[发明专利]用于基于锂的固态电池的复合阴极层结构及其制造方法

权利要求书

1.一种用于基于锂的固态电池的复合阴极层结构，其中，由不传导锂离子的电子传导材料组成的屏障层(3)存在于阴极层(1)的一表面上，所述阴极层(1)包括适合于锂离子的临时储存的活性材料、传导锂离子和电子的材料，以及形成屏障层或固体电解质且由不传导电子但传导锂离子的材料组成的另一层(2)存在于所述阴极层(1)的相对表面上，以及这些层通过作为烧结结果的材料-材料粘合而接合到所述阴极层(1)的相应的所述表面。

2.如权利要求1所述的复合阴极层结构，其特征在于，所述阴极层(1)包括适合于锂离子的临时储存的活性材料、传导锂离子和电子的材料，

和/或

所述屏障层(3)包括金属或者含碳玻璃或含碳陶瓷材料，

和/或

所述另一层(2)包括锂离子传导玻璃或锂离子传导陶瓷材料。

3.如权利要求1或2所述的复合阴极层结构，其特征在于，存在陶瓷材料以匹配所述屏障层(3)和所述另一层(2)中的热膨胀。

4.如前述权利要求中任一项所述的复合阴极层结构，其特征在于，所述阴极层(1)、所述屏障层(3)和/或所述另一层(2)包括具有另外添加物的基于氧化锂的玻璃，尤其Li₂O-B₂O₃或Li₂O-P₂O₅类型的玻璃。

5.如前述权利要求中任一项所述的复合阴极层结构，其特征在于，附加地形成固体电解质的层已通过作为烧结到所述另一层(2)的结果的材料-材料粘合而接合到所述另一层(2)的表面。

6.如前述权利要求中任一项所述的复合阴极层结构，其特征在于，活性材料的比例在每种情况下在所述阴极层(1)中，从所述阴极层(1)的中间指向所述屏障层(3)和所述另一层(2)的方向而减小。

7.一种用于制造如前述权利要求中任一项所述的复合阴极层结构的方法，其特征在于，包括有机粘合剂和溶剂以及存在于其中的粉状活性材料、传导锂离子的粉状材料和粉状电子传导材料的至少一个绿片材在一个表面上设置有或涂覆有包括传导锂离子的粉状材料的片材或膏状物，以及在相对表面上设置有或涂覆有包括电子传导材料、尤其金属或碳的片材或膏状物；

由此，在热处理中，首先去除有机组分，随后执行烧结，在所述烧结中，通过材料-材料粘合将所述阴极层(1)在其区域上接合到所述屏障层(3)和所述另一层(2)。

8.如前一项权利要求所述的方法，其特征在于，使用微波且使用烧结助剂执行所述热处理，所述微波优选地具有在从2GHz到3GHz的范围内的频率，在所述烧结助剂的材料中存在碳或所述烧结助剂由碳组成。

9.如前两项权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用体积比例为50％到85％的活性材料、体积比例为10％到35％的锂离子传导玻璃或锂离子传导陶瓷材料、以及体积比例为5％到15％的电子传导材料制造用于所述阴极层(1)的片材，所述电子传导材料尤其是碳，

所述另一层(2)包括存在于所述阴极层中的所述锂离子传导材料，以及

所述屏障层(3)包括：体积比例为80％到95％的玻璃或陶瓷材料；以及体积比例为5％到20％的电子传导材料、或金属，所述电子传导材料尤其是碳，所述金属尤其是金属泡沫、丝网、纱布或非织造布，

其中，存在的所述比例在每种情况下都不考虑有机粘合剂和溶剂的比例。

10.如前三项权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述阴极层(1)包括已层压在彼此顶部的至少三个单独片材，以及

已使所述片材中存在的活性材料的所述比例从由所述至少三个片材形成的层叠体的中间向外减小。