DE102016217702A1 - Composite material for an electrode of a galvanic cell - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine galvanische Zelle, bei welcher wenigstens eine Elektrode aus einem Kompositmaterial besteht. Dabei weist das Kompositmaterial ein elektrochemisches Aktivmaterial, einen Festkörperelektrolyt und eine Matrix zum Einbetten sowie zum ionisch leitfähigen Verbinden wenigstens des elektrochemischen Aktivmaterials und Festkörperelektrolyts auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus. Die Matrix weist ein Polymermaterial, dessen Vorstufen oder dessen Präpolymere auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus. Schließlich ist die Matrix chemisch- oder strahlungsinduziert ausgehärtet.The invention relates to a galvanic cell in which at least one electrode consists of a composite material. In this case, the composite material comprises an electrochemical active material, a solid electrolyte and a matrix for embedding and for ionically conductive bonding of at least the electrochemical active material and solid electrolyte or at least substantially consists thereof. The matrix comprises or at least substantially consists of a polymeric material, its precursors or prepolymers. Finally, the matrix is chemically or radiation-induced cured.

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Elektrodenmaterialien für galvanische Zellen, insbesondere für Lithiumionen-Festkörperbatterien, und betrifft insbesondere ein Kompositmaterial, eine galvanische Zelle mit einem solchen Kompositmaterial, ein Verfahren zur Herstellung einer galvanischen Zelle und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen galvanischen Zelle.The present invention is in the field of electrode materials for galvanic cells, in particular for lithium-ion solid-state batteries, and more particularly relates to a composite material, a galvanic cell with such a composite material, a method for producing a galvanic cell and a motor vehicle with such a galvanic cell.

Bisher werden viele Kraftfahrzeuge, wie PKW, LKW, Busse, Boote und Motorräder, mit einem Benzin- oder Dieselmotor angetrieben. Jedoch hat in den letzten Jahren eine Entwicklung hin zu elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Hybridfahrzeugen stattgefunden. Solche Fahrzeuge werden zumindest teilweise mittels eines elektrischen Motors angetrieben und weisen heute üblicherweise zur Bereitstellung von elektrischer Energie Lithiumionen-Batterien mit einem flüssigen oder gelartigen Elektrolyten auf. Dabei ist der flüssige oder gelartige Elektrolyt typischerweise brennbar.So far, many motor vehicles, such as cars, trucks, buses, boats and motorcycles, powered by a gasoline or diesel engine. However, in recent years, there has been development toward electric powered vehicles and hybrid vehicles. Such vehicles are at least partially powered by an electric motor and today typically have lithium ion batteries with a liquid or gel electrolyte to provide electrical energy. The liquid or gel electrolyte is typically combustible.

Demgegenüber ist bei Festkörperbatterien der Elektrolyt ein Festkörper und typischerweise nicht entzündlich. Solche Festkörperbatterien weisen eine oder mehrere galvanische Zellen auf, speziell Festkörper-Sekundärzellen, mit zwei Elektroden und einem Separator, welcher den Festkörperelektrolyt aufweist, wobei die beiden Elektroden und der Separator zumindest im Wesentlichen jeweils ein Festkörper sind. Die beiden Elektroden haben jeweils ein Elektrodenpotential, wobei die beiden Elektrodenpotentiale, zumindest im stromlosen, geladenen Zustand, voneinander verschieden sind. Dieser Potentialunterschied lässt sich als Klemmenspannung und bei stromloser Messung als Leerlaufspannung der galvanischen Zelle messen.In contrast, in solid state batteries, the electrolyte is a solid and typically not flammable. Such solid-state batteries have one or more galvanic cells, especially solid-state secondary cells, with two electrodes and a separator, which has the solid electrolyte, wherein the two electrodes and the separator are at least substantially each a solid. The two electrodes each have an electrode potential, wherein the two electrode potentials, at least in the currentless, charged state, are different from each other. This potential difference can be measured as the terminal voltage and, in the case of no-current measurement, as the open-circuit voltage of the galvanic cell.

Im Rahmen der Erfindung wird, wie auf dem Gebiet der Batterietechnik üblich, die Elektrode mit dem niedrigeren Elektrodenpotential als „negative Elektrode“ oder auch „Anode“ und die Elektrode mit dem höheren Elektrodenpotential als „positive Elektrode“ oder auch „Kathode“ bezeichnet. Auch wird die in normalen Betriebszuständen einer galvanischen Zelle elektrisch positivere Kathode als „Pluspol“ und die elektrisch negativere Anode als „Minuspol“ bezeichnet.In the context of the invention, as is common in the field of battery technology, the electrode with the lower electrode potential referred to as "negative electrode" or "anode" and the electrode with the higher electrode potential as "positive electrode" or "cathode". Also, the cathode which is more electrically positive in normal operating conditions of a galvanic cell is referred to as a "positive pole" and the electrically negative anode as a "negative pole".

Die negative Elektrode besteht aus einem Metall, dessen Ionen an der galvanischen Reaktion beteiligt sind, oder weist ein elektrochemisches Aktivmaterial zur Speicherung von an der galvanischen Reaktion beteiligten Metallionen auf. Auch die positive Elektrode weist ein elektrochemisches Aktivmaterial zur Speicherung dieser Metallionen auf. So können insbesondere bei Lithiumionen-Interkalationsbatterien die Lithiumionen bei der positiven Elektrode mittels Einlagerung in der Gitterstruktur von vorzugsweise lithiiertem bzw. lithiierbarem Kobaltoxid, welches als elektrochemisches Aktivmaterial für die positive Elektrode dient, gespeichert werden. Bei der negativen Elektrode können die Lithiumionen mittels Einlagerung in der Gitterstruktur vorzugsweise von Graphit, welches als elektrochemisches Aktivmaterial für die negative Elektrode dient, gespeichert werden. Der Separator leitet in Zusammenwirkung mit dem Festkörperelektrolyt die Metallionen zwischen den beiden Elektroden und isoliert die beiden Elektroden elektrisch voneinander, so dass bei geschlossenem Stromkreis der elektrische Strom außerhalb der galvanischen Zelle fließt und zur Stromversorgung genutzt werden kann, während die Metallionen innerhalb der galvanischen Zelle fließen.The negative electrode is made of a metal whose ions are involved in the galvanic reaction, or has an electrochemical active material for storing metal ions involved in the galvanic reaction. The positive electrode also has an electrochemical active material for storing these metal ions. Thus, particularly in lithium ion intercalation batteries, the lithium ions at the positive electrode can be stored by incorporation in the lattice structure of preferably lithiated lithivatable cobalt oxide which serves as the positive electrode electrochemical active material. In the case of the negative electrode, the lithium ions can preferably be stored by incorporation in the lattice structure of graphite, which serves as the electrochemical active material for the negative electrode. The separator, in cooperation with the solid electrolyte, conducts the metal ions between the two electrodes and electrically isolates the two electrodes so that when the circuit is closed the electrical current flows outside the galvanic cell and can be used for power supply while the metal ions flow within the galvanic cell ,

Die PatentschriftDE 199 48 548 B4 beschreibt eine in elektrochemischen Bauelementen verwendbare pastöse Masse, umfassend ein organisches Polymer oder eine hieraus bestehende Matrix und eines als Festkörperelektrolyt oder ionischer Zwischenleiter geeigneten, in der Matrix vorzugsweise nicht löslichen, anorganischen Anteils in Form einer Festsubstanz. Aus dieser pastösen Masse lässt sich eine Festkörperelektrolytschicht für und eine galvanischen Zelle mit einer solchen Festkörperelektrolytschicht herstellen.The patent DE 199 48 548 B4 describes a pasty mass which can be used in electrochemical components, comprising an organic polymer or a matrix consisting thereof and an inorganic fraction which is suitable as a solid electrolyte or ionic intermediate conductor and which is preferably insoluble in the matrix in the form of a solid substance. From this pasty mass can be a solid electrolyte layer for and produce a galvanic cell with such a solid electrolyte layer.

Die PatentanmeldungUS 2009/0092903 A1 beschreibt eine Lithiumionen-Festkörperbatterie, deren Kathode aus einer Mischung eines Kathoden-Aktivmaterials, eines elektrisch leitfähigen Materials und eines festen ionisch leitfähigen Materials mittels Sintern hergestellt wird.The patent application US 2009/0092903 A1 describes a lithium ion solid-state battery whose cathode is made of a mixture of a cathode active material, an electrically conductive material and a solid ionic conductive material by means of sintering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Leistungsfähigkeit, insbesondere die elektrische Leistungsfähigkeit, die elektrische Energiedichte und/oder die elektrische oder mechanische Belastbarkeit, von Kompositmaterialien für galvanische Zellen sowie die Leistungsfähigkeit und/oder den Leistungsumfang von galvanischen Zellen zu steigern und deren Herstellung zu vereinfachen.The invention is based on the object to increase the performance, in particular the electrical performance, the electrical energy density and / or the electrical or mechanical strength of composite materials for galvanic cells and the performance and / or the scope of galvanic cells and their production simplify.

Die Erfindung löst diese Aufgabe jeweils durch ein Kompositmaterial gemäß der Lehre des unabhängigen Anspruchs 1, eine galvanische Zelle gemäß der Lehre des unabhängigen Anspruchs 12, ein Verfahren zur Herstellung einer galvanischen Zelle gemäß der Lehre des unabhängigen Anspruchs 14 und ein Kraftfahrzeug gemäß der Lehre des unabhängigen Anspruchs 15. Bevorzugte Ausführungsformen, Weiterbildungen oder Varianten sind insbesondere Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention achieves this object in each case by a composite material according to the teaching ofindependent claim 1, a galvanic cell according to the teaching ofindependent claim 12, a method for producing a galvanic cell according to the teaching ofindependent claim 14 and a motor vehicle according to the teaching ofindependent Claim 15. Preferred embodiments, developments or variants are in particular subject of the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Kompositmaterial für eine Elektrode einer galvanischen Zelle, insbesondere für eine Elektrode einer Festkörper-Sekundärzelle. Dabei weist das Kompositmaterial ein elektrochemisches Aktivmaterial, einen Festkörperelektrolyt und eine Matrix zum Einbetten sowie zum ionisch leitfähigen Verbinden wenigstens des elektrochemischen Aktivmaterials und Festkörperelektrolyts auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus. Die Matrix weist ein Polymermaterial, dessen Vorstufen oder dessen Präpolymere auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus. Zudem ist die Matrix chemisch- oder strahlungsinduziert ausgehärtet oder aushärtbar. Das elektrochemische Aktivmaterial, der Festkörperelektrolyt und die Matrix sind so durchmengt und insbesondere ist das Kompositmaterial so zusammengesetzt, dass zumindest eine Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials elektrisch leitfähig sowie zumindest der Festkörperelektrolyt und die Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials ionisch leitfähig sind, insbesondere bezüglich der mit dem Aktivmaterial und dem Festkörperelektrolyt korrespondierenden Ionen, miteinander verbunden sind.A first aspect of the invention relates to a composite material for an electrode of a galvanic cell, in particular for an electrode of a solid state secondary cell. This shows that Composite material, an electrochemical active material, a solid electrolyte and a matrix for embedding and for ionically conductive bonding of at least the electrochemical active material and solid electrolyte on or at least substantially thereof. The matrix comprises or at least substantially consists of a polymeric material, its precursors or prepolymers. In addition, the matrix is chemically or radiation-induced cured or hardened. The electrochemical active material, the solid electrolyte and the matrix are so interspersed, and in particular, the composite material is composed so that at least a plurality of particles of the electrochemical active material are electrically conductive and at least the solid electrolyte and the plurality of particles of the electrochemical active material are ionically conductive, in particular with respect to with the active material and the solid electrolyte corresponding ions are interconnected.

