DE102016224044A1 - Anode Active Material Particles with Artificial Kronether SEI Layer - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenaktivmaterials und/oder einer Anode (100) und/oder eines Elektrolyten für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, und/oder zur Herstellung einer derartigen Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie. Um die Zyklenstabilität der Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie zu verbessern, werden in dem Verfahren Anodenaktivmaterialpartikel (1), insbesondere Siliciumpartikel, und/oder ein Elektrolyt mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und/oder mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Anodenaktivmaterial, eine Anode (100), einen Elektrolyten, ein Elektrolytadditiv und eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie.The present invention relates to a method for producing an anode active material and / or an anode (100) and / or an electrolyte for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery. Battery, and / or for producing such a lithium cell and / or lithium battery. In order to improve the cycle stability of the lithium cell and / or lithium battery, in the method anode active material particles (1), in particular silicon particles, and / or an electrolyte with at least one crown ether and / or crown ether derivative having at least one polymerizable functional group and / or provided with at least one Kronether and / or Kronether derivative polymer comprising. Moreover, the invention relates to an anode active material, an anode (100), an electrolyte, an electrolyte additive and a lithium cell and / or lithium battery.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenaktivmaterials und/oder einer Anode und/oder eines Elektrolyten für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, und/oder zur Herstellung einer derartigen Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie sowie ein Anodenaktivmaterial, eine Anode, einen Elektrolyten und ein Elektrolytadditiv sowie eine derartige Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie.The present invention relates to a method for producing an anode active material and / or an anode and / or an electrolyte for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, and / or for producing such a lithium cell and / or lithium battery and an anode active material, an anode, an electrolyte and an electrolyte additive and such a lithium cell and / or lithium battery.

Stand der TechnikState of the art

Als Anodenaktivmaterial für Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien kommt heutzutage hauptsächlich Graphit zum Einsatz. Graphit weist jedoch nur eine geringe Speicherkapazität auf.The anode active material used today for lithium-ion cells and batteries is mainly graphite. However, graphite has only a small storage capacity.

Silicium kann als Anodenaktivmaterial für Lithium-Ionen-Zellen und -Batterien eine deutlich höhere Speicherkapazität bieten. Silicium durchläuft beim Zyklisieren jedoch starke Volumenänderungen, was dazu führen kann, dass eine sich auf der Siliciumoberfläche aus Elektrolytzersetzungsprodukten ausbildende SEI-Schicht (SEI, Englisch: Solid Electrolyte Interphase; Festelektrolyt-Inter/Zwischenphase) bei einer Volumenvergrößerung des Siliciums reißen und bei einer Volumenverkleinerung des Siliciums abplatzen kann, so dass mit jedem Zyklus erneut Elektrolyt mit der Siliciumoberfläche in Kontakt kommt und die SEI-Bildung und Elektrolytzersetzung kontinuierlich fortschreitet, was zu einem irreversiblen Verlust an Lithium (und Elektrolyt) und somit einer deutlich geringeren Zyklenstabilität und Kapazität führen kann.Silicon, as an anode active material for lithium-ion cells and batteries, can offer a significantly higher storage capacity. However, silicon undergoes large volume changes upon cyclization, which may cause an SEI (solid electrolyte interphase) layer to be formed on the silicon surface from electrolyte decomposition products at a volume enlargement of silicon and at a volume reduction of the silicon, so that electrolyte comes in contact again with the silicon surface with each cycle and the SEI formation and electrolyte decomposition continuously progress, which can lead to irreversible loss of lithium (and electrolyte) and thus significantly lower cycle stability and capacity.

Die Druckschrift US 2014/0248543 A1 betrifft nanostrukturierte Silicium-Aktivmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien.The publication US 2014/0248543 A1 relates to nanostructured silicon active materials for lithium-ion batteries.

Die Druckschrift US 2014/0248543 A1 betrifft eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Anode mit mindestens einem Aktivmaterial und mit einem Elektrolyten, welcher mindestens ein flüssiges Polymerlösungsmittel und mindestens ein Polymeradditiv umfasst.The publication US 2014/0248543 A1 relates to a lithium-ion battery having an anode with at least one active material and with an electrolyte comprising at least one liquid polymer solvent and at least one polymer additive.

Die Druckschrift US 2015/0072246 A1 betrifft einen nicht-wässrigen Flüssigelektrolyten für eine Batterie, welcher ein polymerisierbares Monomer als Additiv umfassen kann.The publication US 2015/0072246 A1 relates to a non-aqueous liquid electrolyte for a battery, which may comprise a polymerizable monomer as an additive.

Die Druckschrift US 2010/0273066 A1 beschreibt eine Lithium-Luft-Batterie mit einem nicht-wässrigen Elektrolyten auf der Basis eines organischen Lösungsmittels, welcher ein Lithiumsalz und ein Additiv mit einer Alkylengruppe umfasst.The publication US 2010/0273066 A1 describes a lithium-air battery with a non-aqueous electrolyte based on an organic solvent comprising a lithium salt and an additive having an alkylene group.

Die Druckschrift US 2012/0007028 A1 betrifft eine Verfahren zur Herstellung von Polymer-Silicium-Komposit-Partikeln, in dem ein Monomer zur Ausbildung einer Polymermatrix und Siliciumpartikel gemischt und die Mischung polymerisiert wird.The publication US 2012/0007028 A1 relates to a process for producing polymer-silicon composite particles in which a monomer for forming a polymer matrix and silicon particles are mixed and the mixture is polymerized.

Die Druckschrift CN 104 362 300 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Kohlenstoff-Komposit-Anodenmaterials für eine Lithium-Ionen-Batterie.The publication CN 104 362 300 relates to a method for producing a silicon-carbon composite anode material for a lithium-ion battery.

Die Druckschrift US 2014/0342222 A1 betrifft Partikel mit einem Silicium-Kern und einer Block-Co-Polymer-Schale mit einem Block mit einer relativ hohen Affinität zu Silicium und mit einem Block mit einer relativ geringen Affinität zu Silicium.The publication US 2014/0342222 A1 refers to particles having a silicon core and a block co-polymer shell having a block having a relatively high affinity for silicon and a block having a relatively low affinity for silicon.

H. Zhao et al beschreibt in J. Power Sources, 263, 2014, S. 288-295 die Verwendung von polymerisiertem Vinylencarbonat als Anodenbinder für Lithium-Ionen-Batterien. H. Zhao et al., J. Power Sources, 263, 2014, pp. 288-295 the use of polymerized vinylene carbonate as the anode binder for lithium-ion batteries.

J.-H. Min et al beschreibt in Bull. Korean. Chem. Soc., 2013, Vol. 34, No. 4., S. 1296-1299 die Bildung einer künstlichen SEI auf Siliciumpartikeln. J.-H. Min et al. In Bull. Korean. Chem. Soc., 2013, Vol. 34, no. 4th, p. 1296-1299 the formation of an artificial SEI on silicon particles.

Die Druckschrift WO 2015/107581 betrifft ein Anodenmaterial für Batterien mit nicht-wässrigen Elektrolyten.The publication WO 2015/107581 relates to an anode material for non-aqueous electrolyte batteries.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenaktivmaterials und/oder einer Anode und/oder eines Elektrolyten für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, und/oder zur Herstellung einer Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie.The present invention relates to a method for producing an anode active material and / or an anode and / or an electrolyte for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, and / or for producing a cell and / or lithium battery, in particular a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery.

In dem Verfahren werden Anodenaktivmaterialpartikel, beispielsweise Siliciumpartikel und/oder Graphitpartikel und/oder Zinnpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und/oder ein Elektrolyt mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und/oder mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen, insbesondere umgesetzt beziehungsweise versetzt.Anode active material particles, for example silicon particles and / or graphite particles and / or tin particles, in particular silicon particles, and / or an electrolyte with at least one crown ether and / or crown ether derivative with at least one polymerisable functional group and / or with at least one crown ether and / or or Kronether derivative comprising polymer, in particular reacted or offset.

Unter Anodenaktivmaterialpartikeln können insbesondere Partikel verstanden werden, welche mindestens ein Anodenaktivmaterial umfassen.By anode active material particles it is possible in particular to be understood as meaning particles which comprise at least one anode active material.

Die Anodenaktivmaterialpartikel können beispielsweise Siliciumpartikel und/oder Graphitpartikel und/oder Zinnpartikel umfassen oder sein.The anode active material particles may include or be, for example, silicon particles and / or graphite particles and / or tin particles.

Unter Siliciumpartikeln können insbesondere Partikel verstanden werden, welche Silicium umfassen. Beispielsweise können unter Siliciumpartikeln Partikel verstanden werden, welche Silicium enthalten. Unter Siliciumpartikeln können daher insbesondere auch siliciumbasierte Partikel verstanden werden. Beispielsweise können Siliciumpartikel, insbesondere reines beziehungsweise elementares, Silicium, beispielsweise poröses Silicium, zum Beispiel nanoporöses Silicium, beispielsweise mit einer Porengröße im Nanometerbereich, und/oder Nanosilicium, beispielsweise mit einer Partikelgröße im Nanometerbereich, und/oder eine Silicium-Legierungsmatrix beziehungsweise eine Silicium-Legierung, zum Beispiel bei der Silicium in einer aktiven und/oder inaktiven Matrix eingebettet ist, und/oder einen Silicium-Kohlenstoff-Komposit und/oder Siliciumoxid (SiOx) umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein. Zum Beispiel können die Siliciumpartikel aus, insbesondere reinem beziehungsweise elementarem, Silicium ausgebildet sein.By silicon particles can be understood in particular particles comprising silicon. By way of example, silicon particles may be understood to mean particles which contain silicon. Silicon particles can therefore be understood as meaning, in particular, silicon-based particles. For example, silicon particles, in particular pure or elemental silicon, for example porous silicon, for example nanoporous silicon, for example having a pore size in the nanometer range, and / or nanosilicon, for example having a particle size in the nanometer range, and / or a silicon alloy matrix or a silicon alloy. Alloy, for example, in which silicon is embedded in an active and / or inactive matrix, and / or comprise a silicon-carbon composite and / or silicon oxide (SiOx) or be formed thereof. For example, the silicon particles may be formed of, in particular pure or elemental, silicon.

Unter Graphitpartikeln können insbesondere Partikel verstanden werden, welche Graphit umfassen.Under graphite particles can be understood in particular particles comprising graphite.

Unter Zinnpartikeln können insbesondere Partikel verstanden werden, welche Zinn umfassen.Tin particles can be understood as meaning, in particular, particles which comprise tin.

Dadurch, dass die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und/oder der Elektrolyt mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und/oder mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen werden, kann vorteilhafterweise eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden, welche/s auf Grundbausteinen von Kronenethern basiert (Kronether-Polymerisation). Als Elektrolytadditiv verwendete Kronether und/oder Kronether-Derivate mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise mit mindestens einer Doppelbindung, können - zum Beispiel analog zu anderen Elektrolytadditiven - während des ersten Zyklus auf der Anodenoberfläche reagieren, beispielsweise reduziert, werden und so vorteilhafterweise eine polymere SEI-Schicht auf Grundbausteinen von Kronenethern bilden. Polymere auf der Basis von Kronethern können vorteilhafterweise, insbesondere selektiv, ionenleitfähig, insbesondere lithiumionenleitfähig, sein und insbesondere optimale Diffusionspfade für die Alkalimetallionen, insbesondere Lithiumionen, bieten. Zudem können Polymere auf der Basis von Kronethern über van-der-Waals- und/oder Wasserstoffbrücken-Bindungen an der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, anbinden und so die Haftung der daraus ausgebildeten Polymerschicht auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, verbessern.By virtue of the fact that the anode active material particles, in particular silicon particles, and / or the electrolyte are provided with at least one crown ether and / or crown ether derivative having at least one polymerizable functional group and / or polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative, can advantageously an artificial SEI protective layer of a polymer can be formed on the particles, which is based on basic units of crown ethers (crown ether polymerization). Kronether and / or Kronether derivatives used as electrolyte additive with at least one polymerizable functional group, for example with at least one double bond, can - for example analogously to other electrolyte additives - react, for example reduced, during the first cycle on the anode surface, and thus advantageously a polymer Form SEI layer on basic building blocks of crown ethers. Polymers based on crown ethers can be advantageously, in particular selectively, ionic-conductive, in particular lithium-ion-conductive, and in particular provide optimal diffusion paths for the alkali metal ions, in particular lithium ions. In addition, polymers based on crown ethers can bond via van der Waals and / or hydrogen bond bonds to the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, and thus improve the adhesion of the polymer layer formed therefrom to the anode active material particles, in particular silicon particles.

Unter einem ionenleitfähigen, beispielsweise lithiumionenleitfähigen, Material, beispielsweise Monomer oder Polymer, kann insbesondere ein Material, beispielsweise Monomer oder Polymer, verstanden werden, welches selbst frei von den zu leitenden Ionen, beispielsweise Lithiumionen, sein kann, jedoch geeignet ist, die zu leitenden Ionen, beispielsweise Lithiumionen, und/oder Gegenionen der zu leitenden Ionen, zum Beispiel Lithium-Leitsalz-Anionen, zu koordinieren und/oder solvatisieren und beispielsweise unter Zugabe der zu leitenden Ionen, zum Beispiel Lithiumionen, lithiumionenleitend wird.An ion-conductive, for example lithium ion-conductive, material, for example monomer or polymer, may in particular be understood as meaning a material, for example monomer or polymer, which itself may be free of the ions to be conducted, for example lithium ions, but is suitable for the ions to be conducted For example, to coordinate and / or solvate lithium ions, and / or counterions of the ions to be conducted, for example, lithium-lead salt anions and, for example, lithium ion conducting with the addition of the conductive ions, for example lithium ions.

Auf diese Weisen kann vorteilhafterweise auf den Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikeln, eine künstliche SEI-Schicht in Form einer flexiblen, polymeren Schutzschicht, insbesondere mit einer, insbesondere selektiven, lonenleitfähigkeit, beispielsweise Lithiumionenleitfähigkeit, und/oder mit einer verbesserten Haftung, ausgebildet werden Durch diese künstliche SEI-Schicht in Form einer flexiblen, polymeren Schutzschicht kann vorteilhafterweise eine Elektrolytzersetzung und eine kontinuierliche SEI-Bildung unterdrückt werden, da die flexible, polymere Schutzschicht bei den Volumenänderungen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, während des Zyklisierens mitgehen, beispielsweise plastisch gedehnt und/oder gestaucht werden, kann ohne dabei zerstört zu werden und so die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, passivieren und vor einer Reaktion der Partikeloberfläche, insbesondere Siliciumoberfläche, mit Elektrolyt schützen kann. So kann wiederum vorteilhafterweise die Zyklenstabilität (Englisch: Coulombic Efficiency) der mit dem Anodenaktivmaterial ausgestatten Lithium-Zelle und/oder -Batterie, beispielsweise in Form einer Lithium-Ionen-Zelle und/oder -Batterie, erhöht werden.In this way, advantageously on the anode active material particles, in particular silicon particles, an artificial SEI layer in the form of a flexible, polymeric protective layer, in particular with a, in particular selective, ion conductivity, for example lithium ion conductivity, and / or with improved adhesion, be formed by this artificial Advantageously, an SEI layer in the form of a flexible, polymeric protective layer can be suppressed for electrolyte decomposition and continuous SEI formation, since the flexible, polymeric protective layer is involved in the volume changes of the anode active material particles, in particular silicon particles, during the cyclization, for example plastically can be stretched and / or compressed, without being destroyed and thus the anode active material particles, in particular silicon particles, passivate and protect against a reaction of the particle surface, in particular silicon surface, with electrolyte. Thus, in turn, advantageously, the cycle stability (English: Coulombic Efficiency) of the equipped with the anode active material lithium cell and / or battery, for example in the form of a lithium-ion cell and / or battery can be increased.

Insgesamt kann so vorteilhafterweise ein Anodenaktivmaterial mit einer erhöhten Zyklenstabilität und Speicherkapazität bereitgestellt werden, zum Beispiel mit welchem unter anderem auch die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht werden könnte.Overall, it is thus advantageously possible to provide an anode active material having increased cycle stability and storage capacity, for example by means of which, among other things, the range of electric vehicles could also be increased.

Insbesondere können die Anodenaktivmaterialpartikel Siliciumpartikel umfassen oder sein.In particular, the anode active material particles may include or be silicon particles.

Der Elektrolyt kann insbesondere ein Anolyt sein.The electrolyte may in particular be an anolyte.

Unter einem Anolyten kann insbesondere ein Elektrolyt für eine Anode verstanden werden.An anolyte may, in particular, be understood to mean an electrolyte for an anode.

Insbesondere kann der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat polymerisiert werden und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer durch Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats ausgebildet werden oder sein.In particular, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative can be polymerized and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative can be formed by polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative.

Im Rahmen einer Ausführungsform werden die Anodenaktivmaterialpartikel und/oder der Elektrolyt (weiterhin) mit mindestens einem weiteren polymerisierbaren Monomer, beispielsweise mit mindestens zwei oder drei weiteren polymerisierbaren Monomeren, und/oder mit mindestens einem, durch Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats und mindestens eines weiteren polymerisierbaren Monomers, beispielsweise mindestens zwei oder drei weiteren polymerisierbaren Monomeren, ausgebildeten Polymer versehen, insbesondere umgesetzt beziehungsweise versetzt. Dabei kann der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer insbesondere (co-)polymerisiert werden und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende (Co-)Polymer durch (Co-)Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats und des mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomers ausgebildet werden oder sein. Durch eine derartige Copolymerisation, insbesondere durch eine gezielte Copolymerisation, von zwei, drei oder mehr Monomeren können vorteilhafterweise die gewünschten Eigenschaften, insbesondere der künstlichen SEI-Schicht, gezielt eingestellt und beispielsweise eine Anpassung beziehungsweise ein Design der SEI-Schicht an deren Anforderung erzielt werden. Zum Beispiel können so Polymer-Segmente zur Binderverstärkung und/oder zur Anpassung der mechanischen, beispielsweise rheologischen, Eigenschaften, zum Beispiel der Festigkeit und/oder Dehnfähigkeit, eingebracht werden.In one embodiment, the anode active material particles and / or the electrolyte (further) with at least one other polymerizable monomer, for example with at least two or three further polymerizable monomers, and / or at least one, by polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether Derivatives and at least one other polymerizable monomer, for example, at least two or three other polymerizable monomers, polymer formed, in particular reacted or offset. In this case, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and the at least one further polymerizable monomer can be (co) polymerized in particular and / or the at least one crown ether and / or crown ether derivative comprising (co) polymer by ( Co) polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and the at least one further polymerizable monomer can be formed or be. By such a copolymerization, in particular by a targeted copolymerization, of two, three or more monomers, advantageously the desired properties, in particular the artificial SEI layer, can be set in a targeted manner and, for example, an adaptation or a design of the SEI layer can be achieved at their request. For example, polymer segments for binder reinforcement and / or for adaptation of the mechanical, for example rheological, properties, for example the strength and / or elasticity, can thus be introduced.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform werden die Anodenaktivmaterialpartikel mit mindestens einem Polymer versehen, insbesondere beschichtet, welches aus mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere durch Polymerisation des mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivats, ausgebildeten und/oder wird der Elektrolyt mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat, versetzt, insbesondere gemischt. Beispielsweise können dabei die Anodenaktivmaterialpartikel mit mindestens einem, durch (Co-)Polymerisation des mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivats und des mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomers ausgebildeten (Co-)Polymer beschichtet und/oder der Elektrolyt mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat und mit dem mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomer versetzt, insbesondere gemischt, werden.In another embodiment, the anode active material particles are provided with at least one polymer, in particular coated, which is formed from at least one crown ether and / or crown ether derivative having at least one polymerizable functional group, in particular by polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or the electrolyte is mixed, in particular mixed, with at least one crown ether and / or crown ether derivative having at least one polymerisable functional group, in particular with the at least one crown ether and / or crown ether derivative. For example, the anode active material particles may be coated with at least one (co) polymer formed by (co) polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and the at least one further polymerizable monomer and / or the electrolyte with the at least one crown ether and or Kronether derivative and mixed with the at least one further polymerizable monomer, in particular mixed.

Der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat kann beispielsweise durch radikalische Polymerisation und/oder Polymerisation mittels Kondensationsreaktion und/oder mittels ionischer, beispielsweise anionischer oder kationischer, Polymerisation polymerisiert beziehungsweise copolymerisiert werden. Zum Beispiel kann die Polymerisation daher eine radikalische Polymerisation und/oder eine Polymerisation mittels Kondensationsreaktion und/oder eine ionische, beispielsweise eine anionische oder kationische, Polymerisation sein.The at least one crown ether and / or the at least one crown-ether derivative can be polymerized or copolymerized, for example, by free-radical polymerization and / or polymerization by condensation reaction and / or by ionic, for example anionic or cationic, polymerization. For example, the polymerization may therefore be free-radical polymerization and / or condensation reaction polymerization and / or ionic, for example anionic or cationic, polymerization.

Beispielsweise kann die Polymerisation eine radikalische Polymerisation und/oder der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer durch eine radikalische Polymerisation polymerisierbar sein und/oder polymerisiert werden.For example, the polymerization of a radical polymerization and / or the at least one crown ethers and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer can be polymerized and / or polymerized by a free-radical polymerization.

Insbesondere kann die Polymerisation eine lebende radikalische Polymerisation und/oder der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer durch eine lebende radikalische Polymerisation polymerisierbar sein und/oder polymerisiert werden. In particular, the polymerization of a living radical polymerization and / or the at least one crown ethers and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer can be polymerizable and / or polymerized by a living free-radical polymerization.

Die lebende radikalische Polymerisation beruht auf dem Prinzip, dass ein dynamisches Gleichgewicht zwischen einer relativ kleinen Anzahl an aktiver Spezies, nämlich wachstumsfördernden freien Radikalen, und einer großen Anzahl an deaktivierter Spezies erzeugt wird. Dies kann insbesondere durch einen Radikal-Puffer, welcher in der Lage ist die aktive Spezies, nämlich freie Radikale, in Form einer deaktivierten Spezies aufzufangen und wieder frei zu setzen, erzielt werden. Insbesondere kann daher bei der Polymerisation mindestens ein Radikal-Puffer eingesetzt werden. So können irreversible Kettenübertragungs- und Kettenabbruchreaktionen, welche insbesondere zu einer Verringerung der Anzahl der aktiven Spezies und zu einer Verbreiterung der Molmassenverteilung führen können, stark zurückgedrängt werden. Die lebende radikalische Polymerisation kann insbesondere auch als lebende freie radikalische Polymerisation (LFRP; Englisch: Living Free Radical Polymerization) beziehungsweise kontrollierte (freie) radikalische Polymerisation (CFRP; Englisch: Controlled Free Radical Polymerization) beziehungsweise lebende kontrollierte radikalische Polymerisation bezeichnet werden.Living radical polymerization is based on the principle that a dynamic balance is created between a relatively small number of active species, namely growth promoting free radicals, and a large number of deactivated species. This can be achieved in particular by a radical buffer which is capable of capturing and releasing the active species, namely free radicals, in the form of a deactivated species. In particular, therefore, at least one radical buffer can be used in the polymerization. Thus, irreversible chain transfer and chain termination reactions, which in particular can lead to a reduction in the number of active species and to a broadening of the molecular weight distribution, can be strongly suppressed. In particular, living radical polymerization can also be referred to as Living Free Radical Polymerization (LFRP) or Controlled Free Radical Polymerization (CFRP) or Living Controlled Free Radical Polymerization.

Beispiele für eine lebende radikalische Polymerisation sind die lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP, Englisch: Atom Transfer Radical Polymerization beziehungsweise Atomic Transfer Radical Polymerization), zum Beispiel mit durch Elektronen-Transfer regenerierten Aktivatoren (ARGET-ATRP) (ARGET, Englisch: Activators regenerated by electron transfer), die reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT, Englisch: Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerization), die stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP, Englisch: Stable Free Radical Polymerization), insbesondere die Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP, Englisch: Nitroxide-mediated Polymerization) und/oder die Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP, Englisch: Verdazylmediated Polymerization), und die lod-Transfer-Polymerisation (ITP, Englisch: Iodine-Transfer Polymerization).Examples of a living radical polymerization are the living atom transfer radical transfer (ATRP), for example, with electron transfer regenerated activators (ARGET-ATRP) (ARGET, English: Activators regenerated by electron transfer), Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerization (RAFT), stable free radical polymerization (SFRP), in particular nitroxide-mediated polymerization (US Pat. NMP, English: Nitroxide-mediated Polymerization) and / or Verdazyl-mediated polymerization (VMP, English: Verdazyl Mediated Polymerization), and the iodine transfer polymerization (ITP).

Durch eine lebende radikalische Polymerisation, insbesondere durch eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer und/oder eine stabile freie Radikale Polymerisation, beispielsweise eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation und/oder Verdazyl-vermittelte Polymerisation, insbesondere eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation, und/oder eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation, kann vorteilhafterweise eine enge Molekulargewichtsverteilung beziehungsweise eine geringe Polydispersität (Breite der Molekulargewichtsverteilung) und/oder eine verbesserte Kontrolle über die Kettenlänge des Polymers und beispielsweise dadurch eine homogene Polymerbeschichtung erzielt werden. Dabei kann die Molekulargewichtsverteilung und/oder Polymerschichtdicke beispielsweise in Abhängigkeit von den Chemikalienkonzentrationen, zum Beispiel Monomerkonzentration, und/oder Reaktionszeit und/oder Temperatur eingestellt werden.By a living free-radical polymerization, in particular by a living radical polymerization with atom transfer and / or a stable free radical polymerization, for example a nitroxide-mediated polymerization and / or verdazyl-mediated polymerization, in particular a nitroxide-mediated polymerization, and / or a reversible addition Fragmentation chain transfer polymerization, advantageously a narrow molecular weight distribution or a low polydispersity (breadth of the molecular weight distribution) and / or improved control over the chain length of the polymer and, for example, a homogeneous polymer coating can be achieved. In this case, the molecular weight distribution and / or polymer layer thickness can be adjusted, for example, as a function of the chemical concentrations, for example monomer concentration, and / or reaction time and / or temperature.

Im Rahmen einer Ausführungsform ist die Polymerisation eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP) und/oder ist der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer durch eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP) polymerisierbar und/oder wird der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer durch eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP) polymerisiert.In one embodiment, the polymerization is a living radical atom transfer (ATRP) polymerization and / or the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer by a living radical polymerization with atom transfer ( ATRP) and / or the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer is polymerized by a living free-radical radical polymerization (ATRP).

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Polymerisation eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP) und/oder eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP), insbesondere eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP) und/oder ist der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer durch eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP) und/oder eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP), insbesondere durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP), polymerisierbar und/oder wird der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer durch eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP) und/oder eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP), insbesondere durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP), polymerisiert.In a further embodiment, the polymerization is a stable free-radical polymerization (SFRP), for example nitroxide-mediated polymerization (NMP) and / or a Verdazyl-mediated polymerization (VMP), in particular a nitroxide-mediated polymerization (NMP) and / or is the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer by a stable free radical polymerization (SFRP), for example by a nitroxide-mediated polymerization (NMP) and / or a Verdazyl-mediated Polymerization (VMP), in particular by a nitroxide-mediated polymerization (NMP), polymerizable and / or the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer by a stable free radical polymerization ( SFRP), for example by nitroxide-mediated polymerization (NMP) and / or e in Verdazyl-mediated polymerization (VMP), in particular by a nitroxide-mediated polymerization (NMP), polymerized.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Polymerisation eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT) und/oder ist der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer durch eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT) polymerisierbar und/oder wird der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer durch eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT) polymerisiert.In a further embodiment, the polymerization is a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT) and / or is the at least one crown ethers and / or the at least one crown-ether derivative, the at least one further polymerizable monomer by a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT) polymerizable and / or the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative, the at least one further polymerizable monomer by a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT).

