprozesses und/oder die Fällungsreaktion, insbesondere wobei die Fällungskeime als Kristallisationskeime dienen können, kann dabei vorteilhafterweise zudem eine hohe Dichte des Aktivmaterials und/oder des Aktivmaterialpräkursor erzielt werden.As a result of the fact that the substrate surface is provided with precipitation germs, in particular occupied, is or is, the active material and / or the active material precursor can advantageously be deposited selectively at predetermined positions by the precipitation nuclei and / or in structures and / or patterns predetermined by the precipitation nuclei. In particular, active material structures can thus be formed by depositing the active material and / or active material precursor, which can be formed uniformly distributed over the substrate surface, for example in the form of a pattern. By depositing out of the precipitation bath, for example by the precipitation process and / or the precipitation reaction, in particular wherein the precipitation nuclei can serve as crystallization nuclei, advantageously also a high density of the active material and / or the active material precursor can be achieved.

Insgesamt kann so vorteilhafterweise die Energiedichte des Aktivmaterials beziehungsweise der daraus ausgebildeten Elektrode und damit die Leistungsfähigkeit einer damit ausgestatteten elektrochemischen Zelle beziehungsweise Batterie gesteigert werden.Overall, it is thus advantageously possible to increase the energy density of the active material or of the electrode formed therefrom and thus the performance of an electrochemical cell or battery equipped therewith.

Das Abscheiden des Aktivmaterials und/oder des Aktivmaterialpräkursors aus dem Fällungsbad kann beispielsweise in einem Verfahrensschritt a) durchgeführt werden.The deposition of the active material and / or the Aktivmaterialpräkursors from the precipitation bath, for example, in a process step a) are performed.

Im Rahmen einer Ausführungsform werden oder sind die Fällungskeime aus einem beziehungsweise dem Aktivmaterial und/oder Aktivmaterialpräkursor ausgebildet. So kann vorteilhafterweise die Energiedichte weiter gesteigert werden.Within the scope of one embodiment, the precipitation nuclei are or are formed from one or the active material and / or active material precursor. Thus, advantageously, the energy density can be further increased.

Grundsätzlich kann die mit den Fällungskeimen versehene Substratoberfläche eben sein.In principle, the substrate surface provided with the precipitation germs may be flat.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist jedoch die Substratoberfläche Substratoberflächenstrukturen auf beziehungsweise wird oder ist durch Substratoberflächenstrukturen strukturiert. Dabei werden beziehungsweise sind die Substratoberflächenstrukturen mit den Fällungskeimen versehen, insbesondere besetzt. So kann vorteilhafterweise die Energiedichte weiter gesteigert werden.In a further embodiment, however, the substrate surface has or is structured by substrate surface structures. In this case, the substrate surface structures are or are provided with the precipitation seeds, in particular occupied. Thus, advantageously, the energy density can be further increased.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden beziehungsweise sind die Fällungskeime und/oder die Substratoberflächenstrukturen und/oder durch Abscheiden des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors ausgebildete Aktivmaterialstrukturen gleichmäßig über die Substratoberfläche verteilt ausgebildet. Insbesondere können die Fällungskeime und/oder die Substratoberflächenstrukturen und/oder die durch Abscheiden des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen in Form eines Musters auf der Substratoberfläche ausgebildet werden beziehungsweise sein. Dabei kann das Muster insbesondere gleichmäßig über die Substratoberfläche verteilt ausgebildet werden beziehungsweise sein.Within the scope of a further embodiment, the precipitation nuclei and / or the substrate surface structures and / or active material structures formed by depositing the active material and / or active material precursor are or are uniformly distributed over the substrate surface. In particular, the precipitation germs and / or the substrate surface structures and / or the active material structures formed by depositing the active material and / or active material precursor in the form of a pattern on the substrate surface. In this case, the pattern can be formed in particular evenly distributed over the substrate surface or be.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden beziehungsweise sind die Fällungskeime und/oder die Substratoberflächenstrukturen und/oder die durch Abscheiden des Aktivmaterials oder Aktivmaterialpräkursors ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen in Form von Erhebungen und/oder Vertiefungen, beispielsweise in Form von punktuellen Erhebungen und/oder Vertiefungen, zum Beispiel in Form von Säulen und/oder, beispielsweise kegelförmigen, Spitzen, und/oder in Form von länglichen Erhebungen und/oder Vertiefungen, zum Beispiel in Form von Lamellen beziehungsweise Dämmen, insbesondere mit einer, insbesondere im Wesentlichen, polygonen, beispielsweise viereckigen, zum Beispiel trapezförmigen, oder dreieckigen, Querschnittsfläche, ausgebildet. Dabei können die Fällungskeime und/oder die Substratoberflächenstrukturen und/oder die durch Abscheiden des Aktivmaterials oder Aktivmaterialpräkursors ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen auch in Form miteinander, beispielsweise kreuzweise, vernetzten von länglichen Erhebungen und/oder Vertiefungen, zum Beispiel in Form von Lamellen beziehungsweise Dämmen, ausgebildet werden beziehungsweise sein.Within the scope of a further embodiment, the precipitation nuclei and / or the substrate surface structures and / or the active material structures formed by depositing the active material or active material precursor are in the form of elevations and / or depressions, for example in the form of punctiform elevations and / or depressions, for example in FIG Shape of columns and / or, for example, cone-shaped, tips, and / or in the form of elongated elevations and / or depressions, for example in the form of lamellae or dams, in particular with one, in particular substantially, polygonal, for example quadrangular, for example trapezoidal , or triangular, cross-sectional area, formed. In this case, the precipitation nuclei and / or the substrate surface structures and / or the active material structures formed by depositing the active material or active material precursor may also be formed in the form of, for example, crosswise, crosslinked by elongated elevations and / or depressions, for example in the form of lamellae or dams be.

