DE102017217042A1 - Electrochemical cell with meandering current conductor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Festkörperbatterie (1), umfassend mindestens einen Elektrodenstapel (2), mindestens ein negatives Terminal (12) und mindestens ein positives Terminal (11), wobei jeder Elektrodenstapel (2) mindestens eine elektrochemische Festkörperzelle (3) umfasst, und jede elektrochemische Festkörperzelle (3) umfasst:
(i) mindestens eine positive Elektrode (21), umfassend einen positiven Stromableiter (31), welcher die mindestens eine positive Elektrode (21) elektrisch leitend mit einem positiven Terminal (11) verbindet;
(ii) mindestens eine negative Elektrode (22), umfassend einen negativen Stromableiter (32), welcher die mindestens eine negative Elektrode (22) elektrisch leitend mit einem negativen Terminal (22) verbindet; und
(iii) mindestens einen Festelektrolyt (15), welcher mindestens zwischen der negativen Elektrode (22) und der positiven Elektrode (21) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der positive Stromableiter (31) der positive Elektrode (21) zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel (2) und dem Anschlussbereich an das positive Terminal (11) mäanderförmig ausgeführt ist.

Figure DE102017217042A1_0000
The invention relates to a solid state electrochemical battery (1) comprising at least one electrode stack (2), at least one negative terminal (12) and at least one positive terminal (11), each electrode stack (2) comprising at least one solid state electrochemical cell (3), and each solid state electrochemical cell (3) comprises:
(i) at least one positive electrode (21) comprising a positive current conductor (31) electrically connecting the at least one positive electrode (21) to a positive terminal (11);
(ii) at least one negative electrode (22) comprising a negative current collector (32) electrically connecting the at least one negative electrode (22) to a negative terminal (22); and
(iii) at least one solid electrolyte (15) disposed at least between the negative electrode (22) and the positive electrode (21); characterized in that the positive current conductor (31) of the positive electrode (21) between the outlet region of the at least one electrode stack (2) and the connection region to the positive terminal (11) is designed meandering.
Figure DE102017217042A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle, umfassend mindestens einen Stromableiter einer positiven Elektrode, welcher zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel der elektrochemischen Zelle und dem Anschlussbereich an das positive Terminal mäanderförmig ausgeführt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrochemischen Zelle sowie deren Verwendung.The invention relates to an electrochemical cell, comprising at least one current conductor of a positive electrode, which is designed meandering between the outlet region of the at least one electrode stack of the electrochemical cell and the connection region to the positive terminal. The invention also relates to a method for producing such an electrochemical cell and to the use thereof.

Stand der TechnikState of the art

Elektrochemische Festkörperbatterien umfassen üblicherweise Elektrodenstapel, deren Stromableiter in Form von Ableiterfolien in einem aufwendigen Verfahren einzeln an das jeweilige Terminal der Festkörperbatterie geschweißt werden. Diese Verbindungen sind darüber hinaus anfällig für ein Reißen der Folie aufgrund der „Atmung“ der elektrochemischen Zelle während des Be- und Entladens. Hierunter ist die Veränderung der Volumina und/oder Form der einzelnen Schichten des Elektrodenstapels zu verstehen, welcher mit der Einlagerung bzw. der Freisetzung der Lithiumionen bzw. -atome aus dem positiven bzw. negativen Aktivmaterial der Elektroden verbunden ist.Electrochemical solid-state batteries usually comprise electrode stacks whose current conductors are individually welded in the form of arrester foils in a complex process to the respective terminal of the solid-state battery. These compounds are also susceptible to film breakage due to "breathing" of the electrochemical cell during loading and unloading. This is to be understood as meaning the change in the volumes and / or shape of the individual layers of the electrode stack, which is associated with the incorporation or release of the lithium ions or atoms from the positive or negative active material of the electrodes.

JP 2009-224035 offenbart eine Festkörperbatterie, die durch eine geschwungene, mehrlagige Anordnung der Elektroden im Elektrodenstapel eine bessere Raumnutzung bietet und gleichzeitig die mechanische Belastung der Elektroden gering hält. JP 2009-224035 discloses a solid-state battery, which provides a better use of space by a curved, multi-layer arrangement of the electrodes in the electrode stack and at the same time keeps the mechanical stress of the electrodes low.

KR 2015-0040454 offenbart eine Batteriezelle, umfassend einen Elektrodenstapel, der in Zick-Zack-Form in der Batteriezelle angeordnet ist. KR 2015-0040454 discloses a battery cell comprising an electrode stack arranged in zigzag fashion in the battery cell.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Festköperbatterie, umfassend mindestens einen Elektrodenstapel, mindestens ein positives Terminal und mindestens ein negatives Terminal, wobei jeder Elektrodenstapel mindestens eine elektrochemische Festkörperzelle umfasst, und jede elektrochemische Festkörperzelle umfasst:

  • (i) mindestens eine positive Elektrode, umfassend einen positiven Stromableiter, welcher die mindestens eine positive Elektrode elektrisch leitend mit einem positiven Terminal verbindet;
  • (ii) mindestens eine negative Elektrode, umfassend einen negativen Stromableiter, welcher die mindestens eine negative Elektrode elektrisch leitend mit einem negativen Terminal verbindet; und
  • (iii) mindestens einen Festelektrolyt, welcher mindestens zwischen der negativen und der positiven Elektrode angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass der Stromableiter der positive Elektrode zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel und dem Anschlussbereich an das positive Terminal mäanderförmig ausgeführt ist.The invention relates to a solid-state electrochemical battery comprising at least one electrode stack, at least one positive terminal and at least one negative terminal, each electrode stack comprising at least one solid-state electrochemical cell, and each solid-state electrochemical cell comprises:
  • (i) at least one positive electrode comprising a positive current conductor electrically connecting the at least one positive electrode to a positive terminal;
  • (ii) at least one negative electrode comprising a negative current collector which electrically connects the at least one negative electrode to a negative terminal; and
  • (iii) at least one solid electrolyte disposed at least between the negative and the positive electrodes;
characterized in that the current conductor of the positive electrode between the outlet region of the at least one electrode stack and the connection region to the positive terminal is designed meandering.