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise eine Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel eine Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine Phenylethengruppe (Styrolgruppe), und/oder mindestens eine Hydroxygruppe. Mittels dieser funktioneller Gruppen kann vorteilhafterweise eine Polymerisation erzielt werden. Beispielsweise kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, insbesondere Alkylenhydroxygruppe, umfassen oder sein. Durch mindestens eine Hydroxygruppe kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mittels Kondensationsreaktion beziehungsweise mittels anionischer Polymerisation polymerisiert beziehungsweise copolymerisiert werden. Zum Beispiel kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine Phenylethengruppe (Styrolgruppe), umfassen oder sein. Dies hat sich zur Polymerisation, insbesondere mittels einer lebenden radikalischen Polymerisation, wie ATRP, NMP beziehungsweise RAFT, als besonders vorteilhaft erwiesen.Within the scope of a further embodiment, the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative comprises or is at least one polymerisable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example an allyloxyalkyl group, for example an allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one phenylethene group (styrene group), and / or at least one hydroxy group. By means of these functional groups, advantageously a polymerization can be achieved. For example, the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative can have at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one hydroxy group, in particular alkylene hydroxy group, include or be. By means of at least one hydroxy group, the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative can be polymerized or copolymerized by condensation reaction or by anionic polymerization. For example, the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative may have at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or at least one vinylidene group and or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one phenylethene group (styrene group) comprise or be. This has proved to be particularly advantageous for the polymerization, in particular by means of a living radical polymerization, such as ATRP, NMP or RAFT.

Die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats kann beispielsweise direkt am Kronether beziehungsweise Kronether-Derivat angebunden sein. Insbesondere aus sterischen Gründen kann es jedoch auch eventuell vorteilhaft sein, zwischen dem Kronether beziehungsweise Kronether-Derivat und der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise zusätzlich, einen Linker beziehungsweise ein Brückensegment, wie einen Benzolring beziehungsweise Cyclohexanring, vorzusehen. Durch Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren Doppelbindung, insbesondere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, kann insbesondere ein Polymerrücken, beispielsweise ein C-C-Polymerrücken (C-C Backbone), ausgebildet werden, zum Beispiel welcher an jedem zweiten Kohlenstoffatom eine Kronenether-basierte Funktionalität aufweist.The at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative can for example be attached directly to the crown ether or crown ether derivative. However, for steric reasons in particular, it may also be advantageous to provide a linker or a bridge segment, such as a benzene ring or cyclohexane ring, between the crown ether or crown ether derivative and the at least one polymerizable functional group, for example additionally. By polymerizing the at least one polymerizable double bond, in particular carbon-carbon double bond, it is possible in particular to form a polymer back, for example a C-C polymer backbone (C-C backbone), for example which has a crown ether-based functionality on every other carbon atom.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer weiterhin, insbesondere zusätzlich zu der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe, mindestens eine Silangruppe auf. Durch die mindestens eine Silangruppe kann der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer vorteilhafterweise auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden. So kann vorteilhafterweise eine Polymerschicht mit einer verbesserten Haftung ausgebildeten werden.Within the scope of a further embodiment, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative further comprises, in particular in addition to the at least one polymerizable functional group, at least one silane group , By virtue of the at least one silane group, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative can advantageously be attached to the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently. Thus, advantageously, a polymer layer can be formed with improved adhesion.

Das Versehen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer kann beispielsweise durch Polymerisation, gegebenenfalls Copolymerisation, des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats in Gegenwart der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und/oder des Elektrolyten erfolgen (in-situ-Polymerisation) und/oder - beispielsweise mittels der mindestens einen Silangruppe und/oder mittels, insbesondere durch Zugabe, mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe - oberflächeninitiiert (graft-from-Polymerisation) sein. Durch die mindestens eine Silangruppe und/oder Copolymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe kann zum Beispiel vorteilhafterweise eine, insbesondere kovalente, Bindung zwischen den Aktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat beziehungsweise dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden (Co-)Polymer, insbesondere mittels der Silanfunktion, erzielt werden.The provision of the anode active material particles, in particular silicon particles, with the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative can be carried out, for example, by polymerization, optionally copolymerization, of the at least one crown ether and / or crown ether derivative in the presence of the anode active material particles, in particular silicon particles, and / or the electrolyte is carried out (in-situ polymerization) and / or - for example by means of at least one silane group and / or by means of, in particular by addition, at least one silane compound with at least one polymerizable and / or polymerization initiating and / or polymerization-controlling functional group - surface-initiated (graft from polymerization). By the at least one silane group and / or copolymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative with the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization initiating and / or polymerization-controlling functional group can, for example, advantageously a, in particular covalent, bond between the active material particles, in particular silicon particles, and the (at least one crown ethers and / or crown ether derivative or the at least one crown ether and / or Kronether derivative comprehensive (co) polymer, in particular be achieved by means of the silane function.

Es ist jedoch ebenso möglich, das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer in Abwesenheit der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und/oder des Elektrolyten zu polymerisieren beziehungsweise herzustellen (ex-situ-Polymerisation). Dabei können die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise dabei derart mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen werden, dass das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer in mindestens einem Lösungsmittel hergestellt und/oder gelöst wird, die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zu der Lösung zugegeben werden und das mindestens eine Lösungsmittel, beispielsweise durch Verdampfung, wieder entfernt wird. So kann ein Aktivmaterial-Kronether-Polymer-Komposit erhalten werden, bei dem die Aktivmaterialpartikel zumindest über van-der-Waals- und/oder Wasserstoffbrücken-Bindungen mit dem Kronether-Polymer verbunden sind. Durch die mindestens eine Silangruppe und/oder durch Copolymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe kann jedoch zum Beispiel auch hierbei vorteilhafterweise eine, insbesondere kovalente, Bindung zwischen den Aktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Co-Polymer, insbesondere mittels der Silanfunktion, erzielt werden (graft-to-Polymerisation).However, it is also possible to polymerize or prepare the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative in the absence of the anode active material particles, in particular silicon particles, and / or of the electrolyte (ex situ polymerization). In this case, the anode active material particles, in particular silicon particles, for example, be provided in such a way with the at least one crown ether and / or Kronether derivative polymer that the at least one crown ethers and / or Kronether derivative comprehensive polymer produced in at least one solvent and / or dissolved in that the anode active material particles, in particular silicon particles, are added to the solution and the at least one solvent, for example by evaporation, is removed again. Thus, an active material-crown ether-polymer composite can be obtained in which the active material particles are bonded to the Kronether polymer at least via van der Waals and / or hydrogen bond bonds. By virtue of the at least one silane group and / or by copolymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative with at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group, for example, one, in particular covalent, Binding between the active material particles, in particular silicon particles, and the at least one crown ether and / or crown ether derivative comprising co-polymer, in particular by means of the silane function, achieved (graft-to-polymerization).

Im Rahmen einer Ausführungsform werden die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit dem mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe gemischt und polymerisiert (in-situ-Polymerisation). Dabei kann die Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens eines Polymerisationsinitiators gestartet werden. Mittels des mindestens einen Polymerisationsinitiators kann dabei vorteilhafterweise die Polymerisation gezielt gestartet und die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, vorteilhafterweise gezielt mit dem, durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer versehen, insbesondere beschichtet, werden. Durch diese in-situ Polymerisation kann vorteilhafterweise auf den Anodenaktivmaterialpartikeln eine künstliche SEI-Schicht in Form einer flexiblen, polymeren Schutzschicht aus dem durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer ausgebildet werden.In one embodiment, the anode active material particles, in particular silicon particles, are mixed with the at least one crown ether and / or crown ether derivative with at least one polymerizable functional group and polymerized (in-situ polymerization). In this case, the polymerization of the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative can be started by means of, for example, by adding at least one polymerization initiator. Advantageously, by means of the at least one polymerization initiator, the polymerization can be started in a targeted manner and the anode active material particles, in particular silicon particles, advantageously specifically provided with the polymer formed by the polymerization, in particular coated. By means of this in-situ polymerization, an artificial SEI layer in the form of a flexible, polymeric protective layer of the polymer formed by the polymerization can advantageously be formed on the anode active material particles.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird die mindestens eine Silangruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert und die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats polymerisiert (graft-from-Polymerisation). Das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer kann dabei, beispielsweise zusammen mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat oder nach der Immobilisierung der mindestens einen Silangruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats, zugegeben und insbesondere (co-)polymerisiert werden. Dadurch, dass die mindestens eine Silangruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert wird, kann vorteilhafterweise eine stabile, beispielsweise kovalente, Anbindung des durch die Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats ausgebildeten Polymers an die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikeln, erzielt und so eine Polymerschicht mit einer verbesserten Haftung auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden.In the context of a further embodiment, the at least one silane group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative is immobilized on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, and the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative is polymerized (graft -from polymerization). The at least one further polymerizable monomer can be added, in particular, together with the at least one crown ether and / or crown ether derivative or after the immobilization of the at least one silane group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative, and in particular (co) polymerized , By virtue of the fact that the at least one silane group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative is immobilized on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, advantageously a stable, for example covalent, binding of the polymer obtained by the polymerization of the at least one polymerizable functional group of the at least obtained a Kronethers and / or Kronether derivative formed polymer to the anode active material particles, in particular silicon particles, and thus a polymer layer having an improved adhesion to the anode active material particles, in particular silicon particles, are formed.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert und der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat zugegeben und insbesondere polymerisiert (graft-from-Polymerisation). Das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer kann dabei, beispielsweise zusammen mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat, zugegeben und insbesondere (co-)polymerisiert werden. Dadurch, dass die mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert wird, kann vorteilhafterweise ermöglicht werden, eine Polymerisation von der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, aus zu starten. So kann vorteilhafterweise eine oberflächeninitiierte Polymerisation (graft-from Polymerisation), beispielsweise eine oberflächeninitiierte lebende radikalische Polymerisation, wie eine oberflächeninitiierte, lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (oberflächeninitiierte ATRP; heterogene ATRP-Polymerisation) (ATRP, Englisch: Atom Transfer Radical Polymerization beziehungsweise Atomic Transfer Radical Polymerization) oder eine oberflächeninitiierte, stabile freie Radikale Polymerisation (oberflächeninitiierte SFRP, heterogene SFRP) (SFRP, Englisch: Stable Free Radical Polymerization), wie eine oberflächeninitiierte, Nitroxid-vermittelte Polymerisation (oberflächeninitiierte NMP; heterogene NMP-Polymerisation) (NMP, Englisch: Nitroxide-mediated Polymerization), oder eine oberflächeninitiierte, reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (oberflächeninitiierte RAFT; heterogene RAFT-Polymerisation) (RAFT, Englisch: Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerization) oder eine oberflächeninitiierte Iod-Transfer-Polymerisation (oberflächeninitiierte ITP) (ITP, Englisch: Iodine-Transfer Polymerization), realisiert werden. Durch eine von der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, ausgehende Polymerisation kann vorteilhafterweise eine stabile, beispielsweise kovalente und/oder physikalische/mechanische, Verbindung und/oder Verhaftung zwischen den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und dem durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer erzielt und so eine Polymerschicht mit einer verbesserten Haftung auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden.Within the scope of a further embodiment, at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group is immobilized on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, and the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative are added and, in particular polymerized (graft-from-polymerization). The at least one further polymerizable monomer can be added, in particular, together with the at least one crown ether and / or crown ether derivative, and in particular (co) polymerized. By immobilizing the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, it is advantageously possible to permit polymerization from the surface the anode active material particles, in particular silicon particles to start from. Thus, advantageously, a graft-from polymerization, for example, a surface-initiated living radical polymerization, such as a surface-initiated, living radical atom transfer (ATRP heterogeneous ATRP) polymerization (ATRP, Atom Transfer Radical Polymerization or Atomic Transfer Radical Polymerization) or a surface-initiated, stable free-radical polymerization (surface-initiated SFRP, heterogeneous SFRP) (SFRP, English: Stable Free Radical Polymerization), such as surface-initiated, nitroxide-mediated polymerization (surface-initiated NMP; heterogeneous NMP polymerization) (NMP, English : Nitroxide-mediated Polymerization), or a surface-initiated, reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (surface-initiated RAFT, heterogeneous RAFT polymerization) (RAFT, Reversible Addition Fr agementation chain transfer polymerization) or a surface-initiated iodine transfer polymerization (ITP) (Iodine Transfer Polymerization). By a polymerization proceeding from the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, advantageously a stable, for example covalent and / or physical / mechanical, connection and / or adhesion between the anode active material particles, in particular silicon particles, and the polymer formed by the polymerization can be achieved Polymer layer with improved adhesion to the anode active material particles, in particular silicon particles, are formed.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform (ex-situ-Polymerisation) wird der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat, gegebenenfalls in mindestens einem Lösungsmittel, polymerisiert und werden, insbesondere dann, Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise zu der Lösung, zugegeben und/oder wird das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer in mindestens einem Lösungsmittel gelöst und werden zu der Lösung Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben. Das mindestens eine Lösungsmittel kann, insbesondere dann, beispielsweise durch Verdampfung, wieder entfernt werden. Im Rahmen einer Ausgestaltung hiervon weist das mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer mindestens eine Silangruppe auf und/oder wird mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt, beispielsweise polymerisiert (graft-to-Polymerisation). So kann vorteilhafterweise ein Polymer beziehungsweise Co-Polymer mit einer Silanfunktion ausgebildet beziehungsweise verwendet werden, welches bei der Zugabe von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, zusätzlich über die Silanfunktion eine, insbesondere kovalente, Verbindung mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikel, eingehen kann (graft-to-Polymerisation). Auf diese Weise kann die Haftung der auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildeten Polymerschicht - insbesondere zusätzlich zu van-der-Waals- und/oder Wasserstoffbrücken-Bindungen - durch eine, insbesondere kovalente, Anbindung über die Silanfunktion weiter verbessert werden.Within the scope of a further embodiment (ex situ polymerization), the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative, if appropriate in at least one solvent, are polymerized and, in particular then, anode active material particles, in particular silicon particles, for example to the solution, added and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or Kronether derivative is dissolved in at least one solvent and are added to the solution anode active material particles, in particular silicon particles. The at least one solvent can, in particular then be removed again, for example by evaporation. Within the scope of one embodiment thereof, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative has at least one silane group and / or is reacted with at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group, for example polymerized (graft-to-polymerization). Thus, advantageously, a polymer or co-polymer can be formed or used with a silane function which, in addition to the addition of anode active material particles, in particular silicon particles, can additionally enter via the silane function an especially covalent bond with the anode active material particles, in particular silicon particles (graft-to polymerization). In this way, the adhesion of the polymer layer formed on the anode active material particles, in particular silicon particles, can be further improved-in particular in addition to van der Waals and / or hydrogen bond bonds-by an especially covalent bond via the silane function.

Insbesondere kann der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat
einen Kronether, insbesondere einen
12-4-Kronether:

Figure DE102016224044A1_0001
und/oder einen 15-5-Kroneether:
Figure DE102016224044A1_0002
und/oder einen Aza-Kronether, beispielsweise einen (Di-)Aza-Kronether, beispielsweise einen Aza-12-4-Kronether, zum Beispiel einen 1-Aza-12-4-Kronether, zum Beispiel:
Figure DE102016224044A1_0003
und/oder einen Aza-15-5-Kroneether, beispielsweise einen Di-Aza-Kronenether, zum Beispiel einen Di-Aza-12-4-Kronether und/oder einen Di-Aza-15-5-Kroneether, zum Beispiel:
Figure DE102016224044A1_0004
und/oder einen, insbesondere N-substituierten, (Di-)Aza-Kronether, beispielsweise einen N-Alkyl-(Di-)Aza-12-4-Kronether und/oder N-Alkyl-(Di-)Aza-15-5-Kronether, und/oder
einen Benzo-Kronether, insbesondere einen Benzo-12-4-Kronether und/oder Benzo-15-5-Kroneether, zum Beispiel:
Figure DE102016224044A1_0005
beispielsweise einen Di-Benzo-Kronether, zum Beispiel einen Di-Benzo-12-4-Kronether, zum Beispiel:
Figure DE102016224044A1_0006
und/oder einen Di-Benzo-15-5-Kroneether, und/oder einen Cyclohexano-Kronether, insbesondere einen Cyclohexano-12-4-Kronether und/oder Cyclohexano-15-5-Kroneether, beispielsweise einen Di-Cyclohexano-Kronenether, zum Beispiel einen Di-Cyclohexano-12-4-Kronether, zum Beispiel:
Figure DE102016224044A1_0007
und/oder einen Di-Cyclohexano-15-5-Kroneether, umfassen oder darauf basieren.In particular, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative
a crown ether, especially one
12-4-crown ether:
Figure DE102016224044A1_0001
 and / or a 15-5 crown ether:
Figure DE102016224044A1_0002
 and / or an aza-crown ether, for example a (di-) aza-crown ether, for example an aza-12-4-crown ether, for example a 1-aza-12-4-crown ether, for example:
Figure DE102016224044A1_0003
 and / or an aza-15-5-crown ether, for example a di-aza-crown ether, for example a di-aza-12-4-crown ether and / or a di-aza-15-5-crown ether, for example:
Figure DE102016224044A1_0004
 and / or one, in particular N-substituted, (di) aza-crown ethers, for example an N-alkyl (di) aza-12-4-crown ether and / or N-alkyl- (di-) aza-15- 5-crown ethers, and / or
a benzo-crown ether, in particular a benzo-12-4-crown ether and / or benzo-15-5-crown ether, for example:
Figure DE102016224044A1_0005
 for example a di-benzo-crown ether, for example a di-benzo-12-4-crown ether, for example:
Figure DE102016224044A1_0006
 and / or a di-benzo-15-5-crown ether, and / or a cyclohexano-crown ether, in particular a cyclohexano-12-4-crown ether and / or cyclohexano-15-5-crown ether, for example a di-cyclohexano-crown ether, for example a di-cyclohexano-12-4-crown ether, for example:
Figure DE102016224044A1_0007
 and / or a di-cyclohexano-15-5 crown ether, or based thereon.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0008
In a further embodiment, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative comprises a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0008

Dabei können Q1, Q2, Q3 und Qk insbesondere jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff (O) oder Stickstoff (N) oder ein Amin, beispielsweise ein sekundäres Amin (NH) und/oder ein tertiäres Amin, zum Beispiel ein Alkyl- oder Arylamin, (NR), stehen.In particular, Q1, Q2, Q3 and Qk may each independently of one another denote oxygen (O) or nitrogen (N) or an amine, for example a secondary amine (NH) and / or a tertiary amine, for example an alkyl- or arylamine, ( NR), stand.

G kann insbesondere für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe stehen, beispielsweise mit welcher eines der Kohlenstoffatome und/oder Q1 und/oder Q2 und/oder Q3 und/oder Qk substituiert ist.G may in particular be at least one polymerisable functional group, for example with which one of the carbon atoms and / or Q1 and / or Q2 and / or Q3 and / or Qk is substituted.

g kann insbesondere für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G stehen und insbesondere 1 ≤ g, beispielsweise 1 ≤ g ≤ 5, zum Beispiel 1 ≤ g ≤ 2, sein.g may be in particular for the number of polymerisable functional groups G and in particular 1 ≦ g, for example 1 ≦ g ≦ 5, for example 1 ≦ g ≦ 2.

k kann insbesondere für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit stehen und insbesondere 1 ≤ k, beispielsweise 1 ≤ k ≤ 3, zum Beispiel 1 ≤ k ≤ 2, sein.In particular, k can stand for the number of units in parentheses, and in particular 1 ≦ k, for example 1 ≦ k ≦ 3, for example 1 ≦ k ≦ 2.

Insbesondere kann G mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen.In particular, G may have at least one polymerisable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, for example at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one hydroxy group, for example alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group.

Weiterhin kann G beispielsweise eine oder mehr weitere Gruppen, beispielsweise welche als Linker - also eine verbrückende Einheit beziehungsweise als Brückensegment - dienen, umfassen. Zum Beispiel kann G weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfassen. Furthermore, G may, for example, one or more other groups, for example, which serve as a linker - ie a bridging unit or as a bridge segment - include. For example, G may further include at least one benzo group and / or cyclohexano group.

Insbesondere können Q1, Q2, Q3 und Qk für Sauerstoff stehen. Beispielsweise kann der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0009
umfassen.In particular, Q1, Q2, Q3 and Qk may be oxygen. For example, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative may be a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0009
 include.

Zum Beispiel kann der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0010
und/oder
Figure DE102016224044A1_0011
und/oder
Figure DE102016224044A1_0012
und/oder
Figure DE102016224044A1_0013
und/oder
Figure DE102016224044A1_0014
umfassen, insbesondere wobei 0 ≤ k', beispielsweise 0 ≤ k' ≤ 2, zum Beispiel 0 ≤ k' ≤ 1, ist.For example, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative may be a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0010
 and or
Figure DE102016224044A1_0011
 and or
Figure DE102016224044A1_0012
 and or
Figure DE102016224044A1_0013
 and or
Figure DE102016224044A1_0014
 in particular, where 0 ≦ k ', for example 0 ≦ k' ≦ 2, for example 0 ≦ k '≦ 1.

Durch Polymerisation, beispielsweise lebende radikalische Polymerisation, der Doppelbindungen können Polymere mit einem Kohlenstoff-Kohlenstoff-Polymerrücken (C-C Backbone) und Kronether- beziehungsweise Kronether-Derivat-Seitengruppen ausgebildet werden, zum Beispiel:

Figure DE102016224044A1_0015
By polymerization, for example living radical polymerization, of the double bonds, polymers with a carbon-carbon-polymer backbone (CC backbone) and crown ether or crown ether derivative side groups can be formed, for example:
Figure DE102016224044A1_0015

Alternativ oder zusätzlich dazu ist es beispielsweise auch möglich, Polymere mit Kronether- beziehungsweise Kronether-Derivat-Gruppen, insbesondere direkt, im Polymerrücken beziehungsweise in der Polymerkette auszubilden. Dies kann beispielsweise durch Polymerisation, beispielsweise mittels Kondensationsreaktion, zum Beispiel Veretherung, von (Di-)Benzo- und/ (Di-)Cyclohexano-Kronethern und/oder -Kronetherderivaten, beispielsweise mit mindestens zwei, gegebenenfalls vier, Hydroxygruppen, zum Beispiel an den Benzo- und/oder Cyclohexano-Ringen, möglich.Alternatively or additionally, it is also possible, for example, to form polymers with crown ether or crown ether derivative groups, in particular directly, in the polymer backbone or in the polymer chain. This can be achieved, for example, by polymerization, for example by condensation reaction, for example etherification, of (di) benzoic and / (di) cyclohexano-crown ethers and / or crown ether derivatives, for example having at least two, optionally four, hydroxyl groups, for example to the Benzo and / or cyclohexano rings, possible.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0016
In a further embodiment, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative comprises a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0016

G' kann insbesondere für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe stehen. Insbesondere kann G' mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen.G 'may in particular stand for at least one polymerisable functional group. In particular, G 'may have at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, for example at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl, for example allyloxymethyl, and or at least one hydroxy group, for example alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group.

Weiterhin kann G' beispielsweise eine oder mehr weitere Gruppen, beispielsweise welche als Linker - also eine verbrückende Einheit beziehungsweise als Brückensegment - dienen, umfassen. Zum Beispiel kann G' weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfassen.Furthermore, G 'may comprise, for example, one or more further groups, for example which serve as linkers - ie a bridging unit or bridge segment. For example, G 'may further comprise at least one benzo group and / or cyclohexano group.

g' kann insbesondere für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G' stehen und insbesondere 1 ≤ g', beispielsweise 1 ≤ g' ≤ 4, zum Beispiel 1 ≤ g' ≤ 2, sein.g 'may in particular be the number of polymerisable functional groups G' and in particular 1 ≦ g ', for example 1 ≦ g' ≦ 4, for example 1 ≦ g '≦ 2.

Zum Beispiel kann der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0017
und/oder
Figure DE102016224044A1_0018
umfassen.For example, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative may be a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0017
 and or
Figure DE102016224044A1_0018
 include.

Durch Polymerisation, beispielsweise mittels Kondensationsreaktion, insbesondere Veretherung, der Hydroxygruppem können Polymere, insbesondere auf der Basis von veretherten Benzo-Kronenethern, mit Kronetherbeziehungsweise Kronether-Derivat-Gruppen im Polymerrücken ausgebildet werden, zum Beispiel:

Figure DE102016224044A1_0019
beziehungsweise
Figure DE102016224044A1_0020
 By polymerization, for example by condensation reaction, in particular etherification, of the hydroxy groups, it is possible to form polymers, in particular based on etherified benzo crown ethers, with crown ethers or crown ether derivative groups in the polymer back, for example:
Figure DE102016224044A1_0019
 respectively
Figure DE102016224044A1_0020

Derartige Kronether und/oder Kronether-Derivate können vorteilhafterweise durch Umsetzen mit mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise mittels Kondensationsreaktion, beispielsweise kovalent, mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, verbunden werden. Such crown ethers and / or crown ether derivatives can advantageously be combined by reaction with at least one silane compound having at least one polymerisable functional group, for example by condensation reaction, for example covalently, with the anode active material particles, in particular silicon particles.

Zum Beispiel können ein Kronether und eine Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formeln:

Figure DE102016224044A1_0021
wobei R1, R2, R3 insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)x-CH3) mit x ≥ 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder eine Silazangruppe (-NH-Si-) oder eine Hydroxygruppe (-OH) oder Wasserstoff (-H) stehen, mittels Kondensationsreaktion, insbesondere durch Reaktion der Hydroxygruppe des Kronethers mit dem Chloratom der Silanverbindung, miteinander und, insbesondere durch Reaktion von R1, R2 und/oder R3 der Silanverbindung mit Hydroxygruppen, insbesondere Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise Silanolgruppen (Si-OH), auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, beispielsweise kovalent, verbunden werden.For example, a crown ether and a silane compound of the general chemical formulas:
Figure DE102016224044A1_0021
 in which, in each case, R 1, R 2, R 3 independently of one another represent a halogen atom, in particular chlorine (-CI), or an alkoxy group, in particular a methoxy group (-OCH 3 ) or an ethoxy group (-OC 2 H 5 ), or an alkyl group, for example one linear alkyl group (- (CH 2 ) x -CH 3 ) where x ≥ 0, in particular a methyl group (-CH 3 ), or an amino group (-NH 2 , -NH-) or a silazane group (-NH-Si) or a hydroxy group (-OH) or hydrogen (-H), by condensation reaction, in particular by reaction of the hydroxy group of the crown ether with the chlorine atom of the silane compound with each other and, in particular by reaction of R1, R2 and / or R3 of the silane compound with hydroxyl groups, in particular Silicon hydroxide groups or silanol groups (Si-OH), on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, with the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently, are connected.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0022
Within the scope of a further embodiment, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative comprises a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0022

Dabei können Q1, Q2, Q3 und Qk insbesondere jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff (O) oder Stickstoff (N) oder ein Amin, beispielsweise ein sekundäres Amin (NH) und/oder ein tertiäres Amin, zum Beispiel ein Alkyl- oder Arylamin, (NR), stehen. In particular, Q1, Q2, Q3 and Qk may each independently of one another denote oxygen (O) or nitrogen (N) or an amine, for example a secondary amine (NH) and / or a tertiary amine, for example an alkyl- or arylamine, ( NR), stand.

G kann insbesondere für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe stehen, beispielsweise mit welcher eines der Kohlenstoffatome und/oder Q1 und/oder Q2 und/oder Q3 und/oder Qk substituiert ist. Insbesondere kann G mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mindestens eine Vinylgruppe und/oder Vinylidengruppe und/oder Vinylengruppe und/oder Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen.G may in particular be at least one polymerisable functional group, for example with which one of the carbon atoms and / or Q1 and / or Q2 and / or Q3 and / or Qk is substituted. In particular, G may have at least one polymerisable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, for example at least one vinyl group and / or vinylidene group and / or vinylene group and / or allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one hydroxy group, for example Alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group.

Weiterhin kann G beispielsweise eine oder mehr weitere Gruppen, beispielsweise welche als Linker - also eine verbrückende Einheit beziehungsweise als Brückensegment - dienen, umfassen. Zum Beispiel kann G weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfassen.Furthermore, G may, for example, one or more other groups, for example, which serve as a linker - ie a bridging unit or as a bridge segment - include. For example, G may further include at least one benzo group and / or cyclohexano group.

g kann insbesondere für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G stehen und insbesondere 1 ≤ g, beispielsweise 1 ≤ g ≤ 5, zum Beispiel 1 ≤ g ≤ 2, sein.g may be in particular for the number of polymerisable functional groups G and in particular 1 ≦ g, for example 1 ≦ g ≦ 5, for example 1 ≦ g ≦ 2.

k kann insbesondere für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit stehen und insbesondere 1 ≤ k, beispielsweise 1 ≤ k ≤ 3, zum Beispiel 1 ≤ k ≤ 2, sein.In particular, k can stand for the number of units in parentheses, and in particular 1 ≦ k, for example 1 ≦ k ≦ 3, for example 1 ≦ k ≦ 2.