Die Fällungskeime können insbesondere eine Höhe beziehungsweise Tiefe (h) und/oder eine Breite (b) in einem Bereich von ≥ 10 nm bis ≤ 1 µm, beispielsweise von ≥ 0,1 µm bis ≤ 1 µm, aufweisen.The precipitation nuclei may in particular have a height or depth (h) and / or a width (b) in a range from ≥ 10 nm to ≦ 1 μm, for example from ≥ 0.1 μm to ≦ 1 μm.

Die Substratoberflächenstrukturen können insbesondere eine Höhe beziehungsweise Tiefe (H') in einem Bereich von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm, beispielsweise von ≥ 2 µm bis ≤ 70 µm , zum Beispiel von etwa 50 µm , und/oder eine Breite (B') von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm , beispielsweise von ≥ 2 µm oder ≥ 5 µm bis ≤ 20 µm , zum Beispiel von etwa 5 µm, und/oder eine Länge von einigen 10 µm , beispielsweise bis in den Millimeterbereich oder Zentimeterbereich, aufweisen. Gegebenenfalls können auch die Fällungskeime eine Länge von einigen 10 µm , beispielsweise bis in den Millimeterbereich oder Zentimeterbereich, aufweisen.The substrate surface structures may in particular have a height or depth (H ') in a range from ≥ 1 μm to ≦ 100 μm, for example from ≥ 2 μm to ≦ 70 μm, for example from about 50 μm, and / or a width (B'). of ≥ 1 μm to ≤ 100 μm, for example of ≥ 2 μm or ≥ 5 μm to ≤ 20 μm, for example of approximately 5 μm, and / or a length of a few 10 μm, for example up to the millimeter range or centimeter range. Optionally, the precipitation seeds may have a length of a few 10 .mu.m, for example up to the millimeter range or centimeter range.

Die durch Abscheiden des Aktivmaterials oder Aktivmaterialpräkursors ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen können insbesondere eine Höhe beziehungsweise Tiefe (H) in einem Bereich von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm, beispielsweise von ≥ 2 µm bis ≤ 70 µm , zum Beispiel von etwa 50 µm , und/oder eine Breite (B) von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm, beispielsweise von ≥ 2 µm oder ≥ 5 µm bis ≤ 20 µm , zum Beispiel von etwa 5 µm oder etwa 10 µm , und/oder eine Länge von einigen 10 µm , beispielsweise bis in den Millimeterbereich oder Zentimeterbereich, aufweisen.The active material structures formed by depositing the active material or active material precursor may in particular have a height or depth (H) in a range from ≥ 1 μm to ≦ 100 μm, for example from ≥ 2 μm to ≦ 70 μm, for example from about 50 μm, and / or a width (B) of ≥ 1 μm to ≤ 100 μm, for example of ≥ 2 μm or ≥ 5 μm to ≤ 20 μm, for example of about 5 μm or about 10 μm, and / or a length of several 10 μm, for example to the millimeter or centimeter range, have.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fällungsbad weiterhin mindestens einen elektrischen Leitzusatz oder Präkursor zur Ausbildung eines elektrischen Leitzusatzes. Der mindestens eine elektrische Leitzusatz beziehungsweise Präkursor zur Ausbildung eines elektrischen Leitzusatz kann sich beim Fällungsvorgang zwischen dem Aktivmaterial niederschlagen und auf diese Weise die elektrische Leitfähigkeit der durch Abscheiden des Aktivmaterials oder Aktivmaterialpräkursors ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen erhöhen. Insofern das Fällungsbad den mindestens einen elektrischen Leitzusatz als Feststoff, beispielsweise in Form von elektrisch leitenden Partikeln, umfasst, kann dem Fällungsbad gegebenenfalls mindestens ein Dispergiermittel zugegebene werden.Within the scope of a further embodiment, the precipitation bath further comprises at least one electrical conductive additive or precursor for the formation of an electrical conductive additive. The at least one electrical conductive additive or precursor for forming an electrical conductive additive may precipitate in the precipitation process between the active material and in this way increase the electrical conductivity of the active material structures formed by depositing the active material or active material precursor. Insofar as the precipitation bath comprises the at least one electrical conductive additive as a solid, for example in the form of electrically conductive particles, it is optionally possible to add at least one dispersant to the precipitation bath.

Im Rahmen einer speziellen Ausführungsform umfasst das Fällungsbad jedoch mindestens einen Präkursor zur Ausbildung eines elektrischen Leitzusatzes in gelöster Form. Dies kann sich vorteilhaft auf den Fällungsprozess auswirken. Zudem kann so vorteilhafterweise eine bessere Durchmischung mit dem Aktivmaterial erzielt werden. Beispielsweise kann das Fällungsbad einen löslichen Kohlenstoff-Präkursor, umfassen.In a specific embodiment, however, the precipitation bath comprises at least one precursor for the formation of an electrical conductive additive in dissolved form. This can have an advantageous effect on the precipitation process. In addition, advantageously, a better mixing with the active material can be achieved. For example, the precipitation bath may comprise a soluble carbon precursor.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Abscheiden, beispielsweise in einem Verfahrensschritt b), das Aktivmaterial und/oder der Aktivmaterialpräkursor, insbesondere auf dem Substrat, erhitzt. Dabei kann insbesondere der Aktivmaterialpräkursor in das Aktivmaterial umgewandelt werden. Insbesondere kann das Aktivmaterial und/oder der Aktivmaterialpräkursor dabei kalziniert werden. Beispielsweise kann das Aktivmaterial und/oder der Aktivmaterialpräkursor auf eine Temperatur von ≥ 500 °C, zum Beispiel von ≥ 1000 °C, erhitzt werden.Within the scope of a further embodiment, after deposition, for example in a method step b), the active material and / or the active material precursor, in particular on the substrate, are heated. In particular, the active material precursor can be converted into the active material. In particular, the active material and / or the active material precursor can be calcined thereby. For example, the active material and / or the active material precursor can be heated to a temperature of ≥ 500 ° C., for example of ≥ 1000 ° C.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden, zum Beispiel in einem, beispielsweise nach dem Erhitzen durchgeführten, Verfahrensschritt, zum Beispiel c), Zwischenräume zwischen den aus dem Aktivmaterial ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen mit mindestens Elektrolyten, beispielsweise mit mindestens einem Festelektrolyten, gefüllt, insbesondere aufgefüllt. Dies kann beispielsweise durch einen Beschichtungsprozess erfolgen. Der mindestens eine Festelektrolyt kann beispielsweise einen Polymerelektrolyten und/oder einen anorganischen lonenleiter, beispielsweise einen keramischen lonenleiter und/oder einen glasartigen lonenleiter, zum Beispiel ein sulfidisches Glas, umfassen oder sein.In a further embodiment, for example, in a, for example, carried out after heating, process step, for example c), spaces between the active material structures formed from the active material with at least electrolytes, for example, filled with at least one solid electrolyte, in particular filled. This can be done for example by a coating process. The at least one solid electrolyte may, for example, comprise or be a polymer electrolyte and / or an inorganic ion conductor, for example a ceramic ion conductor and / or a glassy ion conductor, for example a sulfidic glass.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat ein Stromableiter, beispielsweise in Form einer Folie, zum Beispiel aus Nickel oder Aluminium.Within the scope of a further embodiment, the substrate is a current conductor, for example in the form of a foil, for example made of nickel or aluminum.