Anders ausgedrückt umfasst die elektrochemische Festkörperbatterie mindestens eine elektrochemische Zelle, welche mindestens eine positive Elektrode mit mindestens einem Stromableiter umfasst, welcher mäanderförmig zum positiven Terminal verläuft. Mäanderförmig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Stromableiter in diesem Bereich länger ist, als die zu überbrückende Abstand zwischen positiver Elektrode und dem positiven Terminal und der Stromableiter in diesem Bereich geschwungen in Form von Wellen oder Schleifen verläuft und insbesondere keine Knicke oder Kanten aufweist.In other words, the solid-state electrochemical battery comprises at least one electrochemical cell, which comprises at least one positive electrode with at least one current conductor, which runs meander-shaped to the positive terminal. Meandering means in this context that the current conductor in this area is longer than the distance to be bridged between the positive electrode and the positive terminal and the current collector in this area curved in the form of waves or loops and in particular has no kinks or edges.

Ebenso kann in einer Ausführungsform der Erfindung der mindestens eine Stromableiter der mindestens einen negativen Elektrode zwischen dem Anschlussbereich an das negative Terminal und dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel mäanderförmig ausgeführt sein.Likewise, in one embodiment of the invention, the at least one current conductor of the at least one negative electrode between the connection region to the negative terminal and the exit region of the at least one electrode stack can be designed meandering.

Die mindestens eine positive Elektrode umfasst mindestens einen Stromableiter und mindestens ein Aktivmaterial (nachfolgend auch als positives Aktivmaterial bezeichnet). Als positives Aktivmaterial kann prinzipiell jedes dem Fachmann bekannte Aktivmaterial verwendet werden, welches üblicherweise zur Verwendung in positiven Elektroden, insbesondere positiven Elektroden für Lithium-haltige elektrochemische Zellen, geeignet ist. Besonders bevorzugt wird metallisches Lithium als Aktivmaterial verwendet.The at least one positive electrode comprises at least one current conductor and at least one active material (hereinafter also referred to as positive active material). In principle, any active material known to those skilled in the art, which is usually suitable for use in positive electrodes, in particular positive electrodes for lithium-containing electrochemical cells, can be used as the positive active material. Particular preference is given to using metallic lithium as the active material.

Der Stromableiter der positiven Elektrode besteht aus mindestens einem elektrisch leitfähigen Material. Geeignete Materialien, aus denen der Stromableiter gebildet sein kann sind beispielsweise Aluminium, Kupfer, Nickel oder auch Legierungen dieser Metalle. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Stromableiter aus elementarem (metallischem) Lithium gefertigt. Vorzugsweise stellt Lithium in diesem Fall sowohl das Aktivmaterial als auch das Material des Stromableiters dar. Die Schichtdicke des Stromableiters ist vorzugsweise nicht besonders eingeschränkt und reicht beispielsweise von 1 bis 500 µm, insbesondere von 5 bis 200 µm. Vorzugsweise ist der Stromableiter der positiven Elektrode flächig ausgestaltet.The current collector of the positive electrode consists of at least one electrically conductive material. Suitable materials from which the current conductor can be formed are, for example, aluminum, copper, nickel or even alloys of these metals. In a particularly preferred embodiment of the invention, the current conductor is made of elemental (metallic) lithium. In this case, lithium is preferably both the active material and the material of the current conductor. The layer thickness of the current conductor is preferably not particularly limited and ranges, for example, from 1 to 500 μm, in particular from 5 to 200 μm. Preferably, the current conductor of the positive electrode is designed flat.

Als negative Elektrode können sämtliche dem Fachmann bekannten Elektroden eingesetzt werden, welche als negative Elektroden in elektrochemischen Festkörperzellen, insbesondere in lithiumhaltigen elektrochemischen Festkörperzellen, eingesetzt werden können. Diese umfassen üblicherweise mindestens einen Stromableiter, sowie mindestens ein Aktivmaterial, welche auf mindestens einer Oberfläche des mindestens einen Stromableiters angeordnet und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist. Der Stromableiter ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt und kann im Übrigen wie der Stromableiter der erfindungsgemäßen positiven Elektrode ausgebildet sein. Das Aktivmaterial umfasst mindestens ein Aktivmaterial (nachfolgend auch als negatives Aktivmaterial bezeichnet) und in der Regel mindestens ein Bindemittel. Das negative Aktivmaterial umfasst dabei in der Regel Verbindungen, welche in der Lage sind Lithium-Ionen reversibel aufzunehmen und freizusetzen. Typische negative Aktivmaterialien sind dabei Mischoxide, welche Lithium sowie mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nickel, Kobalt, Mangan (sog. NCM-Mischoxide), umfassen. Als Beispiele zu nennen sind: LiCoO2, Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxide (z.B. LiNi0,8Co0,15Al0,05O2; NCA) und Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxide (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)), überlithiierte Schichtoxide der allgemeinen Formel n(Li2MnO3) · 1-n (LiMO2) mit M = Co, Ni, Mn, Cr und 0 ≤ n ≤ 1, 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 negative Aktivmaterialien hervorzuheben. Übliche Bindemittel für die negative Elektrode umfassen Styrol-Butadien-Copolymer (SBR), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethen (PTFE), Carboxymethylcellulose (CMC), Polyacrylsäure (PAA), Polyvinylalkohol (PVA) und Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM). In Festkörperzellen wird häufig der Festelektrolyt (insbesondere Polymerelektrolyt) auch als Bindemittel in der negativen Elektrode eingesetzt. Ferner umfasst das Aktivmaterial vorzugweise noch Leitadditive, z.B. Leitruß. As the negative electrode, it is possible to use all electrodes known to the person skilled in the art which can be used as negative electrodes in electrochemical solid-state cells, in particular in lithium-containing electrochemical solid-state cells. These usually comprise at least one current conductor, as well as at least one active material, which is arranged on at least one surface of the at least one current conductor and is electrically conductively connected thereto. The current conductor is made of an electrically conductive material and may otherwise be designed like the current conductor of the positive electrode according to the invention. The active material comprises at least one active material (hereinafter also referred to as negative active material) and usually at least one binder. As a rule, the negative active material comprises compounds which are able to reversibly take up and release lithium ions. Typical negative active materials are mixed oxides which comprise lithium and at least one metal selected from the group consisting of nickel, cobalt, manganese (so-called NCM mixed oxides). Examples include: LiCoO 2 , lithium-nickel-cobalt-aluminum oxides (eg LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , NCA) and lithium-nickel-manganese-cobalt oxides (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)), overlaid layer oxides of the general formula n (Li 2 MnO 3 ). 1-n (LiMO 2 ) with M = Co, Ni, Mn, Cr and 0 ≦ n ≦ 1, 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. Furthermore, in particular spinel compounds of the 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 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 negative active materials to emphasize. Conventional negative electrode binders include styrene-butadiene copolymer (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethene (PTFE), carboxymethylcellulose (CMC), polyacrylic acid (PAA), polyvinyl alcohol (PVA), and ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM) ). In solid-state cells, the solid electrolyte (in particular polymer electrolyte) is frequently used as a binder in the negative electrode. Furthermore, the active material preferably also comprises conductive additives, eg conductive carbon black.

