DE102017201233A1 - Process for producing an electrode laminate for a solid-state battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenlaminats (10) für eine Festkörperbatteriezelle, umfassend die Verfahrensschritte:a) Bereitstellen einer negativen Elektrode (21), welche im Wesentlichen aus Metall besteht und auf wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche strukturiert ist;b) Bereitstellen eines Polymerelektrolytprecursors (23);c) Aufbringen des Polymerelektrolytprecursors (23) auf mindestens einem Teil der strukturierten Oberfläche der negativen Elektrode (21);d) Erhitzen des Polymerelektrolytprecursors (23) und/oder der negativen Elektrode (21) auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur mindestens eines der Bestandteile des Polymerelektrolytprecursors (23), um so eine Polymerelektrolytschicht auf mindestens einem Teil der strukturieren Oberfläche der negativen Elektrode (21) zu bilden;e) Bereitstellen einer positiven Elektrode (22), umfassend mindestens einen Stromsammler (43) und mindestens ein positives Aktivmaterial (42);f) Aufeinanderlegen der negativen Elektrode (21) und der positiven Elektrode (22), umfassend mindestens einen Stromsammler (43) und mindestens ein positives Aktivmaterial (42), sodass sich die Polymerelektrolytschicht zwischen der negativen Elektrode (21) und der positiven Elektrode (22) befindet, um so einen Elektrodenstapel (11) zu bilden;g) Zusammenpressen des Elektrodenstapels (11), um so ein stabiles Elektrodenlaminat (10) zu erhalten.The invention relates to a method for producing an electrode laminate (10) for a solid state battery cell, comprising the steps of: a) providing a negative electrode (21) consisting essentially of metal and structured on at least part of its surface; Polymer electrolyte precursors (23); c) applying the polymer electrolyte precursor (23) to at least a portion of the patterned surface of the negative electrode (21); d) heating the polymer electrolyte precursor (23) and / or the negative electrode (21) to a temperature above the melting temperature at least one of the constituents of the polymer electrolyte precursor (23) so as to form a polymer electrolyte layer on at least part of the patterned surface of the negative electrode (21); e) providing a positive electrode (22) comprising at least one current collector (43) and at least one positive active material (42); f) stack up negative electrode (21) and positive electrode (22) comprising at least one current collector (43) and at least one positive active material (42) such that the polymer electrolyte layer is between the negative electrode (21) and the positive electrode (22) so as to form an electrode stack (11), g) compressing the electrode stack (11) so as to obtain a stable electrode laminate (10).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenlaminats, sowie das nach diesem Verfahren erhältliche ein Elektrodenlaminat und dessen Verwendung in elektrochemischen Batteriezellen.The invention relates to a method for producing an electrode laminate, as well as the electrode laminate obtainable by this method and its use in electrochemical battery cells.

Festkörperbatteriezellen, insbesondere Polymerbatteriezellen, stellen eine wichtige Gruppe elektrochemischer Energiespeicher dar. Sie zeichnen sich durch aufgrund der Abwesenheit flüssiger Elektrolyte durch eine erhöhte Sicherheit aus. Üblicherweise umfasst die Herstellung solcher Polymerbatteriezellen zunächst die Herstellung positiven Elektrode. Hierzu wird in der Regel eine Aktivmaterialaufschlämmung, umfassend mindestens ein Aktivmaterial, ein Polymer, ein Lithiumsalz und gegebenenfalls weitere Leitzusätze, bereitgestellt. Typischerweise werden aprotische organische Lösungsmittel wie Acetonitril oder Cyclohexanon zur Herstellung der Aufschlämmung verwendet. Zunächst wird hierzu das Polymer in einem Mischer in dem Lösungsmittel aufgelöst. Anschließend werden die übrigen Komponenten nacheinander zugegeben und sorgfältig miteinander vermengt, um ein homogenes Gemisch zu erhalten. Das Gemisch wird gegebenenfalls von einem Teil des Lösungsmittels befreit und in Form einer pastösen Masse auf einen Stromsammler aufgebracht. Anschließend wird das verbliebene Lösungsmittel entfernt, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, um so eine poröse positive Elektrode (Kathode) zu erhalten.Solid state battery cells, in particular polymer battery cells, represent an important group of electrochemical energy stores. They are characterized by increased safety due to the absence of liquid electrolytes. Usually, the production of such polymer battery cells initially involves the production of positive electrode. For this purpose, an active material slurry comprising at least one active material, a polymer, a lithium salt and optionally further conductive additives is generally provided. Typically, aprotic organic solvents such as acetonitrile or cyclohexanone are used to make the slurry. First, for this purpose, the polymer is dissolved in a mixer in the solvent. Subsequently, the remaining components are added successively and mixed thoroughly with each other to obtain a homogeneous mixture. The mixture is optionally freed from a part of the solvent and applied in the form of a pasty mass to a current collector. Subsequently, the remaining solvent is removed, optionally at elevated temperature, so as to obtain a porous positive electrode (cathode).

In einem nächsten Schritt wird üblicherweise eine Elektrolytaufschlämmung hergestellt, indem ein geeignetes Polymer und Leitsalz in einem Mischer unter Zugabe eines Lösungsmittels aufgelöst werden. In der Regel hierbei dasselbe Lösungsmittel und derselbe Mischertyp verwendet, wie bei der Herstellung der Aktivmaterialaufschlämmung. Die lösungsmittelhaltige Elektrolytaufschlämmung wird auf die Oberfläche der positiven Elektrode aufgebracht und anschließend vom Lösungsmittel befreit.In a next step, an electrolyte slurry is usually prepared by dissolving a suitable polymer and conducting salt in a mixer with the addition of a solvent. In general, the same solvent and type of mixer are used here as in the preparation of the active material slurry. The solvent-containing electrolyte slurry is applied to the surface of the positive electrode and then freed from the solvent.

Schließlich wird auf dem so erhaltenen Laminat eine negative Elektrode (Anode) angeordnet, sodass die Elektrolytschicht sich zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode befindet.Finally, a negative electrode (anode) is placed on the laminate thus obtained so that the electrolyte layer is located between the positive electrode and the negative electrode.

Dieses herkömmliche Verfahren weist jedoch mehrere Nachteile auf. Die einzelnen Schritte sind sehr zeitaufwändig, da das Auflösen der Bestandteile, insbesondere der Polymerkomponenten, langwierig ist. Zudem ist es notwendig, dass die lösemittelhaltige Elektrolytaufschlämmung eine nicht zu hohe Viskosität aufweist, um eine homogene Elektrolytschicht zu erhalten und eine gute Verbindung zwischen den einzelnen Schichten zu erreichen. Insbesondere sollte die Elektrolytaufschlämmung eine niedrige Viskosität aufweisen, um in die Poren der positiven Elektrode eindringen zu können und eine perfekte Verbindung zu erreichen. Weitere Nachteile ergeben sich durch Lufteinschlüsse und das teilweise Auflösen der Aktivmaterialzusammensetzung der positiven Elektrode durch das Lösungsmittel der Elektrolytaufschlämmung während dieses aufgebracht wird.However, this conventional method has several disadvantages. The individual steps are very time-consuming, since the dissolution of the constituents, in particular of the polymer components, is tedious. In addition, it is necessary for the solvent-containing electrolyte slurry to have not too high viscosity in order to obtain a homogeneous electrolyte layer and to achieve a good bond between the individual layers. In particular, the electrolyte slurry should have a low viscosity in order to penetrate into the pores of the positive electrode and to achieve a perfect connection. Further disadvantages arise from air entrapment and partial dissolution of the positive electrode active material composition by the electrolyte slurry solvent as it is being applied.

US 2012/040243 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden, umfassend einen Stromsammler und ein darauf laminiertes Aktivmaterial, wobei das Verfahren ohne den Zusatz von Flüssigkeiten oder Lösungsmitteln auskommt. Hierzu werden die Bestandteile der Aktivmaterialzusammensetzung zusammen mit einem partikelförmigen Bindemittel in einen Mischer gegeben, um so eine Fibrillierung des Bindemittels zu erreichen. Es bildet sich so eine Masse, die mittels eines Kalanders auf die Oberfläche eines Stromsammlers aufgebracht werden kann. Die Herstellung der gewünschten fibrillierten Bindemittelpartikel bedarf dabei einer exakten Verfahrensführung. Trotz der Abwesenheit von Lösungsmitteln und anderen Flüssigkeiten kann es auch hier zu einer unzureichenden Verbindung zwischen dem positiven Aktivmaterial, dem Stromsammler und den weiteren Bestandteilen, insbesondere einem Festkörperelektrolyten, der Batteriezelle kommen. US 2012/040243 discloses a method of making electrodes comprising a current collector and an active material laminated thereon, which method does not require the addition of liquids or solvents. For this purpose, the ingredients of the active material composition are placed in a mixer together with a particulate binder so as to achieve fibrillation of the binder. It thus forms a mass that can be applied by means of a calender on the surface of a current collector. The production of the desired fibrillated binder particles requires exact process control. Despite the absence of solvents and other liquids, an insufficient connection between the positive active material, the current collector and the further components, in particular a solid electrolyte, of the battery cell can also occur here.