Im Rahmen einer anderen Ausführungsform ist das Substrat ein Formvorlagesubstrat. Dabei kann das Formvorlagesubstrat insbesondere während des Erhitzens oder nach dem Erhitzen, gegebenenfalls in einem Verfahrensschritt b'), von dem Aktivmaterial entfernt beziehungsweise getrennt werden. Beispielsweise kann das Formvorlagesubstrat beim Erhitzen ausgebrannt werden. Die vormals mit dem Formvorlagesubstrat versehene Seite des Aktivmaterials kann zum Beispiel, beispielsweise in Verfahrensschritt c), mit dem mindestens einen Elektrolyten, insbesondere Festelektrolyten, versehen, beispielsweise beschichtet, werden. Die gegenüberliegende Seite des Aktivmaterials kann zum Beispiel, beispielsweise in einem Verfahrensschritt c'), mit einem Stromableiter, beispielsweise in Form einer Folie, zum Beispiel aus Nickel oder Aluminium, versehen werden.In another embodiment, the substrate is a master substrate. In this case, the mold support substrate can be removed or separated from the active material, in particular during heating or after heating, if appropriate in a method step b '). For example, the template substrate during Heat burned out. The side of the active material previously provided with the template substrate can, for example, in process step c), be provided, for example coated, with the at least one electrolyte, in particular solid electrolyte. The opposite side of the active material can be provided, for example, in a method step c '), with a current conductor, for example in the form of a foil, for example made of nickel or aluminum.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden oder sind die Fällungskeime durch ein Vakuum- und/oder Gasphasen- und/oder Aerosol-Abscheidungsverfahren, beispielsweise durch physikalische und/oder chemische Gasphasenabscheidung, zum Beispiel durch Sputtern und/oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD, Englisch: Chemical Vapour Deposition) und/oder Atomlagenabscheidung (ALD, Englisch: Atomic Layer Deposition), auf der Substratoberfläche ausgebildet.Within the scope of a further embodiment, the precipitation nuclei are or are obtained by a vacuum and / or gas phase and / or aerosol deposition process, for example by physical and / or chemical vapor deposition, for example by sputtering and / or chemical vapor deposition (CVD, English: Chemical Vapor Deposition) and / or atomic layer deposition (ALD, English: Atomic Layer Deposition), formed on the substrate surface.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden oder sind die Fällungskeime, beispielsweise in mindestens einem beziehungsweise mehreren vorgeschalteten Verfahrensschritt/en x), dadurch hergestellt, , dass auf eine Substratoberfläche eines Substrates eine Maske mit durchgängigen Aussparungen aufgelegt wird, in den Aussparungen, insbesondere auf der Substratoberfläche, Material zur Ausbildung der Fällungskeime abgeschieden wird und die Maske wieder entfernt wird.Within the scope of a further embodiment, the precipitation nuclei, for example in at least one or more preceding process step (s) x, are produced in that a mask with continuous recesses is placed on a substrate surface of a substrate in the recesses, in particular on the substrate surface , Material is deposited to form the precipitation nuclei and the mask is removed again.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das Aktivmaterial ein Kathodenaktivmaterial beziehungsweise der Aktivmaterialpräkursor zur Ausbildung eines Kathodenaktivmaterials ausgelegt und/oder das Verfahren zur Herstellung einer Kathode ausgelegt.Within the scope of a further embodiment, the active material is a cathode active material or the active material precursor for forming a cathode active material and / or the method for producing a cathode is designed.

Das Aktivmaterial kann beispielsweise ein Interkalations- und/oder Insertions- und/oder Konversionsmaterial umfassen oder sein.The active material may for example comprise or be an intercalation and / or insertion and / or conversion material.