Unter einem „Kompositmaterial“ ist im Sinne der Erfindung ein Material zu verstehen, welches ein Gemisch aus wenigstens zwei verschiedenen Materialien, nämlich ein Füllmaterial und eine Matrix bzw. ein Matrix-Material, aufweist oder zumindest im Wesentlichen daraus besteht. Dabei sind das Füllmaterial und das Matrix-Material miteinander durchmengt, wobei das Füllmaterial aus einer Vielzahl von Teilchen besteht und in das Matrix-Material eingebettet ist. Insbesondere verbindet das Matrix-Material die Vielzahl von Teilchen des Füllmaterials und, falls vorhanden, weitere Materialien und bildet also die sogenannte Matrix des Kompositmaterials. Vorzugsweise sind die verschiedenen Materialien des Kompositmaterials miteinander homogen durchmischt. Die Durchmischung kann dabei insbesondere zumindest entlang einer Achse einen Gradienten oder eine Abstufung bezüglich des Mischungsverhältnisses der verschiedenen Materialien aufweisen. Insbesondere sind Teilchenverbundwerkstoffe, Partikelverbunde, Dispersionswerkstoffe, Faserverbundwerkstoffe und Komposite, welche etwa als Füllungsmaterialien in der Zahnmedizin eingesetzt werden, Kompositmaterialien im Sinne der Erfindung.For the purposes of the invention, a "composite material" is to be understood as meaning a material which comprises or at least essentially consists of a mixture of at least two different materials, namely a filling material and a matrix or a matrix material. In this case, the filler material and the matrix material are mixed with each other, wherein the filler material consists of a plurality of particles and is embedded in the matrix material. In particular, the matrix material combines the plurality of particles of the filler material and, if present, other materials and thus forms the so-called matrix of the composite material. Preferably, the different materials of the composite material are homogeneously mixed with each other. In this case, the mixing may in particular have a gradient or a gradation with regard to the mixing ratio of the different materials, at least along one axis. In particular, particle composites, particle composites, dispersion materials, fiber composites and composites, which are used, for example, as filling materials in dentistry, composite materials in the context of the invention.

Unter „elektrisch leitfähig“ ist, wie in der Elektrochemie üblich, die Leitfähigkeit mittels Elektronenfluss zu verstehen.As used in electrochemistry, the term "electrically conductive" is to be understood as meaning conductivity by means of electron flow.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Kompositmaterials kann insbesondere darin liegen, dass das Kompositmaterial ausgehärtet oder für die Verwendung als Elektrodenmaterial zumindest aushärtbar und damit nicht flüssig ist. Auf diese Weise wird insbesondere ermöglicht, eine Elektrode für eine galvanische Zelle, insbesondere eine Festkörper-Sekundärzelle, mit diesem Kompositmaterial herzustellen. Zudem lässt sich das erfindungsgemäße Kompositmaterial, wenn es noch nicht ausgehärtet ist, einfacher verarbeiten und insbesondere formen als ein festes Elektrodenmaterial, so dass die Herstellung einer Vielzahl unterschiedlicher, insbesondere auch irregulärer Elektrodenformen ermöglicht wird. Aus der Formbarkeit kann sich als weiterer Vorteil ergeben, dass sich zwischen der aus diesem Kompositmaterial hergestellten Elektrode und einem Festkörper-Separator mit einem Festkörperelektrolyten ein guter ionischer Kontakt herstellen lässt. Insbesondere lässt sich auf diese Weise der Widerstandswert, den die Metallionen beim Übergang zwischen dem elektrochemischen Aktivmaterial des Kompositmaterials und dem Festkörperelektrolyt erfahren, gegenüber einer Ausführung mit einer herkömmlichen Elektrode verringern und sich somit die Leistungsfähigkeit einer galvanischen Zelle, die insbesondere eine Festkörperzelle also etwa eine Festkörper-Sekundärzelle ist, steigern.An advantage of the composite material according to the invention may in particular be that the composite material is cured or at least curable for use as electrode material and thus not liquid. In this way it is possible in particular to produce an electrode for a galvanic cell, in particular a solid-state secondary cell, with this composite material. In addition, the composite material according to the invention, if it has not yet cured, can be processed more easily and shaped in particular than a solid electrode material, so that the production of a multiplicity of different, in particular irregular, electrode forms is made possible. From the moldability, it may prove to be a further advantage that a good ionic contact can be produced between the electrode produced from this composite material and a solid state separator with a solid electrolyte. In particular, it is possible in this way to reduce the resistance value experienced by the metal ions during the transition between the electrochemical active material of the composite material and the solid electrolyte compared with a conventional electrode, and thus reduce the performance of a galvanic cell, in particular a solid-state cell such as a solid Secondary cell is, increase.

Zudem ist es für eine gesteigerte Leistungsfähigkeit einer galvanischen Zelle, die insbesondere eine Festkörperzelle also etwa eine Festkörper-Sekundärzelle ist wünschenswert, das elektrochemische Aktivmaterial auch elektrisch mit einem geringen Widerstandswert, etwa mit einem Stromableiter der galvanischen Zelle, zu verbinden. Auch dies lässt sich aufgrund der Formbarkeit des Kompositmaterials gut erreichen. Insbesondere ermöglicht die Matrix mittels Einbetten der weiteren Komponenten bzw. Materialien des Kompositmaterials in diese Matrix eine vorteilhafte Realisierung der Drei-Phasen-Grenze, also der Verbindung von erstens dem Festkörperelektrolyt, zweitens dem elektrochemischen Aktivmaterial und drittens einem elektrisch leitenden Material zum Ableiten des Stroms, etwa einem zusätzlichen Stromableiter und/oder der Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials selbst, wobei das elektrochemische Aktivmaterial selbst elektrisch leitend ist und dessen Teilchen elektrisch leitfähig verbunden sind. Diese Realisierung der Drei-Phasen-Grenze ist insbesondere gegenüber einer Drei-Phasen-Grenze einer herkömmlichen, insbesondere in Dickschichttechnologie hergestellten, Festkörper-Sekundärzelle vorteilhaft und weist – speziell aufgrund der größeren Oberflächen bzw. Kontaktflächen der Materialien untereinander im Verhältnis zu deren Volumen – einen geringeren elektrischen und/oder ionischen Widerstandswert auf. Insbesondere gegenüber einer in Dünnschichttechnologie hergestellten Festkörper-Sekundärzelle lässt sich ein größeres Elektrodenvolumen und damit eine höhere gravimetrische oder volumetrische elektrische Energiedichte und/oder eine einfachere Herstellung erzielen.In addition, it is desirable for increased performance of a galvanic cell, in particular a solid state cell, such as a solid state secondary cell, to electrically connect the electrochemical active material to a low resistance, such as a current collector of the galvanic cell. Again, this can be achieved well due to the formability of the composite material. In particular, by embedding the other components or materials of the composite material in this matrix, the matrix enables an advantageous realization of the three-phase boundary, ie the connection of firstly the solid electrolyte, secondly the electrochemical active material and thirdly an electrically conductive material for dissipating the current, about an additional current collector and / or the plurality of particles of the electrochemical active material itself, wherein the electrochemical active material itself is electrically conductive and whose particles are electrically conductively connected. This realization of the three-phase boundary is particularly advantageous over a three-phase boundary of a conventional solid-state secondary cell, especially in thick-film technology, and has one in relation to its volume, especially due to the larger surfaces or contact surfaces of the materials lower electrical and / or ionic resistance. In particular, compared to a solid-state secondary cell produced in thin-film technology, a larger electrode volume and thus a higher gravimetric or volumetric electrical energy density and / or a simpler production can be achieved.

Des Weiteren kann das chemisch- oder strahlungsinduzierte Aushärten ermöglichen, Materialien, etwa als elektrochemisches Aktivmaterial oder als Stromableiter, einzusetzen, welche bei anderen Verfahren zum Herstellen von Kompositmaterialien, etwa mittels Sintern und aufgrund der dabei auftretenden Temperaturen, nicht verwendet werden könnten. Überdies kann ein weiterer Vorteil des chemisch- oder strahlungsinduziert aushärtbaren bzw. ausgehärteten Kompositmaterials und insbesondere dessen Matrix, welche die übrigen Komponenten des Kompositmaterials einbettet sowie Zwischenräume zwischen diesen übrigen Komponenten auffüllt, darin liegen, dass eine Porosität und/oder Gas- bzw. Lufteinschluss des ausgehärteten Kompositmaterials vermieden werden kann, wodurch die mechanische Belastbarkeit, die Energiedichte und/oder die elektrische Leistungsfähigkeit gesteigert werden kann.Further, the chemically or radiation induced cure may allow to use materials, such as electrochemical active material or current sinks, which in other methods of making composite materials, could not be used for example by means of sintering and due to the temperatures occurring. Moreover, a further advantage of the chemically or radiation-induced curable or cured composite material and in particular its matrix, which embeds the other components of the composite material and fills gaps between these other components, are that a porosity and / or gas or air entrapment of the hardened composite material can be avoided, whereby the mechanical strength, the energy density and / or the electrical performance can be increased.