Der Festelektrolyt zeichnet sich dadurch aus, dass er ein Material umfasst oder aus diesem besteht, welches bei Raumtemperatur im Wesentlichen fest ist, und wenigstens bei Betriebstemperatur eine ausreichende lonenleitfähigkeit aufweist, um den Transport von Ionen, insbesondere Lithiumionen, zwischen den Elektroden zu gewährleisten. Darüber hinaus ist der Festelektrolyt nicht elektrisch leitfähig. Als Festelektrolyt können prinzipiell sämtliche dem Fachmann bekannte Festelektrolyte, wie z.B. keramische Festelektrolyte und/oder Polymerelektrolyte in der erfindungsgemäßen elektrochemischen Festkörperzelle eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektrochemische Festkörperzelle mindestens einen Polymerelektrolyt. Dieser umfasst vorzugsweise mindesten ein Polymer und mindestens ein Leitsalz. Als geeignete Polymere sind Polyalkylenoxide, wie Polyethylenoxid (PEO) und Polypropylenoxid (PPO) sowie Copolymere derselben zu nennen. Vorzugsweise umfasst das Polymer ein Polyethylenoxid (PEO) und/oder ein Copolymer von Polyethylenoxid. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Polymer des Polymerelektrolyten identisch mit dem mindestens einen Bindemittel der erfindungsgemäßen positiven Elektrode der elektrochemischen Festkörperzelle. Geeignete Leitsalze sind insbesondere Lithiumsalze. Das Leitsalz kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Lithiumperchlorat (LiClO4), Lithiumtetrafluoroborat (LiBF4), Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), Lithiumhexafluoroarsenat (LiAsF6), Lithiumtrifluormethansulfonat (LiSO3CF3), Lithiumbis(trifluormethylsulphonyl)imid (LiN(SO2CF3)2), Lithiumbis(pentafluorethylsulphonyl)imid (LiN(SO2C2F5)2), Lithiumbis(oxalato)borat (LiBOB, LiB(C2O4)2), Lithiumdifluor(oxalato)borat (LiBF2(C2O4)), Lithium-tris(pentafluorethyl)trifluorophosphat (LiPF3(C2F5)3) und Kombinationen davon. Diese könne jeweils einzeln, oder in Kombination miteinander verwendet werden. Vorzugsweise macht das mindestens eine Leitsalz einen Anteil von 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 2 bis 3 Gew.-% des Gesamtgewichts des Polymerelektrolyts aus.The solid electrolyte is characterized in that it comprises or consists of a material which is substantially solid at room temperature and at least at operating temperature has sufficient ionic conductivity to ensure the transport of ions, in particular lithium ions, between the electrodes. In addition, the solid electrolyte is not electrically conductive. In principle, all solid electrolytes known to those skilled in the art, such as, for example, ceramic solid electrolytes and / or polymer electrolytes, can be used in the electrochemical solid state cell according to the invention as the solid electrolyte. In a preferred embodiment of the invention, the solid-state electrochemical cell comprises at least one polymer electrolyte. This preferably comprises at least one polymer and at least one conducting salt. Suitable polymers include polyalkylene oxides, such as polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO), as well as copolymers thereof. Preferably, the polymer comprises a polyethylene oxide (PEO) and / or a copolymer of polyethylene oxide. In a particularly preferred embodiment, the polymer of the polymer electrolyte is identical to the at least one binder of the positive electrode of the electrochemical solid-state cell according to the invention. Suitable conductive salts are in particular lithium salts. The conductive salt may, for example, be selected from the group consisting of lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiSO 3 CF 3 ), lithium bis (trifluoromethylsulphonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ), lithium bis (pentafluoroethylsulphonyl) imide (LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 ), lithium bis (oxalato) borate (LiBOB, LiB (C 2 O 4 ) 2 ), lithium difluoro (oxalato) borate (LiBF 2 (C 2 O 4 )), lithium tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate (LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 ) and combinations thereof. These can each be used individually or in combination with each other. Preferably, the at least one conductive salt accounts for a proportion of 1 to 5 wt .-%, in particular 2 to 3 wt .-% of the total weight of the polymer electrolyte.

