[发明专利]具有均匀的沉积行为的复合电极

说明书

本发明涉及一种用于电化学的固体电池的复合电极，其包括:至少一个包括至少一种第一固体电解质的基本上非多孔的固体电解质层；至少一个包括至少一种第二固体电解质的多孔的固体电解质层；和至少一个集流体层，多孔的固体电解质层布置在集流体层的至少一个表面上且布置在基本上非多孔的固体电解质层和集流体层之间；多孔的固体电解质层的微孔的表面的至少一部分通过具有至少一种用于减小第二固体电解质和元素锂之间的界面电阻的材料的覆层已被修改；和多孔的固体电解质层的所述微孔的表面的所述覆层的层厚度随着相应的微孔表面与集流体层的增大的间距而减小。本发明也涉及制造这种复合电极的方法、其应用以及包括这种复合电极的电化学固体电池。

技术领域

本发明涉及一种复合电极，所述复合电极包括至少一个多孔的固体电解质层，并且其在电化学固体电池中使用作为负电极的情况下在沉积元素（elementar）锂时具有均匀的沉积行为。本发明也涉及用于制造这种复合电极的方法以及其应用。

背景技术

借助电池组能够存储电能量。电池组将化学反应能量转化成电能量。在此情况下，区分一次电池组和二次电池组。一次电池组仅能够一次性地有功能能力，而二次电池组、也称为蓄电池则是能够充电的。电池组在此包括一个或多个电池组电池。

在蓄电池中尤其是应用到所谓的锂离子电池组电池。其尤其是以高能量密度、热学稳定性和尤其小的自放电而出众。锂离子电池组电池尤其是在机动车中、尤其是电动车中得以应用。

锂离子电池组电池通常包括正电极和负电极，其中该正电极被称为阴极，而该负电极被称为阳极。电极分别包括至少一个集流体和至少一种活性材料。更新的发展目标对准于固体电解质的应用。其可以阻止元素锂的枝状晶形的沉积并且因此提高在使用金属锂作为活性材料的情况下的安全性。金属锂由于更高的可实现的能量密度而优选地作为阳极活性材料来使用。由金属锂组成的密集型（kompakt）电极具有与隔板（Separator）的小界面并且因此在运行电化学固体电池的期间导致高电流密度和由此引起的损坏机制，例如枝状晶生长。

E. D. Wachsman和Maryland大学的工作人员提议了一种多孔的锂金属阳极的应用，其在锂-硫电池组中得以应用 (https://ecs.confex.com/ecs/232/webprogram/Paper103639.html)。

US 2017/187063公开一种电解质材料，其包括能够传导锂的陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒被分布在由能够传导锂的固体聚合物、电解质盐和化学添加剂组成的基质（Matrix）中，以便形成陶瓷-聚合物复合材料，其中化学添加剂被配置，使得减小在陶瓷颗粒和能够传导离子的固体聚合物之间的界面的离子电阻（Ionenwiderstand）。

JP2017-117672公开一种用于制造完全固体的能量存储器设备的方法，其包括以下步骤：在第一绝缘衬底上形成正电极集流体；在正电极的集流体上形成正电极层；在正电极层上形成第一固体电解质层；在第二绝缘衬底上形成负的电极集流体；在负电极的集流体上形成负的电极层；在负的电极层上形成第二固体电解质层；在第一和第二固体电解质层其中至少之一上形成附着的固体电解质层；和通过附着的固体电解质层来将第一固体电解质层和第二固体电解质层彼此连接。

发明内容

本发明的主题是针对电化学的固体电池的复合电极，其包括：

至少一个基本上非多孔的（nicht porös）固体电解质层，所述基本上非多孔的固体电解质层包括至少一种第一固体电解质；

至少一个多孔的固体电解质层，所述多孔的固体电解质层包括至少一种第二固体电解质；和

至少一个集流体层，

其中

该多孔的固体电解质层被布置在集流体层的至少一个表面上并且被布置在基本上非多孔的固体电解质层和集流体层之间；