Schließlich lässt sich mittels der chemisch- oder strahlungsinduziert ausgehärteten Matrix eine hohe mechanische Stabilität erzielen, wie sie auch etwa bei Zahnfüllungen mit chemisch- oder strahlungsinduziert aushärtbaren Kompositmaterialien erforderlich und erprobt ist. Auf diese vorteilhafte Weise kann insbesondere die Lebensdauer einer solchen galvanischen Zelle, insbesondere Festkörperzelle, insbesondere Festkörper-Sekundärzelle, gesteigert und/oder insbesondere im Vergleich zu einer Sekundärzelle mit einem flüssigen Elektrolyt die Betriebssicherheit verbessert werden.Finally, it is possible to achieve a high mechanical stability by means of the chemically or radiation-induced cured matrix, as is also required and tested for dental fillings with chemically or radiation-induced curable composite materials. In this advantageous manner, in particular the life of such a galvanic cell, in particular solid state cell, in particular solid state secondary cell, increased and / or in particular compared to a secondary cell with a liquid electrolyte, the reliability can be improved.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen, Weiterbildungen und Varianten des Kompositmaterials beschrieben, die jeweils, soweit dies technisch möglich ist und nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander kombiniert werden können.Hereinafter, preferred embodiments, developments and variants of the composite material are described, each of which, as far as is technically possible and is not expressly excluded, can be combined with each other as desired.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Aushärten der Matrix mittels wenigstens einem aus der folgenden Gruppe: UV-induzierte Polymerisation, katalytisch-induzierte Polymerisation, radikalische Polymerisation, chemische Reaktion von wenigstens zwei verschiedenen Komponenten aus den Vorstufen oder den Präpolymeren der Matrix oder Entfernen eines Lösungsmittels, welches die Matrix bzw. die Polymere des Polymermaterials im nicht-ausgehärteten Zustand in Lösung hält. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die Matrix chemisch-induziert oder strahlungsinduziert, insbesondere UV-induziert, aushärten. Insbesondere lässt sich mittels der UV-induzierten Polymerisation ein solches Kompositmaterial räumlich und zeitlich gezielt sowie vorzugsweise ohne Zugabe weiterer Komponenten aushärten. Ein Vorteil des Aushärtens mittels chemischer Reaktion von wenigstens zwei Komponenten oder Entfernen, vorzugsweise Verdunsten, des Lösungsmittels kann darin liegen, dass das Aushärten im Vergleich zu anderen Aushärtereaktionen, insbesondere gegenüber UV-induzierte Polymerisation, langsamer erfolgt und somit mechanische Spannungen reduziert werden können, was die Lebensdauer und/oder mechanische Stabilität einer so ausgehärteten Elektrode erhöhen kann. Ein Vorteil der radikalischen und/oder der katalytisch-induzierte Polymerisation kann darin liegen, dass nur eine geringe Menge eines Initiators zum Starten der radikalischen Polymerisation bzw. eines Katalysators zur Katalyse der Polymerisation zu dem noch nicht ausgehärteten Kompositmaterial hinzugegeben werden muss.According to a first preferred embodiment, the curing of the matrix is carried out by means of at least one of the following group: UV-induced polymerization, catalytically-induced polymerization, free-radical polymerization, chemical reaction of at least two different components from the precursors or prepolymers of the matrix or removal of a solvent , which keeps the matrix or the polymers of the polymer material in the uncured state in solution. In this advantageous manner, the matrix can be chemically induced or radiation-induced, in particular UV-induced, curing. In particular, by means of the UV-induced polymerization, such a composite material can be specifically and spatially targeted and, preferably, cured without the addition of further components. An advantage of curing by means of chemical reaction of at least two components or removal, preferably evaporation, of the solvent may be that the curing takes place more slowly compared to other curing reactions, in particular to UV-induced polymerization, and thus mechanical stresses can be reduced increase the life and / or mechanical stability of such a cured electrode. An advantage of the free-radical and / or the catalytically induced polymerization may be that only a small amount of an initiator for starting the radical polymerization or a catalyst for catalyzing the polymerization must be added to the uncured composite material.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Matrix jedenfalls bei einer Temperatur gleich oder oberhalb von 200 °C, vorzugsweise bereits bei einer Temperatur gleich oder oberhalb von 100 °C, vorzugsweise bereits bei einer Temperatur gleich oder oberhalb von 70 °C und weiter bevorzugt bereits bei einer Temperatur gleich oder oberhalb von 40 °C, insbesondere bei einem Druck von, zumindest im Wesentlichen, 1 bar oder bei einem Unterdruck, aushärtbar. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich Materialien für das Kompositmaterial einsetzen, welche sich bei Temperaturen, die höher als die gemäß dieser Ausführungsform zum Aushärten erforderlichen Temperaturen sind, zersetzen würden. Auch kann ein weiterer Vorteil darin liegen, dass das nicht ausgehärtete Kompositmaterial mit anderen Komponenten einer galvanischen Zelle zusammen verarbeitet und anschließend ausgehärtet werden kann, ohne dass diese Komponenten durch die zum Aushärten erforderlichen Temperaturen beeinträchtigt oder beschädigt werden. Schließlich lässt sich aufgrund der relativ niedrigen zum Aushärten erforderlichen Temperaturen eine verbesserte Energieeffizienz bei der Herstellung von galvanischen Zellen mit einem solchen Kompositmaterial erzielen. Daneben kann das Aushärten bei einem Druck von zumindest im Wesentlichen 1 bar eine einfache Verarbeitung ermöglichen. Alternativ kann das Aushärten bei einem Unterdruck, etwa beim Entfernen eines Lösungsmittels, erlauben, die zum Aushärten erforderliche Temperatur zu senken und/oder das Aushärten zu beschleunigen.In any case, according to a further preferred embodiment, the matrix is at or above 200 ° C., preferably already at a temperature equal to or above 100 ° C., preferably already at a temperature equal to or above 70 ° C., and more preferably already at a temperature equal to or above 40 ° C, in particular at a pressure of, at least substantially, 1 bar or at a negative pressure, curable. In this advantageous manner can be used materials for the composite material, which would decompose at temperatures which are higher than the temperatures required for curing according to this embodiment. It can also be a further advantage that the uncured composite material can be processed together with other components of a galvanic cell and then cured, without these components being impaired or damaged by the temperatures required for curing. Finally, due to the relatively low temperatures required for curing, improved energy efficiency can be achieved in the production of galvanic cells with such a composite material. In addition, the curing at a pressure of at least substantially 1 bar allow easy processing. Alternatively, curing at a vacuum, such as removal of a solvent, may allow to lower the temperature required for curing and / or to accelerate curing.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials auf eine der folgenden Weisen oder mittels einer Kombination daraus elektrisch verbunden: In einer ersten Variante weist das Kompositmaterial des Weiteren ein zusätzliches elektrisch leitfähiges Material auf, welches das elektrochemische Aktivmaterial elektrisch leitfähig verbindet. In einer zweiten Variante ist der Festkörperelektrolyt nicht nur ionisch leitfähig sondern auch elektrisch leitfähig und stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials her. In einer dritten Variante ist die Matrix elektrisch leitfähig und verbindet die Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials auf elektrisch leitfähige Weise. In einer vierten Variante ist das elektrochemische Aktivmaterial selbst elektrisch leitfähig und dessen Dichte im Kompositmaterial ist so hoch, dass eine ausreichende Anzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials miteinander im elektrischen Kontakt und insbesondere auch im physischen Kontakt stehen. Mittels des zusätzlichen elektrisch leitfähigen Materials, etwa Ruß, Graphit oder Metallpartikel, -fasern oder -netzen, lässt sich die elektrische Verbindung des Aktivmaterials steigern und mittels Auswählen des Gewichtsanteils dieses zusätzlichen elektrisch leitfähigen Materials die Leistungsfähigkeit einer galvanischen Zelle, insbesondere Sekundärzelle, mit einem solchen Kompositmaterial gezielt verbessern. Dabei lassen sich der Gewichtsanteile insbesondere abhängig davon wählen, ob für die jeweilige Anwendung ein geringerer Innenwiderstand oder eine höhere Energiedichte wünschenswert ist. Ein Vorteil des elektrisch leitfähigen Festkörperelektrolyts, der elektrisch leitfähigen Matrix oder des elektrisch leitfähigen elektrochemischen Aktivmaterials kann darin liegen, dass kein oder zumindest ein geringerer Anteil an dem zusätzlichen elektrisch leitfähigen Material erforderlich ist, wodurch im Vergleich zu einem höheren Anteil an dem zusätzlichen elektrisch leitfähigen Material insbesondere die ionische Leitfähigkeit, die mechanische Stabilität und/oder die Energiedichte gesteigert werden kann.According to a further preferred embodiment, the plurality of particles of the electrochemical active material are electrically connected in one of the following ways or by means of a combination thereof: In a first variant, the composite material further comprises an additional electrically conductive material which connects the electrochemical active material in an electrically conductive manner. In a second variant, the solid electrolyte is not only ionically conductive but also electrically conductive and establishes an electrical connection between the plurality of particles of the electrochemical active material. In a third variant, the matrix is electrically conductive and connects the plurality of particles of the electrochemical active material in an electrically conductive manner. In a fourth variant, the electrochemical active material itself is electrically conductive and its density in the composite material is so high that a sufficient number of particles of the electrochemical Active material with each other in electrical contact and especially in physical contact. By means of the additional electrically conductive material, such as carbon black, graphite or metal particles, fibers or nets, the electrical connection of the active material can be increased and by selecting the weight fraction of this additional electrically conductive material, the performance of a galvanic cell, in particular a secondary cell, with such Targeted improvement of composite material. In particular, the weight fractions can be selected depending on whether a lower internal resistance or a higher energy density is desirable for the particular application. An advantage of the electrically conductive solid electrolyte, the electrically conductive matrix or the electrically conductive electrochemical active material may be that no or at least a smaller proportion of the additional electrically conductive material is required, whereby compared to a higher proportion of the additional electrically conductive material In particular, the ionic conductivity, the mechanical stability and / or the energy density can be increased.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Festkörperelektrolyt oder die Matrix ein Salz oder eine Salzlösung der mit dem Aktivmaterial und dem Festkörperelektrolyt korrespondierenden Ionen auf. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die ionische Leitfähigkeit und/oder die ionische Verbindung zwischen dem elektrochemischen Aktivmaterial und dem Festkörperelektrolyt verbessern.According to a further preferred embodiment, the solid electrolyte or the matrix has a salt or a salt solution of the ions corresponding to the active material and the solid electrolyte. In this advantageous manner, the ionic conductivity and / or the ionic compound between the electrochemical active material and the solid electrolyte can be improved.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kompositmaterial, insbesondere im ausgehärteten Zustand, zumindest im Wesentlichen keine fluiden, insbesondere flüssigen, Bestandteile und insbesondere keine Salzlösungen auf. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich aus dem Kompositmaterial eine Elektrode herstellen, welche ausschließlich ein Festkörper ist, d.h. insbesondere zumindest im Wesentlichen keine fluiden Anteile aufweist, wodurch insbesondere ein Austreten von fluiden Anteilen und/oder von fluiden Elektrolyten, welche üblicherweise brennbar sind, vermieden werden können.According to a further preferred embodiment, the composite material, in particular in the cured state, at least substantially no fluid, in particular liquid, components and in particular no salt solutions. In this advantageous manner can be made of the composite material, an electrode which is exclusively a solid, i. in particular at least substantially no fluid portions, whereby in particular leakage of fluid portions and / or fluid electrolytes, which are usually combustible, can be avoided.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Festkörperelektrolyt zumindest teilweise gemäß einer oder mehrerer der folgenden Varianten ausgebildet. In einer ersten bevorzugten Variante ist der Festkörperelektrolyt ausgebildet in Form von Makrofüller-Partikeln mit einer Partikelgröße zwischen 0,9 µm und 30 µm, vorzugsweise zwischen 1 µm und 15 µm und weiter bevorzugt zwischen 2 µm und 10 µm. In einer alternativen oder zusätzlichen bevorzugten Variante ist der Festkörperelektrolyt in Form von Fasern mit einer Faserlänge zwischen 5 µm und 100 µm, vorzugsweise zwischen 5 µm und 50 µm und weiter bevorzugt zwischen 7 µm und 20 µm ausgebildet. In einer alternativen oder zusätzlichen bevorzugten Variante ist der Festkörperelektrolyt in Form von Mikrofüller-Partikeln mit einer Partikelgröße zwischen 0,01 µm und 0,5 µm und vorzugsweise zwischen 0,05 µm und 0,2 µm ausgebildet. Ein Vorteil der Makrofüller-Partikel kann darin liegen, dass die mechanische Stabilität und insbesondere die Härte des ausgehärteten Kompositmaterials und/oder die ionische Leitfähigkeit des Kompositmaterials, insbesondere in den Bereichen entlang eines solchen Makrofüller-Partikels, gesteigert werden kann. Ein Vorteil der Fasern kann darin liegen, dass die mechanische Stabilität und insbesondere die Zugfestigkeit des ausgehärteten Kompositmaterials und/oder die ionische Verbindung zwischen dem Festkörperelektrolyt und dem elektrochemischen Aktivmaterial verbessert werden kann. Ein Vorteil der Mikrofüller-Partikel kann darin liegen, dass diese, vorzugsweise in Kombination mit den Makrofüller-Partikeln und/oder den Fasern, die mechanische Stabilität des ausgehärteten Kompositmaterials, die Formbarkeit des nicht-ausgehärteten Kompositmaterials und/oder ionische Verbindung der Komponenten des Kompositmaterials verbessern, insbesondere durch Auffüllen von Bereichen des Kompositmaterials, welche zwischen Makrofüller-Partikeln bestehen.According to a further preferred embodiment, the solid electrolyte is formed at least partially according to one or more of the following variants. In a first preferred variant, the solid electrolyte is in the form of macrofiller particles having a particle size between 0.9 μm and 30 μm, preferably between 1 μm and 15 μm, and more preferably between 2 μm and 10 μm. In an alternative or additional preferred variant, the solid electrolyte is in the form of fibers having a fiber length between 5 .mu.m and 100 .mu.m, preferably between 5 .mu.m and 50 .mu.m and more preferably between 7 .mu.m and 20 .mu.m. In an alternative or additional preferred variant, the solid electrolyte in the form of microfiller particles with a particle size between 0.01 .mu.m and 0.5 .mu.m and preferably between 0.05 .mu.m and 0.2 .mu.m is formed. An advantage of the macrofiller particles can be that the mechanical stability and in particular the hardness of the cured composite material and / or the ionic conductivity of the composite material, in particular in the regions along such a macrofiller particle, can be increased. An advantage of the fibers may be that the mechanical stability and in particular the tensile strength of the cured composite material and / or the ionic bond between the solid electrolyte and the electrochemical active material can be improved. An advantage of the microfiller particles may be that, preferably in combination with the macrofiller particles and / or the fibers, the mechanical stability of the cured composite material, the moldability of the uncured composite material and / or ionic bonding of the components of the composite material improve, in particular by filling areas of the composite material, which exist between macrofiller particles.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das elektrochemische Aktivmaterial zumindest teilweise, bzw. sind insbesondere die Vielzahl der Teilchen des Aktivmaterials, ausgebildet als Makrofüller-Partikel, Fasern oder Mikrofüller-Partikel. Die Vorteile der vorhergehenden Ausführungsform bezüglich der Ausbildung des Festkörperelektrolyts in Form von Makrofüller-Partikeln, Fasern oder Mikrofüller-Partikeln gelten entsprechend auch für das auf diese Weise ausgeformte Aktivmaterial.According to a further preferred embodiment, the electrochemical active material is at least partially, or in particular the plurality of particles of the active material, formed as macrofiller particles, fibers or microfiller particles. The advantages of the preceding embodiment with regard to the formation of the solid electrolyte in the form of macrofiller particles, fibers or microfiller particles also apply correspondingly to the active material formed in this way.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kompositmaterial des Weiteren eine zusätzliche Komponente auf, welche in Form von Makrofüller-Partikeln, Fasern oder Mikrofüller-Partikeln ausgebildet ist, wodurch sich insbesondere mechanische Stabilität verbessern und/oder für die jeweiligen Anforderungen anpassen lässt.According to a further preferred embodiment, the composite material further comprises an additional component, which is in the form of macrofiller particles, fibers or microfiller particles, whereby in particular mechanical stability can be improved and / or adapted to the respective requirements.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform macht am Volumen des Kompositmaterials das elektrochemische Aktivmaterial 10 bis 98 Volumenprozent, vorzugsweise 20 bis 95 Volumenprozent und weiter bevorzugt 30 bis 90 Volumenprozent aus, der Festkörperelektrolyt 1 bis 60 Volumenprozent, vorzugsweise 5 bis 50 Volumenprozent und weiter bevorzugt 10 bis 35 Gewichtsprozent aus, sowie die Matrix, wenn diese ausgehärtet ist, 1 bis 60 Volumenprozent, vorzugsweise 2 bis 50 Volumenprozent und weiter bevorzugt 5 bis 45 Volumenprozent aus. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die Energiedichte, die mechanische Stabilität und/oder die ionische Leitfähigkeit im Vergleich zu einer Ausführungsform, welche diese Mischungsverhältnisse nicht aufweist, noch weiter erhöhen. Insbesondere lassen sich die Energiedichte, die mechanische Stabilität und die ionische Leitfähigkeit – und damit die maximal erzielbare elektrische Leistung – abhängig vom Anwendungsfall auf vorteilhafte Weise mittels der jeweils gewählten Gewichtsanteile anpassen und bestimmen. Dabei versteht es sich, dass die jeweiligen Volumenanteile bzw. Volumenprozente so zu wählen sind, dass sich in der Summe 100 Volumenprozent ergeben. Insbesondere kann das Kompositmaterial auch zusätzliche Komponenten, etwa ein zusätzliches elektrisch leitfähiges Material, enthalten, so dass sich erst mit diesem Material zusammen eine Summe von zumindest im Wesentlichen 100 Volumenprozent ergibt. Insbesondere können sich Abweichungen von 100 Volumenprozent aufgrund geringfügig vorhandener Restporosität ergeben, welche vorzugsweise bei höchstens 10% liegt.According to a further preferred embodiment of the volume of the composite material, the electrochemicalactive material 10 to 98 volume percent, preferably 20 to 95 volume percent and more preferably 30 to 90 volume percent, the solid electrolyte from 1 to 60 volume percent, preferably 5 to 50 volume percent and more preferably 10 to 35 Percent by weight, and the matrix when cured, from 1 to 60 percent by volume, preferably from 2 to 50 percent by volume, and more preferably from 5 to 45 percent by volume. In this advantageous manner, the energy density, the mechanical stability and / or the ionic conductivity in comparison to an embodiment which does not have these mixing ratios, even further increase. In particular, the energy density, the mechanical stability and the ionic conductivity - and thus the maximum achievable electrical power - depending on the application can be adapted and determined in an advantageous manner by means of the selected weight proportions. It goes without saying that the respective volume percentages or volume percentages are to be selected such that the total amounts to 100 percent by volume. In particular, the composite material may also contain additional components, such as an additional electrically conductive material, so that only with this material together a total of at least substantially 100 volume percent results. In particular, deviations of 100% by volume may result due to a slight residual porosity, which is preferably at most 10%.