Weiterhin kann die elektrochemische Festkörperzelle gegebenenfalls mindestens einen Separator umfassen, welcher zwischen der positiven und der negativen Elektrode angeordnet ist. Der Separator dient der Aufgabe, die Elektroden vor einem direkten Kontakt miteinander zu schützen und so einen Kurzschluss zu unterbinden. Gleichzeitig muss der Separator den Transfer der Ionen von einer Elektrode zur anderen gewährleisten. Es ist daher wichtig, dass der Separator elektrisch nicht leitfähig ist, jedoch eine möglichst hohe lonenleitfähigkeit, insbesondere gegenüber Lithium-Ionen aufweist. Geeignete Materialien sind insbesondere Polymere, wie Polyolefine, Polyester und fluorierte Polymere. Besonders bevorzugte Polymere sind Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polytetrafluorethen (PTFE) und Polyvinylidenfluorid (PVDF). Häufig übernimmt der Festelektrolyt die Rolle des Separators, sodass dieser nicht notwendig ist.Furthermore, the solid-state electrochemical cell may optionally comprise at least one separator, which is arranged between the positive and the negative electrode. The purpose of the separator is to protect the electrodes from direct contact with each other, thus preventing a short circuit. At the same time, the separator must ensure the transfer of ions from one electrode to another. It is therefore important that the separator is electrically non-conductive, but has the highest possible ion conductivity, in particular with respect to lithium ions. Suitable materials are in particular polymers, such as polyolefins, polyesters and fluorinated polymers. Particularly preferred polymers are polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polytetrafluoroethene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF). Frequently, the solid electrolyte takes over the role of the separator, so that it is not necessary.

Eine Einheit aus mindestens einer positiven Elektrode, mindestens einer negativen Elektrode und mindestens einem Festelektrolyt wird im Sinne dieser Erfindung als elektrochemische Festkörperzelle bezeichnet. Eine Vielzahl solcher elektrochemischer Zellen kann zu einer elektrochemischen Festkörperbatterie zusammengefasst werden, indem die Stromableiter der positiven Elektroden und die Stromableiter der negativen Elektroden jeweils elektrisch leitend mit einem positiven bzw. negativen Terminal verbunden werden. Jede Festkörperbatterie weist dabei ein negatives Terminal und ein positives Terminal auf, wobei jedes Terminal mit einer Vielzahl Stromableitern verbunden ist bzw. sein kann, welche jeweils zu einer positiven Elektrode bzw. einer negativen Elektrode einer elektrochemischen Festkörperzelle gehören. Mindestens die Stromableiter aller positiven Elektroden sind zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel und dem Anschlussbereich an das positive Terminal mäanderförmig ausgeführt ist. Der Austrittsbereich aus dem Elektrodenstapel ist dabei der Bereich, an dem die Elektroden nicht mehr mit Aktivmaterial und/oder Elektrolyt umgeben sind. Hier sind die Stromableiter häufig kleiner ausgestaltet, z.B. in Form von sogenannten Stromableiterfähnchen, welche lediglich der Anbindung an das jeweilige Terminal dienen. A unit comprising at least one positive electrode, at least one negative electrode and at least one solid electrolyte is referred to in the sense of this invention as an electrochemical solid-state cell. A large number of such electrochemical cells can be combined to form a solid-state electrochemical battery in which the current conductors of the positive electrodes and the current conductors of the negative electrodes are each electrically conductively connected to a positive or negative terminal. Each solid-state battery has a negative terminal and a positive terminal, wherein each terminal is or can be connected to a plurality of current conductors, which belong respectively to a positive electrode or a negative electrode of a solid-state electrochemical cell. At least the current conductors of all positive electrodes are designed meandering between the exit region from the at least one electrode stack and the connection region to the positive terminal. The exit region from the electrode stack is the region at which the electrodes are no longer surrounded by active material and / or electrolyte. Here, the current conductors are often designed smaller, for example in the form of so-called Stromableiterfähnchen, which serve only the connection to the respective terminal.

Folien im Sinne dieser Erfindung sind flächige Gebilde einer einheitlichen chemischen Zusammensetzung, die sich durch eine Oberfläche von der Umgebung abgrenzen lassen und deren größten Ausdehnung in zwei der drei Raumrichtungen mindestens zehnmal, vorzugsweise mindestens einhundertmal, insbesondere mindestens eintausendmal der Ausdehnung in die dritte Raumrichtung entspricht.Films in the context of this invention are planar structures of a uniform chemical composition which can be delimited by the environment from its surroundings and whose greatest extent in two of the three spatial directions corresponds to at least ten times, preferably at least one hundred times, in particular at least one thousand times the extent to the third spatial direction.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der positive Stromableiter eine Metallfolie, welche mit einer Klemmverbindung direkt oder indirekt an das positive Terminal angebunden ist. Vorzugsweise ist die Metallfolie mit der Klemmverbindung direkt an das positive Terminal angebunden. Die Anbindung dünner Metallfolien stellt sich üblicherweise schwierig dar, insbesondere in einem maschinellen Verfahren. Gerade Metallfolien aus weichen Metallen wie Lithium reißen hierbei besonders schnell. Eine Klemmverbindung ermöglicht das Anbinden von Metallfolien, ohne dass diese selbst mechanisch stark beansprucht werden. Dieses schonende Verfahren wird dadurch durch die mäanderförmige Ausgestaltung des Stromableiters unterstützt. Die Anbindung der Metallfolie über eine Klemmverbindung kann beispielsweise mit Hilfe eines wellenförmigen, geriffelten oder glatten Klemmverbinders erzielt wird. Um eine möglichst stabile Klemmverbindung zu erreichen, wird vorzugsweise ein wellenförmiger oder geriffelter Klemmverbinder eingesetzt.In one embodiment of the invention, the positive current conductor is a metal foil, which is connected directly or indirectly to the positive terminal with a clamping connection. Preferably, the metal foil is connected with the clamp connection directly to the positive terminal. The connection of thin metal foils is usually difficult, especially in a mechanical process. Straight metal foils made of soft metals such as lithium tear particularly fast here. A clamp connection allows the bonding of metal foils, without these are mechanically stressed themselves. This gentle method is thereby supported by the meandering design of the current collector. The connection of the metal foil via a clamping connection can be achieved, for example, with the aid of a wave-shaped, corrugated or smooth clamping connector. In order to achieve the most stable clamping connection, a wave-shaped or corrugated clamping connector is preferably used.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auch der mindestens eine negative Stromableiter eine Metallfolie, welche mit einer Klemmverbindung direkt oder indirekt an das positive Terminal angebunden ist. Beispielsweise ist der Negative Stromableiter aus einer Kupferfolie oder einer Aluminiumfolie gefertigt.In a further embodiment of the invention, the at least one negative current conductor is also a metal foil, which is connected directly or indirectly to the positive terminal with a clamping connection. For example, the negative current conductor is made of a copper foil or an aluminum foil.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der positive Stromableiter eine Metallfolie, welche Lithium oder eine Lithiumlegierung, insbesondere eine Legierungen mit Alkali- oder Erdalkalimetallen, Aluminium, Kupfer und/oder Nickel, umfasst.In a particularly preferred embodiment, the positive current conductor is a metal foil which comprises lithium or a lithium alloy, in particular an alloy with alkali metals or alkaline earth metals, aluminum, copper and / or nickel.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörperbatterie, umfassend mindestens einen Elektrodenstapel, mindestens ein positives Terminal und mindestens ein negatives Terminal, wobei jeder Elektrodenstapel mindestens eine elektrochemische Festkörperzelle umfasst, und jede elektrochemische Festkörperzelle umfasst:

  • (i) mindestens eine positive Elektrode, umfassend mindestens einen positiven Stromableiter, welcher die mindestens eine positive Elektrode elektrisch leitend mit einem positiven Terminal verbindet;
  • (ii) mindestens eine negative Elektrode, umfassend mindestens einen negativen Stromableiter, welcher die mindestens eine negative Elektrode elektrisch leitend mit einem negativen Terminal verbindet; und
  • (iii) mindestens einen Festelektrolyt, welcher mindestens zwischen der negativen und der positiven Elektrode angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass der Stromableiter der positive Elektrode zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel und dem Anschlussbereich an das positive Terminal mäanderförmig ausgeführt wird.The invention also provides a process for producing a solid-state battery comprising at least one electrode stack, at least one positive terminal and at least one negative terminal, each electrode stack comprising at least one solid-state electrochemical cell, and each solid-state electrochemical cell comprises:
  • (i) at least one positive electrode comprising at least one positive current conductor electrically connecting the at least one positive electrode to a positive terminal;
  • (ii) at least one negative electrode comprising at least one negative current conductor which electrically connects the at least one negative electrode to a negative terminal; and
  • (iii) at least one solid electrolyte disposed at least between the negative and the positive electrodes;
characterized in that the current conductor of the positive electrode between the outlet region of the at least one electrode stack and the connection region to the positive terminal is executed meandering.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird so durchgeführt, dass zunächst mindestens eine elektrochemische Festkörperzelle, umfassend die mindestens eine positive Elektrode, die mindestens eine negative Elektrode und den mindestens einen Elektrolyten, bereitgestellt wird. Sofern eine Vielzahl elektrochemischer Festkörperzellen eingesetzt werden soll, werden diese vorteilhafter weise zu Elektrodenstapeln zusammengefasst, wobei die Anschlussstellen der positiven Stromableiter und der negativen Stromableiter an die Terminals (die sogenannten Stromableiterfähnchen) getrennt voneinander jeweils einen Stapel ausbilden. Die gestapelten positiven Stromableiter werden dann an das positive Terminal der Festkörperbatterie angeschlossen. Dies geschieht mit Hilfe eines Klemmverbinders, insbesondere mit Hilfe eines wellenförmigen, geriffelten oder glatten Klemmverbinders, vorzugsweise eines wellenförmigen oder geriffelten Klemmverbinders. Dabei ist darauf zu Achten, dass der Stromableiter der positiven Elektrode zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel und dem Anschlussbereich an das positive Terminal mäanderförmig ausgeführt ist. Dies wird erzielt, indem die Länge des positiven Stromableiters in dem Bereich zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel und dem Anschlussbereich an das positive Terminal größer ist als der Abstand zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel und dem Anschlussbereich an das positive Terminal.The method according to the invention is carried out in such a way that at least one electrochemical solid-state cell, comprising the at least one positive electrode, the at least one negative electrode and the at least one electrolyte, is provided first. If a large number of electrochemical solid-state cells are to be used, they are advantageously combined into electrode stacks, wherein the connection points of the positive current conductors and the negative current conductors to the terminals (the so-called Stromableiterfähnchen) form each separately a stack. The stacked positive current conductors are then connected to the positive terminal of the solid state battery. This is done by means of a clamp connector, in particular by means of a wave-shaped, corrugated or smooth clamping connector, preferably a wave-shaped or corrugated clamping connector. Care should be taken to ensure that the current conductor of the positive electrode between the outlet region of the at least one electrode stack and the connection region to the positive terminal is designed meandering. This is achieved by the length of the positive current conductor in the region between the exit region from the at least one electrode stack and the connection region to the positive terminal being greater than the distance between the exit region from the at least one electrode stack and the connection region to the positive terminal.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vielzahl von positiven Stromableitern aus mindestens einem Elektrodenstapel zu einem Stapel von positiven Stromableitern zusammengefasst und gemeinsam mittels einer Klemmverbindung direkt oder indirekt an das positive Terminal angebunden, sodass jeder der positiven Stromableiter zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel und dem Anschlussbereich an das positive Terminal mäanderförmig ausgestaltet ist.In one embodiment of the method according to the invention, a multiplicity of positive current conductors from at least one electrode stack are combined to form a stack of positive current conductors and connected together directly or indirectly to the positive terminal by means of a clamping connection, so that each of the positive current conductors between the outlet region of the at least one electrode stack and the connection area to the positive terminal meander-shaped.

Vorzugsweise wird mit dem negativen Stromableiter der negativen Elektrode analog vorgegangen, sodass auch hier eine mäanderförmige Ausgestaltung erzielt wird. Auch die negativen Stromableiter werden vorzugweise mit einer Klemmverbindung an das negative Terminal angebunden.Preferably, the negative current is conducted in the same way as the negative current conductor, so that a meandering configuration is achieved here as well. The negative current conductors are preferably connected to the negative terminal with a clamp connection.