JP 2014-127333 beschreibt eine positive Elektrode, wobei die Oberfläche des Stromsammlers Vertiefungen aufweist, welche das partikuläre Aktivmaterial, das auf diese Oberfläche aufgebracht wird, teilweise aufnehmen können. Dies verbessert die Anbindung des Aktivmaterials an den Stromsammler. Ein guter Kontakt zwischen der Elektrode und einem Festkörperelektrolyten ist so nicht garantiert. JP 2014-127333 describes a positive electrode wherein the surface of the current collector has recesses which can partially accommodate the particulate active material applied to that surface. This improves the connection of the active material to the current collector. Good contact between the electrode and a solid electrolyte is not guaranteed.

Diese aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfordern spezielle Techniken zur Herstellung der positiven Elektrode, welche teilweise erheblichen Aufwand erfordern. Sie können allerdings nicht sicherstellen, dass auch zu den weiteren Bestandteilen der Batteriezelle, wie dem Elektrolyt und der negativen Elektrode eine stabile Verbindung entsteht, wobei ein guter Kontakt zwischen den einzelnen Komponenten der Batteriezelle besteht.These methods known from the prior art require special techniques for the production of the positive electrode, which sometimes require considerable effort. However, you can not ensure that also to the other components of the battery cell, such as the electrolyte and the negative electrode, a stable connection is formed, with a good contact between the individual components of the battery cell.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, welche es ermöglicht ein stabiles Elektrodenlaminat mit einfachen technischen Verfahren herzustellen. Diese Aufgabe wurde durch die nachfolgend beschriebene Erfindung gelöst.The present invention is therefore based on the object to provide a method which makes it possible to produce a stable electrode laminate with simple technical methods. This object has been achieved by the invention described below.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenlaminats für eine Festkörperbatteriezelle, umfassend die Verfahrensschritte:

  1. a) Bereitstellen einer negativen Elektrode, welche im Wesentlichen aus Metall besteht und auf wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche strukturiert ist;
  2. b) Bereitstellen eines Polymerelektrolytprecursors;
  3. c) Aufbringen des Polymerelektrolytprecursors auf mindestens einem Teil der strukturierten Oberfläche der negativen Elektrode;
  4. d) Erhitzen des Polymerelektrolytprecursors und/oder der negativen Elektrode auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur mindestens eines der Bestandteile des Polymerelektrolytprecursors, um so eine Polymerelektrolytschicht auf mindestens einem Teil der strukturieren Oberfläche der negativen Elektrode zu bilden;
  5. e) Bereitstellen einer positiven Elektrode, umfassend mindestens einen Stromsammler und mindestens ein positives Aktivmaterial;
  6. f) Aufeinanderlegen der negativen Elektrode und der positiven Elektrode, umfassend mindestens einen Stromsammler und mindestens ein positives Aktivmaterial, sodass sich die Polymerelektrolytschicht zwischen der negativen Elektrode und der positiven Elektrode befindet, um so einen Elektrodenstapel zu bilden;
  7. g) Zusammenpressen des Elektrodenstapels, um so ein stabiles Elektrodenlaminat zu erhalten.
The invention relates to a method for producing an electrode laminate for a solid-state battery cell, comprising the method steps:
  1. a) providing a negative electrode consisting essentially of metal and patterned on at least part of its surface;
  2. b) providing a polymer electrolyte precursor;
  3. c) applying the polymer electrolyte precursor to at least a portion of the patterned surface of the negative electrode;
  4. d) heating the polymer electrolyte precursor and / or the negative electrode to a temperature above the melting temperature of at least one of the constituents of the polymer electrolyte precursor so as to form a polymer electrolyte layer on at least a portion of the patterned surface of the negative electrode;
  5. e) providing a positive electrode comprising at least one current collector and at least one positive active material;
  6. f) juxtaposing the negative electrode and the positive electrode comprising at least one current collector and at least one positive active material so that the polymer electrolyte layer is between the negative electrode and the positive electrode so as to form an electrode stack;
  7. g) compressing the electrode stack to obtain a stable electrode laminate.

Ein Elektrodenlaminat im Sinne dieser Erfindung ist ein Verbund, umfassend mindestens eine negative Elektrode, mindestens eine positive Elektrode und mindestens eine zwischen der negativen und der positiven Elektrode angeordneten Polymerelektrolytschicht. Der Verbund ist ein Laminat, in dem die einzelnen aufeinanderliegenden Oberflächen der Elektroden und der Polymerelektrolytschicht fest miteinander verbunden sind. Die Polymerelektrolytschicht ist dabei derart ausgestaltet, dass sie einen direkten elektrischen Kontakt der negativen Elektrode mit der positiven Elektrode unterbindet.An electrode laminate in the sense of this invention is a composite comprising at least one negative electrode, at least one positive electrode and at least one polymer electrolyte layer arranged between the negative and the positive electrode. The composite is a laminate in which the individual superimposed surfaces of the electrodes and the polymer electrolyte layer are firmly joined together. The polymer electrolyte layer is designed such that it prevents a direct electrical contact of the negative electrode with the positive electrode.

Eine Festkörperbatteriezelle im Sinne dieser Erfindung ist eine Festkörperbatteriezelle, umfassend mindestens eine negative Elektrode (Anode), mindestens eine positive Elektrode (Kathode) sowie mindestens einen Festkörperelektrolyten, insbesondere einen Polymerelektrolyten, wobei die Festkörperbatteriezelle frei von Bestandteilen ist, die bei Betriebstemperatur der Festkörperbatteriezelle oder Raumtemperatur flüssig sind. Insbesondere umfasst die Festkörperbatteriezelle keine Bestandteile, die in einem Temperaturbereich von 0°C bis 40°C flüssig sind. Eine Festkörperbatterie umfasst mindestens eine solche Festkörperbatteriezelle. Es kann auch eine Vielzahl Festkörperbatteriezellen in einer Festkörperbatterie miteinander verbunden sein.A solid-state battery cell in the context of this invention is a solid-state battery cell comprising at least one negative electrode (anode), at least one positive electrode (cathode) and at least one solid electrolyte, in particular a polymer electrolyte, wherein the solid state battery cell is free of constituents, the operating temperature of the solid state battery cell or room temperature are liquid. In particular, the solid state battery cell does not include components that are liquid in a temperature range of 0 ° C to 40 ° C. A solid state battery includes at least one such solid state battery cell. It can also be a variety of solid state battery cells connected together in a solid state battery.

Um die Abwesenheit von Flüssigkeiten in der Festkörperbatteriezelle zu garantieren und um unerwünschte Einschlüsse von Flüssigkeiten in der Festkörperbatteriezelle zu unterbinden, wird das vorgeschlagene Verfahren daher vorzugsweise frei von Lösungsmitteln durchgeführt.Therefore, in order to guarantee the absence of liquids in the solid state battery cell and to prevent unwanted inclusions of liquids in the solid state battery cell, the proposed method is preferably carried out free of solvents.

In einem ersten Verfahrensschritt wird eine negative Elektrode bereitgestellt. Diese ist aus Metall gefertigt. Es kann sich dabei um ein im Wesentlichen reines Metall aus einer Atomsorte handeln (z.B. mit einer Reinheit >98 Atom-%). Alternativ können auch Legierungen verschiedener Metalle oder multimetallische Laminate eingesetzt werden. In einer Ausführungsform ist die negative Elektrode beispielsweise aus Lithium oder einer lithiumhaltigen Legierung, z. B. einer Lithium-Bismut-, Lithium-Kupfer- oder Lithium-Aluminium-Legierung in Form eines Metallblechs oder einer Metallfolie gebildet. Die Dicke des Metallblechs liegt dabei in einem Bereich von ≤ 1000 µm. Vorzugsweise wird eine Metallfolie mit einer Dicke von ≤ 300 µm, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 200 µm eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die negative Elektrode mindestens teilweise aus Lithium. Dies kann derart realisiert werden, dass beispielsweise eine im Wesentlichen reine Lithiumfolie bzw. ein im Wesentlichen reines Lithiumblech verwendet wird. Alternativ kann auch ein Metallblech oder eine Metallfolie, z.B. aus Kuper oder Aluminium, eingesetzt werden, welche(s) auf mindestens einer Oberfläche mit einer Lithiumbeschichtung versehen ist. Die Schichtdicke der Lithiumbeschichtung liegt in diesem Fall in einem Bereich von ≥10 nm bis ≤10 µm, insbesondere in einem Bereich von ≥20 nm bis ≤200 nm. Vorzugsweise wird jedoch ein im Wesentlichen reine Lithiumfolie bzw. ein reines im Wesentlichen Lithiumblech verwendet.In a first method step, a negative electrode is provided. This is made of metal. It may be a substantially pure atomic type metal (e.g., having a purity> 98 at%). Alternatively, it is also possible to use alloys of different metals or multimetallic laminates. For example, in one embodiment, the negative electrode is lithium or a lithium-containing alloy, e.g. As a lithium-bismuth, lithium-copper or lithium-aluminum alloy in the form of a metal sheet or a metal foil formed. The thickness of the metal sheet is in a range of ≤ 1000 microns. Preferably, a metal foil is used with a thickness of ≤ 300 microns, in particular in a range of 5 to 200 microns. In a preferred embodiment, the negative electrode is at least partially made of lithium. This can be realized such that, for example, a substantially pure lithium foil or a substantially pure lithium sheet is used. Alternatively, a metal sheet or foil, e.g. made of copper or aluminum, which is (s) provided on at least one surface with a lithium coating. The layer thickness of the lithium coating in this case is in a range of ≥ 10 nm to ≦ 10 μm, in particular in a range of ≥ 20 nm to ≦ 200 nm. Preferably, however, a substantially pure lithium foil or a pure substantially lithium sheet is used.