Zum Beispiel kann das Aktivmaterial ein Übergangsmetall-Oxid, beispielsweise in Form eines Schichtoxids, zum Beispiel ein Nickel-Cobalt-Mangan-Oxid (HE-NCM oder NCM, wie NCM111, NCM 532, NCM622 und/oder NCM811) und/oder ein Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid (NCA) und/oder ein Lithium-Cobalt-Oxid (LCO), und/oder, beispielsweise in Form eines Spinells, zum Beispiel ein Lithium-Mangan-Oxid (LMO), und/oder ein Übergangsmetall-Phosphat, beispielsweise in Form eines Olivins, zum Beispiel ein Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) und/oder ein Lithium-Mangan-Phosphat (LMP) und/oder ein Lithium-Cobalt-Phosphat (LCP), und/oder ein Übergangsmetall-Fluorid, beispielsweise mit einer kubisch dichtesten Packung, zum Beispiel ein lithiumreiches FCC-Material (FCC: Englisch: Face Centered Cubic, Deutsch kubisch dichteste Packung), zum Beispiel ein Lithium-Übergangsmetall-Fluorid, wie Li2MO2F mit M = Vanadium (V) und/oder Chrom (Cr) und/oder FeF3, und/oder eine Schwefel-Verbindung, zum Beispiel einen Schwefel-Polymer- und/oder -Kohlenstoff-Komposit, beispielsweise Schwefel-Polyacrylnitril-Komposit, wie SPAN, und/oder andere Schwefel-Polymere, umfassen oder sein. Insbesondere kann das Aktivmaterial ein oxidisches und/oder phosphathaltiges, insbesondere oxidisches, (Kathoden-)Aktivmaterial sein beziehungsweise der Aktivmaterialpräkursor zur Ausbildung eines oxidischen (Kathoden-)Aktivmaterials ausgelegt sein.For example, the active material may be a transition metal oxide, for example in the form of a layered oxide, for example a nickel-cobalt-manganese oxide (HE-NCM or NCM, such as NCM111, NCM 532, NCM622 and / or NCM811) and / or a nickel Cobalt aluminum oxide (NCA) and / or a lithium cobalt oxide (LCO), and / or, for example in the form of a spinel, for example a lithium manganese oxide (LMO), and / or a transition metal Phosphate, for example in the form of an olivine, for example a lithium iron phosphate (LFP) and / or a lithium manganese phosphate (LMP) and / or a lithium cobalt phosphate (LCP), and / or a transition metal Fluoride, for example, with a cubic closest packing, for example, a lithium-rich FCC material (FCC: English: Face Centered Cubic), for example a lithium transition metal fluoride, such as Li 2 MO 2 F with M = vanadium (V) and / or chromium (Cr) and / or FeF 3 , and / or a sulfur compound, for example a sulfur L-polymer and / or carbon composite, for example sulfur-polyacrylonitrile composite, such as SPAN, and / or other sulfur polymers include or be. In particular, the active material may be an oxidic and / or phosphate-containing, in particular oxidic, (cathode) active material or the active material precursor may be designed to form an oxidic (cathode) active material.

Zur Ausbildung eines, beispielsweise oxidischen und/oder phosphathaltigen, insbesondere oxidischen, (Kathoden-)Aktivmaterials können insbesondere Hydroxide und/oder Carbonate und/oder Phosphate, insbesondere Hydroxide und/oder Carbonate, als Ausgangsstoffe eingesetzt werden. Zum Beispiel kann das Fällungsbad hierbei mindestens ein Hydroxid und/oder Carbonat und/oder Phosphat, insbesondere mindestens ein Hydroxid und/oder Carbonat, von Nickel und/oder Cobalt und/oder Mangan und/oder Aluminium und/oder Eisen und/oder Lithium, insbesondere in gelöster Form, umfassen.To form a, for example oxidic and / or phosphate-containing, in particular oxidic, (cathode) active material in particular hydroxides and / or carbonates and / or phosphates, in particular hydroxides and / or carbonates, can be used as starting materials. For example, the precipitation bath may contain at least one hydroxide and / or carbonate and / or phosphate, in particular at least one hydroxide and / or carbonate, of nickel and / or cobalt and / or manganese and / or aluminum and / or iron and / or lithium, especially in dissolved form.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Aktivmaterial, der erfindungsgemäßen Elektrode, der erfindungsgemäßen Zelle und/oder Batterie sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the method according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the active material according to the invention, the electrode according to the invention, the cell and / or battery according to the invention and to the figures and the description of the figures.

Weitere Gegenstände sind ein Aktivmaterial, insbesondere ein Kathodenaktivmaterial, und/oder eine Elektrode, insbesondere eine Kathode, und/oder eine elektrochemische Zelle und/oder Batterie, welche/s durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist.Further objects are an active material, in particular a cathode active material, and / or an electrode, in particular a cathode, and / or an electrochemical cell and / or battery which is produced by a method according to the invention.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Aktivmaterials, der erfindungsgemäßen Elektrode und der erfindungsgemäßen Zelle und/oder Batterie wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the active material according to the invention, the electrode according to the invention and the cell and / or battery according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the method according to the invention and to the figures and the description of the figures.

Figurenlistelist of figures

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen

  • 1 schematische Querschnitte zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens mit einem Stromableiter als Substrat;
  • 2 schematische Querschnitte zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens mit einem Formvorlagesubstrat;
  • 3 schematische Querschnitte zur Veranschaulichung eines Herstellungsprozesses zur Ausbildung von Fällungskeimen auf einem Substrat;
  • 4 eine schematische Draufsicht auf eine gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Aktivmaterialschicht aus Aktivmaterialstrukturen in Form von Spitzen beziehungsweise Säulen;
  • 5 eine schematische Draufsicht auf eine gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Aktivmaterialschicht aus Aktivmaterialstrukturen in Form von Lamellen beziehungsweise Dämmen; und
  • 6 eine schematische Draufsicht auf eine gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Aktivmaterialschicht aus Aktivmaterialstrukturen in Form von miteinander, insbesondere kreuzweise, vernetzten Lamellen beziehungsweise Dämmen.
Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to to limit the invention in any way. Show it
  • 1 schematic cross-sections illustrating an embodiment of the manufacturing method according to the invention with a current collector as a substrate;
  • 2 schematic cross-sections illustrating another embodiment of the manufacturing method according to the invention with a Formvorlagesubstrat;
  • 3 schematic cross-sections illustrating a manufacturing process for the formation of precipitation nuclei on a substrate;
  • 4 a schematic plan view of an active material layer made of active material structures in the form of tips or columns produced according to an embodiment of the method according to the invention;
  • 5 a schematic plan view of an according to another embodiment of the method according to the invention produced active material layer of active material structures in the form of lamellae or dams; and
  • 6 a schematic plan view of an according to another embodiment of the method according to the invention produced active material layer of active material structures in the form of each other, in particular crosswise, networked lamellae or dams.