Die jeweiligen Volumenanteile bzw. Volumenprozente lassen sich insbesondere aus den jeweiligen Gewichtsanteilen bzw. Gewichtsprozenten zusammen mit der spezifischen Massendichte des jeweiligen Materials bestimmen. Umgekehrt können, etwa zur Herstellung des Kompositmaterials, aus den gewünschten Volumenanteilen bzw. Volumenprozenten insbesondere die jeweiligen Gewichtsanteile bzw. Gewichtsprozente mittels Multiplikation des jeweiligen gewünschten Volumenanteils mit der jeweiligen spezifischen Massendichte bestimmt werden.The respective volume fractions or volume percentages can be determined in particular from the respective weight fractions or percentages by weight together with the specific mass density of the respective material. Conversely, for example for the production of the composite material, in particular the respective weight proportions or weight percentages can be determined from the desired volume fractions or percent by volume by multiplying the respective desired volume fraction by the respective specific mass density.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Festkörperelektrolyt ein keramischer Festkörperelektrolyt. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die mechanische und/oder chemische Stabilität des Kompositmaterials gegenüber einem Kompositmaterial ohne keramischen Anteil steigern.According to a further preferred embodiment, the solid electrolyte is a ceramic solid electrolyte. In this advantageous manner, the mechanical and / or chemical stability of the composite material can be increased compared to a composite material without a ceramic component.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Festkörperelektrolyt ein lithiumionen-leitendes Material auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus.According to a further preferred embodiment, the solid electrolyte comprises or at least substantially consists of a lithium ion-conducting material.

Unter einem „lithiumionen-leitenden Material“ ist im Sinne der Erfindung ein Material zu verstehen, welches Lithiumionen leitet. Vorzugsweise hat dieses bei Raumtemperatur, etwa 300 K, eine spezifische Leitfähigkeit für Lithiumionen von wenigstens 10^–6 S/cm, weiter bevorzugt wenigstens 10^–5 S/cm noch weiter bevorzugt wenigstens 10^–4 S/cm. Lithiumionen-leitende Materialien im Sinne der Erfindung sind insbesondere lithiumhaltige Granate – etwa Li₇La₃Zr₂O₁₂ –, Lithium-Silikate, Lithium-Gläser und -Glaskeramiken, sulfidische Glaskeramiken, insbesondere aufweisend sulfidisierte Oberflächen, NaSICon-Verbindungen – etwa LATP: Li₁ + xAl_xTi₂ – x(PO₄)₃ –, Siloxane und/oder Li₂SO₄-Li₂O-P₂O₅-Phasen.For the purposes of the invention, a "lithium ion-conducting material" is understood as meaning a material which conducts lithium ions. Preferably, at room temperature, about 300 K, it has a lithium ion conductivity of at least 10^-6 S / cm, more preferably at least 10^-5 S / cm, even more preferably at least 10^-4 S / cm. Lithium ion-conducting materials in the context of the invention are in particular lithium-containing garnets - for example Li₇ La₃ Zr₂ O₁₂ -, lithium silicates, lithium glasses and glass ceramics, sulfidic glass ceramics, in particular having sulfided surfaces, NaSICon compounds - for example LATP: Li₁ +_x Al_x Ti₂ - x (PO₄ )₃ , siloxanes and / or Li₂ SO₄ -Li₂ OP₂ O₅ phases.

Bei einem solchen Festkörperelektrolyten lässt sich die Lithiumionen-Leitfähigkeit mittels Erhöhung des Anteils des lithiumionen-leitenden Materials auf vorteilhafte Weise steigern. Insbesondere ist ein solches Kompositmaterial mit erhöhter Lithiumionen-Leitfähigkeit besonders geeignet für eine Elektrode einer Lithiumionen-Festkörperbatterie.In such a solid electrolyte, the lithium ion conductivity can be increased by increasing the proportion of the lithium ion-conductive material in an advantageous manner. In particular, such a composite material with increased lithium ion conductivity is particularly suitable for an electrode of a lithium ion solid state battery.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Matrix ein organisches Material auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus. Ein Vorteil einer zumindest im Wesentlichen organischen Matrix kann darin liegen, dass eine Vielzahl an, etwa in der Zahnmedizin, bewährten organischen Matrixmaterialien bekannt sind.According to a further preferred embodiment, the matrix comprises or at least substantially consists of an organic material. An advantage of an at least substantially organic matrix may lie in the fact that a large number of organic matrix materials which have proven their worth, for example in dentistry, are known.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die, insbesondere organische, Matrix ein lithiumionen-leitendes Methacrylat auf, vorzugsweise ein Derivat mit oder ohne Copolymere – etwa Poly [Lithium Methacrylat-co-oligo(oxyethylen)methacrylat] – oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus. Dies stellt eine bevorzugte Möglichkeit dar, die Komponenten des Kompositmaterials nicht nur in der Matrix einzubetten sondern ionisch leitfähig zu verbinden.According to a further preferred embodiment, the, in particular organic, matrix to a lithium ion-conducting methacrylate, preferably a derivative with or without copolymers - such as poly [lithium methacrylate-co-oligo (oxyethylene) methacrylate] - or consists thereof at least substantially. This is a preferred way to embed the components of the composite material not only in the matrix but ionically conductive connect.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Matrix ein anorganisches Material, vorzugsweise ein höhermolekulares Siloxan oder ein Fluorsilikon, auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich eine hohe Temperaturbeständigkeit und/oder chemische Stabilität erzielen.According to a further preferred embodiment, the matrix comprises or at least substantially consists of an inorganic material, preferably a higher molecular weight siloxane or a fluorosilicone. In this advantageous manner, a high temperature resistance and / or chemical stability can be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Kompositmaterials weist das elektrochemische Aktivmaterial ein Material zur Speicherung von Lithiumionen auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus. Auf diese Weise ist ein solches Kompositmaterial besonders für die Kathode einer Lithiumionen-Primärzelle oder Lithiumionen-Sekundärzelle, insbesondere einer Lithiumionen-Festkörper-Sekundärzelle, geeignet.According to a preferred embodiment of the composite material, the electrochemical active material comprises or at least substantially consists of a material for storing lithium ions. In this way, such a composite material is particularly suitable for the cathode of a lithium ion primary cell or lithium ion secondary cell, in particular a lithium ion solid secondary cell.

Unter „Speicherung von Lithiumionen“ ist im Sinne der Erfindung zumindest ein Einlagern, Anlagern oder Aufnehmen von Lithiumionen zu verstehen, wobei insbesondere das Material zur Speicherung von Lithiumionen mit den Lithiumionen chemisch reagieren und vorzugsweise die Lithiumionen interkalieren kann.In the sense of the invention, "storage of lithium ions" is understood to mean at least one storage, attachment or absorption of lithium ions, in which case the material for storing lithium ions can chemically react with the lithium ions and preferably intercalate the lithium ions.