Die negative Elektrode weist auf wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche, insbesondere auf einem Teil einer aus Lithiummetall bestehenden Oberfläche eine Strukturierung auf, beispielsweise in Form von Vertiefungen in der Oberfläche. Unter dem Begriff „Vertiefung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere lochartige oder gitterartige Strukturen verstanden.The negative electrode has a structuring on at least part of its surface, in particular on a part of a surface consisting of lithium metal, for example in the form of depressions in the surface. The term "depression" in the sense of the present invention is understood in particular as hole-like or lattice-like structures.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der durchschnittliche Durchmesser der Vertiefungen ≥ 1 nm bis ≤ 150 µm.According to a preferred embodiment of the invention, the average diameter of the depressions is ≥ 1 nm to ≦ 150 μm.

Dabei ist, wenn die Vertiefungen eine Gitterstruktur oder eine gitterähnliche Struktur umfassen, mit „Durchmesser“ der querschnittsflächenäquivalente Durchmesser der Querschnittsfläche senkrecht zur Richtung des Gitters gemeint (= Durchmesser einer Kreisfläche gleichen Querschnitts). In this case, when the recesses comprise a lattice structure or a lattice-like structure, "diameter" means the cross-sectional area-equivalent diameter of the cross-sectional area perpendicular to the direction of the lattice (= diameter of a circular area of the same cross-section).

Bevorzugt beträgt der durchschnittliche Durchmesser der Vertiefungen von ≥ 20 nm bis ≤ 100 µm, stärker bevorzugt ≥ 40 µm bis ≤ 70 µm.Preferably, the average diameter of the pits is from ≥ 20 nm to ≦ 100 μm, more preferably ≥ 40 μm to ≦ 70 μm.

Bevorzugt erstrecken sich die Vertiefungen im Durchschnitt bis ≤ 50 % der Schichtdicke der Lithiummetallschicht. Dadurch kann bei den meisten Anwendungen eine gute Verbindung zwischen den Schichten des Elektrodenlaminats erzielt werden, ohne die Stabilität der negativen Elektrode zu reduzieren. Bevorzugt erstrecken sich die Vertiefungen im Durchschnitt bis ≥ 20% der Schichtdicke der Lithiummetallschicht, um so eine ausreichend ausgeprägte Strukturierung der Oberfläche zu erzielen. Stärker ausgeprägte Vertiefungen können vorzugsweise so realisiert werden, dass ein Laminat aus einer Lithiummetallschicht auf einer Metallfolie oder einem Metallblech aus einem anderen Metall, z.B. Kupfer oder Aluminium, verwendet wird. Diese dienen als Stützstruktur und können stärker strukturiert sein.The recesses preferably extend on average to ≦ 50% of the layer thickness of the lithium metal layer. As a result, a good bond between the layers of the electrode laminate can be achieved in most applications without reducing the stability of the negative electrode. The depressions preferably extend on average to ≥ 20% of the layer thickness of the lithium metal layer so as to achieve a sufficiently pronounced structuring of the surface. More pronounced depressions may preferably be realized such that a laminate of a lithium metal layer on a metal foil or a metal sheet of another metal, e.g. Copper or aluminum, is used. These serve as a support structure and can be more structured.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Vertiefungen eine konische oder pyramidale Form auf, die gegebenenfalls auch in einer Vielzahl von Stufen ausgebildet sein kann. In einer alternativen Ausführungsform sind die Vertiefungen in Form von Rinnen ausgebildet.In a preferred embodiment, the recesses have a conical or pyramidal shape, which may optionally also be formed in a plurality of stages. In an alternative embodiment, the depressions are formed in the form of grooves.

Bevorzugt ist der durchschnittliche Abstand zwischen zwei Vertiefungen größer oder gleich das 0,1-fache bis kleiner oder gleich das 5-fache des durchschnittlichen Durchmessers der Vertiefungen, bevorzugt von größer oder gleich das 0,3-fache bis kleiner oder gleich das 3-fache, insbesondere von größer oder gleich das 0,5-fache bis kleiner oder gleich das 2-fache des durchschnittlichen Durchmessers der Vertiefungen, gemessen vom Rand der jeweiligen Vertiefung.Preferably, the average distance between two recesses is greater than or equal to 0.1 times to less than or equal to 5 times the average diameter of the recesses, preferably from greater than or equal to 0.3 times to less than or equal to 3 times , in particular from greater than or equal to 0.5 times to less than or equal to 2 times the average diameter of the recesses, measured from the edge of the respective recess.

Bevorzugt ist der Flächenanteil an Vertiefungen auf der Oberfläche der negativen Elektrode von ≥ 10% bis ≤ 90%. Dies hat sich als besonders bevorzugt herausgestellt, um eine gute Verbindung zwischen der negativen Elektrode und dem Elektrolyten zu erreichen.Preferably, the area ratio of depressions on the surface of the negative electrode is from ≥ 10% to ≦ 90%. This has proved to be particularly preferred in order to achieve a good connection between the negative electrode and the electrolyte.

Noch stärker bevorzugt beträgt der Flächenanteil an Vertiefungen auf der Oberfläche der negativen Elektrode von ≥ 20% bis ≤ 80%, sowie am meisten bevorzugt von ≥ 30% bis ≤ 70%.Even more preferably, the area ratio of depressions on the surface of the negative electrode is from ≥ 20% to ≦ 80%, and most preferably from ≥ 30% to ≦ 70%.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die negative Elektrode eine Lithiumfolie, welche durch Aufpressen einer ebenfalls strukturierten Maske auf wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche strukturiert wird.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the negative electrode comprises a lithium foil, which is structured by pressing on a likewise structured mask on at least part of its surface.

Die Strukturierung der Oberfläche der negativen Elektrode kann mit jedem dem Fachmann bekannten Verfahren unter Verwendung einer hierzu geeigneten Maske vorgenommen werden, beispielweise unter Verwendung einer Presse, eines Stempels, eines Strukturrakels oder einer strukturierten Walze.The patterning of the surface of the negative electrode can be carried out by any method known to those skilled in the art using a mask suitable for this purpose, for example using a press, a stamp, a textured doctor blade or a structured roller.

In Hinblick auf die bevorzugte Durchführung in einem kontinuierlichen Fertigungsverfahren wird vorzugsweise eine strukturierte Walze verwendet. Dies hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, da bei den meisten Anwendungen bei der Herstellung der Elektroden bereits ein Walzschritt vorgesehen ist und so durch einfaches Auswechseln der Walze die erfindungsgemäße Elektrode hergestellt werden kann.In view of the preferred implementation in a continuous manufacturing process, a structured roll is preferably used. This has been found to be particularly useful, since in most applications in the manufacture of the electrodes, a rolling step is already provided and so the electrode of the invention can be prepared by simply replacing the roller.

Das eingesetzte Werkzeug weist auf der Oberfläche ein Negativ der angestrebten Zielstruktur der Oberfläche der strukturierten negativen Elektrode auf. Das bedeutet, dass das Werkzeug auf seiner Oberfläche Erhebungen in Form von Pyramiden, Kegeln, usw. aufweist.The tool used has on the surface a negative of the desired target structure of the surface of the patterned negative electrode. This means that the tool has elevations in the form of pyramids, cones, etc. on its surface.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens (Verfahrensschritt b)) wird ein Polymerelektrolytprecursor auf mindestens einen Teil der Oberfläche der negativen Elektrode aufgebracht.In a further step of the method (method step b)), a polymer electrolyte precursor is applied to at least part of the surface of the negative electrode.

Der Polymerelektrolytprecursor im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein homogenes, vorzugsweise pulverförmiges Gemisch, welches mindestens ein Polymer und ein Leitsalz umfasst, die in Kombination miteinander zur Bildung eines Polymerelektrolyten geeignet sind. Der Polymerelektrolytprecursor kann in den Polymerelektrolyt überführt werden indem das Gemisch, umfassend mindestens ein Polymer und mindestens ein Leitsalz, ohne Zusatz eines Lösungsmittels in eine kontinuierliche Phase in Form einer Zusammensetzung umgewandelt wird. Das Pulver zeichnet sich dadurch aus, dass die mittlere Teilchengröße der Bestandteile des Pulvers ≤1 mm ist.For the purposes of the present invention, the polymer electrolyte precursor is a homogeneous, preferably pulverulent mixture which comprises at least one polymer and one conducting salt which are suitable in combination with one another for the formation of a polymer electrolyte. The polymer electrolyte precursor may be converted to the polymer electrolyte by converting the mixture comprising at least one polymer and at least one conducting salt, without the addition of a solvent, into a continuous phase in the form of a composition. The powder is characterized in that the mean particle size of the constituents of the powder is ≤1 mm.