1 zeigt, dass im Rahmen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ein Stromableiter 4, beispielsweise in Form einer Folie, als Substrat dient, dessen Oberfläche mit Fällungskeimen 3 versehen, insbesondere besetzt, ist. Dabei ist die Oberfläche des Stromableiters 4 eben. Die Fällungskeime 3 sind dabei in Form von, beispielsweise punktuellen und/oder länglichen, Erhebungen, zum Beispiel in Form von Säulen und/oder Lamellen, gleichmäßig über die Oberfläche des Stromableiters 4 verteilt ausgebildet. Die Fällungskeime 3 können zum Beispiel eine Höhe h und/oder Breite b in einem Bereich von ≥ 10 nm bis ≤ 1 µm aufweisen. 1 shows that in the context of one embodiment of the manufacturing method according to the invention, a current conductor 4 , For example, in the form of a film, serves as a substrate whose surface with precipitation nuclei 3 provided, in particular occupied, is. Here is the surface of the current conductor 4 just. The precipitation germs 3 are in the form of, for example, punctiform and / or elongated, surveys, for example in the form of columns and / or fins, evenly over the surface of the current conductor 4 distributed trained. The precipitation germs 3 For example, they may have a height h and / or width b in a range of ≥ 10 nm to ≦ 1 μm.

1 veranschaulicht, dass in einem Verfahrensschritt a) der mit den Fällungskeimen 3 versehene, als Substrat dienende Stromableiter 4 in ein Fällungsbad 1 gegeben wird, welches einen oder mehrere Ausgangsstoffe zur Ausbildung des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors 2 in gelöster Form umfasst, und aus dem Fällungsbad 1 das Aktivmaterial und/oder der Aktivmaterialpräkursor 2, beispielsweise mittels eines Fällungsprozesses und/oder einer Fällungsreaktion, an den Fällungskeimen 3 auf dem Stromableiter 4 abgeschieden wird. Durch Abscheiden des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors 2 werden dabei - insbesondere ausgehend von den Fällungskeimen 3 - Aktivmaterialstrukturen 2a in Form von, beispielsweise punktuellen und/oder länglichen, Erhebungen, zum Beispiel in Form von, beispielsweise kegelförmigen, Spitzen und/oder länglichen Erhebungen mit einer im Wesentlichen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnittsfläche, ausgebildet. Die durch Abscheiden des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors 2 ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen 2a können beispielsweise eine Höhe H in einem Bereich von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm , zum Beispiel von etwa 50 µm, und/oder eine Breite B von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm, Beispiel von etwa 5 µm oder etwa 10 µm, aufweisen. 1 illustrates that in a process step a) with the precipitation germs 3 provided, serving as a substrate current conductor 4 in a precipitation bath 1 is given, which one or more starting materials for the formation of the active material and / or Aktivmaterialpräkursors 2 in dissolved form, and from the precipitation bath 1 the active material and / or the active material precursor 2 For example, by means of a precipitation process and / or a precipitation reaction, on the precipitation germs 3 on the current collector 4 is deposited. By depositing the active material and / or Aktivmaterialpräkursors 2 be there - especially on the basis of the precipitation germs 3 - Active material structures 2a in the form of, for example punctiform and / or elongated, elevations, for example in the form of, for example, conical, pointed and / or elongated elevations having a substantially triangular or trapezoidal cross-sectional area formed. By depositing the active material and / or Aktivmaterialpräkursors 2 trained active material structures 2a For example, they may have a height H in a range of ≥ 1 μm to ≦ 100 μm, for example, of about 50 μm, and / or a width B of ≥ 1 μm to ≦ 100 μm, for example, about 5 μm or about 10 μm ,

1 veranschaulicht weiterhin, dass nach dem Abscheiden in einem Verfahrensschritt b) das Aktivmaterial und/oder der Aktivmaterialpräkursor 2 erhitzt, insbesondere kalziniert, wird. Dies kann beispielsweise auf dem als Substrat dienenden Stromableiter 4 erfolgen. Der Aktivmaterialpräkursor kann dabei in das Aktivmaterial umgewandelt werden. 1 further illustrates that after deposition in a process step b) the active material and / or the Aktivmaterialpräcursor 2 heated, in particular calcined, is. This can, for example, on the serving as a substrate current conductor 4 respectively. The active material precursor can be converted into the active material.

1 veranschaulicht weiterhin, dass nach dem Erhitzen in einem Verfahrensschritt c) Zwischenräume zwischen den aus dem Aktivmaterial 2 ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen 2a mit mindestens einem Elektrolyten 5, insbesondere mit mindestens einem Festelektrolyten 5, gefüllt, insbesondere aufgefüllt, werden. Dies kann beispielsweise durch Beschichten der Aktivmaterialstrukturen 2a mit dem mindestens einen Elektrolyten, insbesondere Festelektrolyten, 5 erfolgen. 1 further illustrates that after heating in a process step c), gaps between the active material 2 trained active material structures 2a with at least one electrolyte 5 , in particular with at least one solid electrolyte 5 , filled, in particular, filled. This can be done, for example, by coating the active material structures 2a with the at least one electrolyte, in particular solid electrolyte, 5 take place.