Die erfindungsgemäße elektrochemische Festkörperbatterie findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einem Werkzeug oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Unter Werkzeugen sind dabei insbesondere Heimwerkzeuge sowie Gartenwerkzeuge zu verstehen. Unter Consumer-Elektronik-Produkten sind insbesondere Mobiltelefone, Tablet-PCs oder Notebooks zu verstehen.The solid-state electrochemical battery according to the invention advantageously finds use 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. Under tools are in particular home tools and garden tools to understand. Consumer electronics products are in particular mobile phones, tablet PCs or notebooks.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Festkörperbatterie zeichnet sich dadurch aus, dass durch die mäanderförmige Ausgestaltung der Anbindung der positiven Stromableiter und/oder der negativen Stromableiter an die jeweiligen Terminals eine Änderung der Anordnung, der Volumina und/oder der Form innerhalb der Festkörperbatterie während der Ladungszyklen (sogenannte Zell-Atmung oder Swelling) ausgeglichen werden kann. Die Gefahr des Abreißen der Stromableiter von dem Terminal wird so mit einfachen Mitteln effektiv reduziert. Außerdem ermöglicht die Verwendung von Klemmverbindern eine rasche, schonende und kostengünstige Anbindung der Stromableiter. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch leicht umsetzbar. Die Verwendung von Lithiumfolien als Aktivmaterial und Stromableiter verbessert durch den Verzicht auf weitere Materialien die Leitfähigkeit indem der elektrische Wiederstand positiven Elektrode sinkt.The solid-state battery according to the invention is characterized in that, due to the meandering design of the connection of the positive current conductors and / or the negative current conductors to the respective terminals, a change in the arrangement, the volumes and / or the shape within the solid-state battery during the charge cycles (so-called cell cycles). Respiration or swelling). The risk of tearing the current collector from the terminal is thus effectively reduced by simple means. In addition, the use of clamp connectors enables a rapid, gentle and cost-effective connection of the current collector. The method according to the invention can therefore be easily implemented. The use of lithium foils as active material and current conductor improves the conductivity by the elimination of other materials by the electrical resistance positive electrode decreases.

Figurenlistelist of figures

Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäße elektrochemische Festkörperbatterie;
  • 2 einen schematische Darstellung eines Elektrodenstapels in der Draufsicht; und
  • 3 eine schematisch Darstellung eines Elektrodenstapels in der Seitenansicht.
It shows:
  • 1 a schematic representation of a solid state electrochemical battery according to the invention;
  • 2 a schematic representation of an electrode stack in plan view; and
  • 3 a schematic representation of an electrode stack in the side view.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist der Aufbau einer elektrochemischen Festkörperbatterie 1 schematisch dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 1 kein Elektrodenstapel 2 dargestellt. Der Elektrodenstapel 2 ist stattdessen auf eine elektrochemische Festkörperzelle 3 mit jeweils einer positiven Elektrode 21 und einer negativen Elektrode 22 reduziert. Eine positive Elektrode 21, umfassend einen positiven Stromableiter 31 und ein positives Aktivmaterial 41, ist über ein mäanderförmig geführtes positives Stromableiterfähnchen 51 des positiven Stromableiters 31 mittels eines Klemmverbinders 61 mit dem positiven Terminal 11 verbunden. Gegenüberliegend befindet sich eine negative Elektrode 22, die ein negatives Aktivmaterial 42 und einen negativen Stromableiter 32 umfasst, über welchen die negative Elektrode 22 über ein mäanderförmig geführtes negatives Stromableiterfähnchen 52 des negativen Stromableiters 32 mittels eines Klemmverbinders 62 mit dem negativen Terminal 12 verbindet. Die positive Elektrode 21 und die negative Elektrode 22 sind in einem Gehäuse 4 angeordnet.In 1 is the construction of a solid-state electrochemical battery 1 shown schematically. For clarity, is in 1 no electrode stack 2 shown. The electrode stack 2 instead is on a solid state electrochemical cell 3 each with a positive electrode 21 and a negative electrode 22 reduced. A positive electrode 21 comprising a positive current conductor 31 and a positive active material 41 , is a meandering positive current collector flag 51 of the positive current conductor 31 by means of a clamp connector 61 with the positive terminal 11 connected. Opposite is a negative electrode 22 that is a negative active material 42 and a negative current collector 32 includes, over which the negative electrode 22 via a meander-shaped negative Stromableiterfähnchen 52 of the negative current conductor 32 by means of a clamp connector 62 with the negative terminal 12 combines. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are in a housing 4 arranged.

Das positive Aktivmaterial 41 ist ebenso wie der positive Stromableiter 31 (inklusive des positiven Stromableiterfähnchens 51) vorzugsweise aus elementarem Lithium in Form einer Lithiumfolie gefertigt. Das negative Aktivmaterial 42 umfasst beispielsweise ein NCM-Mischoxid als Aktivmaterial. Der negative Stromableiter 32 (inklusive des negativen Stromableiterfähnchens 52) ist vorzugsweise aus einem Metall gefertigt, z.B. aus einer Aluminiumfolie.The positive active material 41 is as well as the positive current conductor 31 (including the positive Stromableiterfähnchens 51 ) is preferably made of elemental lithium in the form of a lithium foil. The negative active material 42 includes, for example, an NCM mixed oxide as the active material. The negative current collector 32 (including the negative Stromableiterfähnchens 52 ) is preferably made of a metal, for example of an aluminum foil.