Polymerelektrolyte im Sinne dieser Erfindung sind Polymerzusammensetzungen, die für mindestens eine lonensorte eine lonenleitfähigkeit aufweisen. Polymerelektrolyte umfassen mindestens ein Polymer und mindestens ein Leitsalz. Als geeignete Polymere sind Polyalkylenoxide, wie z.B. Polyethylenoxid (PEO) und Polypropylenoxid (PPO), Polyalkylenoxid-Copolymere, wie Polystyrol-Polyalkylenoxid-Copolymere, insbesondere Polystyrol-b-Polyethylenoxid (SEO), Polyacrylate, wie z.B. Poly[2-(2-methoxyethoxyethylglycidylether)] (PMEEGE), Polyphosphazene, Polysiloxane, Polyvinylidenfluorid (PVDF), Poylvinylidenfluorid-Polyhexafluorpropylen-Copolymere (PVDF-HFP), Polyacrylnitril (PAN) und Styrol-Butadien-Copolymere (SBR) zu nennen.Polymer electrolytes in the context of this invention are polymer compositions which have ionic conductivity for at least one type of ion. Polymer electrolytes comprise at least one polymer and at least one conducting salt. Suitable polymers include polyalkylene oxides such as polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO), polyalkylene oxide copolymers such as polystyrene-polyalkylene oxide copolymers, especially polystyrene-b-polyethylene oxide (SEO), polyacrylates such as poly [2- (2- methoxyethoxyethyl glycidyl ether)] (PMEEGE), Polyphosphazenes, polysiloxanes, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-polyhexafluoropropylene copolymers (PVDF-HFP), polyacrylonitrile (PAN) and styrene-butadiene copolymers (SBR).

In einer Ausführungsform umfassen geeignete Polymerelektrolyte Copolymere von Alkylenoxiden und Acrylaten, Phosphazenen oder Siloxanen, wobei eine Acrylat-, Phosphazen- bzw. Siloxanpolymerkette als Hauptkette vorliegt, welche mit Polyalkylenketten als Seitenketten substituiert ist. Darüber hinaus kann der Polymerelektrolyt auch Gemische der vorgenannten Polymere umfassen.In one embodiment, suitable polymer electrolytes include copolymers of alkylene oxides and acrylates, phosphazenes, or siloxanes, with an acrylate, phosphazene, or siloxane polymer chain as the backbone substituted with polyalkylene chains as sidechains. In addition, the polymer electrolyte may also comprise mixtures of the aforementioned polymers.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Polymer aus Polymeren auf Basis von Polyalkylenoxiden, insbesondere Polyethylenoxid-Homopolymer (PEO) und Polystyrol-Polyethylenoxid-Blockcopolymer (SEO) und Gemische davon.In a particularly preferred embodiment, the at least one polymer is of polymers based on polyalkylene oxides, in particular polyethylene oxide homopolymer (PEO) and polystyrene-polyethylene oxide block copolymer (SEO) and mixtures thereof.

Ferner umfasst der Polymerelektrolyt bzw. der Polymerelektrolytprecursor mindestens ein Leitsalz. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Alkalimetallsalz. Besonders bevorzugt sind Natrium- und Lithiumsalze, insbesondere Lithiumsalze. Geeignete Beispiele für solche Lithium-Leitsalze umfassen Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), Lithiumtetrafluoroborat (LiBF4), LiSbF6, LiAsF6, Li(CF3)SO2NSO2(CF3) (LiTFSl), LiClO4, Lithiumbis(oxalato)borat (Li[B(C2O4)2], LiBOB) und Lithiumdifluoro(oxalato)borat (Li[BF2(C2O4)], LiDFOB). Die Leitsalze könne jeweils einzeln, oder in Kombination miteinander verwendet werden. Besonders bevorzugt wird Li(CF3)SO2NSO2(CF3) (LiTFSI) als Leitsalz eingesetzt.Furthermore, the polymer electrolyte or the polymer electrolyte precursor comprises at least one conducting salt. This is in particular an alkali metal salt. Particularly preferred are sodium and lithium salts, in particular lithium salts. Suitable examples of such lithium conductive salts include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), LiSbF 6 , LiAsF 6 , Li (CF 3 ) SO 2 NSO 2 (CF 3 ) (LiTFSl), LiClO 4 , lithium bis (oxalato) borate (Li [B (C 2 O 4 ) 2 ], LiBOB) and lithium difluoro (oxalato) borate (Li [BF 2 (C 2 O 4 )], LiDFOB). The conductive salts can be used individually, or in combination with each other. Particular preference is given to using Li (CF 3 ) SO 2 NSO 2 (CF 3 ) (LiTFSI) as conductive salt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung betreffen Polymerelektrolyte bzw. Polymerelektrolytprecursoren, umfassend ein Gemisch aus Polyethylenoxid-Homopolymer (PEO) und Li(CF3)SO2NSO2(CF3) (LiTFSI) oder ein Gemisch aus Polystyrol-Polyethylenoxid-Blockcopolymer (SEO) und Li(CF3)SO2NSO2(CF3) (LiTFSI).Preferred embodiments of the invention relate to polymer electrolytes or polymer electrolyte precursors comprising a mixture of polyethylene oxide homopolymer (PEO) and Li (CF 3 ) SO 2 NSO 2 (CF 3 ) (LiTFSI) or a mixture of polystyrene-polyethylene oxide block copolymer (SEO) and Li (CF 3 ) SO 2 NSO 2 (CF 3 ) (LiTFSI).

Vorzugsweise macht das mindestens eine Leitsalz mindestens einen Anteil von 30 bis 70 Gew.-%, Gesamtgewichts des Polymerelektrolyten aus.Preferably, the at least one conductive salt accounts for at least a proportion of 30 to 70 wt .-%, total weight of the polymer electrolyte.

Der Polymerelektrolytprecursor wird auf mindestens einem Teil der strukturierten Oberfläche der negativen Elektrode aufgebrecht. Dies kann mit jedem dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise durch Schütten des Polymerelektrolytprecursors auf die Oberfläche und anschließendes Rakeln des vorzugsweise pulvrigen Gemisches um eine gleichmäßige Verteilung des Polymerelektrolytprecursors zu erzielen.The polymer electrolyte precursor is applied to at least a portion of the patterned surface of the negative electrode. This can be done by any method known to those skilled in the art, for example, by pouring the polymer electrolyte precursor onto the surface and then knife-coating the preferably powdery mixture to obtain a uniform distribution of the polymer electrolyte precursor.

In einem nächsten Verfahrensschritt (d) wird der Polymerelektrolytprecursor und/oder die negativen Elektrode auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur mindestens eines der Bestandteile des Polymerelektrolytprecursors erhitzt. In der Regel handelt es sich hierbei um den Polymerbestandteil des Polymerelektrolytprecursors mit der niedrigsten Schmelztemperatur. Hierdurch wird ermöglicht, dass sich auf mindestens einem Teil der strukturieren Oberfläche der negativen Elektrode eine Polymerelektrolytschicht bildet, indem der Polymerelektrolytprecursor in einen kontinuierlichen Polymerelektrolyten überführt wird. Diese dringt in die Vertiefungen auf der strukturierten Oberfläche der negativen Elektrode und Verbessert so die Stabilität und Verbindung zwischen der negativen Elektrode und dem Elektrolyt.In a next process step (d), the polymer electrolyte precursor and / or the negative electrode is heated to a temperature above the melting temperature of at least one of the constituents of the polymer electrolyte precursor. As a rule, this is the polymer component of the polymer electrolyte precursor with the lowest melting temperature. This makes it possible for a polymer electrolyte layer to be formed on at least part of the structured surface of the negative electrode by converting the polymer electrolyte precursor into a continuous polymer electrolyte. This penetrates into the recesses on the structured surface of the negative electrode and thus improves the stability and connection between the negative electrode and the electrolyte.

Die Temperatur, die hierzu benötigt wird ist insbesondere von den jeweils verwendeten Polymer(en) abhängig. Vorzugsweise werden Temperaturen in einem Bereich von ≥70°C bis ≤150°C, insbesondere ≥75°C bis ≤120°C, angewendet.The temperature required for this purpose depends in particular on the particular polymer (s) used. Preferably, temperatures in a range of ≥70 ° C to ≤150 ° C, in particular ≥75 ° C to ≤120 ° C, applied.

Um eine möglichst gleichmäßige Polymerelektrolytschicht auf der Oberfläche der negativen Elektrode zu erhalten, werden vorzugsweise sowohl der Polymerelektrolytprecursor als auch der die negative Elektrode auf die erforderliche Temperatur erhitzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich ein reduzierter Druck von ≤1 bar, insbesondere ≤0,7 bar, beispielsweise in einem Bereich von ≥0,1 bis ≤0,5 bar, angewendet, um so die Gefahr des Einschlusses von Gasen zu reduzieren.In order to obtain as uniform a polymer electrolyte layer on the surface of the negative electrode, it is preferable to heat both the polymer electrolyte precursor and the negative electrode to the required temperature. In a preferred embodiment, in addition, a reduced pressure of ≦ 1 bar, in particular ≦ 0.7 bar, for example in a range of ≥ 0.1 to ≦ 0.5 bar, is applied, so as to reduce the risk of entrapment of gases.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der aus dem Polymerelektrolytprecursor gebildete erweichte Polymerelektrolyt durch Anpressen auf die Oberfläche der negativen Elektrode intensiv miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise mit einer beheizten Walze oder einer beheizten Presse geschehen. In Hinblick auf eine kontinuierliche Verfahrensführung ist insbesondere eine beheizte Walze als bevorzugte Ausführungsform zu nennen. Der angewendete Druck beträgt beispielsweise 1 bis 10 bar.In a preferred embodiment, the softened polymer electrolyte formed from the polymer electrolyte precursor is intensively bound together by pressing on the surface of the negative electrode. This can be done for example with a heated roller or a heated press. With regard to a continuous process control, in particular a heated roller should be mentioned as a preferred embodiment. The applied pressure is for example 1 to 10 bar.