2 zeigt, dass im Rahmen einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ein Formvorlagesubstrat 4' als Substrat dient. Dabei weist das Formvorlagesubstrat 4' Substratoberflächenstrukturen 4a' auf, deren 4a' Oberfläche mit Fällungskeimen 3 versehen, insbesondere besetzt, ist. Die Substratoberflächenstrukturen 4a' sind dabei in Form von, beispielsweise punktuellen und/oder länglichen, Erhebungen, zum Beispiel in Form von, beispielsweise kegelförmigen, Spitzen und/oder länglichen Erhebungen mit einer im Wesentlichen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnittsfläche, ausgebildet. Die Substratoberflächenstrukturen 4a' können zum Beispiel eine Höhe H' in einem Bereich von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm, zum Beispiel von etwa 50 µm, und/oder eine Breite B' von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm, zum Beispiel von etwa 5 µm oder etwa 10 µm, aufweisen. Die Fällungskeime 3 sind dabei in Form von, beispielsweise punktuellen und/oder länglichen, Erhebungen, zum Beispiel in Form von Körnern und/oder Lamellen, gleichmäßig über die Oberfläche des Substratoberflächenstrukturen 4a' verteilt ausgebildet. Die Fällungskeime 3 können zum Beispiel eine Höhe h und/oder Breite b in einem Bereich von ≥ 10 nm bis ≤ 1 µm aufweisen. 2 shows that in the context of another embodiment of the manufacturing method according to the invention, a mold surface substrate 4 ' serves as a substrate. In this case, the mold template substrate 4 ' Substrate surface structures 4a ' on, whose 4a 'surface with precipitation germs 3 provided, in particular occupied, is. The substrate surface structures 4a ' are in the form of, for example, punctiform and / or elongated, elevations, for example in the form of, for example, conical, pointed and / or elongated elevations with a substantially triangular or trapezoidal cross-sectional area formed. The substrate surface structures 4a ' For example, a height H 'may be in a range of ≥ 1 μm to ≦ 100 μm, for example, about 50 μm, and / or a width B' of ≥ 1 μm to ≦ 100 μm, for example, about 5 μm or about 10 microns have. The precipitation germs 3 are in the form of, for example, punctiform and / or elongated, surveys, for example in the form of grains and / or lamellae, uniformly over the surface of the substrate surface structures 4a ' distributed trained. The precipitation germs 3 can to Example, have a height h and / or width b in a range of ≥ 10 nm to ≤ 1 micron.

2 veranschaulicht, dass in einem Verfahrensschritt a) das mit den Substratoberflächenstrukturen 4a' und den Fällungskeimen 3 versehene Formvorlagesubstrat 4' in ein Fällungsbad 1 gegeben wird, welches einen oder mehrere Ausgangsstoffe zur Ausbildung des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors 2 in gelöster Form umfasst, und aus dem Fällungsbad 1 das Aktivmaterial und/oder der Aktivmaterialpräkursor 2, beispielsweise mittels eines Fällungsprozesses und/oder einer Fällungsreaktion, an den Fällungskeimen 3 auf dem Formvorlagesubstrat 4' abgeschieden wird. Durch Abscheiden des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors 2 werden dabei - insbesondere ausgehend von den Fällungskeimen 3 - Aktivmaterialstrukturen 2a, insbesondere in den Zwischenräumen zwischen den Substratoberflächenstrukturen 4a', ausgebildet. Die durch Abscheiden des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors 2 ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen 2a können beispielsweise eine Höhe H in einem Bereich von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm, zum Beispiel von etwa 50 µm, und/oder eine Breite B von ≥ 1 µm bis ≤ 100 µm, Beispiel von etwa 5 µm oder etwa 10 µm, aufweisen. 2 illustrates that in a process step a) with the substrate surface structures 4a ' and the precipitation germs 3 provided form template substrate 4 ' in a precipitation bath 1 is given, which one or more starting materials for the formation of the active material and / or Aktivmaterialpräkursors 2 in dissolved form, and from the precipitation bath 1 the active material and / or the active material precursor 2 For example, by means of a precipitation process and / or a precipitation reaction, on the precipitation germs 3 on the form template substrate 4 ' is deposited. By depositing the active material and / or Aktivmaterialpräkursors 2 be there - especially on the basis of the precipitation germs 3 - Active material structures 2a , especially in the spaces between the substrate surface structures 4a ' , educated. By depositing the active material and / or Aktivmaterialpräkursors 2 trained active material structures 2a For example, they may have a height H in a range of ≥ 1 μm to ≦ 100 μm, for example, of about 50 μm, and / or a width B of ≥ 1 μm to ≦ 100 μm, for example, about 5 μm or about 10 μm ,

2 veranschaulicht weiterhin, dass nach dem Abscheiden in einem Verfahrensschritt b) das Aktivmaterial und/oder der Aktivmaterialpräkursor 2 erhitzt, insbesondere kalziniert, wird. Dies kann beispielsweise auf dem als Formvorlagesubstrat 4' erfolgen. Dabei kann das Formvorlagesubstrat 4' insbesondere während des Erhitzens oder nach dem Erhitzen, gegebenenfalls in einem Verfahrensschritt b'), von dem Aktivmaterial 2 entfernt werden. Beispielsweise kann das Formvorlagesubstrat 4' beim Erhitzen ausgebrannt werden. Der Aktivmaterialpräkursor kann dabei in das Aktivmaterial umgewandelt werden. Dabei werden Aktivmaterialstrukturen 2a in Form von, beispielsweise punktuellen und/oder länglichen, Erhebungen, zum Beispiel in Form von, beispielsweise kegelförmigen, Spitzen und/oder länglichen Erhebungen mit einer im Wesentlichen polygonen, beispielsweise trapezförmigen, Querschnittsfläche, ausgebildet. 2 further illustrates that after deposition in a process step b) the active material and / or the Aktivmaterialpräcursor 2 heated, in particular calcined, is. This can, for example, on the as a form template substrate 4 ' respectively. In this case, the mold template substrate 4 ' in particular during heating or after heating, optionally in a process step b ') of the active material 2 be removed. For example, the template substrate 4 ' burned out when heated. The active material precursor can be converted into the active material. This will be active material structures 2a in the form of, for example punctiform and / or elongated, elevations, for example in the form of, for example, conical, pointed and / or elongated elevations with a substantially polygonal, for example trapezoidal, cross-sectional area formed.

2 veranschaulicht weiterhin, dass in einem Verfahrensschritt c) auf der vormals mit dem Formvorlagesubstrat 4' versehene Seite des Aktivmaterials 2 Zwischenräume zwischen den aus dem Aktivmaterial 2 ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen 2a mit mindestens einen Elektrolyten, insbesondere Festelektrolyten, 5 gefüllt, beispielsweise beschichtet, werden und die gegenüberliegende Seite des Aktivmaterials 2 in einem Verfahrensschritt c') mit einem Stromableiter 4, beispielsweise in Form einer Folie, versehen wird. 2 further illustrates that in a process step c) on the former with the form template substrate 4 ' provided side of the active material 2 Spaces between the active material 2 trained active material structures 2a filled with at least one electrolyte, in particular solid electrolyte, 5, for example coated, and the opposite side of the active material 2 in a method step c ') with a current conductor 4 , For example, in the form of a film is provided.