Y' kann insbesondere für einen Linker, also eine verbrückende Einheit, stehen. Beispielsweise kann Y' mindestens eine Alkylengruppe (-CnH2n-) mit n ≥ 0, insbesondere n ≥ 1, und/oder mindestens eine Alkylenoxidgruppe (-CnH2n-O-) mit n ≥ 1 und/oder mindestens eine Carbonsäureestergruppe (-C=O-O-) und/oder mindestens eine Phenylengruppe (-C6H4-) umfassen. Zum Beispiel kann Y' hierbei für eine Alkylengruppe -CnH2n- mit 0 ≤ n ≤ 5, beispielsweise n = 1 oder 2 oder 3, stehen.Y 'can in particular stand for a linker, ie a bridging unit. For example, Y 'can be at least one alkylene group (-C n H 2n -) with n ≥ 0, in particular n ≥ 1, and / or at least one alkylene oxide group (-C n H 2n -O-) with n ≥ 1 and / or at least one Carboxylic ester group (-C = OO-) and / or at least one phenylene group (-C 6 H 4 -) include. For example, Y 'may here stand for an alkylene group -C n H 2n - where 0 ≦ n ≦ 5, for example n = 1 or 2 or 3.

s kann insbesondere für die Anzahl an, insbesondere über Linker Y' angebundene, Silangruppen (-SiR1R2R3) stehen und insbesondere 1 ≤ s, beispielsweise 1 ≤ s ≤ 5, zum Beispiel 1 ≤ s ≤ 2, sein.s may be in particular for the number of silane groups (-SiR1R2R3), in particular via linker Y ', and in particular 1≤s, for example 1≤S≤5, for example 1≤S≤2.

R1, R2, R3 können insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)x-CH3) mit x ≥ 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder eine Silazangruppe (-NH-Si-) oder eine Hydroxygruppe (-OH) oder Wasserstoff (-H) stehen. Zum Beispiel können R1, R2 und R3 für Chlor stehen.R 1, R 2, R 3 may each, in each case independently of one another, denote a halogen atom, in particular chlorine (-CI), or an alkoxy group, in particular a methoxy group (-OCH 3 ) or an ethoxy group (-OC 2 H 5 ), or an alkyl group, for example a linear alkyl group (- (CH 2 ) x -CH 3 ) where x ≥ 0, in particular a methyl group (-CH 3 ), or an amino group (-NH 2 , -NH-) or a silazane group (-NH-Si) or a hydroxy group (-OH) or hydrogen (-H). For example, R1, R2 and R3 may be chlorine.

Insbesondere können Q1, Q2, Q3 und Qk für Sauerstoff stehen. Beispielsweise kann dabei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0023
umfassen.In particular, Q1, Q2, Q3 and Qk may be oxygen. By way of example, the at least one crown ether and / or the at least one crown-ether derivative may be a crown ether or a crown-ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0023
 include.

Beispiele für Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat sind:

Figure DE102016224044A1_0024
und/oder
Figure DE102016224044A1_0025
 Examples of crown ethers or a Kronether derivative are:
Figure DE102016224044A1_0024
 and or
Figure DE102016224044A1_0025

Derartige Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat können vorteilhafterweise über die Silangruppe auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, anbinden und zusätzlich als silanbasierter Haftvermittler dienen.Such crown ethers or a crown-ether derivative can advantageously bind via the silane group to the anode active material particles, in particular silicon particles, and additionally serve as silane-based adhesion promoters.

Insofern der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat ein (Di-)Aza-Kronether-Derivat, zum Beispiel mit Vinylfunktionalität, umfasst können NH-Gruppe/n vor der Polymerisation substituiert beziehungsweise mit einer Schutzgruppe versehen, beispielsweise alkyliert, vorzugsweise methyliert, werden. So kann verhindert werden, dass die NH-Gruppe/n die Polymerisation, beispielsweise eine radikalische (Co-)Polymerisation und/oder eine anionische (Co-)Polymerisation, stören. Zudem können substituierte beziehungsweise tertiäre Amin-Gruppen beziehungsweise N-R-Bindungen beständiger gegen Alkalimetalle sein.Insofar as the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative comprises a (di) aza-crown ether derivative, for example with vinyl functionality, NH group (s) can be substituted before the polymerization or provided with a protective group, for example alkylated, preferably methylated. Thus, it can be prevented that the NH group (s) interfere with the polymerization, for example, a radical (co) polymerization and / or an anionic (co) polymerization. In addition, substituted or tertiary amine groups or N-R bonds can be more resistant to alkali metals.

Alternativ oder zusätzlich dazu, ist es jedoch beispielsweise auch möglich, eine Reaktion der NH-Gruppe/n von (Di-)Aza-Kronether-Derivaten gezielt bei der Polymerisation zu nutzen, zum Beispiel um Stickstoff-substituierte (Di-)Aza-Kronether-Derivat-Polymere und/oder Block-Co-Polymere, beispielsweise durch Reaktion mindestens einer, insbesondere endständigen, polymerisierbaren Doppelbindung, beispielsweise Vinyl- und/oder Allylgruppe, des mindestens einen (Di-)Aza-Kronether-Derivats mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung mindestens eines weiteren polymerisierbaren Monomers beziehungsweise daraus ausgebildeten Polymeres, zum Beispiel mit Styrol, auszubilden. Zum Beispiel können hierzu die NH-Gruppe/n von (Di-)Aza-Kronether-Derivaten über (CH2)n- Brücken insbesondere durch Umsetzung mit mindestens einer alpha-omega-Alkylenverbindung gekoppelt und/oder alpha-omega-Diamine, zum Beispiel Hexamethylendiamin, zur Synthese eines (Di-)Aza-Kronether-Derivat-Polymers, beispielsweise eines Poly-n-Alkylen-Di-Aza-Kronenethers, zum Beispiel der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0026
zum Beispiel
Figure DE102016224044A1_0027
, beispielsweise wobei 0 ≤ i ≤ 4 ist, verwendet werden.Alternatively or additionally, however, it is also possible, for example, to use a reaction of the NH group (s) of (di) aza-crown ether derivatives in a targeted manner in the polymerization, for example, nitrogen-substituted (di) aza-crown ethers -Derivat polymers and / or block co-polymers, for example by reaction of at least one, in particular terminal, polymerizable double bond, for example vinyl and / or allyl group, the at least one (di) aza-Kronether derivative having at least one polymerizable double bond at least one further polymerizable monomer or polymer formed therefrom, for example with styrene, form. For example, for this purpose, the NH group (s) of (di) aza-crown ether derivatives can be coupled via (CH 2 ) n bridges, in particular by reaction with at least one alpha-omega-alkylene compound and / or alpha-omega-diamines, for Example hexamethylenediamine, for the synthesis of a (di) aza-Kronether derivative polymer, for example a poly-n-alkylene-di-aza-crown ether, for example the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0026
 for example
Figure DE102016224044A1_0027
 , for example, where 0≤i≤4, may be used.

Der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer kann insbesondere ionenleitfähig oder ionenleitend, insbesondere lithiumionenleitfähig oder lithiumionenleitend, sein und/oder fluoriert sein und/oder zur Ausbildung eines Gel-Polymers ausgelegt sein beziehungsweise mindestens ein ionenleitfähiges oder ionenleitendes, insbesondere lithiumionenleitfähiges oder lithiumionenleitendes, polymerisierbares Monomer und/oder mindestens ein fluoriertes, polymerisierbares Monomer, beispielsweise mit mindestens einer fluorierten Alkylgruppe und/oder mindestens einer fluorierten Alkoxygruppe und/oder mindestens einer fluorierten Alkylenoxidgruppe und/oder mindestens einer fluorierten Phenylgruppe, und/oder mindestens ein polymerisierbares Monomer zur Ausbildung eines Gel-Polymers umfassen oder sein.The at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer may be in particular ion-conductive or ion-conducting, in particular lithium-ion-conductive or lithium-ion-conducting, and / or fluorinated and / or designed to form a gel polymer or at least one ion-conducting or ion-conducting, in particular lithium-ion-conducting or lithium ion-conducting, polymerizable monomer and / or at least one fluorinated, polymerizable monomer, for example having at least one fluorinated alkyl group and / or at least one fluorinated alkoxy group and / or at least one fluorinated alkylene oxide group and / or at least one fluorinated Phenyl group, and / or comprise at least one polymerizable monomer to form a gel polymer or be.

Durch Polymerisation von ionenleitfähigen oder ionenleitenden und/oder fluorierten und/oder Gel-Polymer bildenden Monomeren kann vorteilhafterweise eine künstliche Polymer-SEI-Schutzschicht auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden, welche ionenleitfähig oder ionenleitend und/oder fluoriert und/oder zur Ausbildung eines Gel-Polymers ausgelegt ist. Durch ionenleitfähige oder ionenleitende Polymer und/oder Gel-Polymere, kann vorteilhafterweise eine hohe Effizienz der mit dem Anodenaktivmaterial ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie erzielt und beispielsweise eine Elektrolytbeschichtung beziehungsweise eine Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Fluorbasierte Polymere können eine hohe thermodynamische und insbesondere auch elektrochemische Stabilität aufweisen und vorteilhafterweise in einem bei Lithium-Ionen-Zellen und/oder -Batterien verwendeten Potentialfenster besonders stabil sein.By polymerizing ion-conductive or ion-conducting and / or fluorinated and / or gel-polymer-forming monomers, an artificial polymer-SEI protective layer can advantageously be formed on the anode active material particles, in particular silicon particles, which are ion-conductive or ion-conducting and / or fluorinated and / or for formation a gel polymer is designed. By ion-conducting or ion-conducting polymer and / or gel polymers, advantageously, a high efficiency of the cell or battery equipped with the anode active material can be achieved and, for example, an electrolyte coating or a gel electrolyte coating can be formed directly on the anode active material particles, in particular silicon particles. Fluorine-based polymers can have a high thermodynamic and in particular also electrochemical stability and advantageously be particularly stable in a potential window used in lithium-ion cells and / or batteries.

Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, beispielsweise drei, weiteren polymerisierbaren Monomere (jeweils) mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise eine Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel eine Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine Phenylethengruppe (Styrolgruppe), und/oder mindestens eine Hydroxygruppe. Mittels dieser funktioneller Gruppen kann vorteilhafterweise eine Polymerisation erzielt werden. Insbesondere kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, beispielsweise drei, weiteren polymerisierbaren Monomere (jeweils) mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine Phenylethengruppe (Styrolgruppe), umfassen. Dies hat sich zur Polymerisation, insbesondere mittels einer lebenden radikalischen Polymerisation, wie ATRP, NMP beziehungsweise RAFT, als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch mindestens eine Hydroxygruppe kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise die mindestens zwei weiteren polymerisierbaren Monomere mittels Kondensationsreaktion beziehungsweise mittels anionischer Polymerisation polymerisiert beziehungsweise copolymerisiert werden.In one embodiment, the at least one further polymerizable monomer or comprise at least two, for example three, further polymerizable monomers (each) at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example an allyloxyalkyl group, for example an allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one phenylethene group (styrene group), and / or at least one hydroxy group , By means of these functional groups, advantageously a polymerization can be achieved. In particular, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, for example three, further polymerizable monomers (each) at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one phenylethene group (styrene group). This has proved to be particularly advantageous for the polymerization, in particular by means of a living radical polymerization, such as ATRP, NMP or RAFT. By at least one hydroxyl group, the at least one further polymerizable monomer or the at least two other polymerizable monomers can be polymerized or copolymerized by condensation reaction or by anionic polymerization.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer (weiterhin) mindestens eine, insbesondere unfluorierte, Alkylenoxidgruppe, beispielsweise Ethylenoxidgruppe, beispielsweise Polyalkylenoxidgruppe, zum Beispiel Polyethylenoxidgruppe beziehungsweise Polyethylenglykolgruppe, und/oder mindestens eine fluorierte Alkylenoxidgruppe und/oder mindestens eine fluorierte Alkoxygruppe und/oder mindestens eine fluorierte Alkylgruppe und/oder mindestens eine fluorierte Phenylgruppe.Within the scope of a further embodiment, the at least one crown ether and / or the at least one Kronether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer (further) at least one, in particular unfluorinated, alkylene oxide group, for example ethylene oxide group, for example polyalkylene oxide group, for example polyethylene oxide group or polyethylene glycol group , and / or at least one fluorinated alkylene oxide group and / or at least one fluorinated alkoxy group and / or at least one fluorinated alkyl group and / or at least one fluorinated phenyl group.

Polymere, welche Alkylenoxidgruppen umfassen beziehungsweise aus Alkylenoxid-Monomeren ausgebildet werden beziehungsweise auf einem Polyalkylenoxids, wie Polyethylenoxid (PEO) beziehungsweise Polyethylenglykol (PEG), basieren, können vorteilhafterweise ionenleitfähig, beispielsweise lithiumionenleitfähig, sein. So kann vorteilhafterweise eine ionenleitfähige, beispielsweise lithiumionenleitfähige, künstliche SEI-Schutzschicht, beispielsweise aus einem auf Polyethylenoxid (PEO) beziehungsweise Polyethylenglykol (PEG) basierenden Polymer, auf den Partikeln ausgebildet werden. In Gegenwart mindestens eines Leitsalzes, beispielsweise Lithium-Leitsalzes, können Polymere mit Alkylenoxidgruppen beziehungsweise auf der Basis eines Polyalkylenoxids, wie Polyethylenoxid (PEO) beziehungsweise Polyethylenglykol (PEG), ionenleitend, beispielsweise lithiumionenleitend, werden. Mit derartigen Polymeren versehene, insbesondere beschichtete, Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, können bei einer Zellbeziehungsweise Batterieassemblierung mit mindestens einem Leitsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, in Kontakt kommen und auf diese Weise ionenleitend, beispielsweise lithiumionenleitend, werden. Um eine hohe Effizienz der mit dem Anodenaktivmaterial ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie und insbesondere eine hohe ionische Leitfähigkeit zu erzielen, können derartig versehene, insbesondere beschichtete, Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, jedoch insbesondere, beispielsweise vor der Zell- und/oder Batterieassemblierung, mit mindestens einem Leitsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, zum Beispiel Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiClO4), behandelt werden. Zudem können derartige Polymere in Gegenwart mindestens eines Elektrolytlösungsmittels beziehungsweise mindestens eines Flüssigelektrolyten, beispielsweise auf der Basis einer Lösung mindestens eines Leitsalzes in mindestens einem Elektrolytlösungsmittel, zum Beispiel vor oder bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung, ein Gel bilden und beispielsweise als Gelelektrolyt genutzt werden. Zum Beispiel können daher derartig versehene, insbesondere beschichtete, Partikel, beispielsweise vor der Zell- und/oder Batterieassemblierung, mit mindestens einem Elektrolytlösungsmittel und/oder mit mindestens einem Flüssigelektrolyten, insbesondere aus mindestens einem Leitsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, zum Beispiel Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiClO4), und mindestens einem Elektrolytlösungsmittel, behandelt werden. So kann vorteilhafterweise zusätzlich zu einer künstlichen SEI-Schutzschicht zur Passivierung der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, eine Elektrolytbeschichtung beziehungsweise eine Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Insbesondere insofern jedoch lediglich die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit einer Elektrolytbeschichtung beziehungsweise Gelelektrolytbeschichtung beschichtet sind, kann die Anode weiterhin mindestens einen Elektrolyten, beispielsweise Flüssigelektrolyten, zum Beispiel auf Carbonat-Basis, umfassen. Polymers which comprise alkylene oxide groups or are formed from alkylene oxide monomers or are based on a polyalkylene oxide, such as polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol (PEG), may advantageously be ion-conductive, for example lithium ion conductive. Thus, advantageously, an ionic conductive, for example, lithium ion conductive, artificial SEI protective layer, for example, from a polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol (PEG) based polymer, are formed on the particles. In the presence of at least one conducting salt, for example lithium conducting salt, polymers having alkylene oxide groups or based on a polyalkylene oxide, such as polyethylene oxide (PEO) or polyethylene glycol (PEG), can be ion-conducting, for example lithium ion-conducting. With such polymers provided, in particular coated, anode active material particles, in particular silicon particles, in a Zellbeziehungsweise battery assembly with at least one conductive salt, such as lithium conductive salt, come into contact and in this way ion-conducting, for example, lithium ion-conducting. In order to achieve a high efficiency of the cell or battery equipped with the anode active material and in particular a high ionic conductivity, coated, in particular coated, anode active material particles, in particular silicon particles, but in particular, for example, before the cell and / or battery assembly, with at least one conductive salt For example, lithium-conducting salt, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) and / or lithium perchlorate (LiClO 4 ), are treated. In addition, such polymers in the presence of at least one electrolyte solvent or at least one liquid electrolyte, for example based on a solution of at least one conductive salt in at least one electrolyte solvent, for example before or during cell and / or battery assembly, form a gel and be used, for example, as a gel electrolyte , For example, therefore, provided, in particular coated, particles, for example, before the cell and / or battery assembly, with at least one electrolyte solvent and / or at least one liquid electrolyte, in particular from at least one conductive salt, for example lithium conductive salt, for example lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) and / or lithium perchlorate (LiClO 4 ), and at least one electrolyte solvent. Thus, advantageously in addition to an artificial SEI protective layer for passivating the anode active material particles, in particular silicon particles, an electrolyte coating or a gel electrolyte coating can be formed directly on the anode active material particles, in particular silicon particles. In particular, however, insofar as only the anode active material particles, in particular silicon particles, are coated with an electrolyte coating or gel electrolyte coating, the anode can furthermore comprise at least one electrolyte, for example liquid electrolytes, for example based on carbonate.

Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise sind die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere ausgewählt aus der Gruppe umfassend:

  • - mindestens eine polymerisierbare Carbonsäure, beispielsweise Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, und/oder
  • - mindestens ein polymerisierbares Carbonsäure-Derivat, insbesondere
    • - mindestens polymerisierbares organische Carbonat, beispielsweise Vinylencarbonat und/oder Vinylethylencarbonat, und/oder Anhydrid, insbesondere mindestens ein Carbonsäureanhydrid, beispielsweise Maleinsäureanhydrid, und/oder
    • - mindestens einen Carbonsäureester, beispielsweise mindestens ein Acrylat, zum Beispiel mindestens ein Etheracrylat, beispielsweise Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat, und/oder mindestens ein Methacrylat, beispielsweise Methylmethacrylat, und/oder mindestens ein Acetat, zum Beispiel Vinylacetat, und/oder
    • - mindestens ein Carbonsäurenitril, beispielsweise Acrylnitril, und/oder
  • - mindestens einen, beispielsweise unfluorierten oder fluorierten, Ether, insbesondere mindestens einen weiteren Kronether und/oder mindestens ein weiteres Kronether-Derivat und/oder mindestens einen Vinylether, zum Beispiel Trifluorvinylether, und/oder
  • - mindestens ein, beispielsweise unfluoriertes oder fluoriertes, Alkylenoxid, beispielsweise Ethylenoxid, und/oder
  • - mindestens einen, beispielsweise aliphatischen oder aromatischen, zum Beispiel unfluorierten oder fluorierten, ungesättigten Kohlenwasserstoff, beispielsweise mindestens ein Alken, zum Beispiel Ethen, wie 1,1-Difluorethen (1,1-Difluoroethylen, Vinylidenfluorid) und/oder Tetrafluorethylen (TFE), und/oder Propen, wie Hexafluorpropen, und/oder Hexen, wie 3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexen, und/oder Phenylethen, wie 2,3,4,5,6-Pentafluorphenylethen (2,3,4,5,6-Pentafluorstyrol) und/oder 4-(Trifluormethyl)phenylethen (4-(Trifluoromethyl)styrol) und/oder Styrol, umfassen oder sein.
In the context of an alternative or additional embodiment, this comprises or is at least one further polymerizable monomer or are the at least two, in particular three, further polymerizable monomers selected from the group comprising:
  • at least one polymerisable carboxylic acid, for example acrylic acid and / or methacrylic acid, and / or
  • - At least one polymerizable carboxylic acid derivative, in particular
    • at least polymerizable organic carbonate, for example vinylene carbonate and / or vinyl ethylene carbonate, and / or anhydride, in particular at least one carboxylic anhydride, for example maleic anhydride, and / or
    • at least one carboxylic acid ester, for example at least one acrylate, for example at least one ether acrylate, for example poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate, and / or at least one methacrylate, for example methyl methacrylate, and / or at least one acetate, for example vinyl acetate, and / or
    • at least one carbonitrile, for example acrylonitrile, and / or
  • at least one, for example, unfluorinated or fluorinated, ether, in particular at least one further crown ether and / or at least one further crown ether derivative and / or at least one vinyl ether, for example trifluorovinyl ether, and / or
  • at least one, for example unfluorinated or fluorinated, alkylene oxide, for example ethylene oxide, and / or
  • at least one, for example aliphatic or aromatic, for example unfluorinated or fluorinated, unsaturated hydrocarbon, for example at least one alkene, for example ethene, such as 1,1-difluoroethene (1,1-difluoroethylene, vinylidene fluoride) and / or tetrafluoroethylene (TFE), and / or propene, such as hexafluoropropene, and / or hexene, such as 3,3,4,4,5,5,6, 6,6-Nonafluorhexen, and / or phenylethene, such as 2,3,4,5,6-pentafluorophenylethene (2,3,4,5,6-pentafluorostyrene) and / or 4- (trifluoromethyl) phenylethene (4- (trifluoromethyl ) styrene) and / or styrene, include or be.

Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens eine polymerisierbare Carbonsäure.In one embodiment, the at least one further polymerizable monomer or comprise the at least two, in particular three, further polymerizable monomers at least one polymerizable carboxylic acid.

Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere Acrylsäure:

Figure DE102016224044A1_0028
und/oder ein Derivat davon.In the context of one embodiment of this embodiment, this comprises or is at least one further polymerizable monomer or comprise at least two, in particular three, further polymerizable monomers of acrylic acid:
Figure DE102016224044A1_0028
 and / or a derivative thereof.

Im Rahmen einer anderen, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere Methacrylsäure und/oder ein Derivat davon.In another, alternative or additional embodiment of this embodiment, the at least one further polymerizable monomer or comprises at least two, in particular three, further polymerizable monomers methacrylic acid and / or a derivative thereof.

Durch Polymerisation von Acrylsäure beziehungsweise Methacrylsäure kann eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem auf Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure basierenden Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Dabei kann das Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure basierte Polymer über Carbonsäuregruppen (-COOH) an Hydroxygruppen, insbesondere Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise Silanolgruppen (Si-OH), an der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent über eine Kondensationsreaktion und/oder über Wasserstoffbrückenbindungen, anbinden. Zusätzlich zu einer Passivierung der Partikel durch eine Schutzschicht aus dem Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure basierten Polymer, kann das Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure basierte Polymer vorteilhafterweise als Binderverstärkung und/oder Binder dienen und auf diese Weise die Bindeeigenschaft des Anodenaktivmaterials verbessert werden. Dadurch, dass das Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure basierte Polymer in Gegenwart der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, hergestellt wird, kann zudem vorteilhafterweise eine homogenere Mischung ausgebildet werden als dies durch ein Zumischen von ex-situ hergestellter Polyacrylsäure beziehungsweise Polymethacrylsäure zu Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, möglich ist.By polymerization of acrylic acid or methacrylic acid, an artificial SEI protective layer can be formed from a polymer based on polyacrylic acid or polymethacrylic acid on the particles. In this case, the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer via carboxylic acid groups (-COOH) to hydroxy groups, in particular silicon hydroxide groups or silanol groups (Si-OH), at the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently via a condensation reaction and / or via hydrogen bonds connect. In addition to a passivation of the particles by a protective layer of the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer, the polyacrylic acid or polymethacrylic acid-based polymer can advantageously serve as a binder reinforcement and / or binder and in this way the binding property of the anode active material can be improved. By virtue of the fact that the polymer based on polyacrylic acid or polymethacrylic acid is prepared in the presence of the anode active material particles, in particular silicon particles, a more homogeneous mixture can advantageously be formed than is possible by admixing ex situ-produced polyacrylic acid or polymethacrylic acid to anode active material particles, in particular silicon particles.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung wird das aus dem mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomers ausgebildete Polymers, insbesondere dessen Carbonsäuregruppen, zumindest teilweise mit mindestens einem Alkalimetallhydroxid, beispielsweise Lithiumhydroxid (LiOH) und/oder Natriumhydroxid (NaOH) und/oder Kaliumhydroxid (KOH), insbesondere unter Ausbildung eines Alkalimetall-Carboxylats, beispielsweise Lithium-Carboxylats beziehungsweise Natrium-Carboxylats beziehungsweise Kalium-Carboxylats, neutralisiert. So können die rheologischen Eigenschaften verbessert und/oder ein irreversibler Kapazitätsverlust, insbesondere im ersten Zyklus einer mit dem Anodenaktivmaterial ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie, minimiert werden.In a further embodiment, the polymer formed from the at least one further polymerizable monomer, in particular its carboxylic acid groups, at least partially with at least one alkali metal hydroxide, for example lithium hydroxide (LiOH) and / or sodium hydroxide (NaOH) and / or potassium hydroxide (KOH), in particular Formation of an alkali metal carboxylate, for example, lithium carboxylate or sodium carboxylate or potassium carboxylate, neutralized. Thus, the rheological properties can be improved and / or an irreversible loss of capacity, in particular in the first cycle of a cell or battery equipped with the anode active material, can be minimized.

Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens ein polymerisierbares Carbonsäure-Derivat.In the context of an alternative or additional, further embodiment, the at least one further polymerizable monomer or comprise the at least two, in particular three, further polymerizable monomers at least one polymerizable carboxylic acid derivative.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens ein polymerisierbares, organisches Carbonat und/oder Anhydrid, insbesondere mindestens ein Carbonsäureanhydrid. Insbesondere kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer mindestens ein polymerisierbares, organisches Carbonat umfassen oder sein. Organische Carbonate haben sich zur Ausbildung einer künstlichen SEI-Schicht als besonders vorteilhaft erwiesen. Organische Carbonate können zudem vorteilhafterweise ionenleitfähig, insbesondere lithiumionenleitfähig, sein. Within the scope of a further embodiment, the at least one further polymerizable monomer or comprising at least two, in particular three, further polymerisable monomers comprises or is at least one polymerisable, organic carbonate and / or anhydride, in particular at least one carboxylic acid anhydride. In particular, the at least one further polymerizable monomer may comprise or be at least one polymerisable, organic carbonate. Organic carbonates have proven to be particularly advantageous for forming an artificial SEI layer. In addition, organic carbonates can advantageously be ion-conductive, in particular lithium-ion-conductive.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer Vinylencarbonat und/oder Vinylethylencarbonat und/oder Maleinsäureanhydrid und/oder ein Derivat davon. Dies hat sich zum Ausbilden einer, insbesondere ionenleitfähigen, beispielsweise lithiumionenleitfähigen, künstlichen SEI-Schicht als vorteilhaft erwiesen.Within the scope of a further embodiment, the at least one further polymerizable monomer comprises or is vinylene carbonate and / or vinyl ethylene carbonate and / or maleic anhydride and / or a derivative thereof. This has proved to be advantageous for forming an artificial SEI layer, in particular ion-conductive, for example lithium ion-conductive, artificial SEI layer.

Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer Vinylencarbonat. Durch Polymerisation von Vinylencarbonat kann insbesondere Polyvinylencarbonat ausgebildet werden, welches sich als Polymer für eine künstliche SEI-Schicht als besonders vorteilhaft erwiesen hat.Within the scope of a specific embodiment of this embodiment, the at least one further polymerizable monomer comprises or is vinylene carbonate. By polymerizing vinylene carbonate, in particular polyvinylene carbonate can be formed, which has proved to be particularly advantageous as a polymer for an artificial SEI layer.

Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens einen Carbonsäureester.In the context of an alternative or additional, further embodiment, the at least one further polymerizable monomer or comprises the at least two, in particular three, further polymerizable monomers at least one carboxylic acid ester.

Beispielsweise kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens ein Acrylat, zum Beispiel mindestens ein Etheracrylat, wie Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat, beispielsweise:

Figure DE102016224044A1_0029
und/oder mindestens ein Methacrylat, beispielsweise Methylmethacrylat, und/oder mindestens ein Acetat, zum Beispiel Vinylacetat, und/oder ein Derivat davon umfassen oder sein.For example, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, in particular three, further polymerizable monomers can be at least one acrylate, for example at least one ether acrylate, such as poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate, for example:
Figure DE102016224044A1_0029
 and / or at least one methacrylate, for example methyl methacrylate, and / or at least one acetate, for example vinyl acetate, and / or a derivative thereof include or be.