Der Abstand zwischen den beheizten Presselementen sowie die eingesetzte Materialmenge an Polymerelektrolytprecursor werden vorzugweise so gewählt, dass die Polymerelektrolytschicht eine Schichtdicke von 1 bis 100 µm, vorzugsweise 2 bis 50 µm, insbesondere 3 bis 10 µm aufweist. Diese Schichtdicke hat sich als ausreichend herausgestellt um die Elektroden effektiv voneinander zu trennen.The distance between the heated pressing elements and the amount of material used in Polymerelektrolytprecursor are preferably chosen so that the polymer electrolyte layer has a layer thickness of 1 to 100 .mu.m, preferably 2 to 50 .mu.m, in particular 3 to 10 microns. This layer thickness has proven to be sufficient to effectively separate the electrodes from each other.

Die so gebildete Polymerelektrolytschicht dient nicht nur als Elektrolyt, sondern ersetzt auch den Separator, welcher in herkömmlichen Batteriezellen häufig eingesetzt wird. Um die Bildung von Dendriten auf der Oberfläche der negativen Elektrode und etwaige Kurzschlüsse während des Betriebs der Festkörperbatteriezelle zu vermeiden kann es insbesondere bei dünnen Polymerelektrolytschichten sinnvoll sein, einen Polymerelektrolyt auszuwählen, der ein Polymer mit ausreichender Stabilität umfasst. Vorzugsweise umfasst der Polymerelektrolyt in diesem Fall SEO als mindestens einen Polymerbestandteil.The polymer electrolyte layer thus formed not only serves as an electrolyte, but also replaces the separator which is widely used in conventional battery cells. To the formation of dendrites on the surface of the negative To avoid electrode and any short circuits during operation of the solid state battery cell, it may be useful, in particular for thin polymer electrolyte layers to select a polymer electrolyte comprising a polymer having sufficient stability. Preferably, the polymer electrolyte in this case comprises SEO as at least one polymer component.

Optional kann eine Polymerelektrolytschicht auf mehr als einer Oberfläche der negativen Elektrode vorgesehen werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bei der Herstellung von Festkörperbatteriezellen oder Festkörperbatterien gemäß der Erfindung eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Elektrodenlaminaten eingesetzt wird. Durch eine möglichst allseitige Beschichtung der (jeweils ebenfalls strukturierten) Oberflächen der negativen Elektrode mit einer Polymerelektrolytschicht wird so ein unerwünschter Kontakt zwischen zwei Elektroden innerhalb der Festkörperbatteriezelle oder Festkörperbatterie verhindert.Optionally, a polymer electrolyte layer may be provided on more than one surface of the negative electrode. This is particularly advantageous if a multiplicity of electrode laminates according to the invention is used in the production of solid-state battery cells or solid-state batteries according to the invention. By an all-round coating of the (also also structured) surfaces of the negative electrode with a polymer electrolyte layer so unwanted contact between two electrodes within the solid state battery cell or solid state battery is prevented.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird eine positive Elektrode bereitgestellt, welche mindestens einen Stromsammler und mindestens ein positives Aktivmaterial umfasst. Die Ausgestaltung dieser positiven Elektrode ist nicht eingeschränkt und es kann prinzipiell jede dem Fachmann bekannt positive Elektrode eingesetzt werden.In a next method step, a positive electrode is provided which comprises at least one current collector and at least one positive active material. The configuration of this positive electrode is not limited and it can be used in principle any known to the expert positive electrode.

Der Stromsammler ist elektrisch leitfähig und ist vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, Kupfer, Nickel oder Legierungen dieser Metalle, gefertigt. In einer Ausführungsform ist der Stromsammler beispielsweise flächig ausgestaltet. Auf mindestens einer Oberfläche des Stromsammlers ist eine Schicht aus einer positiven Aktivmaterialzusammensetzung aufgebracht. Diese umfasst mindestens ein positives Aktivmaterial, vorzugsweise umfassend ein Lithium-haltiges Metalloxid, ein Lithium-haltiges Metallsulfit oder ein Lithium-haltiges Metallphosphat, sowie ggf. ein Bindemittel und/oder einen Leitzusatz.The current collector is electrically conductive and is preferably made of a metal, for example aluminum, copper, nickel or alloys of these metals. In one embodiment, the current collector is designed, for example, flat. On at least one surface of the current collector, a layer of a positive active material composition is applied. This comprises at least one positive active material, preferably comprising a lithium-containing metal oxide, a lithium-containing metal sulfite or a lithium-containing metal phosphate, and optionally a binder and / or a conductive additive.

In einer Ausführungsform kann das positive Aktivmaterial ein zusammengesetztes Oxid umfassen, welches mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kobalt, Magnesium, Nickel, sowie Lithium, enthält.In an embodiment, the positive active material may comprise a composite oxide containing at least one metal selected from the group consisting of cobalt, magnesium, nickel, and lithium.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält beispielsweise ein Kathodenaktivmaterial, umfassend eine Verbindung der Formel LiMO2, wobei M ausgewählt ist aus Co, Ni, Mn oder Gemischen von diesen sowie Gemischen von diesen mit AI. Insbesondere ist LiCoO2 zu nennen. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Kathodenaktivmaterial um ein Material, welches Nickel umfasst, d.h. LiNi1-xM'xO2, wobei M' ausgewählt ist aus einem oder mehreren der Elemente Co, Mn und Al und 0 ≤ x < 1 ist. Beispiele umfassen Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid-Kathoden (z.B. LiNi0,8Co0,15Al0,05O2; NCA) und Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid-Kathoden (z.B. LiNi0,8Mn0,1Co0,1O2 (NMC (811)), LiNi0,33Mn0,33Co0,33O2 (NMC (111)), LiNi0,6Mn0,2Co0,2O2 (NMC (622)), LiNi0,5Mn0,3Co0,2O2 (NMC (532)) oder LiNi0,4Mn0,3Co0,3O2 (NMC (433)). Ferner sind als bevorzugte positive Aktivmaterialien überlithiierte Oxide zu nennen, welche dem Fachmann bekannt sind. Beispiele hierfür sind Schichtoxide der allgemeinen Formel n(Li2MnO3): 1-n(LiMO2) mit M = Co, Ni, Mn, Cr und 0 ≤ n ≤ 1 und Spinelle der allgemeinen Formel n(Li2MnO3) : 1-n(LiM2O4) mit M=Co, Ni, Mn, Cr und 0 ≤ n ≤ 1. Ferner sind insbesondere Spinellverbindungen der Formel LiMxMn2-xO4 mit M = Ni, Co, Cu, Cr, Fe (z.B. LiMn2O4, LiNi0.5Mn1.5O4), Olivinverbindungen der Formel LiMPO4 mit M = Mn, Ni, Co, Cu, Cr, Fe (z.B. LiFePO4, LiMnPO4), Silikatverbindungen der Formel Li2MSiO4 mit M = Ni, Co, Cu, Cr, Fe, Mn (z.B. Li2FeSiO4), Tavoritverbindungen (z.B. LiVPO4F), Li2MnO3, Li1.17Ni0.17Co0.1Mn0.56O2 und Li3V2(PO4­)3 als geeignete positive Aktivmaterialien hervorzuheben.An embodiment of the present invention includes, for example, a cathode active material comprising a compound of the formula LiMO 2 wherein M is selected from Co, Ni, Mn or mixtures thereof and mixtures of these with Al. In particular, LiCoO 2 should be mentioned. In a preferred embodiment, the cathode active material is a material comprising nickel, ie LiNi 1 -x M ' x O 2 , where M' is selected from one or more of the elements Co, Mn and Al and 0 ≤ x < 1 is. Examples include lithium nickel cobalt aluminum oxide cathodes (eg, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ; NCA) and lithium nickel manganese cobalt oxide cathodes (eg, LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 (NMC (811)), LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 (NMC (111)), LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 (NMC (622)), LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 (NMC (532)) or LiNi 0.4 Mn 0.3 Co 0.3 O 2 (NMC (433)) Furthermore, as preferred positive active materials, mention may be made of overithiated oxides, which are known to the person skilled in the art Examples of these are layer oxides of the general formula n (Li 2 MnO 3 ): 1-n (LiMO 2 ) where M = Co, Ni, Mn, Cr and 0 ≤ n ≤ 1 and spinels of the general formula n (Li 2 MnO 3 ): 1-n (LiM 2 O 4 ) with M = Co, Ni, Mn, Cr and 0 ≤ n ≤ 1. Further, in particular, spinel compounds are Formula LiM x Mn 2 -x O 4 with M = Ni, Co, Cu, Cr, Fe (eg LiMn 2 O 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ), olivine compounds of the formula LiMPO 4 with M = Mn, Ni, Co, Cu, Cr, Fe (eg LiFePO 4 , LiMnPO 4 ), silicate compounds of the formula Li 2 MSiO 4 with M = Ni, Co, Cu, Cr, Fe, Mn (eg Li 2 FeSiO 4 ), tavorite compounds (eg LiVPO 4 F), Li 2 MnO 3 , Li 1.17 Ni 0.17 Co 0.1 Mn 0.56 O 2 and Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 as suitable positive active materials.