Der Festelektrolyt 15 trennt die positive Elektrode 21 und die negative Elektrode 22 mechanisch voneinander und stellt gleichzeitig eine ionenleitfähige Verbindung zwischen den beiden Elektroden her. Der Festelektrolyt 15 übernimmt so auch die Aufgabe des Separators. Als Festelektrolyt 15 wird ein Polymerelektrolyt, beispielsweise ein Gemisch aus Polyethylenoxid und Li(CF3)SO2NSO2(CF3) (LiTFSI) eingesetzt.The solid electrolyte 15 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 mechanically from each other and at the same time produces an ion-conductive connection between the two electrodes. The solid electrolyte 15 takes over the task of the separator. As a solid electrolyte 15 becomes a Polymer electrolyte, for example, a mixture of polyethylene oxide and Li (CF 3 ) SO 2 NSO 2 (CF 3 ) (LiTFSI) used.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektrodenstapels 2 in der Draufsicht. Im Vordergrund ist eine positive Elektrode 21 zu erkennen, welche aus einer Lithiumfolie besteht. Die Lithiumfolie übernimmt vorliegend die Aufgabe des positiven Stromableiters 31 sowie des positiven Aktivmaterials 41. Die Lithiumfolie ist im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und weist in einem Bereich ein positives Stromableiterfähnchen 51 auf, welches ebenfalls aus einer Lithiumfolie gefertigt ist. Die in dem Elektrodenstapel 2 darunterliegenden positiven Elektroden 21 sind analog ausgestaltet und so angeordnet, dass sämtliche positiven Stromableiterfähnchen 51 deckungsgleich übereinander liegen. Die negative Elektroden 22 sind in der vorliegenden Draufsicht nicht erkennbar. Lediglich die jeweiligen negativen Stromableiterfähnchen 52 ragen über die Ausdehnung der obersten positiven Elektrode 21 hinaus und sind so zu sehen. Die Anbindung des Elektrodenstapels 2 an das positive Terminal 11 bzw. das negative Terminal 12 erfolgt gemeinsam für sämtliche positiven Elektroden 21 über den Stapel der positiven Stromableiterfähnchen 51 bzw. gemeinsam für sämtliche negativen Elektroden 22 über den Stapel der negativen Stromableiterfähnchen 52. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Anschluss die Terminals 11, 12 vorliegend nicht gezeigt. 2 shows a schematic representation of an electrode stack 2 in the plan view. In the foreground is a positive electrode 21 to recognize which consists of a lithium foil. In the present case, the lithium foil takes over the task of the positive current conductor 31 as well as the positive active material 41 , The lithium foil is substantially rectangular and has a positive Stromableiterfähnchen in one area 51 on, which is also made of a lithium foil. The in the electrode stack 2 underlying positive electrodes 21 are designed analogously and arranged so that all positive Stromableiterfähnchen 51 congruent superimposed. The negative electrodes 22 are not visible in the present plan view. Only the respective negative Stromableiterfähnchen 52 protrude beyond the extent of the top positive electrode 21 out and are so seen. The connection of the electrode stack 2 to the positive terminal 11 or the negative terminal 12 takes place together for all positive electrodes 21 over the stack of positive current collector flags 51 or together for all negative electrodes 22 over the stack of negative current collector flags 52 , For clarity, the terminal is the terminals 11 . 12 not shown here.

3 zeigt den Elektrodenstapel 2 gemäß 2 in der Seitenansicht aus der in 2 gezeigten Blickrichtung A. Es ist der Aufbau aus abwechselnden positiven Elektroden 21 und negativen Elektroden 22 zu erkennen, wobei zwischen diesen Elektrolyt 15 angeordnet ist. Die positiven Stromableiterfähnchen 51 der positiven Elektroden 21 liegen in dieser Ansicht im Vordergrund und können im Stapel mäanderförmig geführt und so mit einem Klemmverbinder 61 an das positive Terminal 11 angeschlossen werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die in der vorliegenden Ansicht im Hintergrund liegenden negativen Stromableiterfähnchen 52 der negativen Elektroden 22 sowie deren Anschluss an das negative Terminal 12 nicht gezeigt. 3 shows the electrode stack 2 according to 2 in the side view from the in 2 shown viewing direction A , It is the construction of alternating positive electrodes 21 and negative electrodes 22 to recognize, being between these electrolyte 15 is arranged. The positive current collector flags 51 the positive electrodes 21 lie in this view in the foreground and can meander in the stack out and so with a clamp connector 61 to the positive terminal 11 be connected. For the sake of clarity, the negative current drainage flags are in the background in the present view 52 the negative electrodes 22 as well as their connection to the negative terminal 12 Not shown.

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

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2009224035 [0003]JP 2009224035 [0003]
  • KR 20150040454 [0004]KR 20150040454 [0004]

Claims (10)