Durch Polymerisation von Acrylaten, zum Beispiel Etheracrylaten, wie Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat, und/oder Methacrylaten, wie Methylmethacrylat (MMA), kann eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem auf Polyacrylat beziehungsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) basierenden Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Polymere auf der Basis von Polyacrylat, zum Beispiel Etheracrylat basierte Polymere beziehungsweise Polymethylmethacrylate, können vorteilhafterweise in Gegenwart mindestens eines Elektrolytlösungsmittels, beispielsweise mindestens eines flüssigen, organischen Carbonats, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), beziehungsweise mindestens eines Flüssigelektrolyten, beispielsweise auf der Basis einer, zum Beispiel 1 M, Lösung mindestens eines Leitsalzes, zum Beispiel von Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) und/oder Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiClO4), in mindestens einem Elektrolytlösungsmittel, beispielsweise mindestens einem flüssigen, organischen Carbonat, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), zum Beispiel bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung, ein Gel bilden und beispielsweise als Gelelektrolyt genutzt werden. So kann vorteilhafterweise zusätzlich zu einer künstlichen SEI-Schutzschicht zur Passivierung der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, eine Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Bei einem ersten Zyklus einer damit ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie, kann sich der Elektrolyt in der Polymergelmatrix der Gelelektrolytbeschichtung zersetzen und die, insbesondere künstliche beziehungsweise natürlich entstehende, SEI-Schutzschicht mechanisch stabilisieren. Dies ermöglicht vorteilhafterweise bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung auf einen Zusatz von SEI-stabilisierende Additiven, wie Vinylencarbonat (VC) oder Fluorethylencarbonat (FEC), insbesondere zum Flüssigelektrolyten, zu verzichten. Polymere auf Basis von Etheracrylaten, wie Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat, können zudem ionenleitfähig, beispielsweise lithiumionenleitfähig, sein und in Gegenwart mindestens eines Leitsalzes, beispielsweise Lithium-Leitsalzes, beispielsweise durch in Kontakt bringen mit mindestens einem Leitsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, bei einer Zell- beziehungsweise Batterieassemblierung, ionenleitend, beispielsweise lithiumionenleitend, werden. Um eine hohe Effizienz der mit dem Anodenaktivmaterial ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie und insbesondere eine hohe ionische Leitfähigkeit zu erzielen, können hiermit versehene, insbesondere beschichtete, Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, jedoch insbesondere, beispielsweise vor der Zell- und/oder Batterieassemblierung, mit mindestens einem Leitsalz, beispielsweise Lithium-Leitsalz, zum Beispiel Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), Bis(trifluoromethane)sulfonimide (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiClO4) behandelt werden.By polymerizing acrylates, for example, ether acrylates, such as poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate, and / or methacrylates, such as methyl methacrylate (MMA), an artificial SEI protective layer of polyacrylate or polymethyl methacrylate (PMMA) based polymer can be formed on the particles. Polymers based on polyacrylate, for example ether acrylate-based polymers or polymethyl methacrylates, can advantageously be prepared in the presence of at least one electrolyte solvent, for example at least one liquid, organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethyl methyl carbonate (EMC) and / or dimethyl carbonate (DMC). and / or diethyl carbonate (DEC), or at least one liquid electrolyte, for example based on one, for example 1 M, solution of at least one conducting salt, for example lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and / or bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) and / or lithium perchlorate (LiClO 4 ), in at least one electrolyte solvent, for example, at least one liquid organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethyl methyl carbonate (EMC) and / or dimethyl carbonate (DMC) and / or diethyl carbonate (DEC), for example cell and / or battery assembly, form a gel and b For example, be used as a gel electrolyte. Thus, advantageously, in addition to an artificial SEI protective layer for passivating the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating can be formed directly on the anode active material particles, in particular silicon particles. In a first cycle of a cell or battery equipped therewith, the electrolyte in the polymer gel matrix of the gel electrolyte coating may decompose and mechanically stabilize the, especially artificial or naturally occurring, SEI protective layer. This advantageously makes it possible to dispense with the addition of SEI-stabilizing additives, such as vinylene carbonate (VC) or fluoroethylene carbonate (FEC), in particular to the liquid electrolyte, in cell and / or battery assembly. Polymers based on ether acrylates, such as poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate, may additionally be ion-conductive, for example lithium ion conductive, and in the presence of at least one conducting salt, for example lithium conducting salt, for example by bringing it into contact with at least one conducting salt, for example lithium conducting salt Cell or battery assembly, ion-conducting, for example, lithium ion-conducting, are. In order to achieve a high efficiency of the cell or battery equipped with the anode active material and, in particular, a high ionic conductivity, coated, in particular coated, anode active material particles, in particular silicon particles, but in particular, for example prior to cell and / or battery assembly, may contain at least one conductive salt For example, lithium-conducting salt, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF6), bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) and / or lithium perchlorate (LiClO 4 ) are treated.

Durch Polymerisation von Vinylacetat kann eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem auf Polyvinylacetat (PVAC) basierenden Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Das auf Polyvinylacetat basierende Polymer kann dann beispielsweise zu Polyvinylalkohol (PVAL) verseift werden. Um Nebenreaktionen mit anderen Elektrodenkomponenten zu vermeiden, können hierbei beispielsweise die Polymerisation des mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomers und insbesondere die Verseifung des dabei ausgebildeten Polymers getrennt von weiteren Elektrodenkomponenten durchgeführt werden. Das Polyvinylalkohol basierte Polymer kann vorteilhafterweise über Hydroxygruppen (-OH), insbesondere Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise Silanolgruppen (Si-OH), an der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent über eine Kondensationsreaktion und/oder über Wasserstoffbrückenbindungen, anbinden. Zusätzlich zu einer Passivierung der Partikel durch eine Schutzschicht aus dem Polyvinylalkohol basierten Polymer, kann das Polyvinylalkohol basierte Polymer vorteilhafterweise als Binderverstärkung beziehungsweise Binder dienen und auf diese Weise die Bindeeigenschaft des Anodenaktivmaterials verbessert werden. Dadurch, dass das Polyvinylalkohol basierte Polymer in Gegenwart der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, hergestellt wird, kann zudem vorteilhafterweise eine homogenere Mischung ausgebildet werden als dies durch ein Zumischen von ex-situ hergestelltem Polyvinylalkohol zu Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, möglich ist. By polymerizing vinyl acetate, an artificial SEI protective layer of a polyvinyl acetate (PVAC) based polymer can be formed on the particles. The polyvinyl acetate-based polymer can then be saponified, for example, to polyvinyl alcohol (PVAL). To avoid side reactions with other electrode components, in this case, for example, the polymerization of the at least one further polymerizable monomer and, in particular, the saponification of the polymer formed thereby can be carried out separately from further electrode components. The polyvinyl alcohol-based polymer can advantageously via hydroxy groups (-OH), in particular silicon hydroxide groups or silanol groups (Si-OH), at the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently via a condensation reaction and / or via hydrogen bonds connect. In addition to passivating the particles through a protective layer of the polyvinyl alcohol-based polymer, the polyvinyl alcohol-based polymer may advantageously serve as a binder reinforcement and thus improve the binding property of the anode active material. In addition, because the polyvinyl alcohol-based polymer is produced in the presence of the anode active material particles, in particular silicon particles, a more homogeneous mixture can advantageously be formed than is possible by admixing ex situ-produced polyvinyl alcohol to anode active material particles, in particular silicon particles.

Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere mindestens ein Carbonsäurenitril. Beispielsweise kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere Acrylnitril und/oder ein Derivat davon umfassen oder sein. Durch Polymerisation von Acrylnitril kann eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem auf Polyacrylnitril (PAN) basierenden Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Polymere auf der Basis von Polyacrylnitril (PAN) können vorteilhafterweise in Gegenwart mindestens eines Elektrolytlösungsmittels, beispielsweise mindestens eines flüssigen, organischen Carbonats, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), beziehungsweise mindestens eines Flüssigelektrolyten, beispielsweise auf der Basis einer, zum Beispiel 1 M, Lösung mindestens eines Leitsalzes, zum Beispiel von Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) und/oder Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiClO4), in mindestens einem Elektrolytlösungsmittel, beispielsweise mindestens einem flüssigen, organischen Carbonat, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), zum Beispiel bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung, ein Gel bilden und beispielsweise als Gelelektrolyt genutzt werden. So kann vorteilhafterweise zusätzlich zu einer künstlichen SEI-Schutzschicht zur Passivierung der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, eine Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Bei einem ersten Zyklus einer damit ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie, kann sich der Elektrolyt in der Polymergelmatrix der Gelelektrolytbeschichtung zersetzen und die SEI-Schutzschicht mechanisch stabilisieren. Dies ermöglicht vorteilhafterweise bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung auf einen Zusatz von SEI-stabilisierende Additiven, wie Vinylencarbonat (VC) oder Fluorethylencarbonat (FEC), insbesondere zum Flüssigelektrolyten, zu verzichten.In the context of an alternative or additional, further embodiment, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, in particular three, polymerizable monomers comprises or is at least one carbonitrile. For example, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, in particular three, polymerizable monomers may comprise or be acrylonitrile and / or a derivative thereof. By polymerizing acrylonitrile, an artificial SEI protective layer of polyacrylonitrile (PAN) based polymer can be formed on the particles. Polymers based on polyacrylonitrile (PAN) can advantageously be prepared in the presence of at least one electrolyte solvent, for example at least one liquid, organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethylmethyl carbonate (EMC) and / or dimethyl carbonate (DMC) and / or diethyl carbonate (DEC ), or at least one liquid electrolyte, for example based on one, for example 1 M, solution of at least one conducting salt, for example of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and / or bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) and / or lithium perchlorate (LiClO 4 ) , in at least one electrolyte solvent, for example at least one liquid, organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethyl methyl carbonate (EMC) and / or dimethyl carbonate (DMC) and / or diethyl carbonate (DEC), for example in the cell and / or Battery assembly, form a gel and be used for example as a gel electrolyte. Thus, advantageously, in addition to an artificial SEI protective layer for passivating the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating can be formed directly on the anode active material particles, in particular silicon particles. In a first cycle of a cell or battery equipped therewith, the electrolyte in the polymer gel matrix of the gel electrolyte coating may decompose and mechanically stabilize the SEI protective layer. This advantageously makes it possible to dispense with the addition of SEI-stabilizing additives, such as vinylene carbonate (VC) or fluoroethylene carbonate (FEC), in particular to the liquid electrolyte, in cell and / or battery assembly.

Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens einen, beispielsweise unfluorierten oder fluorierten, Ether. Insbesondere kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens einen, beispielsweise unfluorierten oder fluorierten, Ether mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung, beispielsweise mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mit mindestens einer Vinylgruppe und/oder Allylgruppe und/oder Allyloxyalkylgruppe, beispielsweise Allyloxymethylgruppe, und/oder mit mindestens einer Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen oder seinIn the context of an alternative or additional, further embodiment, the at least one further polymerizable monomer or comprise the at least two, in particular three, further polymerizable monomers at least one, for example, unfluorinated or fluorinated, ethers. In particular, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, in particular three, further polymerizable monomers at least one, for example, unfluorinated or fluorinated, ethers having at least one polymerizable functional group, in particular having at least one polymerizable double bond, for example having at least one carbon-carbon Double bond, for example with at least one vinyl group and / or allyl group and / or allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or with at least one hydroxy group, for example alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group, include or be

Beispielsweise kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens einen weiteren Kronether und/oder mindestens ein weiteres Kronether-Derivat und/oder mindestens einen Vinylether, zum Beispiel Trifluorvinylether, umfassen oder sein.For example, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, in particular three, further polymerizable monomers may comprise or be at least one further crown ether and / or at least one further crown ether derivative and / or at least one vinyl ether, for example trifluorovinyl ether.

Beispielsweise kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens einen weiteren Kronether und/oder mindestens ein weiteres Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung, zum Beispiel mit mindestens einer Vinylgruppe und/oder mindestens einer Vinylidengruppe und/oder mindestens einer Vinylengruppe und/oder mindestens einer Allylgruppe. beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe, beispielsweise mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mit mindestens einer Vinylgruppe und/oder mindestens einer Vinylidengruppe und/oder mindestens einer Vinylengruppe und/oder mindestens einer Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mit mindestens einer Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen oder sein. Beispielsweise kann auch der mindestens eine weitere Kronether und/oder das mindestens eine weitere Kronether-Derivat durch radikalische Polymerisation, zum Beispiel lebende radikalische Polymerisation, wie ATRP und/oder SFRP, beispielsweise NMP, und/oder RAFT, und/oder Polymerisation mittels Kondensationsreaktion und/oder mittels ionischer, beispielsweise anionischer oder kationischer, Polymerisation, polymerisierbar sein beziehungsweise (co-)polymerisiert werden. Der mindestens eine weitere Kronether und/oder das mindestens eine weitere Kronether-Derivat kann beispielsweise wie im Zusammenhang mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat erläutert, zum Beispiel jedoch zu diesem verschieden, ausgestaltet werden.For example, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, in particular three, further polymerizable monomers may contain at least one further crown ether and / or at least one further crown ether derivative having at least one polymerizable monomer functional group, in particular having at least one polymerizable double bond, for example having at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group. For example, allyloxyalkyl, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group, for example having at least one carbon-carbon double bond, for example with at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group For example, allyloxyalkyl group, for example, allyloxymethyl group, and / or having at least one hydroxy group, for example, alkylene hydroxy group, for example, methylene hydroxy group include or be. For example, the at least one further crown ether and / or the at least one further Kronether derivative by free-radical polymerization, for example living radical polymerization, such as ATRP and / or SFRP, for example NMP, and / or RAFT, and / or polymerization by condensation reaction and / or by ionic, for example anionic or cationic, polymerization, be polymerized or (co) polymerized. The at least one further crown ether and / or the at least one further crown-ether derivative can be configured, for example, as described in connection with the at least one crown ether and / or crown ether derivative, for example, but different thereto.

Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens ein, beispielsweise unfluoriertes oder fluoriertes, Alkylenoxid, beispielsweise Ethylenoxid.In the context of an alternative or additional, further embodiment, the at least one further polymerizable monomer or comprise the at least two, in particular three, further polymerizable monomers at least one, for example, unfluorinated or fluorinated, alkylene oxide, for example ethylene oxide.

Im Rahmen einer alternativen oder zusätzlichen, weiteren Ausführungsform umfasst oder ist das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise umfassen die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens einen, beispielsweise aliphatischen oder aromatischen, zum Beispiel unfluorierten oder fluorierten, ungesättigten Kohlenwasserstoff.In the context of an alternative or additional further embodiment, the at least one further polymerizable monomer or comprise the at least two, in particular three, further polymerizable monomers at least one, for example aliphatic or aromatic, for example, unfluorinated or fluorinated, unsaturated hydrocarbon.

Beispielsweise kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, polymerisierbaren Monomere mindestens ein Alken, zum Beispiel Ethen, wie 1,1-Difluorethen (1,1-Difluoroethylen, Vinylidenfluorid) und/oder Tetrafluorethylen (TFE), und/oder Propen, wie Hexafluorpropen, und/oder Hexen, wie 3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexen, und/oder Phenylethen, wie 2,3,4,5,6-Pentafluorphenylethen (2,3,4,5,6-Pentafluorstyrol) und/oder 4-(Trifluormethyl)phenylethen (4-(Trifluoromethyl)styrol) und/oder Styrol, umfassen oder sein.For example, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, in particular three, polymerizable monomers can be at least one alkene, for example ethene, such as 1,1-difluoroethene (1,1-difluoroethylene, vinylidene fluoride) and / or tetrafluoroethylene (TFE), and / or propene, such as hexafluoropropene, and / or hexene, such as 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexene, and / or phenylethene, such as 2,3,4,5,6- Pentafluorophenylethen (2,3,4,5,6-pentafluorostyrene) and / or 4- (trifluoromethyl) phenylethene (4- (trifluoromethyl) styrene) and / or styrene, include or be.

Zum Beispiel kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere mindestens ein fluoriertes Alken, beispielsweise mindestens ein fluoriertes Ethen, wie 1,1-Difluorethen (1,1-Difluoroethylen, Vinylidenfluorid) und/oder Tetrafluorethylen (TFE), und/oder mindestens ein fluoriertes Propen, wie
Hexafluorpropen:

Figure DE102016224044A1_0030
und/oder mindestens ein fluoriertes Hexen, wie 3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexen:
Figure DE102016224044A1_0031
beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen Zonyl PFBE Fluorotelomer Intermediate, und/oder mindestens ein fluoriertes Phenylethen, wie
2,3,4,5,6-Pentafluorstyrol:
Figure DE102016224044A1_0032
und/oder 4-(Trifluormethyl)styrol:
Figure DE102016224044A1_0033
und/oder mindestens einen fluorierten Vinylether, wie 2-(Perfluorpropoxy)perfluorpropyltrifluorvinylether:
Figure DE102016224044A1_0034
umfassen oder sein.For example, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, in particular three, further polymerizable monomers can be at least one fluorinated alkene, for example at least one fluorinated ethene, such as 1,1-difluoroethene (1,1-difluoroethylene, vinylidene fluoride) and / or Tetrafluoroethylene (TFE), and / or at least one fluorinated propene, such as
hexafluoropropene:
Figure DE102016224044A1_0030
 and / or at least one fluorinated hexane, such as 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexene:
Figure DE102016224044A1_0031
 for example, available under the trade name Zonyl PFBE Fluorotelomer Intermediate, and / or at least one fluorinated phenylethene, such as
2,3,4,5,6-pentafluoro styrene:
Figure DE102016224044A1_0032
 and / or 4- (trifluoromethyl) styrene:
Figure DE102016224044A1_0033
 and / or at least one fluorinated vinyl ether, such as 2- (perfluoropropoxy) perfluoropropyltrifluorovinyl ether:
Figure DE102016224044A1_0034
 include or be.

Durch Polymerisation von fluorierten Alkenen, wie 1,1-Difluoroethylen, kann vorteilhafterweise eine künstliche SEI-Schutzschicht aus einem fluorierten, beispielsweise auf Polyvinylidenfluorid (PVdF) basierenden, Polymer auf den Partikeln ausgebildet werden. Derartige Polymere können vorteilhafterweise in Gegenwart mindestens eines Elektrolytlösungsmittels, beispielsweise mindestens eines flüssigen, organischen Carbonats, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), beziehungsweise mindestens eines Flüssigelektrolyten, beispielsweise auf der Basis einer, zum Beispiel 1 M, Lösung mindestens eines Leitsalzes, zum Beispiel von Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) und/oder Bis(trifluormethan)sulfonimid (LiTFSI) und/oder Lithiumperchlorat (LiClO4), in mindestens einem Elektrolytlösungsmittel, beispielsweise mindestens einem flüssigen, organischen Carbonat, wie Ethylencarbonat (EC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC) und/oder Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Diethylcarbonat (DEC), zum Beispiel bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung, ein Gel bilden und beispielsweise als Gelelektrolyt genutzt werden. So kann vorteilhafterweise zusätzlich zu einer künstlichen SEI-Schutzschicht zur Passivierung der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, eine Gelelektrolytbeschichtung direkt auf den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet werden. Bei einem ersten Zyklus einer damit ausgestatteten Zelle beziehungsweise Batterie, kann sich der Elektrolyt in der Polymergelmatrix der Gelelektrolytbeschichtung zersetzen und die SEI-Schutzschicht mechanisch stabilisieren. Dies ermöglicht vorteilhafterweise bei der Zell- und/oder Batterieassemblierung auf einen Zusatz von SEI-stabilisierende Additiven, wie Vinylencarbonat (VC) oder Fluorethylencarbonat (FEC), insbesondere zum Flüssigelektrolyten, zu verzichten.By polymerizing fluorinated alkenes such as 1,1-difluoroethylene, an artificial SEI protective layer of a fluorinated, for example polyvinylidene fluoride (PVdF) based, polymer can advantageously be formed on the particles. Such polymers can advantageously be prepared in the presence of at least one electrolyte solvent, for example at least one liquid, organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethylmethylcarbonate (EMC) and / or dimethylcarbonate (DMC) and / or diethylcarbonate (DEC), or at least one liquid electrolyte, for example, based on, for example 1 M, solution of at least one conductive salt, for example of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and / or bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI) and / or lithium perchlorate (LiClO 4 ), in at least one electrolyte solvent, for example at least one liquid, organic carbonate, such as ethylene carbonate (EC) and / or ethyl methyl carbonate (EMC) and / or dimethyl carbonate (DMC) and / or diethyl carbonate (DEC), for example in the cell and / or battery assembly, form a gel and, for example be used as a gel electrolyte. Thus, advantageously, in addition to an artificial SEI protective layer for passivating the anode active material particles, in particular silicon particles, a gel electrolyte coating can be formed directly on the anode active material particles, in particular silicon particles. In a first cycle of a cell or battery equipped therewith, the electrolyte in the polymer gel matrix of the gel electrolyte coating may decompose and mechanically stabilize the SEI protective layer. This advantageously makes it possible to dispense with the addition of SEI-stabilizing additives, such as vinylene carbonate (VC) or fluoroethylene carbonate (FEC), in particular to the liquid electrolyte, in cell and / or battery assembly.

Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer beziehungsweise können die mindestens zwei, insbesondere drei, weiteren polymerisierbaren Monomere, beispielsweise zusätzlich, mindestens ein unfluoriertes Alken, zum Beispiel mindestens ein unfluoriertes Phenylethen, wie Styrol, umfassen oder sein.Alternatively or additionally, the at least one further polymerizable monomer or the at least two, in particular three, further polymerizable monomers, for example, in addition, comprise or be at least one unfluorinated alkene, for example at least one unfluorinated Phenylethen such as styrene.

Durch den Einsatz mindestens eines, beispielsweise unfluorierten oder fluorierten, Phenylethens, beispielsweise von Styrol, insbesondere durch eine Copolymerisation hiermit, können vorteilhafterweise, insbesondere zusätzlich, Hartsegmentblöcke, beispielsweise auf der Basis von Polystyrol, eingebracht werden, zum Beispiel um die Beständigkeit gegen Alkali und/oder Lösungsmittel zu erhöhen und/oder die mechanischen Eigenschaften, wie die Festigkeit, zu verbessern. Dabei kann das Copolymer als statistisches Copolymer oder als Block-Co-Polymer, zum Beispiel aus Polystyrol-Hartsegmenten und andersartig basierten Weichsegmenten, beispielsweise Polykronenether-Weichsegmenten, aufgebaut werden. Polykronether-Polystyrol-Block-Co-Polymere können vorteilhafterweise thermoplastische Elastomere darstellen und eine hohe Dehnfähigkeit aufweisen.By the use of at least one, for example, unfluorinated or fluorinated, phenyl ethene, for example of styrene, in particular by a copolymerization herewith, can advantageously, in particular, hard segment blocks, for example based on polystyrene, introduced, for example, to increase the resistance to alkali and / or solvents and / or to improve the mechanical properties, such as strength. In this case, the copolymer as a random copolymer or as a block co-polymer, for example, from polystyrene hard segments and differently based soft segments, such as polycrown ether soft segments, are constructed. Polyether-polystyrene block co-polymers may advantageously be thermoplastic elastomers and have high stretchability.

Die Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats und/oder des mindestens einen weiteren Monomers kann beispielsweise mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens eines Polymerisationsinitiators und/oder mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe mindestens einen Silanverbindung gestartet werden. So kann vorteilhafterweise die Polymerisation gezielt gestartet und die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, vorteilhafterweise gezielt mit dem, durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer versehen, insbesondere beschichtet, werden.The polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or the at least one further monomer can be started, for example, by means of, for example, addition of at least one polymerization initiator and / or by means of, for example, addition of at least one polymerization-initiating functional group of at least one silane compound , Thus, advantageously, the polymerization can be started in a targeted manner and the anode active material particles, in particular silicon particles, advantageously provided with the polymer formed by the polymerization, in particular coated.

Der mindestens eine Polymerisationsinitiator kann beispielsweise zum Starten einer radikalischen Polymerisation, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation, zum Beispiel zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator) und/oder zum Starten einer stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP-Initiator), beispielsweise zum Starten einer Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Initiator) und/oder zum Starten einer Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP-Initiator), insbesondere zum Starten einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-Initiator), und/oder zum Starten einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Initiator), ausgelegt sein.The at least one polymerization initiator may be used, for example, to initiate a free-radical polymerization, in particular to initiate a living radical polymerization, for example to initiate a living free-radical radical polymerization (ATRP initiator) and / or to initiate a stable free radical polymerization (SFRP initiator). For example, for starting a nitroxide-mediated polymerization (NMP initiator) and / or for starting a Verdazyl-mediated polymerization (VMP initiator), in particular for starting a nitroxide-mediated polymerization (NMP initiator), and / or for starting a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT initiator).

Die Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats und/oder des mindestens einen weiteren Monomers kann beispielsweise mittels, beispielsweise durch Zugabe, mindestens eines polymerisationskontrollierenden Mittels und/oder mittels, beispielsweise durch Zugabe, der mindestens einen polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kontrolliert werden.The polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or of the at least one further monomer can be carried out, for example, by adding at least one polymerization-controlling agent and / or by adding, for example, the at least one polymerization-controlling functional group of the at least one Silane compound to be controlled.

Das mindestens eine polymerisationskontrollierende Mittel kann insbesondere zur Kontrolle einer lebenden radikalischen Polymerisation , beispielsweise zur Kontrolle einer stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP-Mediator), zum Beispiel zur Kontrolle einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-Mediator) und/oder zur Kontrolle einer Verdazyl-vermittelten Polymerisation (VMP-Mediator), und/oder zur Kontrolle einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), ausgelegt sein.The at least one polymerization-controlling agent can be used, in particular, for controlling a living radical polymerization, for example for controlling a stable free-radical polymerization (SFRP mediator), for example for controlling a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator) and / or for controlling a verdazyl compound. mediated polymerization (VMP mediator), and / or for controlling a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent).

Zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator) kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator insbesondere ein Alkylhalogenid umfassen oder daraus ausgebildet sein. Zum Beispiel kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator dabei Methylbromoisobutyrat und/oder Benzylbromid und/oder Ethyl-α-bromophenylacetat umfassen oder sein. Der mindestens eine Polymerisationsinitiator kann dabei insbesondere in Kombination mit mindestens einem Katalysator eingesetzt werden. Der mindestens eine Katalysator kann dabei insbesondere ein Übergangsmetallhalogenid, insbesondere ein Kupferhalogenid, beispielsweise Kupferchlorid und/oder Kupferbromid, zum Beispiel Kupfer(I)bromid, und gegebenenfalls mindestens einen Liganden, beispielsweise mindestens einen, insbesondere mehrzähnigen, Stickstoffliganden (N-Typ Ligand, Englisch: N-type ligand), zum Beispiel mindestens ein Amin, wie Tris[2-(dimethylamino)ethyl]amin (Me6TREN) und/oder Tris(2-pyridylmethyl)amin (TPMA) und/oder 2,2' -Bipyridin und/oder N,N,N',N",N"-Pentamethyldiethylentriamin (PMDETA) und/oder 1,1,4,7,10,10-Hexamethyltriethylentetramin (HMTETA), umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet werden. Zum Beispiel kann der mindestens eine Katalysator ein Übergangsmetall-Komplex, insbesondere ein Übergangsmetall-Stickstoff-Komplex, sein. Der Radikal-Puffer beziehungsweise die deaktivierte Spezies kann dabei insbesondere aus dem Alkylhalogenid, dem Katalysator beziehungsweise Komplex und dem Monomer ausgebildet werden.For initiating a living radical polymerization with atom transfer (ATRP initiator), the at least one polymerization initiator may in particular comprise or be formed from an alkyl halide. For example, the at least one polymerization initiator may comprise or be methyl bromoisobutyrate and / or benzyl bromide and / or ethyl α-bromophenyl acetate. The at least one polymerization initiator can be used in particular in combination with at least one catalyst. The at least one catalyst may be in particular a transition metal halide, in particular a copper halide, for example copper chloride and / or copper bromide, for example copper (I) bromide, and optionally at least one ligand, for example at least one, in particular multidentate, nitrogen ligands (N-type ligand, English : N-type ligand), for example at least one amine, such as tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine (Me6TREN) and / or tris (2-pyridylmethyl) amine (TPMA) and / or 2,2'-bipyridine and or N, N, N ', N ", N" -pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) and / or 1,1,4,7,10,10-hexamethyltriethylenetetramine (HMTETA). For example, the at least one catalyst may be a transition metal complex, especially a transition metal-nitrogen complex. The radical buffer or the deactivated species can be formed in particular from the alkyl halide, the catalyst or complex and the monomer.