Auf diese vorteilhafte Weise ist ein solches Kompositmaterial besonders für die Kathode einer Lithiumionen-Primärzelle oder Lithiumionen-Sekundärzelle, insbesondere einer Lithiumionen-Festkörper-Sekundärzelle, geeignet. Dabei kann dieses Material vorzugsweise die Lithiumionen auch in nicht-metallischer oder in kolloidaler Form, etwa mittels Interkalation, speichern. Bevorzugte Materialien sind dabei: Li_wNi_xMn_xCo_zO₂ Materialien, welche vom alpha-NaFeO₂-Typ abgeleitet sind, etwa LiNi₆Mn₂Co₂O₂, Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid (NCA), Silikate und/oder Konversionsmaterialien wie etwa FeF₃.In this advantageous manner, such a composite material is particularly suitable for the cathode of a lithium-ion primary cell or lithium-ion secondary cell, in particular a lithium-ion solid-state cell. Secondary cell, suitable. In this case, this material may preferably store the lithium ions in non-metallic or in colloidal form, for example by means of intercalation. Preferred materials are: Li_w Ni_x Mn_x Co_z O₂ Materials which are derived from the alpha-NaFeO₂ type, such as LiNi₆ Mn₂ Co₂ O₂ , lithium nickel cobalt aluminum oxide (NCA) , Silicates and / or conversion materials such as FeF₃ .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Kompositmaterials, weist das elektrochemische Aktivmaterial ein Material zur Speicherung und speziell zur Abgabe von Lithiumionen auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus. Auf diese Weise ist ein solches Kompositmaterial besonders für die Anode einer Lithiumionen-Primärzelle oder Lithiumionen-Sekundärzelle, insbesondere einer Lithiumionen-Festkörper-Sekundärzelle, geeignet. Bevorzugte Materialien sind dabei: Lithium oder Lithium-Legierungen, insbesondere in Pulverform.According to a preferred embodiment of the composite material, the electrochemical active material comprises or at least substantially consists of a material for storing and especially for discharging lithium ions. In this way, such a composite material is particularly suitable for the anode of a lithium ion primary cell or lithium ion secondary cell, in particular a lithium ion solid state secondary cell. Preferred materials are: lithium or lithium alloys, in particular in powder form.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine galvanische Zelle, insbesondere eine Festkörperzelle, insbesondere eine Festkörper-Sekundärzelle, mit einer Anode, einer Kathode und einem Festkörper-Separator, welcher zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist und eingerichtet ist, die an der galvanischen Reaktion beteiligten Ionen zwischen der Anode und der Kathode zu leiten. Dabei weisen die Kathode oder die Anode oder beide ein Kompositmaterial gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf oder bestehen zumindest im Wesentlichen daraus.A second aspect of the invention relates to a galvanic cell, in particular a solid-state cell, in particular a solid-state secondary cell having an anode, a cathode and a solid-state separator, which is arranged between the anode and the cathode and is adapted to the galvanic reaction to conduct ions involved between the anode and the cathode. In this case, the cathode or the anode or both a composite material according to the first aspect of the invention or at least substantially consist thereof.

Unter einem „Festkörper-Separator“ im Sinne der Erfindung ist ein Teil einer galvanischen Zelle zu verstehen, welcher die Anode und die Kathode der galvanischen Zelle ionisch leitfähig verbindet und elektrisch sowie vorzugsweise physisch voneinander trennt. Dabei weist ein Festkörper-Separator im Sinne der Erfindung einen Festkörperelektrolyt auf. Vorzugsweise weist der Festkörper-Separator im Sinne der Erfindung keinen flüssigen Elektrolyt auf, sondern stellt die ionische Verbindung zwischen der Anode und der Kathode mittels des Festkörperelektrolyts her. Vorzugsweise kann der Festkörper-Separator ein Kompositmaterial aufweisen oder zumindest im Wesentlichen daraus bestehen, welches dem Kompositmaterial gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ähnelt, jedoch elektrisch nicht leitfähig ist und vorzugsweise kein oder zumindest im Wesentlichen kein elektrochemisches Aktivmaterial aufweist. Vorzugsweise weist ein solches Kompositmaterial für einen Festkörper-Separator einen Festkörperelektrolyt als Füllmaterial und eine, zumindest im ausgehärteten Zustand, elektrisch isolierende Matrix auf.A "solid-state separator" in the sense of the invention means a part of a galvanic cell which connects the anode and the cathode of the galvanic cell in an ionic manner and electrically and preferably physically separates from one another. In this case, a solid-state separator in the context of the invention has a solid electrolyte. In the context of the invention, the solid-state separator preferably has no liquid electrolyte, but instead produces the ionic compound between the anode and the cathode by means of the solid-state electrolyte. Preferably, the solid-state separator may comprise or at least substantially consist of a composite material which resembles the composite material according to the first aspect of the invention, but is electrically nonconductive and preferably has no or at least substantially no electrochemical active material. Such a composite material for a solid-state separator preferably has a solid electrolyte as filling material and, at least in the cured state, an electrically insulating matrix.

Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile sowie Ausführungsformen oder Weiterbildungen des ersten Aspekts der Erfindung gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße galvanische Zelle. Insbesondere kann ein Vorteil der Kathode bzw. Anode aus oder zumindest aufweisend das Kompositmaterial gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung darin liegen, dass die ionische Verbindung des Aktivmaterials der Kathode bzw. Anode mit dem Festkörper-Separator – und damit der jeweils anderen Elektrode – einen niedrigeren ionischen Widerstandswert aufweist als bei einer direkten Kontaktierung des Aktivmaterials mit dem Festkörper-Separator ohne Kompositmaterial. Dabei steht ohne Kompositmaterial die Vielzahl der Teilchen des Aktivmaterials aufgrund seiner räumlichen Anordnung nur teilweise in direktem Kontakt mit dem Festkörper-Separator. Hingegen ist bei dem Kompositmaterial die Drei-Phasen-Grenze bereits in der Kathode bzw. Anode ausgebildet, wobei die Vielzahl der Teilchen des Aktivmaterials mit den weiteren Komponenten des Kompositmaterials, insbesondere mit dem Festkörperelektrolyt des Kompositmaterials, im ionischen Kontakt steht und so die ionische Verbindung zwischen der Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials und dem Festkörper-Separator mittels der weiteren Komponenten des Kompositmaterials, insbesondere dem Festkörperelektrolyt des Kompositmaterials, hergestellt wird.The above-mentioned possible advantages as well as embodiments or developments of the first aspect of the invention also apply correspondingly to the galvanic cell according to the invention. In particular, an advantage of the cathode or anode of or at least having the composite material according to the first aspect of the invention can be that the ionic compound of the active material of the cathode or anode with the solid-state separator - and thus the other electrode - a lower ionic resistance than in a direct contacting of the active material with the solid-state separator without composite material. Due to its spatial arrangement, the multiplicity of particles of the active material is only partially in direct contact with the solid-state separator without composite material. By contrast, in the case of the composite material, the three-phase boundary is already formed in the cathode or anode, the plurality of particles of the active material being in ionic contact with the other components of the composite material, in particular with the solid electrolyte of the composite material, and thus the ionic compound between the plurality of particles of the electrochemical active material and the solid state separator by means of the other components of the composite material, in particular the solid electrolyte of the composite material is produced.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der galvanischen Zelle, welche insbesondere für eine Lithiumionen-Festkörperbatterie geeignet ist, weist die Anode metallisches Lithium auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus und die Kathode weist ein Kompositmaterial gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf, bei welchem das Aktivmaterial des Kompositmaterials ein Material zur Speicherung von Lithiumionen aufweist, oder besteht zumindest im Wesentlichen aus einem solchen Kompositmaterial. Auf diese vorteilhafte Weise wird die Dreiphasengrenze bei der Kathode in dem Kompositmaterial ausgebildet und bei der Anode zwischen einerseits dem Festkörper-Separator und andererseits dem metallischen Lithium selbst, welches sowohl als Aktivmaterial als auch zur elektrischen Kontaktierung dient. Hierdurch lässt sich, insbesondere mittels des metallischen Lithiums, eine hohe Energiedichte, eine hohe elektrische Leistungsfähigkeit aufgrund der guten ionischen Verbindung und/oder eine hohe mechanische Stabilität aufgrund der Einbettung des, üblicherweise spröden, Aktivmaterials der Kathode erzielen.According to a first embodiment of the galvanic cell, which is particularly suitable for a lithium-ion solid-state battery, the anode comprises or at least substantially consists of metallic lithium and the cathode comprises a composite material according to the first aspect of the invention, wherein the active material of the composite material a material for storing lithium ions, or at least substantially consists of such a composite material. In this advantageous manner, the three-phase boundary is formed at the cathode in the composite material and at the anode between on the one hand the solid-state separator and on the other hand the metallic lithium itself, which serves both as active material and for electrical contacting. In this way, in particular by means of the metallic lithium, a high energy density, a high electrical performance due to the good ionic compound and / or a high mechanical stability can be achieved due to the embedding of the, usually brittle, active material of the cathode.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die maximale, minimale oder durchschnittliche Schichtdicke des Kompositmaterials der Kathode bzw. Anode wenigstens 20 µm, vorzugsweise wenigstens 30 µm und weiter bevorzugt wenigstens 45 µm sowie höchstens 110 µm, vorzugsweise höchstens 90 µm und weiter bevorzugt höchstens 80 µm. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich eine gegenüber einer in Dünnschicht-Technologie hergestellten Sekundärzelle erhöhte Energiedichte erzielen unter Beibehaltung einer hohen ionischen Leitfähigkeit, welche insbesondere in der gleichen Größenordnung wie die ionischen Leitfähigkeiten von in Dünnschicht-Technologie hergestellten Festkörper-Sekundärzellen liegt, und damit auch in einer hohen elektrischen Leistungsfähigkeit resultiert.According to a further preferred embodiment, the maximum, minimum or average layer thickness of the composite material of the cathode or anode is at least 20 μm, preferably at least 30 μm and more preferably at least 45 μm and at most 110 μm, preferably at most 90 μm and more preferably at most 80 μm. In this advantageous manner can be compared to a secondary cell produced in thin-film technology increased energy density achieve while maintaining a high ionic conductivity, which is in particular of the same order of magnitude as the ionic conductivities of solid state secondary cells produced by thin-film technology, and thus also results in a high electrical performance.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Elektrode, welche das Kompositmaterial aufweist, insbesondere die Kathode, einen Stromableiter auf. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich der elektrische Innenwiderstand senken und so die Leistungsfähigkeit steigern. In einer bevorzugten Variante besteht der Stromableiter aus metallischem Aluminium. In einer zusätzlichen oder alternativen Variante ist der Stromableiter als dreidimensionale Struktur mit Zwischenräumen, vorzugsweise als Netz, Gewebe, Stifte, Nadeln oder Schaum, ausgebildet, wobei das Kompositmaterial zumindest teilweise in den Zwischenräumen dieser dreidimensionalen Struktur angeordnet ist. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich eine große Kontaktoberfläche zwischen dem Kompositmaterial und dem Stromableiter erzielen und/oder der mittlere Abstand von einem Teil des elektrochemischen Aktivmaterials zum jeweils nächstliegenden Bereich des Stromableiters verkürzen und so der elektrische Innenwiderstand senken. Zudem lässt sich mit dieser dreidimensionalen Struktur und dem zumindest teilweise in die Zwischenräume dieser Struktur eingebrachten Kompositmaterial eine erhöhte mechanische Stabilität erzielen.According to a further preferred embodiment, the electrode which has the composite material, in particular the cathode, has a current conductor. In this advantageous manner, the electrical internal resistance can be lowered and thus increase the performance. In a preferred variant, the current conductor consists of metallic aluminum. In an additional or alternative variant of the current conductor is designed as a three-dimensional structure with spaces, preferably as mesh, fabric, pins, needles or foam, wherein the composite material is at least partially disposed in the interstices of this three-dimensional structure. In this advantageous manner, it is possible to achieve a large contact surface between the composite material and the current conductor and / or to shorten the mean distance from one part of the electrochemical active material to the respectively nearest region of the current conductor and thus lower the internal electrical resistance. In addition, this three-dimensional structure and the composite material introduced at least partially into the interspaces of this structure can achieve increased mechanical stability.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer galvanischen Zelle, insbesondere einer Festkörper-Primärzelle oder Festkörper-Sekundärzelle, insbesondere einer galvanischen Zelle gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Dabei weist das Verfahren zumindest die folgenden Verfahrensschritte auf. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Festkörper-Separator bereitgestellt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein Kompositmaterial gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zur Herstellung entweder der Anode oder der Kathode bereitgestellt. In einem dritten Verfahrensschritt wird eine Gegenelektrode an dem Festkörper-Separator angeordnet. In einem vierten Verfahrensschritt wird das Kompositmaterial ausgehärtet, wobei dazu das Aushärten der Matrix eine Temperatur von höchstens 200 °C, vorzugsweise höchstens 100 °C, vorzugsweise höchstens 70 °C und weiter bevorzugt höchstens 40 °C sowie vorzugsweise bei wenigstens 0 °C erfolgt.A third aspect of the invention relates to a method for producing a galvanic cell, in particular a solid-state primary cell or solid-state secondary cell, in particular a galvanic cell according to the second aspect of the invention. In this case, the method has at least the following method steps. In a first method step, a solid-state separator is provided. In a second process step, a composite material according to the first aspect of the invention is provided for producing either the anode or the cathode. In a third method step, a counterelectrode is arranged on the solid-state separator. In a fourth method step, the composite material is cured, for which purpose the curing of the matrix takes place at a temperature of at most 200 ° C, preferably at most 100 ° C, preferably at most 70 ° C and more preferably at most 40 ° C and preferably at least 0 ° C.

Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile sowie Ausführungsformen oder Weiterbildungen des ersten und/oder zweiten Aspekts der Erfindung gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren.The above-mentioned possible advantages as well as embodiments or developments of the first and / or second aspect of the invention also apply correspondingly to the method according to the invention.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird beim Bereitstellen das Kompositmaterial auf den Festkörper-Separator aufgebracht. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich der Festkörper-Separator als Träger für die Herstellung der Anode bzw. Kathode verwenden und/oder die ionische Verbindung des elektrochemischen Aktivmaterials der Anode bzw. Kathode mit dem Festkörper-Separator insbesondere gegenüber einer Kontaktierung im ausgehärteten Zustand verbessern, wodurch der Innenwiderstand der galvanischen Zelle, insbesondere der Festkörper-Sekundärzelle, gesenkt und deren elektrische Leistungsfähigkeit gesteigert werden kann.According to a first preferred embodiment of the method, the composite material is applied to the solid-state separator during the provision. In this advantageous manner, the solid-state separator can be used as a carrier for the production of the anode or cathode and / or improve the ionic compound of the electrochemical active material of the anode or cathode with the solid-state separator in particular against a contact in the cured state the internal resistance of the galvanic cell, in particular the solid state secondary cell, lowered and their electrical performance can be increased.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird sowohl die Anode als auch die Kathode, d.h. also auch die Gegenelektrode, mittels Aufbringen von jeweils einem Kompositmaterial gemäß des ersten Aspekts der Erfindung im zweiten Verfahrensschritt bzw. im dritten Verfahrensschritt sowie mittels Aushärten im vierten Verfahrensschritt hergestellt. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich sowohl für die Anode als auch für die Kathode die ionische Verbindung des elektrochemischen Aktivmaterials der Anode bzw. der Kathode mit dem Festkörper-Separator mittels des jeweiligen Kompositmaterials herstellen, wodurch der Innenwiderstand der galvanischen Zelle, insbesondere der Festkörper-Sekundärzelle, gesenkt und deren elektrische Leistungsfähigkeit gesteigert werden kann.According to another preferred embodiment of the method, both the anode and the cathode, i. So also the counter electrode, produced by applying in each case a composite material according to the first aspect of the invention in the second process step or in the third process step and by curing in the fourth process step. In this advantageous manner, the ionic compound of the electrochemical active material of the anode or of the cathode with the solid state separator can be produced by means of the respective composite material for both the anode and the cathode, whereby the internal resistance of the galvanic cell, in particular the solid state secondary cell , lowered and their electrical performance can be increased.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das bereitgestellte Kompositmaterial für die Anode bzw. Kathode zuerst ausgehärtet und anschließend darauf der Festkörper-Separator aufgebracht. Ein Vorteil kann darin liegen, dass der Festkörper-Separator nicht als Träger für das noch nicht ausgehärtete Kompositmaterial dient und somit insbesondere eine geringere mechanische Stabilität aufweisen muss. So kann insbesondere die Schichtdicke des Festkörper-Separator geringer sein, als in dem Fall, in welchem der Festkörper-Separator als Träger dient, wodurch der Widerstand durch die Schicht des Festkörper-Separators gesenkt und damit die elektrische Leistungsfähigkeit der galvanischen Zelle gesteigert werden kann.According to a further preferred embodiment of the method, the provided composite material for the anode or cathode is first cured and then applied to the solid state separator. One advantage may be that the solid-state separator does not serve as a carrier for the uncured composite material and thus in particular must have a lower mechanical stability. Thus, in particular, the layer thickness of the solid-state separator may be lower than in the case in which the solid-state separator serves as a carrier, whereby the resistance can be lowered by the layer of the solid-state separator and thus the electrical performance of the galvanic cell can be increased.

Insbesondere lassen sich Batterien mit einer oder mehreren galvanischen Zellen gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung bzw. hergestellt gemäß des dritten Aspekts der Erfindung auf vorteilhafte Weise in einem Kraftfahrzeug oder als stationärer Energiespeicher einsetzen.In particular, batteries with one or more galvanic cells according to the second aspect of the invention or manufactured according to the third aspect of the invention can advantageously be used in a motor vehicle or as a stationary energy store.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer oder mehreren Batterien, insbesondere Festkörperbatterien, welche jeweils eine oder mehrere galvanische Zellen gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bzw. hergestellt gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung aufweisen.A fourth aspect of the invention relates to a motor vehicle, in particular an electrically driven motor vehicle, with one or more batteries, in particular solid-state batteries, each having one or more galvanic cells according to the second aspect of the invention or produced according to the third aspect of the invention.

Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile sowie Ausführungsformen oder Weiterbildungen der vorausgehenden Aspekte der Erfindung gelten entsprechend auch für das Kraftfahrzeug.The previously mentioned possible advantages as well as embodiments or developments of the preceding aspects of the invention apply correspondingly also to the motor vehicle.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the figures.

Dabei zeigtIt shows

1 schematisch eine galvanische Zelle mit flüssigem Elektrolyt gemäß dem Stand der Technik; 1 schematically a galvanic cell with liquid electrolyte according to the prior art;

2 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen galvanischen Zelle mit einem erfindungsgemäßen Kompositmaterial; 2 schematically an embodiment of a galvanic cell according to the invention with a composite material according to the invention;

3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer galvanischen Zelle; und 3 a flow diagram illustrating an embodiment of the method according to the invention for producing a galvanic cell; and

4 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs. 4 schematically an embodiment of a motor vehicle according to the invention.

In1 ist schematisch eine galvanische Zelle10 mit flüssigem Elektrolyt16 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Üblicherweise ist ein solcher Elektrolyt16 brennbar. Die galvanische Zelle10 weist des Weiteren eine Kathode11, eine Anode12, einen zwischen der Kathode und der Anode angeordneten Separator17 für den flüssigen Elektrolyt, einen Stromableiter14 aus Kupfer für die Anode und einen Stromableiter15 für die Kathode auf. Sowohl die Anode12 als auch die Kathode11 weisen jeweils ein elektrochemisches Aktivmaterial2 auf, welches sich zumindest im geladenen Zustand für die beiden Elektroden11,12 – also Kathode11 und Anode12 – unterscheidet. Dabei verbindet der flüssige Elektrolyt16 das Aktivmaterial2 der Kathode11 mit dem Aktivmaterial2 der Anode12, während der Separator17 für flüssigen den Elektrolyt die Kathode11 und die Anode12 elektrisch und mechanisch voneinander trennt. Vorzugsweise ist dabei der Separator17 porös, sodass der flüssige Elektrolyt16 diesen durchtränkt und durch den Separator17 hindurch die ionische Verbindung herstellt.In 1 is schematically agalvanic cell 10 withliquid electrolyte 16 represented according to the prior art. Usually, such anelectrolyte 16 combustible. Thegalvanic cell 10 further includes acathode 11 , ananode 12 , a separator disposed between the cathode and theanode 17 for the liquid electrolyte, acurrent collector 14 made of copper for the anode and acurrent conductor 15 for the cathode up. Both theanode 12 as well as thecathode 11 each have an electrochemicalactive material 2 on, which is at least in the charged state for the twoelectrodes 11 . 12 -ie cathode 11 and anode 12 - differentiates. The liquid electrolyte connects 16 theactive material 2 thecathode 11 with theactive material 2 theanode 12 while theseparator 17 for liquid the electrolyte is thecathode 11 and theanode 12 electrically and mechanically separated from each other. Preferably, the separator is 17 porous, so theliquid electrolyte 16 this impregnated and through theseparator 17 through which the ionic compound is produced.

In2 ist schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen galvanischen Zelle10 mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompositmaterials1 dargestellt. Die galvanische Zelle10 weist eine Kathode11, welche aus dem Kompositmaterial1 ausgebildet ist, eine Anode12 aus metallischem Lithium, einen Festkörper-Separator13 vorzugsweise aus einem lithiumhaltigen Granat wie Li₇La₃Zr₂O₁₂, einen Stromableiter14, vorzugsweise aus Kupfer, für die Anode sowie einen Stromableiter15, vorzugsweise aus Aluminium, für die Kathode auf. Das Kompositmaterial1 besteht zumindest im Wesentlichen aus einem elektrochemischen Aktivmaterial2, einem Festkörperelektrolyt3 und einer Matrix4, welche die übrigen Komponenten des Kompositmaterials1 – also insbesondere das Aktivmaterial2 und den Festkörperelektrolyt3 – einbettet.In 2 is schematically an embodiment of a galvanic cell according to theinvention 10 with an embodiment of a composite material according to theinvention 1 shown. Thegalvanic cell 10 has acathode 11 made of thecomposite material 1 is formed, ananode 12 made of metallic lithium, asolid state separator 13 preferably from a lithium-containing garnet such as Li₇ La₃ Zr₂ O₁₂ , acurrent conductor 14 , preferably of copper, for the anode and acurrent conductor 15 , preferably of aluminum, for the cathode. Thecomposite material 1 consists at least essentially of an electrochemicalactive material 2 , asolid electrolyte 3 and amatrix 4 covering the remaining components of the composite material 1 - So in particular theactive material 2 and the solid electrolyte 3 - embeds.