3 veranschaulicht, dass die Fällungskeime dadurch hergestellt werden können, dass in mindestens einem, insbesondere den Verfahrensschritten a) bis c) vorgeschalteten, Verfahrensschritt x): eine Maske 6 mit durchgängigen Aussparungen auf eine Substratoberfläche eines Substrates 4,4' aufgelegt wird, in den Aussparungen und insbesondere auf der Substratoberfläche des Substrates 4,4' Material zur Ausbildung der Fällungskeime 3 abgeschieden und die Maske 6 dann wieder entfernt wird. Das Abscheiden des Materials zur Ausbildung der Fällungskeime 3 kann beispielsweise durch ein Vakuum- und/oder Gasphasen- und/oder Aerosol-Abscheidungsverfahren erfolgen. 3 illustrates that the precipitation nuclei can be prepared by that in at least one, in particular the process steps a) to c) upstream, process step x): a mask 6 with continuous recesses on a substrate surface of a substrate 4 '4' is placed in the recesses and in particular on the substrate surface of the substrate 4 , 4 'Material for the formation of the precipitation germs 3 deposited and the mask 6 then removed again. The deposition of the material to form the precipitation germs 3 can be done for example by a vacuum and / or gas phase and / or aerosol deposition process.

4 zeigt eine gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Schicht aus Aktivmaterialstrukturen 2a, welche durch Abscheiden eines Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors 2 - beispielsweise mittels eines Fällungsprozesses und/oder einer Fällungsreaktion, an einem Substrat mit Fällungskeimen 3 in Form von punktuellen Erhebungen, insbesondere in Form eines gleichmäßigen Musters, hergestellt ist. Dabei werden Aktivmaterialstrukturen 2a als punktuelle Erhebungen in Form eines gleichmäßigen Musters ausgebildet. Zum Beispiel können dabei die Aktivmaterialstrukturen 2a in Form von, beispielsweise kegelförmigen, Spitzen beziehungsweise Säulen ausgebildet sein. 4 shows a layer of active material structures produced according to one embodiment of the method according to the invention 2a , which by depositing an active material and / or Aktivmaterialpräkursors 2 - For example, by means of a precipitation process and / or a precipitation reaction, on a substrate with precipitation germs 3 in the form of punctiform elevations, in particular in the form of a uniform pattern. This will be active material structures 2a designed as punctual elevations in the form of a uniform pattern. For example, the active material structures 2a be formed in the form of, for example, conical, tips or columns.

5 zeigt eine gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Schicht aus Aktivmaterialstrukturen 2a, welche durch Abscheiden eines Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors 2 - beispielsweise mittels eines Fällungsprozesses und/oder einer Fällungsreaktion, an einem Substrat mit Fällungskeimen 3 in Form von länglichen Erhebungen, insbesondere in Form eines gleichmäßigen Musters, hergestellt ist. Dabei werden Aktivmaterialstrukturen 2a als längliche Erhebungen in Form eines gleichmäßigen Musters ausgebildet. Zum Beispiel können dabei die Aktivmaterialstrukturen 2a in Form von Lamellen beziehungsweise Dämmen ausgebildet sein. 5 shows a layer made of active material structures according to another embodiment of the method according to the invention 2a , which by depositing an active material and / or Aktivmaterialpräkursors 2 - For example, by means of a precipitation process and / or a precipitation reaction, on a substrate with precipitation germs 3 in the form of elongated elevations, in particular in the form of a uniform pattern. This will be active material structures 2a formed as elongated surveys in the form of a uniform pattern. For example, the active material structures 2a be formed in the form of slats or dams.

6 zeigt eine gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Schicht aus Aktivmaterialstrukturen 2a, welche durch Abscheiden eines Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors 2 - beispielsweise mittels eines Fällungsprozesses und/oder einer Fällungsreaktion, an einem Substrat mit Fällungskeimen 3 in Form von miteinander, insbesondere kreuzweise, vernetzten, länglichen Erhebungen, insbesondere in Form eines gleichmäßigen Musters, hergestellt ist. Dabei werden Aktivmaterialstrukturen 2a als miteinander, insbesondere kreuzweise, vernetzte, längliche Erhebungen in Form eines gleichmäßigen Musters ausgebildet. Zum Beispiel können dabei die Aktivmaterialstrukturen 2a in Form von miteinander, insbesondere kreuzweise, vernetzten Lamellen beziehungsweise Dämmen ausgebildet sein. 6 shows a layer made of active material structures produced according to another embodiment of the method according to the invention 2a , which by depositing an active material and / or Aktivmaterialpräkursors 2 - For example, by means of a precipitation process and / or a precipitation reaction, on a substrate with precipitation germs 3 in the form of each other, in particular crosswise, networked, elongated elevations, in particular in the form of a uniform pattern, is produced. This will be active material structures 2a as formed with each other, in particular crosswise, networked, elongated elevations in the form of a uniform pattern. For example, while the Active material structures 2a be formed in the form of each other, in particular crosswise, networked lamellae or dams.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2012/0003539 A1 [0003]US 2012/0003539 A1 [0003]