Zum Starten einer stabile freie Radikale Polymerisation, beispielsweise zum Starten einer Nitroxid-vermittelte Polymerisation und/oder zum Starten einer Verdazyl-vermittelte Polymerisation, insbesondere zum Starten einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation, und/oder zum Starten einer reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation, kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator insbesondere ein Radikalstarter, zum Beispiel ein Azoisobutyronitril, beispielsweise Azobis(isobutyronitril) (AIBN), und/oder ein Benzoylperoxid, beispielsweise Dibenzolyperoxid (BPO), umfassen oder sein. Dabei kann der mindestens eine Polymerisationsinitiator insbesondere in Kombination mit mindestens einem polymerisationskontrollierenden Mittel, insbesondere für eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP-Mediator), zum Beispiel für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator), beispielsweise mindestens einem nitroxidbasierten Mediator, und/oder für eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP-Mediator), beispielsweise mindestens einem verdazylbasierten Mediator, und/oder für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), beispielsweise mit mindestens einer Thioverbindung, eingesetzt werden.To initiate stable free radical polymerization, for example, to initiate nitroxide-mediated polymerization and / or to initiate a digestion-mediated polymerization, particularly to initiate nitroxide-mediated polymerization, and / or to initiate reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization The at least one polymerization initiator may in particular comprise or be a radical initiator, for example an azoisobutyronitrile, for example azobis (isobutyronitrile) (AIBN), and / or a benzoyl peroxide, for example dibenzoyl peroxide (BPO). In this case, the at least one polymerization initiator, in particular in combination with at least one polymerization-controlling agent, in particular for a stable free-radical polymerization (SFRP mediator), for example for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), for example at least one nitroxide-based mediator, and / or for a Verdazyl-mediated polymerization (VMP mediator) , For example, at least one verdazylbasierten mediator, and / or for a reversible addition fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), for example with at least one thio compound are used.

Für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation kann das mindestens eine polymerisationskontrollierende Mittel, der NMP-Mediator beziehungsweise der mindestens eine nitroxidbasierte Mediator beispielsweise ein, insbesondere lineares oder cyclisches, Nitroxid, umfassen oder sein. Der mindestens eine nitroxidbasierte Mediator beziehungsweise das Nitroxid kann zum Beispiel auf 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO):

Figure DE102016224044A1_0035
beziehungsweise eines Opferinitiators hiervon, wie:
Figure DE102016224044A1_0036
und/oder auf 2,2,5-Trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3-oxyl (TIPNO):
Figure DE102016224044A1_0037
beziehungsweise eines Opferinitiators hiervon, wie:
Figure DE102016224044A1_0038
und/oder auf N-tertButyl-N-[1-diethylphosphono-(2-2-dimethylpropyl)nitroxid] (SG1*):
Figure DE102016224044A1_0039
beziehungsweise eines Opferinitiators hiervon basieren.For a nitroxide-mediated polymerization, the at least one polymerization-controlling agent, the NMP mediator or the at least one nitroxide-based mediator may comprise or be, for example, a nitroxide, in particular a linear or cyclic nitroxide. The at least one nitroxide-based mediator or the nitroxide can be converted, for example, to 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO):
Figure DE102016224044A1_0035
 or a victim initiator thereof, such as:
Figure DE102016224044A1_0036
 and / or 2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3-oxyl (TIPNO):
Figure DE102016224044A1_0037
 or a victim initiator thereof, such as:
Figure DE102016224044A1_0038
 and / or on N-tert-butyl-N- [1-diethylphosphono (2-2-dimethylpropyl) nitroxide] (SG1 *):
Figure DE102016224044A1_0039
 or a victim initiator thereof.

Für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation kann das mindestens eine polymerisationskontrollierende Mittel, das RAFT-Agens beziehungsweise die mindestens eine Thioverbindung beispielsweise ein Trithiocarbonat oder ein Dithioester oder ein Dithiocarbamat oder ein Xanthat sein.For a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization, the at least one polymerization controlling agent, the RAFT agent or the at least one thio compound may be, for example, a trithiocarbonate or a dithioester or a dithiocarbamate or a xanthate.

Der Radikal-Puffer beziehungsweise die deaktivierte Spezies kann dabei insbesondere durch Reaktion der aktiven Spezies, nämlich freier Radikale, mit stabilen Radikalen auf Basis des nitroxidbasierten Mediators beziehungsweise der Thioverbindung ausgebildet werden.The radical buffer or the deactivated species can be formed in particular by reaction of the active species, namely free radicals, with stable radicals based on the nitroxide-based mediator or the thio compound.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform wird, insbesondere zusätzlich zu dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat, mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe eingesetzt. Wie bereits erläutert, kann die mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe zum Beispiel zunächst mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, umgesetzt werden oder zusammen mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat und/oder dem mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomer beziehungsweise den mindestens zwei weiteren polymerisierbaren Monomeren zu den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, gemischt oder auch nach der Umsetzung mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat und/oder dem mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomer beziehungsweise den mindestens zwei weiteren polymerisierbaren Monomeren zu den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, zugegeben werden.Within the scope of a further embodiment, in particular in addition to the at least one crown ether and / or crown ether derivative, at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group is used. As already explained, the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group can be reacted, for example, first with the anode active material particles, in particular silicon particles, or together with the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or or the at least one further polymerizable monomer or the at least two further polymerizable monomers to the anode active material particles, in particular silicon particles, mixed or even after the reaction with the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer or the at least two further polymerizable monomers are added to the anode active material particles, in particular silicon particles.

Dabei kann die Silanfunktion der mindestens einen Silanverbindung vorteilhafterweise auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden.In this case, the silane function of the at least one silane compound can advantageously be attached to the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently.

Die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann dabei - insbesondere mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat und/oder dem mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomer beziehungsweise den mindestens zwei weiteren polymerisierbaren Monomeren - polymerisieren insbesondere copolymerisieren. Durch Copolymerisation der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats kann dabei vorteilhafterweise, beispielsweise mittels der Silanfunktion der mindestens einen Silanverbindung, eine Bindung zwischen den Aktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und dem daraus ausgebildeten Co-Polymer, erzielt werden. Eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe kann daher vorteilhafterweise als Haftvermittler, insbesondere für die durch die Polymerisation auf den Partikeln ausgebildete Polymerschicht, dienen.The at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound can-in particular copolymerize with the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer or the at least two further polymerizable monomers. By copolymerization of the at least one silane compound having at least one polymerizable functional group and the at least one crown ether and / or Kronether derivative can advantageously, for example by means of the silane function of the silane at least one silane compound, a bond between the active material particles, in particular silicon particles, and the Co formed therefrom Polymer, be achieved. A silane compound having at least one polymerizable functional group can therefore advantageously serve as adhesion promoter, in particular for the polymer layer formed by the polymerization on the particles.

Die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise durch eine radikalische Polymerisation, insbesondere durch eine lebende radikalische Polymerisation, zum Beispiel durch eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer oder durch eine stabile freie Radikale Polymerisation, beispielsweise durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation oder durch eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation, insbesondere durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation, oder durch eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation, polymerisierbar sein.The at least one polymerizable functional group of the at least one silane compound may be, for example, by free-radical polymerization, in particular by living radical polymerization, for example by living radical atom transfer or by stable free radical polymerization, for example by nitroxide-mediated polymerization or by a Verdazyl-mediated polymerization, in particular by a nitroxide-mediated polymerization, or by a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization, be polymerizable.

Die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise eine Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel eine Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine Phenylethengruppe (Styrolgruppe), und/oder mindestens eine Hydroxygruppe umfassen oder sein. Insbesondere kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, beispielsweise eine Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel eine Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine Phenylethengruppe (Styrolgruppe), umfassen oder sein. Dies hat sich zur Polymerisation, insbesondere mittels einer lebenden radikalischen Polymerisation, wie ATRP, NMP beziehungsweise RAFT, als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch mindestens eine Hydroxygruppe kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung mittels Kondensationsreaktion beziehungsweise mittels anionischer Polymerisation polymerisiert beziehungsweise copolymerisiert werden. Zum Beispiel kann die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel eine Vinylgruppe und/oder eine Vinylidengruppe und/oder eine Vinylengruppe und/oder eine Acrylatgruppe und/oder eine Methacrylatgruppe, umfassen oder sein.The at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound may be, for example, at least one polymerisable double bond, for example at least one carbon atom. Carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example an allyloxyalkyl group, for example an allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one phenylethene group (styrene group) and / or at least one hydroxy group. In particular, the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound may have at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylene group and / or at least one vinylidene group and / or at least one allyl group, for example an allyloxyalkyl group, for example an allyloxymethyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one phenylethene group (styrene group), or include. This has proved to be particularly advantageous for the polymerization, in particular by means of a living radical polymerization, such as ATRP, NMP or RAFT. By means of at least one hydroxyl group, the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound can be polymerized or copolymerized by condensation reaction or by anionic polymerization. For example, the at least one polymerizable functional group of the at least one silane compound may have at least one polymerizable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, for example a vinyl group and / or a vinylidene group and / or a vinylene group and / or an acrylate group and / or a Methacrylate group, include or.

Die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise zum Starten einer radikalischen Polymerisation, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation, ausgelegt sein.The at least one polymerization-initiating functional group of the at least one silane compound can be designed, for example, to start a free-radical polymerization, in particular for starting a living radical polymerization.

Zum Beispiel kann die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator) ausgelegt sein. Die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise, insbesondere für eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator), mindestens ein Halogenatom, beispielsweise Chlor (-Cl), Brom (-Br) oder lod (-I), vorzugsweise Chlor (-Cl) oder Brom (-Br), zum Beispiel eine mit mindestens einem Halogenatom, beispielsweise Chlor (-CI), Brom (-Br) oder lod (-I), vorzugsweise Chlor (-CI) oder Brom (-Br), substituierte Alkylgruppe, umfassen oder sein.For example, the at least one polymerization initiating functional group of the at least one silane compound may be designed to initiate a living radical atom transfer (ATRP initiator) polymerization. The at least one polymerization-initiating functional group of the at least one silane compound may be, for example, in particular for a living free-radical radical polymerization (ATRP initiator), at least one halogen atom, for example chlorine (-Cl), bromine (-Br) or iodine (-I), preferably chlorine (-Cl) or bromine (-Br), for example one with at least one halogen atom, for example chlorine (-CI), bromine (-Br) or iodine (-I), preferably chlorine (-CI) or bromine (- Br), substituted alkyl group, include or be.

Die mindestens eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer, der mindestens einen Silanverbindung kann insbesondere in Kombination mit mindestens einem Katalysator eingesetzt werden. Der mindestens eine Katalysator kann dabei insbesondere ein Übergangsmetallhalogenid, insbesondere ein Kupferhalogenid, beispielsweise Kupferchlorid und/oder Kupferbromid, zum Beispiel Kupfer(I)bromid, und gegebenenfalls mindestens einen Liganden, beispielsweise mindestens einen, insbesondere mehrzähnigen, Stickstoffliganden (N-Typ Ligand, Englisch: N-type ligand), zum Beispiel mindestens ein Amin, wie Tris[2-(dimethylamino)ethyl]amin (Me6TREN) und/oder Tris(2-pyridylmethyl)amin (TPMA) und/oder 2,2' -Bipyridin und/oder N,N,N',N",N"-Pentamethyldiethylentriamin (PMDETA) und/oder 1,1,4,7,10,10-Hexamethyltriethylentetramin (HMTETA), umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet werden. Zum Beispiel kann der mindestens eine Katalysator ein Übergangsmetall-Komplex, insbesondere ein Übergangsmetall-Stickstoff-Komplex, sein.The at least one polymerization-initiating functional group, in particular for starting a living radical polymerization with atom transfer, the at least one silane compound can be used in particular in combination with at least one catalyst. The at least one catalyst may be in particular a transition metal halide, in particular a copper halide, for example copper chloride and / or copper bromide, for example copper (I) bromide, and optionally at least one ligand, for example at least one, in particular multidentate, nitrogen ligands (N-type ligand, English : N-type ligand), for example at least one amine, such as tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine (Me6TREN) and / or tris (2-pyridylmethyl) amine (TPMA) and / or 2,2'-bipyridine and or N, N, N ', N ", N" -pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) and / or 1,1,4,7,10,10-hexamethyltriethylenetetramine (HMTETA). For example, the at least one catalyst may be a transition metal complex, especially a transition metal-nitrogen complex.

Aus der mindestens einen polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe der mindestens einen Silanverbindung, dem Katalysator beziehungsweise Komplex und dem Monomer kann dabei der Radikal-Puffer beziehungsweise die deaktivierte Spezies ausgebildet werden.The radical buffer or the deactivated species can be formed from the at least one polymerization-initiating functional group of the at least one silane compound, the catalyst or complex and the monomer.

Die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann beispielsweise zur Kontrolle einer lebenden radikalischen Polymerisation, zum Beispiel zur Kontrolle einer stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP-Mediator), beispielsweise zur Kontrolle einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-Mediator) und/oder zur Kontrolle einer Verdazyl-vermittelten Polymerisation (VMP-Mediator), insbesondere zur Kontrolle einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-Mediator), und/oder zur Kontrolle einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), ausgelegt sein.The at least one polymerization-controlling functional group of the at least one silane compound can be used, for example, for controlling a living radical polymerization, for example for controlling a stable free-radical polymerization (SFRP mediator), for example for controlling a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator) and / or for the control of a Verdazyl-mediated polymerization (VMP mediator), in particular for controlling a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), and / or for controlling a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent).

Die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe, insbesondere zur Kontrolle einer stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP-Mediator), beispielsweise zur Kontrolle einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-Mediator) und/oder zur Kontrolle einer Verdazyl-vermittelten Polymerisation (VMP-Mediator), zum Beispiel zur Kontrolle einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP-Mediator), und/oder zur Kontrolle einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), der mindestens einen Silanverbindung kann dabei insbesondere in Kombination mit einem/dem mindestens einen Polymerisationsinitiator und/oder mit mindestens einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe mindestens einer Silanverbindung, insbesondere welcher beziehungsweise welche zum Starten einer stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise zum Starten einer Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP) und/oder zum Starten einer Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP), insbesondere zum Starten einer Nitroxid-vermittelten Polymerisation (NMP), und/oder zum Starten einer reversiblen Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT) ausgelegt ist, zum Beispiel einem Radikalstarter, beispielsweise einem Azoisobutyronitril, wie Azobis(isobutyronitril) (AIBN), und/oder einem Benzoylperoxid, wie Dibenzolyperoxid (BPO), oder einem Derivat davon, eingesetzt werden. The at least one polymerization-controlling functional group, in particular for controlling a stable free-radical polymerization (SFRP mediator), for example for controlling a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator) and / or for controlling a verdazyl-mediated polymerization (VMP). Mediator), for example for controlling a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), and / or for controlling a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), the at least one silane compound can be used in particular in combination with a the at least one polymerization initiator and / or with at least one polymerization initiating functional group of at least one silane compound, in particular which or for starting a stable free radical polymerization (SFRP), for example for starting a nitroxide-mediated polymerization (NMP) and / or for starting a Verdazyl mediated polymerization (VMP), in particular for initiating a nitroxide-mediated polymerization (NMP), and / or for starting a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT), for example a radical initiator, for example an azoisobutyronitrile, such as azobis (isob utyronitrile) (AIBN), and / or a benzoyl peroxide such as dibenzoylperoxide (BPO), or a derivative thereof.

Die mindestens eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe der mindestens einen Silanverbindung kann, insbesondere für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator), zum Beispiel eine, insbesondere lineare oder cyclische, Nitroxidgruppe und/oder Alkoxyamingruppe, beispielsweise auf Basis von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO):

Figure DE102016224044A1_0040
beziehungsweise eines Opferinitiators hiervon, wie:
Figure DE102016224044A1_0041
und/oder auf 2,2,5-Trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3-oxyl (TIPNO):
Figure DE102016224044A1_0042
beziehungsweise eines Opferinitiators hiervon, wie:
Figure DE102016224044A1_0043
und/oder auf N-tertButyl-N-[1-diethylphosphono-(2-2-dimethylpropyl)nitroxid] (SG1*):
Figure DE102016224044A1_0044
beziehungsweise eines Opferinitiators hiervon, und/oder, insbesondere für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), zum Beispiel eine Thiogruppe, beispielsweise eine Trithiocarbonatgruppe (-S-C=S-S-) oder eine Dithioestergruppe (-C=S-S-) oder eine Dithiocarbamatgruppe (-N-C=S-S-) oder eine Xanthatgruppe (-C=S-S-), umfassen oder sein.The at least one polymerization-controlling functional group of the at least one silane compound, in particular for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), for example a, in particular linear or cyclic, nitroxide group and / or alkoxyamine group, for example based on 2,2,6, 6-tetramethylpiperidinyloxy (TEMPO):
Figure DE102016224044A1_0040
 or a victim initiator thereof, such as:
Figure DE102016224044A1_0041
 and / or 2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexan-3-oxyl (TIPNO):
Figure DE102016224044A1_0042
 or a victim initiator thereof, such as:
Figure DE102016224044A1_0043
 and / or on N-tert-butyl-N- [1-diethylphosphono (2-2-dimethylpropyl) nitroxide] (SG1 *):
Figure DE102016224044A1_0044
 or a sacrificial initiator thereof, and / or, in particular for a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), for example a thio group, for example a trithiocarbonate group (-SC = SS-) or a dithioester group (-C = SS-) ), or a dithiocarbamate group (-NC = SS) or a xanthate group (-C = SS -) include, or be.

Der Radikal-Puffer beziehungsweise die deaktivierte Spezies kann dabei insbesondere durch Reaktion der aktiven Spezies, nämlich freier Radikale, mit stabilen Radikalen auf Basis der Nitroxidgruppe und/oder Alkoxyamingruppe beziehungsweise der Thiogruppe ausgebildet werden.The radical buffer or the deactivated species can be formed in particular by reaction of the active species, namely free radicals, with stable radicals based on the nitroxide group and / or alkoxyamine group or the thio group.

Im Rahmen einer, insbesondere so genannten graft-from, Ausgestaltung kann beispielsweise die mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, insbesondere vor der Zugabe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates und/oder des mindestens einen weiteren Monomers, auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert werden. Zum Beispiel kann die mindestens eine Silanverbindung durch Ausbildung einer, insbesondere kovalenten, chemischen Bindung mit Oberflächenmaterial der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert werden. Dann kann der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer, zugegeben werden. Das Immobilisieren kann beispielsweise in Abhängigkeit von der mindestens einen Silanverbindung in Gegenwart oder in Abwesenheit mindestens eines Lösungsmittels erfolgen.In the context of a so-called graft-from design, for example, the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization initiating and / or polymerization-controlling functional group, in particular before the addition of the at least one crown ether and / or Kronether derivative and / or of the at least one other monomer immobilized on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles. For example, the at least one silane compound can be immobilized by forming a, in particular covalent, chemical bond with surface material of the anode active material particles, in particular silicon particles. Then the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer can be added. The immobilization can be carried out, for example, depending on the at least one silane compound in the presence or absence of at least one solvent.

Der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer kann dabei gegebenenfalls mittels einer radikalischen Polymerisation mit der mindestens einen immobilisierten Silanverbindung reagieren. Die radikalische Polymerisation kann dabei eine, insbesondere einfache, radikalischen Polymerisation, zum Beispiel in Gegenwart lediglich mindestens eines Radikalstarters, wie AIBN und/oder BPO, oder insbesondere eine lebende radikalische Polymerisation, beispielsweise eine ATRP, SFRP, beispielsweise NMP, oder RAFT, sein. Dabei kann es sich insbesondere um eine Copolymerisation, insbesondere des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates und der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe der mindestens einen Silanverbindung, handeln.The at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one further polymerizable monomer may optionally react with the at least one immobilized silane compound by means of a free-radical polymerization. The radical polymerization can be a, in particular simple, radical polymerization, for example in the presence of only at least one radical initiator, such as AIBN and / or BPO, or in particular a living radical polymerization, for example an ATRP, SFRP, for example NMP, or RAFT. This may in particular involve a copolymerization, in particular of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and the at least one polymerisable functional group of the at least one silane compound.

Insofern die mindestens eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweist, kann insbesondere weiterhin, gegebenenfalls zusammen mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat, mindestens ein Polymerisationsinitiator, beispielsweise Radikalstarter, zum Beispiel AIBN oder BPO, - und/oder eventuell mindestens ein Lösungsmittel - zugegeben werden. So kann vorteilhafterweise die Polymerisation gestartet werden.Insofar as the at least one, in particular adhesion-promoting, silane compound has a polymerisable functional group, in particular furthermore, if appropriate together with the at least one crown ether and / or crown ether derivative, at least one polymerization initiator, for example Free radical initiators, for example AIBN or BPO, - and / or possibly at least one solvent - are added. Thus, advantageously, the polymerization can be started.

Insofern die mindestens eine Silanverbindung eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator), aufweist, kann insbesondere weiterhin, gegebenenfalls zusammen mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat, mindestens ein Katalysator, beispielsweise mindestens ein Übergangsmetallhalogenid, zum Beispiel ein Kupferhalogenid, und gegebenenfalls mindestens ein Ligand, zum Beispiel ein Stickstoffligand (N-Typ-Ligand), wie Tris[2-(dimethylamino)ethyl]amin), zugegeben werden. So kann vorteilhafterweise die Polymerisation gestartet werden.Insofar as the at least one silane compound has a polymerization-initiating functional group, in particular for initiating a living radical polymerization with atom transfer (ATRP initiator), in particular, optionally together with the at least one crown ether and / or crown ether derivative, at least one catalyst, for example at least one transition metal halide, for example, a copper halide, and optionally at least one ligand, for example, a nitrogen ligand (N-type ligand), such as tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine. Thus, advantageously, the polymerization can be started.

Insofern die mindestens eine Silanverbindung eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe, insbesondere für eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator) und/oder für eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP-Mediator), oder für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), aufweist, kann insbesondere weiterhin, gegebenenfalls zusammen mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat, mindestens ein Polymerisationsinitiator, beispielsweise Radikalstarter, zum Beispiel AIBN oder BPO, zugegeben werden. So kann vorteilhafterweise die Polymerisation gestartet werden. Um die Polymerisationskontrolle weiter zu verbessern, kann gegebenenfalls weiterhin mindestens ein polymerisationskontrollierendes Mittel, insbesondere für eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator) und/oder für eine Verdazyl-vermittelte Polymerisation (VMP-Mediator), und/oder für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), beispielsweise mindestens ein nitroxidbasierter Mediator, zum Beispiel ein Opferinitiator in Form eines Alkoxyamins, beziehungsweise mindestens eine Thioverbindung, zugegeben werden.In this respect, the at least one silane compound is a polymerization-controlling functional group, in particular for a stable free-radical polymerization (SFRP), for example for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator) and / or for a Verdazyl-mediated polymerization (VMP mediator), or for a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), in particular further, optionally together with the at least one crown ether and / or crown ether derivative, at least one polymerization initiator, for example free-radical initiators, for example AIBN or BPO, can be added , Thus, advantageously, the polymerization can be started. In order to further improve the polymerization control, it is optionally also possible to use at least one polymerization-controlling agent, in particular for a stable free radical polymerization (SFRP), for example for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator) and / or for a verdazyl-mediated polymerization (VMP polymerization). Mediator), and / or for a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), for example at least one nitroxide-based mediator, for example a sacrificial initiator in the form of an alkoxyamine, or at least one thio compound.

Im Rahmen einer, insbesondere so genannten graft-to, Ausgestaltung kann beispielsweise der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt werden. Dann können beispielsweise Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben werden.In the context of a, in particular so-called graft-to, embodiment, for example, the at least one crown ethers and / or at least one Kronether derivative and / or the at least one crown ethers and / or Kronether derivative comprehensive polymer with the at least one silane compound with at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group. Then, for example, anode active material particles, in particular silicon particles, can be added.

Das Umsetzen kann dabei beispielsweise mittels einer radikalischen Polymerisation erfolgen. Die radikalische Polymerisation kann dabei eine, insbesondere einfache, radikalischen Polymerisation, zum Beispiel in Gegenwart lediglich mindestens eines Radikalstarters, wie AIBN und/oder BPO, oder insbesondere eine lebende radikalische Polymerisation, beispielsweise eine ATRP, NMP oder RAFT, sein. Dabei kann es sich um eine Copolymerisation, insbesondere des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates und der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe der mindestens einen Silanverbindung, handeln.The reaction can be carried out, for example, by means of a free-radical polymerization. The radical polymerization can be a, in particular simple, radical polymerization, for example in the presence of only at least one radical initiator, such as AIBN and / or BPO, or in particular a living radical polymerization, for example an ATRP, NMP or RAFT. This may be a copolymerization, in particular of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and the at least one polymerizable functional group of the at least one silane compound.

Das Umsetzen des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates und/oder des mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymers mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe kann beispielsweise in Lösung beziehungsweise in mindestens einem Lösungsmittel durchgeführt und/oder - insbesondere insofern das bei der Umsetzung ausgebildete Reaktionsprodukt, beispielsweise (Co-)Polymer, nicht gelöst sein sollte - das bei der Umsetzung ausgebildete Reaktionsprodukt, beispielsweise (Co-)Polymer, in mindestens einem Lösungsmittel gelöst und/oder in Lösung gebracht werden. Nach Zugabe der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, insbesondere zu der Lösung, kann das mindestens eine Lösungsmittel dann, beispielsweise mittels Verdampfung, wieder entfernt werden. So können die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, vorteilhafterweise polymerbeschichtet werden.The reaction of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or the at least one crown ether and / or crown ether derivative comprising polymer with the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization initiating and / or polymerization-controlling functional group can be carried out, for example, in solution or carried out in at least one solvent and / or - in particular insofar as the reaction product formed in the reaction, for example (co-) polymer, should not be dissolved - the reaction product formed in the reaction, for example (co) polymer, dissolved in at least one solvent and / or be dissolved. After adding the anode active material particles, in particular silicon particles, in particular to the solution, the at least one solvent can then be removed again, for example by evaporation. Thus, the anode active material particles, in particular silicon particles, can advantageously be polymer-coated.

Die Silanfunktion der mindestens einen Silanverbindung beziehungsweise des daraus ausgebildeten Copolymers kann vorteilhafterweise auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden. So kann beispielsweise das Copolymer auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, aufgepfropft werden.The silane function of the at least one silane compound or of the copolymer formed therefrom can advantageously be attached to the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example covalently. Thus, for example, the copolymer can be grafted onto the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles.

Zum Beispiel kann - insbesondere insofern die mindestens eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweist - der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, zum Beispiel mit mindestens einer, insbesondere haftvermittelnden, Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise einem Vinylsilan, wie Trichlorvinylsilan, beispielsweise mittels Zugabe mindestens eines Polymerisationsinitiators, zum Beispiel mittels Zugabe mindestens eines Radikalstarters, eventuell in Lösung beziehungsweise in mindestens einem Lösungsmittel, zu einem Co-Polymer umgesetzt, insbesondere copolymerisiert, werden. So kann vorteilhafterweise eine Verknüpfung, beispielsweise radikalische Anbindung, der Silanfunktion an das Polymer sichergestellt werden. Insofern das Co-Polymer nicht gelöst sein sollte, kann es in Lösung gebracht werden. Dann können beispielsweise die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben werden. Dabei kann vorteilhafterweise die Silanfunktion, zum Beispiel Trichlorsilan, der mindestens einen Silanverbindung beziehungsweise des daraus ausgebildeten Copolymers auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden.For example, in particular insofar as the at least one, in particular adhesion-promoting, silane compound has a polymerizable functional group, the at least one crown ethers and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one crown ether and / or crown ether derivative comprising polymer with the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group, for example with at least one, in particular adhesion-promoting, silane compound having at least one polymerizable functional group, for example a vinyl silane, such as trichlorovinylsilane, for example by adding at least one polymerization initiator, for example by adding at least one radical initiator, possibly in solution or in at least one solvent, converted into a copolymer, in particular copolymerized. Thus, it is advantageously possible to ensure a linkage, for example free-radical attachment, of the silane function to the polymer. Insofar as the co-polymer should not be dissolved, it can be solubilized. Then, for example, the anode active material particles, in particular silicon particles, can be added. In this case, advantageously, the silane function, for example trichlorosilane, of the at least one silane compound or the copolymer formed therefrom on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example, covalently bond.