Als geeignete Bindemittel können beispielsweise Styrol-Butadien-Copolymer (SBR), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethen (PTFE), Polyethylenoxid (PEO), Carboxymethylcellulose (CMC), Polyacrylsäure (PAA), Polyvinylalkohol (PVA) und Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) genannt werden. Ferner können als Bindemittel die zuvor als zur Herstellung des Polymerelektrolyten geeignete Polymere eingesetzt werden.Suitable binders include, for example, styrene-butadiene copolymer (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethene (PTFE), polyethylene oxide (PEO), carboxymethylcellulose (CMC), polyacrylic acid (PAA), polyvinyl alcohol (PVA) and ethylene-propylene-diene. Terpolymer (EPDM) are called. Further, as the binder, the polymers previously used as suitable for the production of the polymer electrolyte can be used.

Als Leitzusätze können beispielsweise Graphit oder Leitruß dienen, welche die elektrische Leitfähigkeit erhöhen. Darüber hinaus können zur Erhöhung der lonenleitfähigkeit Lithiumsalze zugegeben werden. Insbesondere können die zuvor genannten Leitsalze des Polymerelektrolyten verwendet werden, vorzugsweise in Kombination eines zur Herstellung des Polymerelektrolyten geeigneten Polymers als Bindemittel. Diese können gleich oder verschieden von der eingesetzten Materialkombination des verwendeten Polymerelektrolyten sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das mindestens eine Polymer des Polymerelektrolyten und das Bindemittel der positiven Elektrode, sowie das Leitsalz des Polymerelektrolyten und der Leitzusatz der positiven Elektrode identisch.As Leitzusätze example graphite or Leitruß serve, which increase the electrical conductivity. In addition, lithium salts may be added to increase ionic conductivity. In particular, the abovementioned conductive salts of the polymer electrolyte can be used, preferably in combination with a polymer suitable for the preparation of the polymer electrolyte as binder. These may be the same or different from the material combination used of the polymer electrolyte used. In a preferred embodiment, the at least one polymer of the polymer electrolyte and the binder of the positive electrode, as well as the conductive salt of the polymer electrolyte and the conductive additive of the positive electrode are identical.

Die positive Elektrode wird einem nächsten Verfahrensschritt (f) derart auf die negative Elektrode aufgelegt, dass sich die Polymerelektrolytbeschichtung zwischen der negativen Elektrode und der positiven Elektrode befindet, um so einen Elektrodenstapel zu bilden.The positive electrode is placed on the negative electrode in a next process step (f) such that the polymer electrolyte coating is located between the negative electrode and the positive electrode so as to form an electrode stack.

Obwohl die Dimensionierung der negativen Elektrode und der positiven Elektrode sowie der Polymerelektrolytschicht nicht eingeschränkt ist, orientieren sich diese jedoch aneinander. Maßgeblich ist hierbei, dass ein direkter Kontakt zwischen der negativen Elektrode und der positiven Elektrode zu unterbinden ist. Die Elektroden können daher unterschiedlich groß ausgestaltet sein, sofern eine ausreichende Größe der Polymerelektrolytschicht gewählt wird und diesen Anforderungen entspricht. In diesem Fall kann auf einen zusätzlichen Separator zwischen den Elektroden verzichtet werden. Although the dimensioning of the negative electrode and the positive electrode as well as the polymer electrolyte layer is not limited, however, they are oriented to each other. Decisive here is that a direct contact between the negative electrode and the positive electrode is to be prevented. The electrodes can therefore be designed differently large, provided that a sufficient size of the polymer electrolyte layer is selected and meets these requirements. In this case, can be dispensed with an additional separator between the electrodes.

In einem weiteren Verfahrensschritt (g) wird der Elektrodenstapel zusammengepresst, um so ein stabiles Elektrodenlaminat zu erhalten. Sofern dies notwendig erscheint, kann der Verfahrensschritt (g) ebenfalls unter erhitzen des Elektrodenstapels erfolgen, vorzugsweise auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur mindestens eines Bestandteils des Polymerelektrolyten, insbesondere auf eine Temperatur in einem Bereich von ≥70°C bis ≤150°C, insbesondere ≥75°C bis ≤120°C. Dieser Verfahrensschritt findet idealweise in derselben Pressvorrichtung statt wie der Verfahrensschritt d). Das erhitzen in Verfahrensschritt g) kann beispielsweise unterbleiben, wenn die Abfolge der Verfahrensschritte d) bis g) so rasch erfolgt, dass der Polymerelektrolyt in Verfahrensschritt g) immer noch eine ausreichend hohe Temperatur hat, sodass ein fester Verbund zwischen allen Bestandteilen des Elektrodenstapels erreicht wird, um so das Elektrodenlaminat zu bilden.In a further method step (g), the electrode stack is pressed together, so as to obtain a stable electrode laminate. If this appears necessary, the method step (g) can also be carried out with heating of the electrode stack, preferably to a temperature above the melting temperature of at least one component of the polymer electrolyte, in particular to a temperature in a range of ≥70 ° C to ≤150 ° C, in particular ≥75 ° C to ≤120 ° C. This process step ideally takes place in the same pressing device as process step d). The heating in process step g) can be omitted, for example, if the sequence of process steps d) to g) takes place so rapidly that the polymer electrolyte in process step g) still has a sufficiently high temperature, so that a solid bond between all constituents of the electrode stack is achieved so as to form the electrode laminate.

Das beschriebene Verfahren kann vorteilhafterweise zur Herstellung eines Elektrodenlaminats, einer Festkörperbatteriezelle oder einer Festkörperbatterie verwendet werden. Dabei wird der Einsatz von Lösungsmittel oder anderen Flüssigkeiten vermieden. The described method can advantageously be used for producing an electrode laminate, a solid-state battery cell or a solid-state battery. The use of solvents or other liquids is avoided.

Gegenstand der Erfindung ist auch das Elektrodenlaminat für eine Festkörperbatteriezelle, erhältlich nach dem beschriebenen Verfahren. Das Elektrodenlaminat kann vorteilhafterweise in Festkörperbatteriezellen bzw. in Festkörperbatterien, umfassend mehrere Festkörperbatteriezellen, eingesetzt werden. Gegenstand der Erfindung ist somit auch eine Festkörperbatteriezelle, umfassend mindestens ein nach dem beschriebenen Verfahren erhaltene Elektrodenlaminat. Ferner ist eine Festkörperbatterie Gegenstand der Erfindung, welche mindestens eine solche Festkörperbatteriezelle umfasst.The invention also provides the electrode laminate for a solid state battery cell, obtainable by the method described. The electrode laminate can advantageously be used in solid-state battery cells or in solid state batteries comprising a plurality of solid state battery cells. The invention thus also relates to a solid-state battery cell comprising at least one electrode laminate obtained by the method described. Furthermore, a solid-state battery is the subject of the invention, which comprises at least one such solid-state battery cell.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Elektrodenlaminats, der erfindungsgemäßen Festkörperbatteriezelle und/oder der erfindungsgemäßen Festkörperbatterie in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einem Werkzeug oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt.The invention further relates to the use of the electrode laminate according to the invention, the solid state battery cell according to the invention and / or the solid state battery according to the invention in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV), in a tool or in a consumer electronics product.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das vorliegend beschrieben Verfahren zur Herstellung von Elektrodenlaminaten ist in der Lage homogene, stabile Laminate aus positiver Elektrode, negativer Elektrode und dazwischenliegender Elektrolytschicht bereitzustellen, ohne dabei ein Lösungsmittel zu verwenden. Dies hat nicht nur ökologischen und ökonomische Vorteile, sondern ist auch aus sicherheitstechnischen und gesundheitsschutztechnischen Aspekten vorteilhaft. Schließlich ist die Gefahr von Luft- und/oder Lösungsmitteleinschlüssen in dem Elektrodenlaminat deutlich reduziert, sodass auch die Qualität der erhaltenen Batteriezellen gesteigert werden kann. Zudem wird der Kontakt zwischen den Bestandteilen der Batteriezellen verbessert und der interne Widerstand reduziert. Die Elektrolytschicht kann besonders dünn ausgestaltet sein. Dies kommt ebenfalls der Leistung der Batteriezelle zu Gute.The presently described method for producing electrode laminates is capable of providing homogeneous, stable laminates of positive electrode, negative electrode and intermediate electrolyte layer without using a solvent. This not only has ecological and economic advantages, but is also advantageous for safety and health aspects. Finally, the risk of air and / or solvent inclusions in the electrode laminate is significantly reduced, so that the quality of the resulting battery cells can be increased. In addition, the contact between the components of the battery cells is improved and reduces the internal resistance. The electrolyte layer can be made particularly thin. This also benefits the performance of the battery cell.