Elektrochemische Festkörperbatterie (1), umfassend mindestens einen Elektrodenstapel (2), mindestens ein positives Terminal (11) und mindestens ein negatives Terminal (12) wobei jeder Elektrodenstapel (2) mindestens eine elektrochemische Festkörperzelle (3) umfasst, und jede elektrochemische Festkörperzelle (3) umfasst: (i) mindestens eine positive Elektrode (21), umfassend einen positiven Stromableiter (31), welcher die mindestens eine positive Elektrode (21) elektrisch leitend mit einem positiven Terminal (11) verbindet; (ii) mindestens eine negative Elektrode (22), umfassend einen negativen Stromableiter (32), welcher die mindestens eine negative Elektrode (22) elektrisch leitend mit einem negativen Terminal (22) verbindet; und (iii) mindestens einen Festelektrolyt (15), welcher mindestens zwischen der negativen Elektrode (22) und der positiven Elektrode (21) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der positive Stromableiter (31) der positive Elektrode (21) zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel (2) und dem Anschlussbereich an das positive Terminal (11) mäanderförmig ausgeführt ist.Electrochemical solid state battery (1) comprising at least one electrode stack (2), at least one positive terminal (11) and at least one negative terminal (12) each electrode stack (2) comprising at least one solid state electrochemical cell (3), and each solid state electrochemical cell (3 ) comprises: (i) at least one positive electrode (21) comprising a positive current collector (31) electrically connecting the at least one positive electrode (21) to a positive terminal (11); (ii) at least one negative electrode (22) comprising a negative current collector (32) electrically connecting the at least one negative electrode (22) to a negative terminal (22); and (iii) at least one solid electrolyte (15) disposed at least between the negative electrode (22) and the positive electrode (21); characterized in that the positive current conductor (31) of the positive electrode (21) between the outlet region of the at least one electrode stack (2) and the connection region to the positive terminal (11) is designed meandering. Elektrochemische Festkörperbatterie (1) nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine positive Stromableiter (31) eine Metallfolie ist, welche mit einer Klemmverbindung direkt oder indirekt an das positive Terminal (11) angebunden ist.Electrochemical solid-state battery (1) according to Claim 1 wherein the at least one positive current conductor (31) is a metal foil, which is connected with a clamping connection directly or indirectly to the positive terminal (11). Elektrochemische Festkörperbatterie (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine positive Stromableiter (31) eine Metallfolie ist, welche Lithium und/oder eine Lithiumlegierung umfasst.Electrochemical solid-state battery (1) according to Claim 1 or 2 wherein the at least one positive current conductor (31) is a metal foil comprising lithium and / or a lithium alloy. Elektrochemische Festkörperbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mäanderförmige Ausgestaltung des positiven Stromableiters (31) dadurch erreicht wird, dass die Länge des positiven Stromableiters (31), insbesondere in Form eines positiven Stromableiterfähnchens (51), zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel (2) und dem Anschlussbereich an das positive Terminal (11) größer ist als der Abstand zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel (2) und dem Anschlussbereich an das positive Terminal (11).Electrochemical solid state battery (1) according to one of Claims 1 to 3 , wherein the meander-shaped configuration of the positive Stromableiters (31) is achieved in that the length of the positive Stromableiters (31), in particular in the form of a positive Stromableiterfähnchens (51), between the exit region of the at least one electrode stack (2) and the connection area the positive terminal (11) is greater than the distance between the exit region from the at least one electrode stack (2) and the connection region to the positive terminal (11). Elektrochemische Festkörperbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Vielzahl von positiven Stromableitern (31), insbesondere in Form von positiven Stromableiterfähnchen (51), aus mindestens einem Elektrodenstapel (2) zu einem Stapel von positiven Stromableitern (31) zusammengefasst und gemeinsame mittels einer Klemmverbindung direkt oder indirekt an das positive Terminal (11) angebunden werden, wobei jeder der positiven Stromableiter (31), insbesondere in Form von positiven Stromableiterfähnchen (51), zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel (2) und dem Anschlussbereich an das positive Terminal (11) mäanderförmig ausgestaltet ist.Electrochemical solid state battery (1) according to one of Claims 1 to 4 in which a multiplicity of positive current conductors (31), in particular in the form of positive current collector tabs (51), are combined from at least one electrode stack (2) into a stack of positive current conductors (31) and common via a clamping connection directly or indirectly to the positive terminal (11) are connected, wherein each of the positive current conductor (31), in particular in the form of positive Stromableiterfähnchen (51) between the outlet region of the at least one electrode stack (2) and the connection area to the positive terminal (11) is designed meandering. Elektrochemische Festkörperbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der negative Stromableiter (32) der negativen Elektrode (22) zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel (2) und dem Anschlussbereich an das negative Terminal (12) mäanderförmig ausgeführt ist.Electrochemical solid state battery (1) according to one of Claims 1 to 5 in which the negative current conductor (32) of the negative electrode (22) is meander-shaped between the exit region from the at least one electrode stack (2) and the connection region to the negative terminal (12). Elektrochemische Festkörperbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Klemmverbindung direkt an das positive Terminal (11) angebunden ist.Electrochemical solid state battery (1) according to one of Claims 1 to 6 , wherein the clamping connection is connected directly to the positive terminal (11). Elektrochemische Festkörperbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Klemmverbindung über einen wellenförmigen, geriffelten oder glatten Klemmverbinder (61) erzielt wird.Electrochemical solid state battery (1) according to one of Claims 1 to 7 wherein the clamping connection is achieved via a corrugated, fluted or smooth clamping connector (61). Verfahren zur Herstellung einer Festkörperbatterie (1), umfassend mindestens einen Elektrodenstapel (2), mindestens ein positives Terminal (11) und mindestens ein negatives Terminal (12), wobei jeder Elektrodenstapel (2) mindestens eine elektrochemische Festkörperzelle (3) umfasst, und jede elektrochemische Festkörperzelle (3) umfasst: (i) mindestens eine positive Elektrode (21), umfassend mindestens einen positiven Stromableiter (31), welcher die mindestens eine positive Elektrode (21) elektrisch leitend mit einem positiven Terminal (11) verbindet; (ii) mindestens eine negative Elektrode (22), umfassend mindestens einen negativen Stromableiter (32), welcher die mindestens eine negative Elektrode (22) elektrisch leitend mit einem negativen Terminal (12) verbindet; und (iii) mindestens einen Festelektrolyt (15), welcher mindestens zwischen der negativen Elektrode (22) und der positiven Elektrode (21) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der positive Stromableiter (31) der positive Elektrode (21) zwischen dem Austrittsbereich aus dem mindestens einen Elektrodenstapel (2) und dem Anschlussbereich an das positive Terminal (11) mäanderförmig ausgeführt wird.Method for producing a solid-state battery (1) comprising at least one electrode stack (2), at least one positive terminal (11) and at least one negative terminal (12), each electrode stack (2) comprising at least one solid-state electrochemical cell (3), and each solid state electrochemical cell (3) comprising: (i) at least one positive electrode (21) comprising at least one positive current conductor (31) electrically connecting the at least one positive electrode (21) to a positive terminal (11); (ii) at least one negative electrode (22) comprising at least one negative current conductor (32) electrically connecting the at least one negative electrode (22) to a negative terminal (12); and (iii) at least one solid electrolyte (15) disposed at least between the negative electrode (22) and the positive electrode (21); characterized in that the positive current conductor (31) of the positive electrode (21) between the outlet region of the at least one electrode stack (2) and the connection region to the positive terminal (11) is executed meandering. Verwendung einer elektrochemischen Festkörperbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer nach einem Verfahren nach Anspruch 9 erhaltenen elektrochemischen Festkörperbatterie (1) 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 a solid state electrochemical battery (1) according to any one of Claims 1 to 8th or one after a procedure Claim 9 obtained electrochemical solid-state battery (1) 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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