Oder zum Beispiel - insbesondere insofern die mindestens eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweist - kann der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer, beispielsweise mittels Zugabe mindestens eines Polymerisationsinitiators, zum Beispiel mittels Zugabe mindestens eines Radikalstarters, eventuell in Lösung beziehungsweise in mindestens einem Lösungsmittel, zu einem Polymer umgesetzt werden. Insofern das Polymer nicht gelöst sein sollte, kann es in Lösung gebracht werden. Dann kann das aus dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat ausgebildete Polymer und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer mit der mindestens einen Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, zum Beispiel mit mindestens einer, insbesondere haftvermittelnden, Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise einem Vinylsilan, wie Trichlorvinylsilan, beispielsweise mittels erneuter Zugabe des mindestens einen Polymerisationsinitiators, zum Beispiel Radikalstarters, umgesetzt werden. So kann vorteilhafterweise die mindestens ein Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe mit dem aus dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat ausgebildeten Polymer und/oder dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer verknüpft werden. So kann vorteilhafterweise eine Verknüpfung, beispielsweise radikalische Anbindung, der Silanfunktion an das Polymer sichergestellt werden. Dann können beispielsweise die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben werden. Dabei kann vorteilhafterweise die Silanfunktion, zum Beispiel Trichlorsilan, der mindestens einen Silanverbindung beziehungsweise des daraus ausgebildeten Copolymers auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, beispielsweise kovalent, anbinden.Or, for example, in particular insofar as the at least one, in particular adhesion-promoting, silane compound has a polymerisable functional group, the polymer may comprise at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one crown ether and / or crown ether derivative. for example, by adding at least one polymerization initiator, for example by adding at least one radical initiator, possibly in solution or in at least one solvent, to form a polymer. Insofar as the polymer should not be dissolved, it can be solubilized. Then the polymer formed from the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative with the at least one silane compound having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group , For example, with at least one, in particular adhesion-promoting, silane compound having at least one polymerizable functional group, for example a vinylsilane, such as trichlorovinylsilane, for example by re-addition of the at least one polymerization initiator, for example, radical initiator implemented. Thus, advantageously, the at least one silane compound having at least one polymerisable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group can comprise the polymer formed from the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or the at least one crown ether and / or crown ether derivative Polymer are linked. Thus, it is advantageously possible to ensure a linkage, for example free-radical attachment, of the silane function to the polymer. Then, for example, the anode active material particles, in particular silicon particles, can be added. In this case, advantageously, the silane function, for example trichlorosilane, of the at least one silane compound or the copolymer formed therefrom on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, for example, covalently bond.

Insofern die mindestens eine Silanverbindung eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator), aufweist, kann das Umsetzen des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates und/oder des mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymers mit der mindestens einen Silanverbindung mit der polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe insbesondere in Gegenwart mindestens eines Katalysators, beispielsweise mindestens eines Übergangsmetallhalogenids, zum Beispiel eines Kupferhalogenids, und gegebenenfalls mindestens eines Liganden, zum Beispiel eines Stickstoffligand (N-Typ-Ligand), wie Tris[2-(dimethylamino)ethyl]amin), durchgeführt werden. So kann vorteilhafterweise die Polymerisation gestartet werden.Insofar as the at least one silane compound has a polymerization-initiating functional group, in particular for initiating a living radical polymerization with atom transfer (ATRP initiator), the reaction of the at least one crown ether and / or crown ether derivative and / or the at least one crown ether and / or A crown-ether derivative-comprising polymer having the at least one silane compound having the polymerization-initiating functional group, in particular in the presence of at least one catalyst, for example at least one transition metal halide, for example a copper halide, and optionally at least one ligand, for example a nitrogen ligand (N-type ligand), such as tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine). Thus, advantageously, the polymerization can be started.

Insofern die mindestens eine Silanverbindung eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe, insbesondere für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator) oder für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), aufweist, kann das Umsetzen des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates und/oder des mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymers mit der mindestens einen Silanverbindung mit der polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe insbesondere in Gegenwart mindestens eines Polymerisationsinitiator, beispielsweise Radikalstarters, zum Beispiel AIBN oder BPO, durchgeführt werden. Um die Polymerisationskontrolle weiter zu verbessern, kann gegebenenfalls weiterhin mindestens ein polymerisationskontrollierendes Mittel, insbesondere für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator), und/oder für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), beispielsweise mindestens ein nitroxidbasierter Mediator, zum Beispiel ein Opferinitiatore in Form eines Alkoxyamins, beziehungsweise mindestens eine Thioverbindung, zugegeben werden.If the at least one silane compound has a polymerization-controlling functional group, in particular for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator) or for a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), the reaction of the at least one crown ether and / or or Kronether derivatives and / or of the at least one crown ether and / or Kronether derivative comprising polymer with the at least one silane compound with the polymerization controlling functional group, in particular in the presence of at least one polymerization initiator, for example radical initiator, for example AIBN or BPO, performed. In order to further improve the polymerization control, optionally at least one polymerization-controlling agent, in particular for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), and / or for a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), for example at least one nitroxide-based mediator, for example a sacrificial initiator in the form of an alkoxyamine, or at least one thio compound, are added.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0045
In a further embodiment, the at least one silane compound comprises at least one silane compound of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0045

R1, R2, R3 können insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)x-CH3) mit x ≥ 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder eine Silazangruppe (-NH-Si-) oder eine Hydroxygruppe (-OH) oder Wasserstoff (-H) stehen. Zum Beispiel können R1, R2 und R3 für Chlor stehen.R 1, R 2, R 3 may each, in each case independently of one another, denote a halogen atom, in particular chlorine (-CI), or an alkoxy group, in particular a methoxy group (-OCH 3 ) or an ethoxy group (-OC 2 H 5 ), or an alkyl group, for example a linear alkyl group (- (CH 2 ) x -CH 3 ) where x ≥ 0, in particular a methyl group (-CH 3 ), or an amino group (-NH 2 , -NH-) or a silazane group (-NH-Si) or a hydroxy group (-OH) or hydrogen (-H). For example, R1, R2 and R3 may be chlorine.

Y kann insbesondere für einen Linker, also eine verbrückende Einheit, stehen. Insbesondere kann Y mindestens eine Alkylengruppe (-CnH2n-) mit n ≥ 1 und/oder mindestens eine Alkylenoxidgruppe (-CnH2n-O-) mit n ≥ 1 und/oder mindestens eine Carbonsäureestergruppe (-C=O-O-) und/oder mindestens eine Phenylengruppe (-C6H4-) umfassen.In particular, Y can stand for a linker, ie a bridging unit. In particular, Y may have at least one alkylene group (-C n H 2n -) with n ≥ 1 and / or at least one alkylene oxide group (-C n H 2n -O-) with n ≥ 1 and / or at least one carboxylic acid ester group (-C = OO-). ) and / or at least one phenylene group (-C 6 H 4 -).

A kann insbesondere für eine polymerisierbare und/oder polymerisationsinitiierende und/oder polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe stehen.A may in particular be a polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group.

Eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe kann vorteilhafterweise als Haftvermittler dienen.A silane compound having at least one polymerizable functional group may advantageously serve as a coupling agent.

Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht A für eine polymerisierbare funktionelle Gruppe. Insbesondere kann A für eine polymerisierbare funktionelle Gruppe mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung stehen. Beispielsweise kann A für eine polymerisierbare funktionelle Gruppe mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung stehen. Zum Beispiel kann A für eine Vinylgruppe oder eine Vinylidengruppe oder eine Vinylengruppe oder eine Acrylatgruppe oder eine Methacrylatgruppe stehen.In the context of one embodiment of this embodiment, A is a polymerizable functional group. In particular, A may be a polymerizable functional group having at least one polymerizable double bond. For example, A may be a polymerizable functional group having at least one carbon-carbon double bond. For example, A may represent a vinyl group or a vinylidene group or a vinylene group or an acrylate group or a methacrylate group.

Eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe kann beispielsweise die allgemeine chemische Formel:

Figure DE102016224044A1_0046
aufweisen. Dabei können R1, R2, R3 insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)x-CH3) mit x ≥ 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder Wasserstoff (-H) stehen. Beispielsweise kann SiR1R2R3 dabei für ein Mono-, Di- oder Trichlorsilan stehen. A kann dabei insbesondere für eine funktionelle Gruppe mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, insbesondere für eine Vinylgruppe oder eine Acrylatgruppe oder eine Methacrylatgruppe, stehen. Dabei kann 1 ≤ n ≤ 20, vorzugsweise 1 ≤ n ≤ 5, insbesondere n = 2 oder 3, sein.A, in particular adhesion-promoting, silane compound having a polymerisable functional group can be, for example, the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0046
 exhibit. In this case, R 1, R 2, R 3 may each, in each case independently of one another, represent a halogen atom, in particular chlorine (--Cl), or an alkoxy group, in particular a methoxy group (-OCH 3 ) or an ethoxy group (-OC 2 H 5 ), or an alkyl group, for example a linear alkyl group (- (CH 2 ) x -CH 3 ) with x ≥ 0, in particular a methyl group (-CH 3 ), or an amino group (-NH 2 , -NH-) or hydrogen (-H). For example, SiR1R2R3 can stand for a mono-, di- or trichlorosilane. A may in particular stand for a functional group having at least one carbon-carbon double bond, in particular for a vinyl group or an acrylate group or a methacrylate group. In this case, 1 ≤ n ≤ 20, preferably 1 ≤ n ≤ 5, in particular n = 2 or 3, be.

Ein Beispiel für eine, insbesondere haftvermittelnde, Silanverbindung mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe ist 3-(Trichlorosilyl)propylmethacrylat:

Figure DE102016224044A1_0047
insbesondere wobei R1, R2 und R3 für Chlor, A für Methacrylat stehen und n = 3 ist.An example of an especially adhesion-promoting silane compound having a polymerisable functional group is 3- (trichlorosilyl) propyl methacrylate:
Figure DE102016224044A1_0047
 in particular wherein R1, R2 and R3 are chlorine, A is methacrylate and n = 3.

Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht A für eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe. Insbesondere kann dabei A für eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator) stehen. A kann dabei insbesondere für ein Halogenatom, beispielsweise Chlor (-Cl) oder Brom (-Br) oder Iod (-I), insbesondere Chlor (-CI) oder Brom (-Br), stehen.In another embodiment of this embodiment, A is a polymerization-initiating functional group. In particular, A may represent a polymerization-initiating functional group for starting a living radical polymerization with atom transfer (ATRP initiator). A may be in particular a halogen atom, for example chlorine (-Cl) or bromine (-Br) or iodine (-I), in particular chlorine (-CI) or bromine (-Br).

Eine Silanverbindung mit einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator), kann beispielsweise die allgemeine chemische Formel:

Figure DE102016224044A1_0048
aufweisen. Dabei können R1, R2, R3 insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder Wasserstoff (-H) stehen. Beispielsweise kann SiR1R2R3 dabei für ein Mono-, Di- oder Trichlorsilan stehen. A kann dabei insbesondere für ein Halogenatom, beispielsweise Chlor (-CI), Brom (-Br) oder Iod (-I), vorzugsweise Chlor (-CI) oder Brom (-Br), stehen. Dabei kann 1 ≤ n ≤ 20, vorzugsweise 1 ≤ n ≤ 5, insbesondere n = 1 oder 2, und/oder 0 ≤ m ≤ 20, vorzugsweise 0 ≤ m ≤ 5, insbesondere m = 0 oder 1 oder 2, sein.A silane compound having a polymerization-initiating functional group, in particular for starting a living atom transfer radical polymerization (ATRP initiator), may be, for example, the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0048
 exhibit. In particular, a methoxy group (-OCH 3) or ethoxy (-OC 2 H 5), or hydrogen, R1, R2, R3 particular in each case independently of one another a halogen atom, in particular chlorine (CI), or an alkoxy group (-H ) stand. For example, SiR1R2R3 can stand for a mono-, di- or trichlorosilane. A may be in particular a halogen atom, for example chlorine (-CI), bromine (-Br) or iodine (-I), preferably chlorine (-CI) or bromine (-Br). In this case, 1≤n≤20, preferably 1≤n≤5, in particular n = 1 or 2, and / or 0≤m≤20, preferably 0≤m≤5, in particular m = 0 or 1 or 2.

Ein Beispiel für eine Silanverbindung mit einer polymerisationsinitiierenden funktionellen Gruppe, insbesondere zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP-Initiator), ist Trichlor[4-(chlormethyl)phenyl]silan beziehungsweise 4-(Chloromethyl)phenyltrichlorosilan (CMPS):

Figure DE102016224044A1_0049
insbesondere wobei R1, R2 und R3 sowie A für Chlor stehen und n = 1 und m = 0 ist.An example of a silane compound having a polymerization initiating functional group, in particular for initiating a living radical atom transfer (ATRP initiator) polymerization, is trichloro [4- (chloromethyl) phenyl] silane or 4- (chloromethyl) phenyltrichlorosilane (CMPS):
Figure DE102016224044A1_0049
 in particular wherein R1, R2 and R3 and A stand for chlorine and n = 1 and m = 0.

Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform steht A für eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe.In another embodiment of this embodiment, A is a polymerization-controlling functional group.

Im Rahmen einer Ausgestaltung steht dabei A für eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator). Die polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe A kann dabei insbesondere ein nitroxidbasierter Mediator sein. Zum Beispiel kann dabei A für ein Nitroxidgruppe und/oder Alkoxyamingruppe, beispielsweise auf der Basis von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO) und/oder 2,2,5-Trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3-oxyl (TIPNO) und/oder N-tertButyl-N-[1-diethylphosphono-(2-2-dimethylpropyl)nitroxide] (SG1*), stehen.In one embodiment, A is a polymerization-controlling functional group for a nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator). The polymerization-controlling functional group A can be in particular a nitroxide-based mediator. For example, it is possible for A to represent a nitroxide group and / or alkoxyamine group, for example based on 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy (TEMPO) and / or 2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3 -oxyl (TIPNO) and / or N-tert-butyl-N- [1-diethylphosphono- (2-2-dimethylpropyl) nitroxides] (SG1 *).

Beispiele für Silanverbindungen mit einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, insbesondere für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator), sind die 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyloxyl-(TEMPO)-basierte Alkoxyamin-Silanverbindung:

Figure DE102016224044A1_0050
und/oder
Figure DE102016224044A1_0051
die 2,2,5-Trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3-oxyl-(TIPNO)-basierte Alkoxyamin-Silanverbindung der Formel:
Figure DE102016224044A1_0052
und/oder die N-tertButyl-N-[1-diethylphosphono-(2-2-dimethylpropyl)nitroxid]-(SGl)-basierte Alkoxyamin-Silanverbindung der Formel:
Figure DE102016224044A1_0053
 Examples of silane compounds having a polymerization-controlling functional group, in particular for nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), are the 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy (TEMPO) -based alkoxyamine-silane compound:
Figure DE102016224044A1_0050
 and or
Figure DE102016224044A1_0051
 the 2,2,5-trimethyl-4-phenyl-3-azahexane-3-oxyl (TIPNO) -based alkoxyamine silane compound of the formula:
Figure DE102016224044A1_0052
 and / or the N-tert-butyl-N- [1-diethylphosphono (2-2-dimethylpropyl) nitroxide] - (SGl) -based alkoxyamine-silane compound of the formula:
Figure DE102016224044A1_0053

Anstelle durch eine direkte Immobilisierung mindestens einer Silanverbindung mit mindestens einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP-Mediator) können Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, dadurch für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation funktionalisiert werden, dass (zunächst) mindestens eine Silanverbindung mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat, auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert wird und die mindestens eine Silanverbindung (dann) mit mindestens einem nitroxidbasierten Mediator, beispielsweise mit mindestens einer Nitroxid- beziehungsweise Alkoxyaminverbindung, wie TEMPO, und beispielsweise mit mindestens einem Polymerisationsinitiator, insbesondere Radikalstarter, wie AIBN, umgesetzt wird.Instead of directly immobilizing at least one silane compound having at least one polymerization controlling functional group for nitroxide-mediated polymerization (NMP mediator), anode active material particles, particularly silicon particles, may be functionalized for nitroxide-mediated polymerization by (at least) containing at least one silane compound having at least a polymerisable functional group, for example 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate, is immobilized on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, and the at least one silane compound is then reacted with at least one nitroxide-based mediator, for example with at least one nitroxide or alkoxyamine compound, such as TEMPO, and reacted, for example, with at least one polymerization initiator, in particular radical initiator, such as AIBN.

Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung steht A für eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens). Die polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe kann dabei insbesondere eine Thiogruppe sein. Zum Beispiel kann A dabei für eine Trithiocarbonatgruppe (-S-C=S-S-) oder eine Dithioestergruppe (-C=S-S-) oder eine Dithiocarbamatgruppe (-N-C=S-S-) oder eine Xanthatgruppe (-C=S-S-) stehen.In another embodiment, A is a polymerization-controlling functional group for reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent). The polymerization-controlling functional group may in particular be a thio group. For example, A may in this case for a trithiocarbonate (-S-C = SS) or a dithioester group (-C = SS), or a dithiocarbamate group (-NC = SS) or a xanthate group (-C = SS -) are provided.

Bei Silanverbindung mit einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, insbesondere für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), kann beispielsweise SiR1R2R3 für ein Chlorsilan, ein Methoxysilan, ein Ethoxysilan oder ein Silazan und A für einen Dithioester oder ein Dithiocarbamat oder ein Trithiocarbonat oder ein Xanthat stehen.For example, in the silane compound having a polymerization controlling functional group, in particular, for reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), SiR 1 R 2 R 3 may be a chlorosilane, a methoxysilane, an ethoxysilane or a silazane and A is a dithioester or a dithiocarbamate or a Trithiocarbonate or a xanthate.

Beispiele für Silanverbindungen mit einer polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe, insbesondere für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT-Agens), sind die Trithiocarbonat- beziehungsweise Dithioesterverbindung:

Figure DE102016224044A1_0054
und/oder
Figure DE102016224044A1_0055
und/oder
Figure DE102016224044A1_0056
 Examples of silane compounds having a polymerization-controlling functional group, in particular for reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT agent), are the trithiocarbonate or dithioester compound:
Figure DE102016224044A1_0054
 and or
Figure DE102016224044A1_0055
 and or
Figure DE102016224044A1_0056

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine, insbesondere kronetherbasierte, Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0057
In a further embodiment, the at least one silane compound comprises at least one, in particular kronetherbasierte, silane compound of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0057

Dabei können Q1, Q2, Q3 und Qk insbesondere jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff (O) oder Stickstoff (N) oder ein Amin, beispielsweise ein sekundäres Amin (NH) und/oder ein tertiäres Amin, zum Beispiel ein Alkyl- oder Arylamin, (NR), stehen.In particular, Q1, Q2, Q3 and Qk may each independently of one another denote oxygen (O) or nitrogen (N) or an amine, for example a secondary amine (NH) and / or a tertiary amine, for example an alkyl- or arylamine, ( NR), stand.

G kann insbesondere für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe stehen, beispielsweise mit welcher eines der Kohlenstoffatome und/oder Q1 und/oder Q2 und/oder Q3 und/oder Qk substituiert ist.G may in particular be at least one polymerisable functional group, for example with which one of the carbon atoms and / or Q1 and / or Q2 and / or Q3 and / or Qk is substituted.

Insbesondere kann G mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung, beispielsweise mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung, zum Beispiel mindestens eine Vinylgruppe und/oder Vinylidengruppe und/oder Vinylengruppe und/oder Allylgruppe, beispielsweise Allyloxyalkylgruppe, zum Beispiel Allyloxymethylgruppe, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, beispielsweise Alkylenhydroxygruppe, zum Beispiel Methylenhydroxygruppe, umfassen.In particular, G may have at least one polymerisable double bond, for example at least one carbon-carbon double bond, for example at least one vinyl group and / or vinylidene group and / or vinylene group and / or allyl group, for example allyloxyalkyl group, for example allyloxymethyl group, and / or at least one hydroxy group, for example Alkylene hydroxy group, for example methylene hydroxy group.

Weiterhin kann G beispielsweise eine oder mehr weitere Gruppen, beispielsweise welche als Linker - also eine verbrückende Einheit beziehungsweise als Brückensegment - dienen, umfassen. Zum Beispiel kann G weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfassen.Furthermore, G may, for example, one or more other groups, for example, which serve as a linker - ie a bridging unit or as a bridge segment - include. For example, G may further include at least one benzo group and / or cyclohexano group.

g kann insbesondere für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G stehen und insbesondere 1 ≤ g, beispielsweise 1 ≤ g ≤ 5, zum Beispiel 1 ≤ g ≤ 2, sein.g may be in particular for the number of polymerisable functional groups G and in particular 1 ≦ g, for example 1 ≦ g ≦ 5, for example 1 ≦ g ≦ 2.

k kann insbesondere für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit stehen und insbesondere 1 ≤ k, beispielsweise 1 ≤ k ≤ 3, zum Beispiel 1 ≤ k ≤ 2, sein.In particular, k can stand for the number of units in parentheses, and in particular 1 ≦ k, for example 1 ≦ k ≦ 3, for example 1 ≦ k ≦ 2.

Y' kann insbesondere für einen Linker, also eine verbrückende Einheit, stehen. Beispielsweise kann Y' mindestens eine Alkylengruppe (-CnH2n-) mit n ≥ 0, insbesondere n ≥ 1, und/oder mindestens eine Alkylenoxidgruppe (-CnH2n-O-) mit n ≥ 1 und/oder mindestens eine Carbonsäureestergruppe (-C=O-O-) und/oder mindestens eine Phenylengruppe (-C6H4-) umfassen. Zum Beispiel kann Y' hierbei für eine Alkylengruppe -CnH2n- mit 0 ≤ n ≤ 5, beispielsweise n = 1 oder 2 oder 3, stehen.Y 'can in particular stand for a linker, ie a bridging unit. For example, Y 'can be at least one alkylene group (-C n H 2n -) with n ≥ 0, in particular n ≥ 1, and / or at least one alkylene oxide group (-C n H 2n -O-) with n ≥ 1 and / or at least one Carboxylic ester group (-C = OO-) and / or at least one phenylene group (-C 6 H 4 -) include. For example, Y 'may here stand for an alkylene group -C n H 2n - where 0 ≦ n ≦ 5, for example n = 1 or 2 or 3.

s kann insbesondere für die Anzahl an, insbesondere über Linker Y' angebundene, Silangruppen (-SiR1R2R3) stehen und insbesondere 1 ≤ s, beispielsweise 1 ≤ s ≤ 5, zum Beispiel 1 ≤ s ≤ 2, sein.s may be in particular for the number of silane groups (-SiR1R2R3), in particular via linker Y ', and in particular 1≤s, for example 1≤S≤5, for example 1≤S≤2.

R1, R2, R3 können insbesondere jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom, insbesondere Chlor (-CI), oder eine Alkoxygruppe, insbesondere eine Methoxygruppe (-OCH3) oder eine Ethoxygruppe (-OC2H5), oder eine Alkylgruppe, beispielsweise eine lineare Alkylgruppe (-(CH2)x-CH3) mit x ≥ 0, insbesondere eine Methylgruppe (-CH3), oder eine Aminogruppe (-NH2, -NH-) oder eine Silazangruppe (-NH-Si-) oder eine Hydroxygruppe (-OH) oder Wasserstoff (-H) stehen. Zum Beispiel können R1, R2 und R3 für Chlor stehen.R 1, R 2, R 3 may each, in each case independently of one another, denote a halogen atom, in particular chlorine (-CI), or an alkoxy group, in particular a methoxy group (-OCH 3 ) or an ethoxy group (-OC 2 H 5 ), or an alkyl group, for example a linear alkyl group (- (CH 2 ) x -CH 3 ) where x ≥ 0, in particular a methyl group (-CH 3 ), or an amino group (-NH 2 , -NH-) or a silazane group (-NH-Si) or a hydroxy group (-OH) or hydrogen (-H). For example, R1, R2 and R3 may be chlorine.

Insbesondere können Q1, Q2, Q3 und Qk für Sauerstoff stehen. Beispielsweise kann dabei die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine, insbesondere kronetherbasierte, Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formel:

Figure DE102016224044A1_0058
umfassen. In particular, Q1, Q2, Q3 and Qk may be oxygen. For example, the at least one silane compound may contain at least one, in particular kronetherbasierte, silane compound of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0058
 include.

Beispiele für derartige, insbesondere kronetherbasierte, Silanverbindungen sind:

Figure DE102016224044A1_0059
und/oder
Figure DE102016224044A1_0060
 Examples of such, especially kronetherbasierte, silane compounds are:
Figure DE102016224044A1_0059
 and or
Figure DE102016224044A1_0060

Derartige, insbesondere kronetherbasierte, Silanverbindungen können vorteilhafterweise über die Silangruppe, insbesondere kovalent, und beispielsweise zusätzlich über van-der-Waals- und/oder Wasserstoffbrücken-Bindungen, an der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, anbinden und zum Beispiel als silanbasierter Haftvermittler dienen.Such, in particular kronetherbasierte, silane compounds can advantageously via the silane group, in particular covalently, and for example additionally via van der Waals and / or hydrogen bonds, on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, tie and serve, for example, as a silane-based adhesion promoter.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Polymerisation beziehungsweise Umsetzung des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates in mindestens einem Lösungsmittel. Durch eine Lösungsmittelpolymerisation beziehungsweise Lösungspolymerisation kann vorteilhafterweise das Molekulargewicht des auszubildenden Polymers besser kontrolliert werden. Nach der Polymerisation beziehungsweise Umsetzung des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates kann das mindestens eine Lösungsmittel insbesondere wieder entfernt werden.Within the scope of a further embodiment, the polymerization or reaction of the at least one crown ether and / or crown ether derivative takes place in at least one solvent. By solvent polymerization or solution polymerization, advantageously, the molecular weight of the polymer to be formed can be better controlled. After the polymerization or conversion of the at least one crown ether and / or crown ether derivative, the at least one solvent can be removed, in particular again.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung einer Anode für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, ausgelegt.In a further embodiment, the method for producing an anode for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, designed.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform - insbesondere im Rahmen derer die Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats homogen mit den Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, jedoch getrennt von weiteren Elektrodenkomponenten erfolgt (Methode 1) - werden die, mit dem durch die Polymerisation beziehungsweise Umsetzung ausgebildeten Polymer versehenen, insbesondere beschichteten, Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente gemischt und, beispielsweise durch Rakeln, zu einer Anode verarbeitet. So kann vorteilhafterweise die künstliche SEI-Schicht gezielt auf den Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikeln, ausgebildet und beispielsweise die zur Beschichtung der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, erforderliche Menge an dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat minimiert werden.Within the scope of a further embodiment - especially in the context of which the polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative takes place homogeneously with the anode active material particles, in particular silicon particles, but separately from further electrode components (method 1) - those with which by the polymerization or Implement trained polymer provided, in particular coated, anode active material particles, in particular silicon particles, mixed with at least one further electrode component and, for example by doctoring, processed into an anode. So Advantageously, the artificial SEI layer can be specifically formed on the anode active material particles, in particular silicon particles, and, for example, the amount of the at least one crown ether and / or crown ether derivative required for coating the anode active material particles, in particular silicon particles, minimized.

Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte:

  1. a) Mischen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates,
  2. b) Starten der Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates mittels, beispielsweise durch Zugabe, des mindestens eines Polymerisationsinitiators,
  3. c) Mischen der, mit dem durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer versehenen, insbesondere beschichteten, Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente, und
  4. d) Verarbeiten, beispielsweise durch Rakeln, der Mischung zu einer Anode.
Within the scope of an embodiment of this embodiment, the method comprises the method steps:
  1. a) mixing the anode active material particles, in particular silicon particles, and the at least one crown ether and / or crown ether derivative,
  2. b) starting the polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative by means, for example by addition, of the at least one polymerization initiator,
  3. c) mixing the, provided with the polymerization formed by the polymer, in particular coated, anode active material particles, in particular silicon particles, with at least one further electrode component, and
  4. d) processing, for example by knife coating, the mixture to an anode.