Figurenlistelist of figures

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

Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrensschritts a);
  • 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte b) bis d); und
  • 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte e) bis g);
It shows:
  • 1 a schematic representation of the process step a) according to the invention;
  • 2 a schematic representation of the process steps b) to d) according to the invention; and
  • 3 a schematic representation of the process steps e) to g) according to the invention;

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrensschritts a) zur Bereitstellung einer negativen Elektrode 21, welche auf wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche strukturiere ist, ist in 1 dargestellt. Als Grundlage für die Bereitstellung der negativen Elektrode dient vorliegend eine Metallfolie 20, insbesondere eine Lithiumfolie mit einer Schichtdicke von 30 µm. Alternativ kann auch ein Metallblech verwendet werden, welche beispielsweise aus einem Metall, z.B. Lithium, oder aus einem Metallverbund hergestellt sein kann. Beispielsweise kann ein Kupfer- oder Aluminiumblech verwendet werden, deren Oberfläche wenigstens teilweise mit einer Schicht aus metallischem Lithium versehen ist. Die Schichtdicke der metallischen Lithiumschicht beträgt beispielsweise 5 bis 20 µm.A schematic representation of the process step a) according to the invention for providing a negative electrode 21 which is structured on at least a part of its surface is in 1 shown. In the present case, the basis for the provision of the negative electrode is a metal foil 20 , in particular a lithium foil with a layer thickness of 30 microns. Alternatively, it is also possible to use a metal sheet which can be produced, for example, from a metal, for example lithium, or from a metal composite. For example, a copper or aluminum sheet may be used, the surface of which is at least partially provided with a layer of metallic lithium. The layer thickness of the metallic lithium layer is, for example, 5 to 20 μm.

Zur Herstellung der strukturierten negativen Elektrode 21 wird eine Pressvorrichtung 1, umfassend zwei sich gegenüberliegende Presselemente 1', 1", sowie eine Maske 4 verwendet. Die Maske 4 ist auf mindestens einer Oberfläche derart strukturiert, dass sie ein Negativ für die auf der Oberfläche der negativen Elektrode 21 zu bildende Strukturierung darstellt. Vorliegend ist auf der Oberfläche der Maske 4 etwa eine Vielzahl von kegelförmigen oder pyramidalen Erhebungen ausgebildet. Die Maske 4 wird mit ihrer strukturierten Oberfläche auf die dieser zugewandten, mindestens einen zu strukturierende Oberfläche der Metallfolie 20 aufgelegt. Der Stapel aus Maske 4 und Metallfolie 20 wird in eine Pressvorrichtung 1 eingelegt und durch Anwendung eines Druck von beispielsweise 1,2 bar zusammengepresst. Die so ausgebildete, strukturieret negative Elektrode 21 wird durch entfernen der Pressvorrichtung 1 und der Maske 4 freigegeben. Optional kann zusätzlich mindestens eine weitere Oberfläche der negativen Elektrode 21 in einem analogen Verfahren strukturiert werden. Dies kann in einem nachgelagerten zusätzlichen Verfahrensschritt erfolgen. Durch die Verwendung einer Vielzahl von Masken 4 können alternativ auch eine Vielzahl von Oberflächen zeitgleich in einem Verfahrensschritt strukturiert werden.For the preparation of the structured negative electrode 21 becomes a pressing device 1 . comprising two opposing pressing elements 1' , 1 ", as well as a mask 4 used. The mask 4 is patterned on at least one surface so as to be a negative for those on the surface of the negative electrode 21 represents to be formed structuring. The present is on the surface of the mask 4 formed about a plurality of conical or pyramidal elevations. The mask 4 With its structured surface, it faces the surface of the metal foil facing it, at least one surface to be structured 20 hung up. The stack of mask 4 and metal foil 20 gets into a pressing device 1 inserted and compressed by applying a pressure of, for example 1.2 bar. The thus formed structures negative electrode 21 is by removing the pressing device 1 and the mask 4 Approved. Optionally, additionally at least one further surface of the negative electrode 21 be structured in an analogous method. This can be done in a subsequent additional process step. By using a variety of masks 4 Alternatively, a plurality of surfaces can be structured at the same time in one process step.

Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte b) bis d) ist in 2 dargestellt. Zunächst wird in einem Verfahrensschritt b) ein Polymerelektrolytprecursor 23 bereitgestellt, welcher mindestens Partikel des Polymers 30 und Partikel des Leitsalzes 31 umfasst. Durch Mischen beider Komponenten wird ein homogenes Pulver erhalten. Beispielsweis kann dieses Pulver aus partikelförmigen PEO als Polymer 30 und LiTFSI als Leitsalz bestehen. Das Leitsalz wird dabei beispielsweise in einer Menge von 2,5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymerelektrolytprecursors, eingesetzt.A schematic representation of the process steps b) to d) according to the invention is shown in FIG 2 shown. First, in a process step b) is a Polymerelektrolytprecursor 23 provided which at least particles of the polymer 30 and particles of the conducting salt 31 includes. By mixing both components, a homogeneous powder is obtained. For example, this powder of particulate PEO as a polymer 30 and LiTFSI as conductive salt. The conductive salt is used, for example, in an amount of 2.5% by weight, based on the total weight of the polymer electrolyte precursor.

Der pulverförmige Polymerelektrolytprecursor 23 wird auf mindestens einem Teil der strukturierten Oberfläche der negativen Elektrode 21 gleichmäßig aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Rakeln des zuvor durch schütten aufgebrachten Pulvers geschehen. Anschließend wird die mit Polymerelektrolytprecursor 23 versehene negative Elektrode 21 in eine beheizbare Pressvorrichtung 2 umfassend zwei sich gegenüberliegende Presselemente 2', 2", eingebracht und auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Polymers 30 erwärmt. Die beheizbare Pressvorrichtung 2 ist vorzugsweise identisch zu der Pressvorrichtung 1. Durch das Schmelzen des Polymers 30 wird der pulverförmige Polymerelektrolytprecursor 23 in einen kontinuierlichen Polymerelektrolyten 24 aus Polymer 30 und darin homogen verteiltem Leitsalz 31 überführt. Schließlich wird mithilfe der Pressvorrichtung 2 ein Druck auf die mit erweichtem Polymerelektrolytprecursor 23 versehene negative Elektrode 21 ausgeübt, um so ein Laminat aus negativer Elektrode 21 und Polymerelektrolyt 24 zu bilden. Die Anwendung von Druck ist nicht zwingend notwendig, verbessert jedoch das Eindringen des Polymerelektrolytprecursors 23 in die strukturierte Oberfläche der negativen Elektrode 21 und reduziert mögliche Einschlüsse von Gasen wie z.B. Luft. Optional kann dieser Verfahrensschritt unter reduziertem Druck, beispielsweise bei 0,5 bar durchgeführt werden. Nach dem Pressvorgang wird das Laminat aus negativer Elektrode 21 und Polymerelektrolyt 24 erhalten. Die Schichtdicke der Schicht aus Polymerelektrolyt 24 beträgt vorzugsweise etwa 5 µm.The powdery polymer electrolyte precursor 23 is on at least a part of the patterned surface of the negative electrode 21 evenly applied. This can be done, for example, by doctoring the previously applied by pouring powder. Subsequently, the with Polymerelektrolytprecursor 23 provided negative electrode 21 in a heatable pressing device 2 comprising two opposing pressing elements 2 ' . 2 ' , introduced and to a temperature above the melting temperature of the polymer 30 heated. The heatable pressing device 2 is preferably identical to the pressing device 1 , By melting the polymer 30 becomes the powdery polymer electrolyte precursor 23 in a continuous polymer electrolyte 24 made of polymer 30 and homogeneously distributed conductive salt therein 31 transferred. Finally, using the pressing device 2 a pressure on the softened polymer electrolyte precursor 23 provided negative electrode 21 exerted to such a laminate of negative electrode 21 and polymer electrolyte 24 to build. The application of pressure is not mandatory, but improves penetration of the polymer electrolyte precursor 23 into the structured surface of the negative electrode 21 and reduces possible inclusions of gases such as air. Optionally, this process step can be carried out under reduced pressure, for example at 0.5 bar. After pressing, the laminate becomes a negative electrode 21 and polymer electrolyte 24 receive. The layer thickness of the layer of polymer electrolyte 24 is preferably about 5 microns.

Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte e) bis g) ist in 3 dargestellt. Zunächst wird eine positive Elektrode 22 bereitgestellt. Hierbei kann es sich prinzipiell um jede Elektrode handeln, welche als positive Elektrode einer Batteriezelle geeignet ist. In der Regel umfasst eine solche positive Elektrode 22 mindestens einen Stromsammler 43, auf den eine Aktivmaterialzusammensetzung, umfassend mindestens ein partikelförmiges, positives Aktivmaterial 42, mindestens ein Bindemittel 40 sowie mindestens ein Leitzusatz 41, aufgebracht ist. Vorliegend umfasst die positive Elektrode 22 beispielsweise einen Stromsammler 43 in Form einer Kupferfolie, auf dem eine Zusammensetzung, umfassend partikelförmiges Lithiumphosphat (LiFePO4) als positives Aktivmaterial 42, aufgebracht ist. Als Bindemittel 40 wird ein Polymer (z.B. PEO) eingesetzt. Als Leitzusatz 41 kann ein Leitsalz z.B. LiTFSI dienen. Auf diese Weise wird eine positive Elektrode 22 erhalten, welche ebenfalls den verwendeten Polymerelektrolyten 24 umfasst.A schematic representation of the process steps e) to g) according to the invention is given in FIG 3 shown. First, a positive electrode 22 provided. This can in principle be any electrode which is suitable as a positive electrode of a battery cell. In general, such a positive electrode includes 22 at least one electricity collector 43 to which an active material composition comprising at least one particulate positive active material 42 , at least one binder 40 and at least one lead additive 41 , is applied. Presently includes the positive electrode 22 for example, a current collector 43 in the form of a copper foil having thereon a composition comprising particulate lithium phosphate (LiFePO 4 ) as a positive active material 42 , is applied. As a binder 40 a polymer (eg PEO) is used. As a lead additive 41 For example, a conductive salt can serve as LiTFSI. In this way, it becomes a positive electrode 22 which also contains the polymer electrolyte used 24 includes.

Die positive Elektrode 22 und das Laminat aus negativer Elektrode 21 und Polymerelektrolyt 24 werden anschließend so aufeinander gelegt, dass der Polymerelektrolyt 24 zwischen der negativen Elektrode 21 und der positiven Elektrode 22 angeordnet ist, um so einen Kontakt beider Elektroden miteinander zu unterbinden. Der so gebildete Elektrodenstapel 11 wird in eine beheizbare Pressvorrichtung 3, umfassend zwei sich gegenüberliegende Presselemente 3', 3", eingebracht. Diese ist vorzugsweise identisch zu der Pressvorrichtung 1 bzw. 2. Durch Anbringen eines Drucks auf den Elektrodenstapel 11, wird ein fester Verbund zwischen den Bestandteilen, insbesondere zwischen der positiven Elektrode 22 und dem Polymerelektrolyten 24 erreicht. Vorzugsweise ist der Polymerbestandteil (Polymer 30) des Polymerelektrolyten 24 dabei in einem flüssigen oder viskosen Zustand, sodass diese in die poröse Oberfläche der positiven Elektrode 22 eindringen kann. Dies kann entweder derart erfolgen, dass der Elektrodenstapel 11 auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Polymers 30 erwärmt wird, z.B. auf eine Temperatur von 75°C vorzugsweise 85°C. Alternativ kann gegebenenfalls auf ein wiederholtes Erwärmen verzichtet werden, sofern die Verfahrensschritte d) und g) schnell aufeinander folgen und der Polymerelektrolyt 24 noch ausreichend erweicht ist. Nach dem Abkühlen wird das erfindungsgemäße, stabile Elektrodenlaminat 10 erhalten.The positive electrode 22 and the negative electrode laminate 21 and polymer electrolyte 24 are then placed on top of each other so that the polymer electrolyte 24 between the negative electrode 21 and the positive electrode 22 is arranged so as to prevent contact of both electrodes with each other. The thus formed electrode stack 11 gets into a heatable pressing device 3 comprising two opposing pressing elements 3. ' , 3 ", which is preferably identical to the pressing device 1 or 2. By applying pressure to the electrode stack 11 , a strong bond between the components, in particular between the positive electrode 22 and the polymer electrolyte 24 reached. Preferably, the polymer component (polymer 30 ) of the polymer electrolyte 24 while in a liquid or viscous state, so that they in the porous surface of the positive electrode 22 can penetrate. This can either be done in such a way that the electrode stack 11 to a temperature above the melting temperature of the polymer 30 is heated, for example, to a temperature of 75 ° C, preferably 85 ° C. Alternatively, it may be necessary to dispense with repeated heating, if the Process steps d) and g) follow one another rapidly and the polymer electrolyte 24 is sufficiently softened. After cooling, the stable electrode laminate according to the invention 10 receive.

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

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Claims (13)

Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenlaminats (10) für eine Festkörperbatteriezelle, umfassend die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen einer negativen Elektrode (21), welche im Wesentlichen aus Metall besteht und auf wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche strukturiert ist; b) Bereitstellen eines Polymerelektrolytprecursors (23); c) Aufbringen des Polymerelektrolytprecursors (23) auf mindestens einem Teil der strukturierten Oberfläche der negativen Elektrode (21); d) Erhitzen des Polymerelektrolytprecursors (23) und/oder der negativen Elektrode (21) auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur mindestens eines der Bestandteile des Polymerelektrolytprecursors (23), um so eine Polymerelektrolytschicht auf mindestens einem Teil der strukturieren Oberfläche der negativen Elektrode (21) zu bilden; e) Bereitstellen einer positiven Elektrode (22), umfassend mindestens einen Stromsammler (43) und mindestens ein positives Aktivmaterial (42); f) Aufeinanderlegen der negativen Elektrode (21) und der positiven Elektrode (22), umfassend mindestens einen Stromsammler (43) und mindestens ein positives Aktivmaterial (42), sodass sich die Polymerelektrolytschicht zwischen der negativen Elektrode (21) und der positiven Elektrode (22) befindet, um so einen Elektrodenstapel (11) zu bilden; g) Zusammenpressen des Elektrodenstapels (11), um so ein stabiles Elektrodenlaminat (10) zu erhalten.Method for producing an electrode laminate (10) for a solid state battery cell, comprising the method steps: a) providing a negative electrode (21) consisting essentially of metal and patterned on at least part of its surface; b) providing a polymer electrolyte precursor (23); c) applying the polymer electrolyte precursor (23) to at least a portion of the patterned surface of the negative electrode (21); d) heating the polymer electrolyte precursor (23) and / or the negative electrode (21) to a temperature above the melting temperature of at least one of the constituents of the polymer electrolyte precursor (23) so as to form a polymer electrolyte layer on at least a portion of the patterned surface of the negative electrode (21) to build; e) providing a positive electrode (22) comprising at least one current collector (43) and at least one positive active material (42); f) juxtaposing the negative electrode (21) and the positive electrode (22), comprising at least one current collector (43) and at least one positive active material (42), so that the polymer electrolyte layer between the negative electrode (21) and the positive electrode (22 ) so as to form an electrode stack (11); g) compressing the electrode stack (11) so as to obtain a stable electrode laminate (10). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die negative Elektrode (21) auf mindestens teilweise aus Lithium besteht.Method according to Claim 1 wherein the negative electrode (21) is at least partially made of lithium. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren frei von Lösungsmitteln durchgeführt wird.Method according to Claim 1 or 2 wherein the process is carried out free of solvents. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die negative Elektrode (21) eine Lithiumfolie umfasst, welche durch Aufpressen einer Maske (4) auf wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche strukturiert wird.Method according to one of Claims 1 to 3 wherein the negative electrode (21) comprises a lithium foil which is patterned by pressing a mask (4) on at least part of its surface. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Polymerelektrolytprecursor (23) ein Pulver, umfassend mindestens ein Polymer (30) und mindestens ein Leitsalz (31), ist.Method according to one of Claims 1 to 4 wherein the polymer electrolyte precursor (23) is a powder comprising at least one polymer (30) and at least one conducting salt (31). Verfahren nach Anspruch 5, wobei das mindestens eine Polymer (30) aus Polymeren auf Basis von Polyalkylenoxiden ausgewählt ist und das Leitsalz (31) ein Lithiumsalz ist.Method according to Claim 5 wherein the at least one polymer (30) is selected from polymers based on polyalkylene oxides and the conducting salt (31) is a lithium salt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verfahrensschritte d) und/oder g) bei einer Temperatur von ≥70°C und ≤150°C durchgeführt werden.Method according to one of Claims 1 to 6 , wherein the method steps d) and / or g) at a temperature of ≥70 ° C and ≤150 ° C are performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Polymerelektrolytschicht eine Schichtdicke von 1 bis 100 µm aufweist.Method according to one of Claims 1 to 7 wherein the polymer electrolyte layer has a layer thickness of 1 to 100 microns. Elektrodenlaminat (10) für eine Festkörperbatteriezelle, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.An electrode laminate (10) for a solid state battery cell, obtainable by a method according to any one of Claims 1 to 8th , Festkörperbatteriezelle, umfassend mindestens ein Elektrodenlaminat (10) nach Anspruch 9.A solid state battery cell comprising at least one electrode laminate (10) according to Claim 9 , Batterie, umfassend mindestens eine Festkörperbatteriezelle nach Anspruch 10.Battery comprising at least one solid state battery cell after Claim 10 , Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung eines Elektrodenlaminats (10) nach Anspruch 9, einer Festkörperbatteriezelle nach Anspruch 10 oder einer Festkörperbatterie nach Anspruch 11.Use of a method according to one of Claims 1 to 8th for producing an electrode laminate (10) according to Claim 9 , a solid state battery cell after Claim 10 or a solid state battery Claim 11 , Verwendung eines Elektrodenlaminats (10) nach Anspruch 9, einer Festkörperbatteriezelle nach Anspruch 10 und/oder einer Festkörperbatterie nach Anspruch 11 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einem Werkzeug oder in einem Consumer-Elektronik- Produkt.Use of an electrode laminate (10) after Claim 9 , a solid state battery cell after Claim 10 and / or a solid state battery Claim 11 in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV), in a tool or in a consumer electronics product.
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