Vorliegend ist das Aktivmaterial2 als LiNi_xMn_yCo_zO₂ mit x + y + z = 1 und in Form von unregelmäßig geformten Partikeln mit einer Größe von 1–15 µm ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch ein anderes Material, insbesondere NCA, LMO oder FeF₃, zum Speichern der Ionen, insbesondere der Lithiumionen, oder eine andere Form des Materials verwendet werden. Vorliegend ist der Festkörperelektrolyt3 als Makrofüller-Partikel3‘ sowie als Fasern3‘‘ aus NaSICon ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch der Festkörperelektrolyt3 auch in anderer Form, etwa als Mikrofüller-Partikel, vorliegen oder ein anderes Material zum Leiten der Ionen, insbesondere der Lithiumionen, verwendet werden. Insbesondere kann der Festkörperelektrolyt3 auch Makrofüller-Partikel3‘ aus einem anderen Material, etwa aus einem Silikat, aufweisen. Die Matrix4 besteht vorzugsweise aus Lithium-Methacrylat. Für die elektrische Kontaktierung des Aktivmaterials2 mit dem Kathoden-Stromableiter15 ist die Dichte des Aktivmaterials2 im Kompositmaterial1 so hoch gewählt, dass sich die einzelnen, unregelmäßig geformten Partikel des Aktivmaterials elektrisch und vorzugsweise auch physisch kontaktieren. Insbesondere können dabei geringe räumliche Abstände zwischen den einzelnen Partikeln mittels der Matrix4, insbesondere aus Lithium-Methacrylat, elektrisch überbrückt werden. Überdies stehen die Partikel des Aktivmaterials2, welche an dem Kathoden-Stromableiter15 angeordnet sind, mit diesem im elektrischen Kontakt.Present is theactive material 2 as LiNi_x Mn_y Co_z O₂ with x + y + z = 1 and in the form of irregularly shaped particles having a size of 1-15 microns. Alternatively or additionally, however, it is also possible to use another material, in particular NCA, LMO or FeF₃ , for storing the ions, in particular the lithium ions, or another form of the material. In the present case is thesolid electrolyte 3 asmacrofiller particles 3. ' as well as fibers 3 '' made of NaSICon. Alternatively or additionally, however, thesolid electrolyte 3 also in another form, such as microfiller particles, or another material for conducting the ions, in particular the lithium ions are used. In particular, thesolid electrolyte 3 alsomacrofiller particles 3. ' made of a different material, such as a silicate. Thematrix 4 is preferably made of lithium methacrylate. For the electrical contacting of theactive material 2 with the cathodecurrent collector 15 is the density of theactive material 2 in thecomposite material 1 chosen so high that contact the individual, irregularly shaped particles of the active material electrically and preferably also physically. In particular, small spatial distances between the individual particles by means of the matrix can be used 4 , in particular of lithium methacrylate, are electrically bridged. Moreover, the particles of theactive material stand 2 which is connected to the cathodecurrent collector 15 are arranged, with this in electrical contact.

In einer bevorzugten Variante weist auch der Festkörper-Separator ein Kompositmaterial mit einer Matrix, etwa Lithium-Methacrylat, und einem Festkörperelektrolyt, etwa einem lithiumhaltigen Granat wie Li₇La₃Zr₂O₁₂, auf oder besteht zumindest im Wesentlichen daraus, wobei der Festkörperelektrolyt vorzugsweise in Form von Partikeln oder Fasern ausgebildet ist. Insbesondere kann das Kompositmaterial des Festkörper-Separators als zusätzliches oder alternatives Elektrolyt NaSICon aufweisen, sofern dieses mittels einer oder mehrerer anderer Komponenten des Festkörper-Separators von metallischem Lithium, etwa der Anode12, getrennt ist.In a preferred variant, the solid-state separator also has a composite material with a matrix, such as lithium methacrylate, and a solid electrolyte, such as a lithium-containing garnet such as Li₇ La₃ Zr₂ O₁₂ , or consists thereof at least substantially, wherein the solid electrolyte is preferably formed in the form of particles or fibers. In particular, the composite material of the solid-state separator may comprise NaSICon as an additional or alternative electrolyte, provided that it contains one or more other components of the solid-state separator of metallic lithium, for example theanode 12 , is separated.

Auf diese vorteilhafte Weise besteht die galvanische Zelle10, nachdem die Matrix4 ausgehärtet ist, aus Feststoffen bzw. Festkörpern. Damit ist die galvanische Zelle10 aus2 eine Lithiumionen-Festkörper-Sekundärzelle10. Auf diese vorteilhafte Weise enthält diese Lithiumionen-Festkörper-Sekundärzelle10 keinen flüssigen Elektrolyt, welcher etwa austrocknen, auslaufen oder sich entzünden könnte. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform kann darin liegen, dass die Makrofüller-Partikel3‘ und die Fasern3‘‘ der Kathode11 eine hohe mechanische Stabilität verleihen und/oder einen im Vergleich zu einer herkömmlichen Festkörperzelle gute ionische Verbindung des Aktivmaterials2 der Kathode11 mit dem Festkörperseparator13 und damit der Anode12 ermöglichen. Neben der elektrischen Kontaktierung resultiert auf vorteilhafte Weise aus der hohen Dichte des Aktivmaterials2 eine hohe Energiedichte.In this advantageous manner, there is thegalvanic cell 10 after thematrix 4 cured, solids or solids. This is thegalvanic cell 10 out 2 a lithium ion solid statesecondary cell 10 , In this advantageous manner, this lithium ion solid state secondary cell contains 10 no liquid electrolyte, which may dry out, leak or ignite. Another advantage of this embodiment may be that themacrofiller particles 3. ' and the fibers 3 '' thecathode 11 give a high mechanical stability and / or a good ionic compound of the active material compared to a conventionalsolid state cell 2 thecathode 11 with thesolid state separator 13 and thus theanode 12 enable. In addition to the electrical contact results in an advantageous manner from the high density of the active material 2 a high energy density.

3 veranschaulicht mit einem Flussdiagramm eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer galvanischen Zelle10, insbesondere für eine Festkörperbatterie20. Es weist als Verfahrensschritte einen ersten Verfahrensschritt S1 auf, bei welchem ein Festkörper-Separator13, etwa aus einem lithiumhaltigen Granat wie Li₇La₃Zr₂O₁₂ oder einem Komposit aus einem lithiumhaltigen Granat wie Li₇La₃Zr₂O₁₂ und Lithium-Methacrylat, bereitgestellt wird, einen zweiten Verfahrensschritt S2, bei welchem ein Kompositmaterial1, etwa ein Kompositmaterial1 gemäß2, auf den Festkörperseparator13 aufgebracht wird, einen dritten Verfahrensschritt S3, bei welchem eine Gegenelektrode11,12 an dem Festkörper-Separator13 angeordnet wird, und einen vierten Verfahrensschritt S4, bei welchem das Kompositmaterial1 ausgehärtet wird. Insbesondere wenn das Kompositmaterial1 nach dem Aufbringen auf den Festkörperseparator13 ausgehärtet wird, lässt sich ein guter ionischer Kontakt zwischen dem Kompositmaterial1 und dem Festkörperseparator13 herstellen. Dabei kann das Kompositmaterial1 vor dem Aushärten insbesondere in Unebenheiten in der Oberfläche des Festkörperseparators13 eindringen und so den Kontakt verbessern. 3 1 illustrates a flowchart of an embodiment of the method according to the invention for producing agalvanic cell 10 , in particular for a solid-state battery 20 , It has as method steps a first method step S1, in which a solid-state separator 13 of a lithium-containing garnet such as Li₇ La₃ Zr₂ O₁₂ or a composite of a lithium-containing garnet such as Li₇ La₃ Zr₂ O₁₂ and lithium methacrylate, a second process step S2, in which acomposite material 1 , such as acomposite material 1 according to 2 , on thesolid state separator 13 is applied, a third method step S3, in which acounter electrode 11 . 12 on thesolid state separator 13 is arranged, and a fourth method step S4, in which thecomposite material 1 is cured. Especially if thecomposite material 1 after application to thesolid state separator 13 Hardened, there is a good ionic contact between thecomposite material 1 and thesolid state separator 13 produce. In this case, thecomposite material 1 before hardening, in particular in unevenness in the surface of the solid-state separator 13 penetrate and thus improve the contact.

4 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs30. Dieses Kraftfahrzeug30 ist ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor32 für den Antrieb und, insbesondere wie dargestellt drei, Lithiumionen-Festkörperbatterien20, welche mittels des Antriebsstromkreises31 mit dem Elektromotor32 elektrisch verbunden sind. Die Lithiumionen-Festkörperbatterien20 weisen jeweils, insbesondere wie dargestellt drei, Lithiumionen-Festkörper-Sekundärzellen10 auf, welche vorzugsweise jeweils gemäß2 ausgebildet sind. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich mittels der erfindungsgemäßen Lithiumionen-Festkörper-Sekundärzellen10 der Leistungsumfang und/oder die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs30 erhöhen. 4 schematically shows an embodiment of a motor vehicle according to theinvention 30 , Thismotor vehicle 30 is an electrically powered motor vehicle with anelectric motor 32 for the drive and, in particular as shown, three lithium-ion solid-state batteries 20 , which by means of thedrive circuit 31 with theelectric motor 32 are electrically connected. The lithium ionsolid state batteries 20 each have, in particular as shown, three, lithium ion solid statesecondary cells 10 preferably each according to 2 are formed. In this advantageous manner can be by means of lithium ion solid state secondary cells according to theinvention 10 the scope of performance and / or the operational safety of themotor vehicle 30 increase.

Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Dabei ist auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei es sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.While at least one exemplary embodiment has been described above, it should be understood that a large number of variations exist. It is also to be understood that the described exemplary embodiments are nonlimiting examples only and are not intended to thereby limit the scope, applicability, or configuration of the devices and methods described herein. Rather, the foregoing description will provide those skilled in the art with guidance for implementing at least one example embodiment, it being understood that various changes in the operation and arrangement of the elements described in an exemplary embodiment may be made without departing from the appended claims Derogated from the requirements of the respective subject matter as well as its legal equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Kompositmaterialcomposite

22

elektrochemisches Aktivmaterialelectrochemical active material

33

FestkörperelektrolytSolid electrolyte

3‘3 '

Makrofüller-Partikel aus Festkörperelektrolyt3Macro filler particles made ofsolid electrolyte 3

3‘‘3 ''

Faser aus Festkörperelektrolyt3Fiber made ofsolid electrolyte 3

44

Matrixmatrix

1010

galvanische Zelle, insbesondere Festkörper-Sekundärzelle, insbesondere Lithiumionen-Festkörper-SekundärzelleGalvanic cell, in particular solid-state secondary cell, in particular lithium-ion solid-state secondary cell

1111

Kathode bzw. Gegenelektrode zu AnodeCathode or counter electrode to anode

1212

Anode bzw. Gegenelektrode zu KathodeAnode or counter electrode to cathode

1313

Festkörper-SeparatorSolids separator

1414

Stromableiter Anode, vorzugsweise aufweisend oder aus KupferCurrent collector anode, preferably comprising or made of copper

1515

Stromableiter Kathode, vorzugsweise aufweisend oder aus AluminiumCurrent collector cathode, preferably made of aluminum or aluminum

1616

flüssiger Elektrolytliquid electrolyte

1717

Separator für flüssigen ElektrolytSeparator for liquid electrolyte

2020

Batterie, insbesondere Festkörperbatterie, insbesondere Lithiumionen-FestkörperbatterieBattery, in particular solid-state battery, in particular lithium-ion solid-state battery

30 30

Kraftfahrzeugmotor vehicle

3131

AntriebsstromkreisDrive circuit

3232

Elektromotorelectric motor

S1, S2, S3, S4S1, S2, S3, S4

Verfahrensschrittesteps

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 19948548 B4[0006]DE 19948548 B4[0006]
• US 20090092903 A1[0007]US 20090092903 A1[0007]

Claims (15)