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Aktivmaterials und/oder einer Elektrode für eine elektrochemische Zelle und/oder Batterie und/oder zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle und/oder Batterie, in dem aus einem Fällungsbad (1), welches (1) einen oder mehrere Ausgangsstoffe zur Ausbildung eines Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors (2) in gelöster Form umfasst, ein Aktivmaterial und/oder Aktivmaterialpräkursor (2) auf einer mit Fällungskeimen (3) versehenen Substratoberfläche eines Substrates (4,4') abgeschieden wird.Process for producing an active material and / or an electrode for an electrochemical cell and / or battery and / or for producing an electrochemical cell and / or battery in which from a precipitation bath (1) which (1) comprises one or more starting materials for formation an active material and / or active material precursor (2) in dissolved form, an active material and / or active material precursor (2) is deposited on a substrate surface of a substrate (4, 4 ') provided with precipitation nuclei (3). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fällungskeime (3) aus dem Aktivmaterial beziehungsweise Aktivmaterialpräkursor (2) ausgebildet sind.Method according to Claim 1 , wherein the precipitation nuclei (3) from the active material or Aktivmaterialpräkursor (2) are formed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Substratoberfläche Substratoberflächenstrukturen (4a') aufweist, wobei die Substratoberflächenstrukturen (4a') mit den Fällungskeimen (3) versehen sind.Method according to Claim 1 or 2 wherein the substrate surface has substrate surface structures (4a '), the substrate surface structures (4a') being provided with the precipitation seeds (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Fällungskeime (3) und/oder die Substratoberflächenstrukturen (4a') und/oder durch Abscheiden des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors (2) ausgebildete Aktivmaterialstrukturen (2a) gleichmäßig über die Substratoberfläche verteilt ausgebildet werden oder sind.Method according to one of Claims 1 to 3 wherein the precipitation nuclei (3) and / or the substrate surface structures (4a ') and / or active material structures (2a) formed by depositing the active material and / or active material precursor (2) are or are uniformly distributed over the substrate surface. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fällungskeime (3) und/oder die Substratoberflächenstrukturen (4a') und/oder die durch Abscheiden des Aktivmaterials und/oder Aktivmaterialpräkursors (2) ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen (2a) in Form von Erhebungen und/oder Vertiefungen, insbesondere in Form von punktuellen Erhebungen und/oder Vertiefungen und/oder in Form von länglichen Erhebungen und/oder Vertiefungen, ausgebildet werden oder sind.Method according to one of Claims 1 to 4 wherein the precipitation nuclei (3) and / or the substrate surface structures (4a ') and / or the active material structures (2a) formed by depositing the active material and / or active material precursor (2) are in the form of elevations and / or depressions, in particular in the form of punctiform ones Elevations and / or depressions and / or in the form of elongated elevations and / or depressions, are formed or are. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fällungsbad (1) weiterhin mindestens einen elektrischen Leitzusatz oder Präkursor zur Ausbildung eines elektrischen Leitzusatzes umfasst, insbesondere wobei das Fällungsbad (1) mindestens einen Präkursor zur Ausbildung eines elektrischen Leitzusatzes in gelöster Form umfasst.Method according to one of Claims 1 to 5 wherein the precipitation bath (1) further comprises at least one electrical conductive additive or precursor for forming an electrical conductive additive, in particular wherein the precipitation bath (1) comprises at least one precursor for forming an electrical conductive additive in dissolved form. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nach dem Abscheiden das Aktivmaterial und/oder der Aktivmaterialpräkursor (2) erhitzt, insbesondere kalziniert, wird.Method according to one of Claims 1 to 6 wherein, after deposition, the active material and / or the Aktivmaterialpräkursor (2) is heated, in particular calcined, is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Zwischenräume zwischen aus dem Aktivmaterial (2) ausgebildeten Aktivmaterialstrukturen (2a) mit mindestens einem Elektrolyten (5), insbesondere mit mindestens einem Festelektrolyten, gefüllt werden.Method according to one of Claims 1 to 7 in which intermediate spaces between active material structures (2a) formed from the active material (2) are filled with at least one electrolyte (5), in particular with at least one solid electrolyte. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Substrat ein Stromableiter (4) ist.Method according to one of Claims 1 to 8th , wherein the substrate is a current collector (4). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Substrat ein Formvorlagesubstrat (4') ist, wobei das Formvorlagesubstrat (4') während des Erhitzens oder nach dem Erhitzen von dem Aktivmaterial (2) entfernt wird.Method according to one of Claims 1 to 8th wherein the substrate is a mold support substrate (4 '), wherein the mold support substrate (4') is removed from the active material (2) during heating or after heating. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die vormals mit dem Formvorlagesubstrat (4') versehene Seite des Aktivmaterials (2) mit dem mindestens einen Elektrolyten, insbesondere Festelektrolyten, (5) versehen wird, wobei die gegenüberliegende Seite des Aktivmaterials (2) mit einem Stromableiter (4) versehen wird.Method according to Claim 10 in which the side of the active material (2) previously provided with the mold support substrate (4 ') is provided with the at least one electrolyte, in particular solid electrolyte, (5), the opposite side of the active material (2) being provided with a current collector (4) , Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Fällungskeime (3) durch ein Vakuum- und/oder Gasphasen- und/oder Aerosol-Abscheidungsverfahren ausgebildet werden.Method according to one of Claims 1 to 11 wherein the precipitation nuclei (3) are formed by a vacuum and / or gas phase and / or aerosol deposition process. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Fällungskeime (3) dadurch hergestellt werden, dass auf einer Substratoberfläche eines Substrates (4,4') eine Maske (6) mit durchgängigen Aussparungen aufgelegt wird, in den Aussparungen auf der Substratoberfläche Material zur Ausbildung der Fällungskeime (3) abgeschieden und die Maske (6) wieder entfernt wird.Method according to Claim 12 , wherein the precipitation nuclei (3) are produced by depositing a mask (6) with continuous recesses on a substrate surface of a substrate (4,4 '), depositing material for forming the precipitation nuclei (3) in the recesses on the substrate surface, and the mask (6) is removed again. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Aktivmaterial (2) ein Kathodenaktivmaterial beziehungsweise der Aktivmaterialpräkursor (2) zur Ausbildung eines Kathodenaktivmaterials ausgelegt ist und/oder wobei das Verfahren zur Herstellung einer Kathode ausgelegt ist.Method according to one of Claims 1 to 13 wherein the active material (2) is a cathode active material or the Aktivmaterialpräkursor (2) is designed to form a cathode active material and / or wherein the method is designed for producing a cathode. Aktivmaterial (2) und/oder Elektrode, insbesondere Kathodenaktivmaterial und/oder Kathode, und/oder Zelle und/oder Batterie, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14.Active material (2) and / or electrode, in particular cathode active material and / or cathode, and / or cell and / or battery, produced by a method according to one of Claims 1 to 14 ,
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