Das Mischen in Verfahrensschritt a) und die Polymerisation in Verfahrensschritt b) können gegebenenfalls in mindestens einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Nach der Polymerisation beziehungsweise nach Verfahrensschritt b), beispielsweise vor Verfahrensschritt c) oder während beziehungsweise nach Verfahrensschritt d), kann dann das mindestens eine Lösungsmittel wieder entfernt werden.The mixing in process step a) and the polymerization in process step b) can optionally be carried out in at least one solvent. After the polymerization or after process step b), for example before process step c) or during or after process step d), the at least one solvent can then be removed again.

Im Rahmen einer anderen Ausführungsform - insbesondere im Rahmen derer die Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates homogen mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und auch weiteren Elektrodenkomponenten erfolgt (Methode 2) - werden die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente und mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat gemischt. Auf diese Weise kann die Polymerisation in-situ, insbesondere direkt während des Mischens, beispielsweise eines Schlickers, zur Ausbildung einer Anode durchgeführt werden. Dabei können die Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikel, die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente und der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat gleichzeitig miteinander gemischt werden. Gegebenenfalls können jedoch auch zunächst die Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikel, und die mindestens eine Elektrodenkomponente miteinander gemischt werden und dann der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat zu der Mischung zugegeben werden.In the context of another embodiment, in particular within the framework of which the polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative takes place homogeneously with the anode active material particles, in particular silicon particles, and also further electrode components (method 2), the anode active material particles, in particular silicon particles, are provided with at least one another electrode component and mixed with the at least one crown ether and / or crown ether derivative. In this way, the polymerization can be carried out in situ, in particular directly during the mixing, for example of a slurry, to form an anode. In this case, the anode active material particles, in particular silicon particles, the at least one further electrode component and the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative can be mixed together at the same time. Optionally, however, first the anode active material particles, in particular silicon particles, and the at least one electrode component can be mixed with one another and then the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative can be added to the mixture.

Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird nach dem Mischen die Polymerisation mittels, beispielsweise durch Zugabe, des mindestens einen Polymerisationsinitiators gestartet. Insbesondere kann die Polymerisation dabei mittels, beispielsweise durch Zugabe, des mindestens einen Polymerisationsinitiators und des mindestens einen Katalysators und/oder des mindestens einen polymerisationskontrollierenden Mittels, beispielsweise des mindestens einen nitroxidbasierten Mediators und/oder der mindestens einen Thioverbindung, gestartet werden. Nach der Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates kann dann die Mischung, beispielsweise durch Rakeln, zu einer Anode verarbeitet werden. So kann vorteilhafterweise die Zahl der Prozessschritte verringert und auf diese Weise das Verfahren vereinfacht werden. Zudem kann hierbei das aus dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat ausgebildete Polymer auch als Binder für die herzustellende Anode dienen. Gegebenenfalls kann hierbei auf die Zugabe eines zusätzlichen Binders als weitere Elektrodenkomponente verzichtet werden.Within the scope of one embodiment of this embodiment, after the mixing, the polymerization is started by means of, for example, addition of, the at least one polymerization initiator. In particular, the polymerization can be started by means of, for example, adding, the at least one polymerization initiator and the at least one catalyst and / or the at least one polymerization-controlling agent, for example the at least one nitroxide-based mediator and / or the at least one thio compound. After the polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative, the mixture can then be processed to an anode, for example by doctoring. Thus, advantageously, the number of process steps can be reduced and in this way the process can be simplified. In addition, in this case, the polymer formed from the at least one crown ether and / or crown ether derivative can also serve as a binder for the anode to be produced. Optionally, this can be dispensed with the addition of an additional binder as a further electrode component.

Zum Beispiel kann das Verfahren dabei die Verfahrensschritte:

  • a') Mischen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, und mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente und des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates,
  • b') Starten der Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates mittels, beispielsweise durch Zugabe, des mindestens eines Polymerisationsinitiators, zum Beispiel mittels, beispielsweise durch Zugabe, des mindestens einen Polymerisationsinitiators und/oder des mindestens einen Katalysators und/oder des mindestens einen polymerisationskontrollierenden Mittels, beispielsweise des mindestens einen nitroxidbasierten Mediators und/oder der mindestens einen Thioverbindung, und
  • c') Verarbeiten, beispielsweise durch Rakeln, der Mischung zu einer Anode, umfassen. Gegebenenfalls kann in Verfahrensschritt a') der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat zu der Mischung aus Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und der mindestens einen weiteren Elektrodenkomponente zugegeben werden.
For example, the method may include the method steps:
  • a ') mixing the anode active material particles, in particular silicon particles, and at least one further electrode component and the at least one crown ether and / or crown ether derivative,
  • b ') starting the polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative by means, for example by addition, of the at least one polymerization initiator, for example by means of, for example, addition of the at least one polymerization initiator and / or the at least one catalyst and / or at least one polymerization-controlling agent, for example the at least one nitroxide-based mediator and / or the at least one thio compound, and
  • c ') processing, for example by knife coating, mixing to an anode. Optionally, in process step a '), the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative can be added to the mixture of anode active material particles, in particular silicon particles, and the at least one further electrode component.

Das Mischen in Verfahrensschritt a') und die Polymerisation in Verfahrensschritt b') können insbesondere in mindestens einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Nach der Polymerisation beziehungsweise nach Verfahrensschritt b'), beispielsweise vor oder während oder nach Verfahrensschritt c'), kann dann das mindestens eine Lösungsmittel wieder entfernt werden.The mixing in process step a ') and the polymerization in process step b') can be carried out in particular in at least one solvent. After the polymerization or after process step b '), for example before or during or after process step c'), then the at least one solvent can be removed again.

Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung werden die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mit mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente und mit dem mindestens Kronether und/oder Kronether-Derivat und dem mindestens einen Polymerisationsinitiator gemischt und die Mischung, beispielsweise durch Rakeln, zu einer Anode verarbeitet. Das Mischen und Verarbeiten erfolgt dabei vorzugsweise unter Bedingungen, beispielsweise bei einer, insbesondere geringen, Temperatur und/oder unter Lichtausschluss, bei welchen der mindestens eine Polymerisationsinitiator die Polymerisationsreaktion, insbesondere zumindest im Wesentlichen, nicht startet. Nach dem Verarbeiten der Mischung zu einer Anode wird dann die Polymerisation, insbesondere durch Bestrahlen, beispielsweise mit Ultravioletterstrahlung, zum Beispiel einer UV-Lampe, und/oder durch Erwärmen beziehungsweise Erhitzen der Mischung, gestartet.Within the scope of another embodiment, the anode active material particles, in particular silicon particles, are mixed with at least one further electrode component and with the at least one crown ether and / or crown ether derivative and the at least one polymerization initiator, and the mixture is processed to form an anode, for example by doctoring. The mixing and processing is preferably carried out under conditions such as at one, in particular low, temperature and / or in the absence of light, in which the at least one polymerization initiator does not start the polymerization reaction, in particular at least substantially. After the mixture has been processed into an anode, the polymerization is then started, in particular by irradiation, for example with ultraviolet radiation, for example a UV lamp, and / or by heating or heating the mixture.

So kann vorteilhafterweise die Zahl der Prozessschritte weiter verringert und das Verfahren weiter vereinfacht werden. Zudem kann hierbei das aus dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat ausgebildet Polymer ebenfalls als Binder für die herzustellende Anode dienen. Gegebenenfalls kann daher auch hierbei auf die Zugabe eines zusätzlichen Binders als weitere Elektrodenkomponente verzichtet werden. Zudem kann so das Polymer in der bereits verarbeiteten Form gebildet werden und vorteilhafterweise eine Aushärtung in der bereits verarbeiteten Form erzielt werden.Thus, advantageously, the number of process steps can be further reduced and the process further simplified. In addition, in this case the polymer formed from the at least one crown ether and / or crown ether derivative can likewise serve as a binder for the anode to be produced. If appropriate, it is therefore also possible to dispense with the addition of an additional binder as further electrode component. In addition, the polymer can thus be formed in the already processed form and advantageously a curing in the already processed form can be achieved.

Zum Beispiel kann dabei das Verfahren die Verfahrensschritte:

  • a") Mischen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente, des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates und des mindestens einen Polymerisationsinitiators, insbesondere Mischen der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, mindestens einer weiteren Elektrodenkomponente, des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates und des mindestens einen Polymerisationsinitiators und beispielsweise des mindestens einen Katalysators und/oder des mindestens einen polymerisationskontrollierenden Mittels, beispielsweise des mindestens einen nitroxidbasierten Mediators und/oder der mindestens einen Thioverbindung;
  • b") Verarbeiten, beispielsweise Rakeln, der Mischung zu einer Anode; und
  • c") Starten der Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivates durch Bestrahlen, insbesondere mit Ultravioletterstrahlung und/oder durch Erwärmen beziehungsweise Erhitzen der Mischung.
umfassen. Beispielsweise kann in Verfahrensschritt a"), zum Beispiel zunächst, der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und, zum Beispiel dann, der mindestens eine Polymerisationsinitiator zu einer Mischung aus Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, und der mindestens einen weiteren Elektrodenkomponente zugegeben werden.For example, the method may include the method steps:
  • a) mixing the anode active material particles, in particular silicon particles, at least one further electrode component, the at least one crown ether and / or crown ether derivative and the at least one polymerization initiator, in particular mixing the anode active material particles, in particular silicon particles, at least one further electrode component, the at least one crown ether and / or Kronether derivative and the at least one polymerization initiator and for example the at least one catalyst and / or the at least one polymerization controlling agent, for example the at least one nitroxide-based mediator and / or the at least one thio compound;
  • b ") processing, for example doctoring, mixing to an anode;
  • c ") starting the polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative by irradiation, in particular with ultraviolet radiation and / or by heating or heating of the mixture.
include. For example, in process step a "), for example initially, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and, for example, the at least one polymerization initiator to a mixture of anode active material particles, in particular silicon particles, and the at least one further electrode component be added.

Das Mischen in Verfahrensschritt a"), die Verarbeitung in Verfahrensschritt b") und die Polymerisation in Verfahrensschritt c") können insbesondere in mindestens einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Nach der Polymerisation beziehungsweise nach Verfahrensschritt c") kann dann das mindestens eine Lösungsmittel wieder entfernt werden.The mixing in process step a "), the processing in process step b") and the polymerization in process step c ") can be carried out in particular in at least one solvent After polymerization or after process step c") then the at least one solvent can be removed again ,

Im Rahmen der vorstehenden Ausführungsformen kann die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente mindestens eine Kohlenstoffkomponente, beispielsweise Graphit und/oder Leitruß, und/oder mindestens einen, gegebenenfalls zusätzlichen, beispielsweise kompatiblen, Binder, zum Beispiel Carboxymethylcellulose (CMC) und/oder Carboxymethylcellulose-Salze, wie Lithium-Carboxymethylcellulose (LiCMC) und/oder NatriumCarboxymethylcellulose (NaCMC) und/oder Kalium-Carboxymethylcellulose (KCMC), und/oder Polyacrylsäure (PAA) und/oder Polyacrylsäure-Salze, wie Lithium-Polyacrylsäure (LiPAA) und/oder Natrium-Polyacrylsäure (NaPAA) und/oder Kalium-Polyacrylsäure (KPAA), und/oder Polyvinylalkohol (PVAL) und/oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), und/oder mindestens ein Lösungsmittel umfassen.In the context of the above embodiments, the at least one further electrode component may comprise at least one carbon component, for example graphite and / or conductive carbon black, and / or at least one, optionally additional, for example compatible, binder, for example carboxymethylcellulose (CMC) and / or carboxymethylcellulose salts, such as Lithium carboxymethyl cellulose (LiCMC) and / or sodium carboxymethyl cellulose (NaCMC) and / or potassium carboxymethyl cellulose (KCMC), and / or polyacrylic acid (PAA) and / or polyacrylic acid salts, such as lithium polyacrylic acid (LiPAA) and / or sodium polyacrylic acid (NaPAA) and / or potassium polyacrylic acid (KPAA), and / or polyvinyl alcohol (PVAL) and / or styrene-butadiene rubber (SBR), and / or at least one solvent.

Insbesondere kann der mindestens eine, gegebenenfalls zusätzliche, Binder Carbonsäuregruppen (-COOH) und/oder Hydroxygruppen (-OH) aufweisen. Zum Beispiel kann der mindestens eine, gegebenenfalls zusätzliche, Binder Polyacrylsäure (PAA) und/oder Carboxymethylcellulose (CMC) und/oder Polyvinylalkohol (PVAL) umfassen oder sein. In particular, the at least one, optionally additional, binder may have carboxylic acid groups (-COOH) and / or hydroxyl groups (-OH). For example, the at least one, optionally additional, binder may comprise or be polyacrylic acid (PAA) and / or carboxymethyl cellulose (CMC) and / or polyvinyl alcohol (PVAL).

Insbesondere kann dabei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer Carbonsäuregruppen (-COOH) und/oder Hydroxygruppen (-OH) aufweisen.In particular, the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative can have carboxylic acid groups (-COOH) and / or hydroxyl groups (-OH).

Insofern sowohl der mindestens eine, gegebenenfalls zusätzliche, Binder und der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat und/oder das mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer Carbonsäuregruppen (-COOH) und/oder Hydroxygruppen (-OH) umfasst, können vorteilhafterweise mit dem Polymer versehene, beispielsweise beschichtete, Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, über eine Kondensationsreaktion kovalent mit dem mindestens einen Binder verbunden werden. Durch eine Kondensationsreaktion zwischen zwei Carbonsäuregruppen kann dabei eine Anhydrid-Verbindung erzielt werden. Durch eine Kondensationsreaktion zwischen einer Carbonsäuregruppe und einer Hydroxygruppe kann dabei eine Ester-Verbindung erzielt werden. Durch eine Kondensationsreaktion zwischen zwei Hydroxygruppen kann dabei eine Ether-Verbindung erzielt werden.Insofar as both the at least one, if appropriate additional, binder and the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative and / or the at least one crown ether and / or crown ether derivative comprising polymer carboxylic acid groups (-COOH) and / or hydroxyl groups (- OH), advantageously provided with the polymer, for example, coated, anode active material particles, in particular silicon particles, are covalently connected via a condensation reaction with the at least one binder. In this case, an anhydride compound can be achieved by a condensation reaction between two carboxylic acid groups. In this case, an ester compound can be achieved by a condensation reaction between a carboxylic acid group and a hydroxy group. By a condensation reaction between two hydroxy groups while an ether compound can be achieved.

Zum Beispiel können mit einem auf Polyacrylsäure basierendem Polymer versehene Siliciumpartikel (Si-PAA) gemäß der folgenden Schemata mit Polyacrylsäure (PAA) und/oder Carboxymethylcellulose (CMC) und/oder Polyvinylalkohol (PVAL) als Binder über eine Kondensationsreaktion kovalent verbunden werden: Si-PAA + PAA: -COOH + -COOH → Anhydrid-Verbindung Si-PAA + CMC: -COOH + -COOH → Anhydrid-Verbindung Si-PAA + PVAL: -COOH + -OH → Ester-Verbindung For example, silicon particles (Si-PAA) provided with a polymer based on polyacrylic acid can be covalently bonded with polyacrylic acid (PAA) and / or carboxymethylcellulose (CMC) and / or polyvinyl alcohol (PVAL) as a binder via a condensation reaction according to the following schemes: Si-PAA + PAA: -COOH + -COOH → anhydride compound Si-PAA + CMC: -COOH + -COOH → anhydride compound Si-PAA + PVAL: -COOH + -OH → ester compound

Gegebenenfalls - insbesondere im Rahmen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, im Rahmen derer das aus dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat ausgebildete Polymer auch als Binder dienen kann - kann auf den Zusatz mindestens eines, insbesondere zusätzlichen, Binders als weitere Elektrodenkomponente verzichtet beziehungsweise die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente gegebenenfalls auch binderfrei ausgestaltet werden.Optionally - in particular in the context of the above-described embodiments, within which the polymer formed from the at least one crown ether and / or crown ether derivative can also serve as a binder - can be omitted as the addition of at least one, in particular additional, binder as a further electrode component or the If appropriate, at least one further electrode component can also be made binder-free.

Dennoch ist es möglich - beispielsweise um die mechanische Stabilität und/oder Leitfähigkeit der auszubildenden Anode zu verbessern - mindestens einen, beispielsweise zusätzlichen, insbesondere von dem aus dem polymerisierbaren Monomer ausgebildeten Polymer unterschiedlichen, Binder als weitere Elektrodenkomponente einzusetzen.Nevertheless, it is possible-for example in order to improve the mechanical stability and / or conductivity of the anode to be formed-to use at least one binder, for example additional binder, in particular different from the polymer formed from the polymerizable monomer, as a further electrode component.

Gegebenenfalls kann das bei der Polymerisation eingesetzte mindestens eine Lösungsmittel auch als Elektrodenkomponente, beispielsweise zur Ausbildung eines Elektroden-Schlickers, dienen. So kann gegebenenfalls auf den Zusatz eines zusätzlichen Lösungsmittels als weitere Elektrodenkomponente verzichtet werden.Optionally, the at least one solvent used in the polymerization can also serve as an electrode component, for example for the formation of an electrode slip. Thus, it may be possible to dispense with the addition of an additional solvent as a further electrode component.

Insbesondere - beispielsweise insofern das mindestens eine Lösungsmittel nach der Polymerisation wieder entfernt wird - kann jedoch mindestens ein, insbesondere von dem Lösungsmittel der Polymerisation unterschiedliches, Lösungsmittel als weitere Elektrodenkomponente eingesetzt werden.In particular, for example insofar as the at least one solvent is removed again after the polymerization, at least one solvent, in particular different from the solvent of the polymerization, can be used as further electrode component.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Anodenaktivmaterial, der erfindungsgemäßen Anode, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten, dem erfindungsgemäßen Elektrolytadditv und 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 anode active material according to the invention, the anode according to the invention, the electrolyte according to the invention, the electrolyte additive according to the invention and the cell and / or battery according to the invention and to the figures and the description of the figures.

Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind ein Anodenaktivmaterial und/oder eine Anode und/oder ein Elektrolyt, insbesondere Anolyt, für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, welches/welche/welcher durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist und/oder wobei das Anodenaktivmaterial und/oder die Anode Anodenaktivmaterialpartikel, beispielsweise Siliciumpartikel und/oder Graphitpartikel und/oder Zinnpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, umfasst, welche mit mindestens einem Polymer versehen, insbesondere beschichtet, sind, welches beispielsweise aus mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe ausgebildet ist, und/oder wobei der Elektrolyt, insbesondere Anolyt, mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, beispielsweise als Elektrolytadditiv, zum Beispiel Anolytadditiv, umfasst, insbesondere enthält.Further objects of the present invention are an anode active material and / or an anode and / or an electrolyte, in particular anolyte, for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery which is produced by a method according to the invention and / or wherein the anode active material and / or the anode are anode active material particles, for example silicon particles and / or graphite particles and / or tin particles, in particular Silicon particles, which are provided with at least one polymer, in particular coated, which is formed for example of at least one crown ether and / or Kronether derivative having at least one polymerizable functional group, and / or wherein the electrolyte, in particular anolyte, at least one crown ether and / or at least one crown-ether derivative having at least one polymerizable functional group, for example as an electrolyte additive, for example Anolytadditiv, comprises, in particular contains.

Ein erfindungsgemäßes beziehungsweise erfindungsgemäß hergestelltes Anodenaktivmaterial, beispielsweise das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer, und/oder eine erfindungsgemäße beziehungsweise erfindungsgemäß hergestellte Anode und/oder ein erfindungsgemäßer beziehungsweise erfindungsgemäß hergestellter Elektrolyt und/oder ein erfindungsgemäßes Elektrolytadditiv kann beispielsweise mittels Kernresonanzspektroskopie (NMR) und/oder Infrarotspektroskopie (IR) und/oder Ramanspektroskopie (Raman) nachgewiesen werden. Zudem kann ein erfindungsgemäßes beziehungsweise erfindungsgemäß hergestelltes Anodenaktivmaterial und/oder eine erfindungsgemäße beziehungsweise erfindungsgemäß hergestellte Anode beispielsweise mittels Oberflächenanalyseverfahren, wie Augerelektronenspektroskopie (AES) und/oder Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS, Englisch: X-ray Photoelectron Spectroscopy) und/oder Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (TOF-SIMS, Englisch: Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) und/oder Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX, Englisch: Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) und/oder wellenlängendispersive Röntgenspektroskopie (WDX), zum Beispiel EDX/WDX, und/oder mittels strukturellen Untersuchungsmethoden, wie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), und/oder mittels Querschnittsuntersuchungen, wie Rasterelektronenmikroskopie (REM) (SEM; Englisch: Scanning Electron Microscope) und/oder Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX, Englisch: Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), zum Beispiel REM-EDX, und/oder Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und/oder Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS; Englisch: Electron Energy Loss Spectroscopy), zum Beispiel TEM-EELS, nachgewiesen werden. So können unter anderem zum Beispiel in einem ATRP-Katalysator enthaltene Übergangsmetalle und/oder nitroxidbasierte Mediatoren, wie TEMPO, und/oder RAFT-Chemikalien nachweisbar sein.An anode active material according to the invention or produced according to the invention, for example the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative, and / or an anode produced according to the invention and / or an electrolyte prepared according to the invention and / or an electrolyte additive according to the invention can be prepared, for example, by nuclear magnetic resonance spectroscopy ( NMR) and / or infrared spectroscopy (IR) and / or Raman spectroscopy (Raman). In addition, an anode active material according to the invention or produced according to the invention and / or an anode produced according to the invention can be prepared, for example, by surface analysis methods such as Auger electron spectroscopy (AES) and / or X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and / or time-of-flight secondary ion mass spectrometry ( TOF-SIMS, Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) and / or Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX) and / or Wavelength Dispersive X-Ray Spectroscopy (WDX), for example EDX / WDX, and / or by means of structural investigation methods, such as transmission electron microscopy (TEM), and / or cross-sectional investigations, such as Scanning Electron Microscopy (SEM) and / or Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX, English: Energy Dispersive X-ray). ray spectroscopy), for example, SEM-EDX, and / or transmission electron microscopy (TEM) and / or electron energy loss spectroscopy (EELS; Electron Energy Loss Spectroscopy), for example TEM-EELS. For example, transition metals contained in an ATRP catalyst and / or nitroxide-based mediators such as TEMPO, and / or RAFT chemicals may be detectable, among others.

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

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Elektrolytadditiv, insbesondere Anolytadditiv, für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, welches mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe umfasst beziehungsweise die Verwendung eines Kronethers und/oder Kronether-Derivats mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe als Elektrolytadditiv, insbesondere Anolytadditiv.In addition, the invention relates to an electrolyte additive, in particular anolyte additive, for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, which comprises at least one crown ether and / or at least one crown ether -Derivat having at least one polymerizable functional group comprises or the use of a Kronethers and / or Kronether derivative having at least one polymerizable functional group as electrolyte additive, in particular Anolytadditiv.

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

Ferner betrifft die Erfindung eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, welche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist und/oder ein erfindungsgemäßes Anodenaktivmaterial und/oder eine erfindungsgemäße Anode und/oder einen erfindungsgemäßen Elektrolyten und/oder ein erfindungsgemäßes Elektrolytadditiv umfasst.Furthermore, the invention relates to a lithium cell and / or lithium battery, in particular a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, which is produced by a method according to the invention and / or an anode active material according to the invention and / or an anode according to the invention and / or an electrolyte according to the invention and / or an electrolyte additive according to the invention.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Zelle und/oder Batterie wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Anodenaktivmaterial, der erfindungsgemäßen Anode, dem erfindungsgemäßen Elektrolyten, dem erfindungsgemäßen Elektrolytadditv sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of 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, the anode active material according to the invention, the anode according to the invention, the electrolyte according to the invention, the electrolyte additive according to the invention and to the figures and the description of the figures.

Figurenliste list of figures

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

  • 1a ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
  • 1b einen schematischen Querschnitt durch eine Anode, welche gemäß der in 1a gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist;
  • 2a ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer weiteren
  • Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens; und 2b einen schematischen Querschnitt durch eine Anode, welche gemäß der in 2a gezeigten, weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist,
  • 3a ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
  • 3b ein Reaktionsschema zur Veranschaulichung der in 3a gezeigten weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens; und
  • 4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
Further advantages and advantageous embodiments of the objects according to the invention are illustrated by the drawings and exemplary embodiments and explained in the following description. It should be noted that the drawings and embodiments have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it
  • 1a a flow diagram illustrating an embodiment of the manufacturing method according to the invention;
  • 1b a schematic cross section through an anode, which according to the in 1a shown embodiment of the method according to the invention is produced;
  • 2a a flow chart illustrating another
  • Embodiment of the production method according to the invention; and 2 B a schematic cross section through an anode, which according to the in 2a shown, another embodiment of the method according to the invention is produced,
  • 3a a flowchart illustrating a further embodiment of the manufacturing method according to the invention;
  • 3b a reaction scheme illustrating the in 3a shown further embodiment of the manufacturing method according to the invention; and
  • 4 a flowchart illustrating a further embodiment of the manufacturing method according to the invention.

Die 1a und 2a veranschaulichen, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Anodenaktivmaterials beziehungsweise einer Anode 100,100' für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 und mindestens ein Kronether und/oder Kronether-Derivat 2 mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe gemischt werden und die Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats 2, gegebenenfalls mittels mindestens eines Polymerisationsinitiators 3, gestartet wird. Die Polymerisation kann dabei beispielsweise eine lebende radikalische Polymerisation, zum Beispiel eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer (ATRP) oder eine stabile freie Radikale Polymerisation (SFRP), beispielsweise eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation (NMP), oder eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT), sein.The 1a and 2a illustrate that in the inventive method for producing an anode active material or an anode 100 '100' for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, anode active material particles, in particular silicon particles, 1 and at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 be mixed with at least one polymerizable functional group and the polymerization of at least one polymerizable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 optionally by means of at least one polymerization initiator 3 , is started. The polymerization can be for example a living radical polymerization, for example, a living radical atom transfer (ATRP) or a stable free radical polymerization (SFRP), for example, a nitroxide-mediated polymerization (NMP), or a reversible addition fragmentation chain transfer Polymerization (RAFT), be.

Im Rahmen der in 1a veranschaulichten Ausführungsform werden in einem Verfahrensschritt a) Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 und mindestens ein Kronether und/oder Kronether-Derivat 2 gemischt. Die Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats 2 kann dabei, beispielsweise durch Zugabe eines Polymerisationsinitiators 3, in einem Verfahrensschritt b) gestartet werden. Um das Molekulargewicht des entstehenden Polymers 20 besser zu kontrollieren, kann die Polymerisation in einem Lösungsmittel durchgeführt werden (Lösungspolymerisation), zum Beispiel welches nach der Polymerisation wieder entfernt wird. Dabei werden - wie auch in 1b veranschaulicht - die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 mit dem, durch die Polymerisation ausgebildeten Polymer 20 beschichtet. Die beschichteten Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1,20 werden dann in einem Verfahrensschritt c) mit einer oder mehreren, weiteren Elektrodenkomponenten, wie Graphit und/oder Leitruß 4 und Binder 5 und/oder Lösungsmittel, gemischt. Wie in 1b veranschaulicht, kann dabei der als weitere Elektrodenkomponente dienende Binder 5 insbesondere unterschiedlich zu dem aus dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat 2 ausgebildeten Polymer 20 sein. In einem Verfahrensschritt d) wird dann die Mischung 1,20,4,5 zu einer Anode 100 verarbeitet, beispielsweise gerakelt.As part of the in 1a In an embodiment illustrated, in a method step a) anode active material particles, in particular silicon particles, 1 and at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 mixed. The polymerization of the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 can thereby, for example by addition of a polymerization initiator 3 be started in a process step b). To the molecular weight of the resulting polymer 20 To better control, the polymerization can be carried out in a solvent (solution polymerization), for example, which is removed again after the polymerization. It will be - as well as in 1b FIG. 2 illustrates the anode active material particles, in particular silicon particles, 1 with the polymer formed by the polymerization 20 coated. The coated anode active material particles, in particular silicon particles, 1.20 are then in one process step c ) with one or more, further electrode components, such as graphite and / or Leitruß 4 and binder 5 and / or solvent mixed. As in 1b illustrated here may serve as the further electrode component binder 5 in particular different from that from the at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 trained polymer 20 be. In a process step d) then the mixture is 1,20,4,5 to an anode 100 processed, for example, gerakelt.