Translated fromGerman

Kompositmaterial (1) für eine Elektrode (11,12) einer galvanischen Zelle (10), wobei das Kompositmaterial (1) aufweist: ein elektrochemisches Aktivmaterial (2); einen Festkörperelektrolyt (3); und eine Matrix (4) zum Einbetten sowie zum ionisch leitfähigen Verbinden wenigstens des elektrochemischen Aktivmaterials (2) und des Festkörperelektrolyts (3); wobei: die Matrix (4) ein Polymermaterial, dessen Vorstufen oder dessen Präpolymere aufweist und chemisch- oder strahlungsinduziert ausgehärtet oder aushärtbar ist; und das elektrochemische Aktivmaterial (2), der Festkörperelektrolyt (3) und die Matrix (4) so durchmengt sind, dass zumindest eine Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials (2) elektrisch leitfähig sowie zumindest der Festkörperelektrolyt (3) und die Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials (2) ionisch leitfähig miteinander verbunden sind.Composite material ( 1 ) for an electrode ( 11 . 12 ) of a galvanic cell ( 10 ), the composite material ( 1 ): an electrochemical active material ( 2 ); a solid electrolyte ( 3 ); and a matrix ( 4 ) for embedding and for ionically conductive bonding of at least the electrochemical active material ( 2 ) and the solid state electrolyte ( 3 ); where: the matrix ( 4 ) a polymer material whose precursors or prepolymers thereof and is chemically or radiation-induced cured or curable; and the electrochemical active material ( 2 ), the solid electrolyte ( 3 ) and the matrix ( 4 ) are so durchgemgt that at least a plurality of particles of the electrochemical active material ( 2 ) electrically conductive and at least the solid electrolyte ( 3 ) and the plurality of particles of the electrochemical active material ( 2 ) are ionically conductive with each other. Kompositmaterial (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Aushärten der Matrix (4) mittels wenigstens einem aus der folgenden Gruppe erfolgt: – UV-induzierte Polymerisation; – katalytisch-induzierte Polymerisation; – radikalische Polymerisation; – chemische Reaktion von wenigstens zwei verschiedenen Komponenten aus den Vorstufen oder den Präpolymeren der Matrix; oder – Entfernen eines Lösungsmittels, welches die Matrix bzw. die Polymere des Polymermaterials im nicht-ausgehärteten Zustand in Lösung hält.Composite material ( 1 ) according to claim 1, wherein the curing of the matrix ( 4 ) by means of at least one of the following group: - UV-induced polymerization; - catalytically induced polymerization; - radical polymerization; Chemical reaction of at least two different components from the precursors or prepolymers of the matrix; or - removing a solvent which keeps the matrix or the polymers of the polymer material in the uncured state in solution. Kompositmaterial (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedenfalls bei einer Temperatur gleich oder oberhalb von 200 °C, vorzugsweise bereits bei einer Temperatur gleich oder oberhalb von 100 °C, vorzugsweise bereits bei einer Temperatur gleich oder oberhalb von 70 °C und weiter bevorzugt bereits bei einer Temperatur gleich oder oberhalb von 40 °C die Matrix (4) aushärtbar ist.Composite material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein at least at a temperature equal to or above 200 ° C, preferably already at a temperature equal to or above 100 ° C, preferably already at a temperature equal to or above 70 ° C and more preferably already at a temperature equal to or above 40 ° C the matrix ( 4 ) is curable. Kompositmaterial (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum elektrisch leitfähigen Verbinden der Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials (2): das Kompositmaterial des Weiteren ein zusätzliches elektrisch leitfähiges Material aufweist, welches das elektrochemische Aktivmaterial (2) elektrisch leitfähig verbindet; der Festkörperelektrolyt (3) auch elektrisch leitfähig ist und die Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials (2) elektrisch leitfähig verbindet; die Matrix (4) elektrisch leitfähig ist und die Vielzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials (2) elektrisch leitfähig verbindet; und/oder das elektrochemische Aktivmaterial (2) elektrisch leitfähig ist und dessen Dichte im Kompositmaterial (1) so hoch ist, dass eine ausreichende Anzahl von Teilchen des elektrochemischen Aktivmaterials (2) miteinander im elektrischen Kontakt stehen.Composite material ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein for electroconductive bonding of the plurality of particles of the electrochemical active material ( 2 ): the composite material further comprises an additional electrically conductive material containing the electrochemical active material ( 2 ) electrically conductively connects; the solid electrolyte ( 3 ) is also electrically conductive and the plurality of particles of the electrochemical active material ( 2 ) electrically conductively connects; the matrix ( 4 ) is electrically conductive and the plurality of particles of the electrochemical active material ( 2 ) electrically conductively connects; and / or the electrochemical active material ( 2 ) is electrically conductive and its density in the composite material ( 1 ) is so high that a sufficient number of particles of the electrochemically active material ( 2 ) are in electrical contact with each other. Kompositmaterial (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kompositmaterial (1), wenn die Matrix (4) ausgehärtet ist, wenigstens bis hin zu einer Temperatur von 40 °C, vorzugsweise 70 °C, vorzugsweise 150 °C zumindest im Wesentlichen ein Festkörper ist, und/oder das Kompositmaterial (1), wenn die Matrix (4) nicht ausgehärtet ist, pastös ist.Composite material ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the composite material ( 1 ), if the matrix ( 4 ) is cured, at least up to a temperature of 40 ° C, preferably 70 ° C, preferably 150 ° C at least substantially a solid, and / or the composite material ( 1 ), if the matrix ( 4 ) is not cured, pasty. Kompositmaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Festkörperelektrolyt (3) oder die Matrix (4) ein Salz oder eine Salzlösung der mit dem Aktivmaterial (4) und dem Festkörperelektrolyt (3) korrespondierenden Ionen aufweist.Composite material according to one of the preceding claims, wherein the solid electrolyte ( 3 ) or the matrix ( 4 ) a salt or saline solution containing the active material ( 4 ) and the solid electrolyte ( 3 ) has corresponding ions. Kompositmaterial (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Festkörperelektrolyt (3) zumindest teilweise ausgebildet ist in Form von: Makrofüller-Partikeln (3‘) mit einer Partikelgröße zwischen 0,9 µm und 30 µm, vorzugsweise zwischen 1 µm und 15 µm und weiter bevorzugt zwischen 2 µm und 10 µm aufweist; oder Fasern (3‘‘) mit einer Faserlänge zwischen 5 µm und 100 µm, vorzugsweise zwischen 5 µm und 50 µm und weiter bevorzugt zwischen 7 µm und 20 µm; oder Mikrofüller-Partikeln mit einer Partikelgröße zwischen 0,01 µm und 0,5 µm, vorzugsweise zwischen 0,05 µm und 0,2 µm.Composite material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the solid electrolyte ( 3 ) is at least partially formed in the form of: macrofiller particles ( 3. ' ) having a particle size between 0.9 μm and 30 μm, preferably between 1 μm and 15 μm and more preferably between 2 μm and 10 μm; or fibers ( 3 '' ) having a fiber length between 5 μm and 100 μm, preferably between 5 μm and 50 μm, and more preferably between 7 μm and 20 μm; or microfiller particles having a particle size between 0.01 μm and 0.5 μm, preferably between 0.05 μm and 0.2 μm. Kompositmaterial (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das elektrochemische Aktivmaterial (2) 10 bis 98 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20 bis 95 Gewichtsprozent und weiter bevorzugt 30 bis 90 Volumenprozent; der Festkörperelektrolyt (3) 1 bis 60 Volumenprozent, vorzugsweise 5 bis 50 Volumenprozent und weiter bevorzugt 10 bis 35 Volumenprozent; und die Matrix (4), wenn diese ausgehärtet ist, 1 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 50 Volumenprozent und weiter bevorzugt 5 bis 45 Volumenprozent am Volumen des Kompositmaterials (1) ausmacht.Composite material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein: the electrochemical active material ( 2 ) 10 to 98% by weight, preferably 20 to 95% by weight, and more preferably 30 to 90% by volume; the solid electrolyte ( 3 ) 1 to 60% by volume, preferably 5 to 50% by volume and more preferably 10 to 35% by volume; and the matrix ( 4 ), when cured, 1 to 60 weight percent, preferably 2 to 50 volume percent and more preferably 5 to 45 volume percent of the volume of the composite material ( 1 ). Kompositmaterial (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Festkörperelektrolyt (3) ein lithiumionen-leitendes Material aufweist oder zumindest im Wesentlichen daraus besteht.Composite material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the solid electrolyte ( 3 ) comprises or at least substantially consists of a lithium ion conductive material. Kompositmaterial (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Matrix (4) ein lithiumionen-leitendes Methacrylat aufweist oder zumindest im Wesentlichen daraus besteht.Composite material ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the matrix ( 4 ) one having lithium ion-conductive methacrylate or at least substantially consists thereof. Kompositmaterial (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Aktivmaterial (2) ein Material zur Speicherung von Lithiumionen aufweist oder zumindest im Wesentlichen daraus besteht.Composite material ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the electrochemical active material ( 2 ) comprises or at least substantially consists of a material for storing lithium ions. Galvanische Zelle (10), insbesondere Festkörperzelle, insbesondere Festkörper-Sekundärzelle mit einer Anode (12), einer Kathode (11) und einem Festkörper-Separator (13), welcher zwischen der Anode (12) und der Kathode (11) angeordnet ist und eingerichtet ist, die an der galvanischen Reaktion beteiligten Ionen zwischen der Anode (12) und der Kathode (11) zu leiten; wobei die Kathode (11) oder die Anode (12) oder beide ein Kompositmaterial (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisen oder zumindest im Wesentlichen daraus bestehen.Galvanic cell ( 10 ), in particular solid state cell, in particular solid state secondary cell with an anode ( 12 ), a cathode ( 11 ) and a solid state separator ( 13 ), which between the anode ( 12 ) and the cathode ( 11 ) and is arranged, the ions involved in the galvanic reaction between the anode ( 12 ) and the cathode ( 11 ) to direct; the cathode ( 11 ) or the anode ( 12 ) or both a composite material ( 1 ) according to one of the preceding claims or at least substantially consist thereof. Galvanische Zelle gemäß Anspruch 12 für eine Lithiumionen-Festkörperbatterie (20), wobei: die Anode (12) metallisches Lithium aufweist oder zumindest im Wesentlichen daraus besteht; und die Kathode (11) ein Kompositmaterial (1) gemäß Anspruch 11 aufweist oder zumindest im Wesentlichen daraus besteht.Galvanic cell according to claim 12 for a lithium ion solid-state battery ( 20 ), wherein: the anode ( 12 ) comprises or at least substantially consists of metallic lithium; and the cathode ( 11 ) a composite material ( 1 ) according to claim 11 or at least substantially consists thereof. Verfahren zur Herstellung einer galvanischen Zelle, insbesondere einer Festkörper-Primärzelle oder Festkörper-Sekundärzelle (10), insbesondere einer galvanischen Zelle (10) gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, welches wenigstens die folgenden Verfahrensschritte aufweist: – (S1) Bereitstellen eines Festkörper-Separators (13); – (S2) Bereitstellen eines Kompositmaterials (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung entweder der Anode (12) oder Kathode (11); – (S3) Anordnen einer Gegenelektrode (11,12) an dem Festkörper-Separator (13); und – (S4) Aushärten des Kompositmaterials (1), wobei dazu das Aushärten der Matrix (4) bei einer Temperatur von höchstens 200 °C, vorzugsweise höchstens 100 °C, vorzugsweise höchstens 70 °C und weiter bevorzugt höchstens 40 °C sowie vorzugsweise bei wenigstens 0 °C erfolgt.Method for producing a galvanic cell, in particular a solid-state primary cell or solid-state secondary cell ( 10 ), in particular a galvanic cell ( 10 ) according to one of claims 12 or 13, which comprises at least the following method steps: - (S1) providing a solid-state separator ( 13 ); - (S2) providing a composite material ( 1 ) according to one of claims 1 to 11 for the production of either the anode ( 12 ) or cathode ( 11 ); - (S3) arranging a counterelectrode ( 11 . 12 ) on the solid state separator ( 13 ); and - (S4) curing the composite material ( 1 ), in which case the hardening of the matrix ( 4 ) at a temperature of at most 200 ° C, preferably at most 100 ° C, preferably at most 70 ° C and more preferably at most 40 ° C and preferably at least 0 ° C. Kraftfahrzeug (30), insbesondere elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer oder mehreren Batterien (20), insbesondere Festkörperbatterien, welche jeweils eine oder mehrere galvanische Zellen (10) gemäß Anspruch 12 oder 13 bzw. hergestellt gemäß Anspruch 14 aufweisen.Motor vehicle ( 30 ), in particular electrically driven motor vehicle, with one or more batteries ( 20 ), in particular solid-state batteries, each having one or more galvanic cells ( 10 ) according to claim 12 or 13 or produced according to claim 14.

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