1b veranschaulicht, dass eine entsprechend hergestellte Anode 100 mit Polymer 20 beschichtete Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 sowie Graphit- und/oder Leitruß-Partikel 4 umfassen kann, welche in einen zusätzlichen Binder 5 eingebettet sind. 1b illustrates that an appropriately prepared anode 100 with polymer 20 Coated anode active material particles, in particular silicon particles, 1 and graphite and / or Leitruß particles 4 which may be included in an additional binder 5 are embedded.

Im Rahmen der in 2a veranschaulichten Ausführungsform werden - im Zuge eines Mischens eines Schlickers zur Ausbildung einer Anode 100' - in einem Verfahrensschritt a') Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 und mindestens eine weitere Elektrodenkomponente, wie Graphit und/oder Leitruß 4 und gegebenenfalls Binder, in einem Lösungsmittel gemischt. Zu der Mischung aus den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, 1 und der mindestens einen weiteren Elektrodenkomponente 4 wird dann mindestens ein Kronether und/oder Kronether-Derivat 2 mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe zugegeben. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt b') die Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats 2 zu einem Polymer 20, beispielsweise mittels mindestens eines Polymerisationsinitiators 3, direkt während des Schlickermischens gestartet (in-situ Polymerisation) und der resultierende Schlicker 1,4,20 anschließend in einem Verfahrensschritt c'), beispielsweise gerakelt, und direkt und zu einer Anode 100' verarbeitet.As part of the in 2a illustrated embodiment - in the course of mixing a slurry to form an anode 100 ' - In a process step a ') anode active material particles, in particular silicon particles, 1 and at least one further electrode component, such as graphite and / or Leitruß 4 and optionally binder, mixed in a solvent. To the mix of the Anode active material particles, in particular silicon particles, 1 and the at least one further electrode component 4 then at least one Kronether and / or Kronether derivative 2 with at least one polymerizable functional group added. Subsequently, in a process step b ' ) the polymerization of the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 to a polymer 20 , for example by means of at least one polymerization initiator 3 , started directly during the slip mixing (in-situ polymerization) and the resulting slurry 1,4,20 then in one process step c '), for example, doctored, and directly and to an anode 100 ' processed.

2b veranschaulicht, dass das aus dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat 2 ausgebildete Polymer 20 im Rahmen dieser Ausführungsform auch als Binder 20 dienen kann, in welchen 20 bei einer entsprechend hergestellten Anode 100' Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 sowie Graphit- und/oder Leitruß-Partikel 4 eingebettet sind. 2 B illustrates that from the at least one Kronether and / or Kronether derivative 2 formed polymer 20 in the context of this embodiment also as a binder 20 can serve, in which 20 at a correspondingly prepared anode 100 ' Anodenaktivmaterialpartikel, in particular silicon particles, 1 and graphite and / or Leitruß particles 4 are embedded.

3a veranschaulicht, dass im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise in einem Verfahrensschritt A), mindestens eine Silanverbindung 2* mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der Oberfläche von Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, 1 immobilisiert wird. Bei der mindestens einen Silanverbindung 2* kann es sich beispielsweise um ein Vinylsilan oder einen silanbasierten ATRP-Initiator oder einen silanbasierten NMP-Mediator oder eine silanbasierte RAFT-Agens handeln. 3a illustrates that within the scope of a further embodiment of the method according to the invention, for example in a method step A ), at least one silane compound 2 * having at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group is immobilized on the surface of anode active material particles, in particular silicon particles. The at least one silane compound 2 * may, for example, be a vinyl silane or a silane-based ATRP initiator or a silane-based NMP mediator or a silane-based RAFT agent.

Zu dem Reaktionsprodukt 12* wird dann, beispielsweise in einem Verfahrensschritt B), mindestens ein Kronether und/oder Kronether-Derivat 2 mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe zugegeben. Dabei wird ausgehend von der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, ein (Co-)Polymer 12*2 gebildet und die Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 auf diese Weise beschichtet.To the reaction product 12 * is then, for example in a process step B ), at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 with at least one polymerizable functional group added. In this case, starting from the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, a (co) polymer 12 * 2 is formed and the anode active material particles, in particular silicon particles, 1 are coated in this manner.

Die beschichteten Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 12*2 können dann, beispielsweise in einem Verfahrensschritt C), mit einer oder mehreren, weiteren Elektrodenkomponenten, wie Graphit und/oder Leitruß 4 und Binder 5 und/oder Lösungsmittel, gemischt und die Mischung 12*2,4,5, beispielsweise in einem Verfahrensschritt D), zu einer Anode 100" verarbeitet, beispielsweise gerakelt, werden. Eine entsprechend hergestellte Anode 100" kann einen zu dem in 1a dargestellten, ähnlichen schematischen Querschnitt aufweisen und mit Polymer 2*2(20) beschichtete Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 sowie Graphit- und/oder Leitruß-Partikel 4 umfassen kann, welche in einen zusätzlichen Binder 5 eingebettet sind.The coated anode active material particles, in particular silicon particles, 12 * 2 can then, for example, in one process step C ), with one or more further electrode components, such as graphite and / or Leitruß 4 and binder 5 and / or solvent, mixed and the mixture 12 * 2,4,5, for example in one process step D ), to an anode 100 ' processed, for example, be doctored. An appropriately prepared anode 100 ' can one to the in 1a shown, have similar schematic cross section and polymer 2 * 2 (20) coated anode active material particles, in particular silicon particles, 1 and graphite and / or Leitruß particles 4 which may be included in an additional binder 5 are embedded.

3b veranschaulicht, dass dabei die mindestens eine Silanverbindung 2*, zum Beispiel 4-(Chloromethyl)phenyltrichlorosilan, beispielsweise mittels Kondensationsreaktion mit Hydroxygruppen, insbesondere Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise Silanolgruppen (Si-OH), auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel,1 eine, insbesondere kovalente, Bindung mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, 1 eingehen und eine von der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 ausgehende Polymerisation der mindestens einen polymerisierbaren funktionellen Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats 2 starten kann. 3b illustrates that in this case the at least one silane compound 2 *, for example 4- (chloromethyl) phenyltrichlorosilane, for example by condensation reaction with hydroxyl groups, in particular silicon hydroxide groups or silanol groups (Si-OH), on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, 1 a, in particular covalent , Bonding with the anode active material particles, in particular silicon particles, 1 and enter a starting from the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, 1 polymerization of the at least one polymerizable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 can start.

4 veranschaulicht, dass im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise in einem Verfahrensschritt A'), mindestens ein Kronether und/oder Kronether-Derivat 2 mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und/oder mindestens ein, aus dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat 2 ausgebildetes Polymer mit mindestens einer Silanverbindung 2* mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt wird. Bei der mindestens einen Silanverbindung 2* kann es sich beispielsweise um ein Vinylsilan oder einen silanbasierten ATRP-Initiator oder einen silanbasierten NMP-Mediator oder eine silanbasierte RAFT-Agens handeln. 4 illustrates that within the scope of a further embodiment of the method according to the invention, for example in a method step A '), at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 with at least one polymerizable functional group and / or at least one, from the at least one crown ether and / or crown ether derivative 2 polymer formed with at least one silane compound 2 * is reacted with at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group. The at least one silane compound 2 * may, for example, be a vinyl silane or a silane-based ATRP initiator or a silane-based NMP mediator or a silane-based RAFT agent.

Dabei wird ein (Co-)Polymer 22* gebildet, zu dem 22* dann, beispielsweise in einem Verfahrensschritt B'), Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikel, 1 zugegeben werden. Dabei geht die Silanfunktion des bei der Umsetzung ausgebildeten (Co-)Polymers 22*, beispielsweise mittels Kondensationsreaktion, zum Beispiel mit Hydroxygruppen, insbesondere Siliciumhydroxidgruppen beziehungsweise Silanolgruppen (Si-OH), auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 eine, insbesondere kovalente, Bindung mit den Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikeln, 1 ein und die Anodenaktivmaterialpartikeln, insbesondere Siliciumpartikel, 1 werden auf diese Weise beschichtet.In this case, a (co) polymer 22 * is formed, to which 22 * then, for example in one process step B ' ), Anode active material particles, in particular silicon particles, 1 are added. The silane function of the (co) polymer 22 * formed during the reaction, for example by condensation reaction, for example with hydroxy groups, in particular silicon hydroxide groups or silanol groups (Si-OH), on the surface of the anode active material particles, in particular silicon particles, 1 one, in particular covalent , Binding with the anode active material particles, in particular silicon particles, 1 and the anode active material particles, in particular silicon particles, 1 are coated in this manner.

Die beschichteten Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 122* können dann, beispielsweise in einem Verfahrensschritt C'), mit einer oder mehreren, weiteren Elektrodenkomponenten, wie Graphit und/oder Leitruß 4 und Binder 5 und/oder Lösungsmittel, gemischt und die Mischung 122*,4,5, beispielsweise in einem Verfahrensschritt D'), zu einer Anode 100''' verarbeitet, beispielsweise gerakelt, werden. Eine entsprechend hergestellte Anode 100''' kann einen zu dem in 1a dargestellten, ähnlichen schematischen Querschnitt aufweisen und mit Polymer 22*(20) beschichtete Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, 1 sowie Graphit- und/oder Leitruß-Partikel 4 umfassen kann, welche in einen zusätzlichen Binder 5 eingebettet sind. The coated anode active material particles, in particular silicon particles, 122 * can then, for example, in one process step C '), with one or more further electrode components, such as graphite and / or Leitruß 4 and binder 5 and / or solvent, mixed and the mixture 122 *, 4.5, for example in one process step D ') are processed to an anode 100''', for example, doctored. An appropriately prepared anode 100 '''may be one to that in 1a shown, have similar schematic cross-section and polymer 22 * (20) coated anode active material particles, in particular silicon particles, 1 and graphite and / or Leitruß particles 4 which may be included in an additional binder 5 are embedded.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • H. Zhao et al beschreibt in J. Power Sources, 263, 2014, S. 288-295 [0011]H. Zhao et al., J. Power Sources, 263, 2014, pp. 288-295 [0011]
  • J.-H. Min et al beschreibt in Bull. Korean. Chem. Soc., 2013, Vol. 34, No. 4., S. 1296-1299 [0012]J.-H. Min et al. In Bull. Korean. Chem. Soc., 2013, Vol. 34, no. 4th, p. 1296-1299 [0012]

Claims (25)

Verfahren zur Herstellung eines Anodenaktivmaterials und/oder einer Anode (100,100',100",100''') und/oder eines Elektrolyten für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, und/oder zur Herstellung einer Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, in dem Anodenaktivmaterialpartikel (1) und/oder ein Elektrolyt mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat (2) mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe und/oder mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassenden Polymer versehen werden.Method for producing an anode active material and / or an anode (100, 100 ', 100 ", 100'") and / or an electrolyte for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or Lithium-ion battery, and / or for producing a lithium cell and / or lithium battery, in particular a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, in the anode active material particles (1) and / or an electrolyte at least one crown ether and / or crown ether derivative (2) are provided with at least one polymerizable functional group and / or polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat (2) polymerisiert wird und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer durch Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats (2) ausgebildet ist oder wird.Method according to Claim 1 in which the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative (2) is polymerized and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative is prepared by polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative (2) is or will be trained. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anodenaktivmaterialpartikel (1) und/oder der Elektrolyt weiterhin mit mindestens einem weiteren polymerisierbaren Monomer und/oder mit mindestens einem, durch Polymerisation des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats (2) und mindestens eines weiteren polymerisierbaren Monomers ausgebildeten Polymer versehen werden.Method according to Claim 1 or 2 wherein the anode active material particles (1) and / or the electrolyte further provided with at least one further polymerizable monomer and / or with at least one polymer formed by polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative (2) and at least one further polymerizable monomer become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anodenaktivmaterialpartikel (1) mit mindestens einem, durch Polymerisation des mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivats (2) ausgebildeten Polymer beschichtet werden und/oder der Elektrolyt mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat (2) versetzt wird, insbesondere wobei Anodenaktivmaterialpartikel (1) mit mindestens einem, durch Polymerisation des mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivats (2) und des mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomers ausgebildeten Polymer beschichtet werden und/oder der Elektrolyt mit dem mindestens einen Kronether und/oder Kronether-Derivat (2) und mit dem mindestens einen weiteren polymerisierbaren Monomer versetzt wird.Method according to one of Claims 1 to 3 in which the anode active material particles (1) are coated with at least one polymer formed by polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative (2) and / or the electrolyte is mixed with the at least one crown ether and / or crown ether derivative (2) in particular where anode active material particles (1) are coated with at least one polymer formed by polymerization of the at least one crown ether and / or crown ether derivative (2) and the at least one further polymerizable monomer and / or the electrolyte with the at least one crown ether and / or or Kronether derivative (2) and with the at least one further polymerizable monomer is added. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat (2) und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer durch eine lebende radikalische Polymerisation, insbesondere durch eine lebende radikalische Polymerisation unter Atomtransfer oder durch eine stabile freie Radikale Polymerisation, beispielsweise durch eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation, oder durch eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation, polymerisierbar ist und/oder polymerisiert wird.Method according to one of Claims 1 to 4 wherein the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative (2) and / or the at least one further polymerizable monomer by a living radical polymerization, in particular by a living radical polymerization with atom transfer or by a stable free radical polymerization, for example by a nitroxide-mediated polymerization, or by a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization, is polymerizable and / or polymerized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anodenaktivmaterialpartikel (1) Siliciumpartikel und/oder Graphitpartikel und/oder Zinnpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, umfassen oder sind.Method according to one of Claims 1 to 5 wherein the anode active material particles (1) comprise or are silicon particles and / or graphite particles and / or tin particles, in particular silicon particles. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats (2) mindestens eine polymerisierbare Doppelbindung und/oder mindestens eine Hydroxygruppe umfasst oder ist.Method according to one of Claims 1 to 6 wherein the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative (2) comprises or is at least one polymerizable double bond and / or at least one hydroxy group. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats (2) und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, insbesondere Allyloxyalkylgruppe, und/oder mindestens eine Acrylatgruppe und/oder mindestens eine Methacrylatgruppe und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, insbesondere Alkylenhydroxygruppe, umfasst oder ist.Method according to one of Claims 1 to 7 in which the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative (2) and / or the at least one further polymerizable monomer has at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one Allylgruppe, in particular allyloxyalkyl group, and / or at least one acrylate group and / or at least one methacrylate group and / or at least one hydroxy group, in particular alkylene hydroxy group, comprises or is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats (2) und/oder das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung umfasst oder ist.Method according to one of Claims 1 to 8th wherein the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative (2) and / or the at least one further polymerizable monomer comprises or is at least one carbon-carbon double bond. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat (2) einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
Figure DE102016224044A1_0061
umfasst, wobei Q1, Q2, Q3 und Qk jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff oder Stickstoff oder ein Amin, insbesondere Sauerstoff, stehen, wobei k für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit steht, wobei G für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe steht und wobei g für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G steht.Method according to one of Claims 1 to 9 wherein the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative (2) comprises a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0061
 wherein Q1, Q2, Q3 and Qk are each independently oxygen or nitrogen or an amine, especially oxygen, where k is the number of units in parentheses, G being at least one polymerisable functional group and g stands for the number of polymerizable functional groups G. Verfahren nach Anspruch 10, wobei G mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe, insbesondere Allyloxyalkylgruppe, und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, insbesondere Alkylenhydroxygruppe, umfasst.Method according to Claim 10 in which G comprises at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group, in particular allyloxyalkyl group, and / or at least one hydroxy group, in particular alkylene hydroxy group. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei G weiterhin mindestens eine Benzogruppe und/oder Cyclohexanogruppe umfasst.Method according to Claim 10 or 11 where G furthermore comprises at least one benzo group and / or cyclohexano group. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat (2) einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
Figure DE102016224044A1_0062
umfasst, wobei G' für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe, insbesondere für mindestens eine Vinylgruppe und/oder mindestens eine Vinylidengruppe und/oder mindestens eine Vinylengruppe und/oder mindestens eine Allylgruppe und/oder mindestens eine Hydroxygruppe, steht und wobei 1 ≤ g' ist.Method according to one of Claims 1 to 12 wherein the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative (2) comprises a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0062
 wherein G 'is at least one polymerisable functional group, in particular at least one vinyl group and / or at least one vinylidene group and / or at least one vinylene group and / or at least one allyl group and / or at least one hydroxy group, and wherein 1 ≤ g' , Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat (2) und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer weiterhin mindestens eine Silangruppe aufweist und/oder wobei mindestens eine Silanverbindung (2*) mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe eingesetzt wird.Method according to one of Claims 1 to 13 in which the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative (2) and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative furthermore has at least one silane group and / or at least one silane compound (2 *) at least one polymerizable and / or polymerization-initiating and / or polymerization-controlling functional group is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der mindestens ein Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat (2) einen Kronether beziehungsweise ein Kronether-Derivat der allgemeinen chemischen Formel:
Figure DE102016224044A1_0063
umfasst, wobei R1, R2, R3 jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom oder eine Alkoxygruppe oder eine Alkylgruppe oder eine Aminogruppe oder eine Silazangruppe oder eine Hydroxygruppe oder Wasserstoff stehen, Q1, Q2, Q3 und Qk jeweils unabhängig voneinander für Sauerstoff oder Stickstoff oder ein Amin, insbesondere Sauerstoff, stehen, k für die Anzahl der in Klammern stehenden Einheit steht, G für mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe steht, g für die Anzahl an polymerisierbaren funktionellen Gruppen G steht, Y' für einen Linker, insbesondere für -CnH2n- mit n = 1 oder 2 oder 3, steht, und s für die Anzahl an, insbesondere über den Linker Y' angebundenen, Silangruppen steht.Method according to one of Claims 1 to 14 wherein the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative (2) comprises a crown ether or a crown ether derivative of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0063
 wherein R1, R2, R3 each independently represents a halogen atom or an alkoxy group or an alkyl group or an amino group or a silazane group or a hydroxy group or hydrogen, Q1, Q2, Q3 and Qk each independently represent oxygen or nitrogen or an amine , in particular oxygen, k is the number of the unit in parentheses, G is at least one polymerisable functional group, g is the number of polymerisable functional groups G, Y 'is a linker, in particular -C n H 2n - With n = 1 or 2 or 3, and s stands for the number of, in particular via the linker Y 'attached, silane groups. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 15, wobei das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer (2): - mindestens eine polymerisierbare Carbonsäure und/oder - mindestens ein polymerisierbares Carbonsäure-Derivat, insbesondere - mindestens polymerisierbares organische Carbonat und/oder Anhydrid, und/oder - mindestens einen Carbonsäureester, und/oder - mindestens ein Carbonsäurenitril, und/oder - mindestens einen Ether, insbesondere mindestens einen weiteren Kronether und/oder mindestens ein weiteres Kronether-Derivat und/oder mindestens einen Vinylether, und/oder - mindestens einen, insbesondere aliphatischen oder aromatischen, ungesättigten Kohlenwasserstoff, umfasst.Method according to one of Claims 3 to 15 wherein the at least one further polymerizable monomer (2): at least one polymerizable carboxylic acid and / or at least one polymerizable carboxylic acid derivative, in particular at least polymerizable organic carbonate and / or anhydride, and / or at least one carboxylic acid ester, and / or at least one carbonitrile, and / or at least one ether, in particular at least one further crown ether and / or at least one further crown ether derivative and / or at least one vinyl ether, and / or at least one, in particular aliphatic or aromatic, unsaturated hydrocarbon , Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei das mindestens eine weitere polymerisierbare Monomer (2) Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder Vinylencarbonat und/oder Vinylethylencarbonat und/oder Maleinsäureanhydrid und/oder Poly(ethylenglykol)methyletheracrylat und/oder Methylmethacrylat und/oder Vinylacetat und/oder Acrylnitril und/oder mindestens einen weiteren Kronether und/oder mindestens ein weiteren Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe, insbesondere mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung, und/oder mit mindestens einer Hydroxygruppe, und/oder einen Trifluorvinylether und/oder 1,1-Difluorethen und/oder Hexafluorpropen und/oder 3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexen und/oder 2,3,4,5,6-Pentafluorphenylethen und/oder 4-(Trifluormethyl)phenylethen und/oder Styrol und/oder ein Derivat davon umfasst oder ist.Method according to one of Claims 3 to 16 in which the at least one further polymerisable monomer (2) is acrylic acid and / or methacrylic acid and / or vinylene carbonate and / or vinylethylene carbonate and / or maleic anhydride and / or poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate and / or methyl methacrylate and / or vinyl acetate and / or acrylonitrile and / or at least one further crown ether and / or at least one further Kronether derivative having at least one polymerizable functional group, in particular having at least one polymerizable double bond, and / or having at least one hydroxy group, and / or a trifluorovinyl ether and / or 1,1-difluoroethene and / or hexafluoropropene and / or 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorhexene and / or 2,3,4,5,6-pentafluorophenylethene and / or 4- (trifluoromethyl) phenylethene and / or styrene and / or a derivative thereof. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Anodenaktivmaterialpartikel (1) mit mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe gemischt und polymerisiert werden.Method according to one of Claims 1 to 17 wherein the anode active material particles (1) are mixed and polymerized with at least one crown ether and / or crown ether derivative having at least one polymerizable functional group. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, - wobei die mindestens eine Silangruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel (1), insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert wird und die mindestens eine polymerisierbare funktionelle Gruppe des mindestens einen Kronethers und/oder Kronether-Derivats polymerisiert, oder - wobei mindestens eine Silanverbindung (2*) mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe auf der Oberfläche der Anodenaktivmaterialpartikel (1), insbesondere Siliciumpartikel, immobilisiert und der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat (2) zugegeben und polymerisiert wird.Method according to one of Claims 1 to 18 in which the at least one silane group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative is immobilized on the surface of the anode active material particles (1), in particular silicon particles, and the at least one polymerisable functional group of the at least one crown ether and / or crown ether derivative is polymerized, or - wherein at least one silane compound (2 *) having at least one polymerizable and / or polymerization initiating and / or polymerization-controlling functional group immobilized on the surface of the anode active material particles (1), in particular silicon particles, and the at least one crown ether and / or the at least one crown ether Derivative (2) is added and polymerized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, - wobei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat (2), insbesondere in mindestens einem Lösungsmittel, polymerisiert wird und Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, insbesondere zu der Lösung, zugegeben werden, und/oder - wobei das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer in mindestens einem Lösungsmittel gelöst wird und zu der Lösung Anodenaktivmaterialpartikel, insbesondere Siliciumpartikel, zugegeben werden, wobei das mindestens eine Lösungsmittel wieder entfernt wird.Method according to one of Claims 1 to 19 in which the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative (2), in particular in at least one solvent, is polymerized and anode active material particles, in particular silicon particles, in particular to the solution, are added, and / or - wherein the at least one Kronether and / or Kronether derivative polymer is dissolved in at least one solvent and to the solution anode active material particles, in particular silicon particles, are added, wherein the at least one solvent is removed again. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der mindestens eine Kronether und/oder das mindestens eine Kronether-Derivat (2) und/oder das mindestens eine Kronether und/oder Kronether-Derivat umfassende Polymer mindestens eine Silangruppe aufweist und/oder mit mindestens einer Silanverbindung (2*) mit mindestens einer polymerisierbaren und/oder polymerisationsinitiierenden und/oder polymerisationskontrollierenden funktionellen Gruppe umgesetzt, insbesondere polymerisiert, wird.Method according to Claim 20 in which the at least one crown ether and / or the at least one crown ether derivative (2) and / or the polymer comprising at least one crown ether and / or crown ether derivative has at least one silane group and / or with at least one silane compound (2 *) with at least a polymerizable and / or polymerization initiating and / or polymerization-controlling functional group reacted, in particular polymerized, is. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei die mindestens eine Silanverbindung mindestens eine Silanverbindung der allgemeinen chemischen Formel:
Figure DE102016224044A1_0064
umfasst, wobei R1, R2, R3 jeweils unabhängig voneinander für ein Halogenatom oder eine Alkoxygruppe oder eine Alkylgruppe oder eine Aminogruppe oder eine Silazangruppe oder eine Hydroxygruppe oder Wasserstoff stehen, Y für einen Linker steht, insbesondere wobei Y mindestens eine Alkylengruppe und/oder mindestens eine Alkylenoxidgruppe und/oder mindestens eine Carbonsäureestergruppe und/oder mindestens eine Phenylengruppe umfasst, und A für eine polymerisierbare und/oder polymerisationsinitiierende und/oder polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe steht, insbesondere wobei A für eine polymerisierbare funktionelle Gruppe mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung, insbesondere für eine Vinylgruppe oder eine Vinylidengruppe oder eine Vinylengruppe oder eine Acrylatgruppe oder eine Methacrylatgruppe, steht, oder wobei A für eine polymerisationsinitiierende funktionelle Gruppe zum Starten einer lebenden radikalischen Polymerisation unter Atomtransfer, insbesondere für Brom oder Chlor, steht, oder wobei A für eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe für eine Nitroxid-vermittelte Polymerisation, insbesondere für eine Nitroxidgruppe und/oder Alkoxyamingruppe, oder für eine polymerisationskontrollierende funktionelle Gruppe für eine reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungs-Polymerisation, insbesondere für eine Thiogruppe, steht. Method according to one of Claims 14 to 21 wherein the at least one silane compound comprises at least one silane compound of the general chemical formula:
Figure DE102016224044A1_0064
 wherein R1, R2, R3 each independently represent a halogen atom or an alkoxy group or an alkyl group or an amino group or a silazane group or a hydroxy group or hydrogen, Y is a linker, in particular wherein Y is at least one alkylene group and / or at least one Alkylene oxide group and / or at least one carboxylic acid ester group and / or at least one phenylene group, and A is a polymerizable and / or polymerization initiating and / or polymerization controlling functional group, in particular where A is a polymerizable functional group having at least one polymerizable double bond, in particular for a vinyl group or a vinylidene group or a vinylene group or an acrylate group or a methacrylate group, or wherein A represents a polymerization-initiating functional group for starting a living radical polymerization under atom transfer, in particular e represents bromine or chlorine, or wherein A is a polymerization-controlling functional group for a nitroxide-mediated polymerization, in particular for a nitroxide group and / or alkoxyamine group, or for a polymerization-controlling functional group for a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization, in particular for a thio group, stands. Anodenaktivmaterial und/oder Anode (100,100',100",100''') und/oder Elektrolyt für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und/oder wobei das Anodenaktivmaterial und/oder die Anode (100,100', 00",100''') Anodenaktivmaterialpartikel (1), insbesondere Siliciumpartikel, umfasst, welche mit mindestens einem Polymer versehen sind, welches aus mindestens einem Kronether und/oder Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe ausgebildet ist, und/oder wobei der Elektrolyt mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe enthält.Anode active material and / or anode (100, 100 ', 100 ", 100''') and / or electrolyte for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, produced by a method according to one of Claims 1 to 21 and / or wherein the anode active material and / or the anode (100, 100 ', 00 ", 100''') comprises anode active material particles (1), in particular silicon particles, which are provided with at least one polymer which comprises at least one crown ether and / or crown ether -Derivat is formed with at least one polymerizable functional group, and / or wherein the electrolyte contains at least one Kronether and / or at least one Kronether derivative having at least one polymerizable functional group. Elektrolytadditiv für eine Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, umfassend mindestens einen Kronether und/oder mindestens ein Kronether-Derivat (2) mit mindestens einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe.Electrolyte additive for a lithium cell and / or lithium battery, in particular for a lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, comprising at least one crown ether and / or at least one crown ether derivative (2) having at least one polymerizable functional Group. Lithium-Zelle und/oder Lithium-Batterie, insbesondere Lithium-Ionen-Zelle und/oder Lithium-Ionen-Batterie, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und/oder umfassend ein Anodenaktivmaterial und/oder eine Anode (100,100',100",100''') und/oder einen Elektrolyten nach Anspruch 23 und/oder ein Elektrolytadditiv nach Anspruch 24.Lithium cell and / or lithium battery, in particular lithium-ion cell and / or lithium-ion battery, produced by a method according to one of Claims 1 to 22 and / or comprising an anode active material and / or an anode (100, 100 ', 100 ", 100'") and / or an electrolyte Claim 23 and / or an electrolyte additive Claim 24 ,
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