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DE102022201357A1 - Electrode-separator composite for an electrical energy store, method for producing an electrode-separator composite, method for producing an electrical energy store - Google Patents

Electrode-separator composite for an electrical energy store, method for producing an electrode-separator composite, method for producing an electrical energy store Download PDF

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DE102022201357A1
DE102022201357A1 DE102022201357.3A DE102022201357A DE102022201357A1 DE 102022201357 A1 DE102022201357 A1 DE 102022201357A1 DE 102022201357 A DE102022201357 A DE 102022201357A DE 102022201357 A1 DE102022201357 A1 DE 102022201357A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
separator
electrode
adhesive material
energy store
ethylene carbonate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022201357.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Tobias Jansen
Christian Klemt
Alexander Tornow
Marco Jordan
Adrian BECKER
Dennis BÖHM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Powerco SE
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102022201357.3A priority Critical patent/DE102022201357A1/en
Priority to CN202310081143.9A priority patent/CN116581482A/en
Publication of DE102022201357A1 publication Critical patent/DE102022201357A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektroden-Separator-Verbund (1) für einen elektrischen Energiespeicher (18), mit zumindest einer Elektrode (2,3), und mit zumindest einem benachbart zu der Elektrode (2,3) angeordneten Separator (4,11), wobei die Elektrode (2,3) und der Separator (4,11) durch einen Haftwerkstoff (9) aneinander befestigt sind. Es ist vorgesehen, dass der Haftwerkstoff (9) Ethylencarbonat aufweist.The invention relates to an electrode-separator assembly (1) for an electrical energy store (18), having at least one electrode (2,3) and having at least one separator (4,11) arranged adjacent to the electrode (2,3). , wherein the electrode (2,3) and the separator (4,11) are attached to one another by an adhesive material (9). It is provided that the adhesive material (9) has ethylene carbonate.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektroden-Separator-Verbund für einen elektrischen Energiespeicher, mit zumindest einer Elektrode, und mit zumindest einem benachbart zu der Elektrode angeordneten Separator, wobei die Elektrode und der Separator durch einen Haftwerkstoff aneinander befestigt sind.The invention relates to an electrode-separator assembly for an electrical energy store, having at least one electrode and having at least one separator arranged adjacent to the electrode, the electrode and the separator being attached to one another by an adhesive material.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Elektroden-Separator-Verbunds, wobei zumindest eine Elektrode und zumindest ein Separator bereitgestellt werden, wobei die Elektrode benachbart zu dem Separator angeordnet wird, und wobei die Elektrode und der Separator durch einen Haftwerkstoff aneinander befestigt werden.The invention also relates to a method for producing an electrode-separator composite, wherein at least one electrode and at least one separator are provided, wherein the electrode is arranged adjacent to the separator, and wherein the electrode and the separator are attached to one another by an adhesive material.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers, wobei zumindest eine Elektrode und zumindest ein Separator bereitgestellt werden, wobei die Elektrode benachbart zu dem Separator angeordnet wird, wobei die Elektrode und der Separator zur Herstellung eines Elektroden-Separator-Verbunds durch einen Haftwerkstoff aneinander befestigt werden, wobei ein Gehäuse für den Energiespeicher bereitgestellt wird, wobei der Elektroden-Separator-Verbund in dem Gehäuse angeordnet wird, und wobei ein insbesondere flüssiger Elektrolyt zur Herstellung des Energiespeichers in das Gehäuse eingefüllt wird.Furthermore, the invention relates to a method for producing an electrical energy store, wherein at least one electrode and at least one separator are provided, wherein the electrode is arranged adjacent to the separator, the electrode and the separator for producing an electrode-separator composite by an adhesive material are fastened to one another, with a housing being provided for the energy store, with the electrode-separator assembly being arranged in the housing, and with a liquid electrolyte, in particular, being filled into the housing to produce the energy store.

Elektrische Energiespeicher gelten heutzutage insbesondere in der Elektromobilität als Schlüsseltechnologie. Ziel aktueller Entwicklungen ist es, elektrische Energiespeicher beispielsweise hinsichtlich der Herstellungskosten, des Gewichts, der Energiedichte, der Lebensdauer und der Ladegeschwindigkeit zu optimieren.Electrical energy storage is now considered a key technology, especially in electromobility. The aim of current developments is to optimize electrical energy storage devices, for example in terms of manufacturing costs, weight, energy density, service life and charging speed.

Ein elektrischer Energiespeicher weist als Elektroden typischerweise zumindest eine Kathode und zumindest eine Anode auf, wobei zwischen der Kathode und der Anode ein Separator angeordnet ist. Bei der Herstellung beziehungsweise beim Zusammenbau eines elektrischen Energiespeichers wird oftmals zunächst ein Elektroden-Separator-Verbund bereitgestellt, der zumindest eine Elektrode und zumindest einen Separator aufweist. In dem Elektroden-Separator-Verbund ist die Elektrode benachbart zu dem Separator angeordnet und durch einen Haftwerkstoff an dem Separator befestigt. Dadurch wird die gemeinsame Handhabung der den Elektroden-Separator-Verbund bildenden Elemente vereinfacht. Insbesondere wird beim Einbau des Elektroden-Separator-Verbundes in ein Gehäuse des Energiespeichers ein Verrutschen der Elektrode relativ zu dem Separator vermieden. Ist der Elektroden-Separator-Verbund in das Gehäuse des Energiespeichers eingebaut, so ergibt sich bei vorbekannten Elektroden-Separator-Verbunden jedoch der Nachteil, dass der verwendete Haftwerkstoff eine Benetzung des Separators und der Elektrode durch einen Elektrolyt des Energiespeichers behindert.An electrical energy store typically has at least one cathode and at least one anode as electrodes, with a separator being arranged between the cathode and the anode. When manufacturing or assembling an electrical energy store, an electrode-separator assembly is often first provided, which has at least one electrode and at least one separator. In the electrode-separator composite, the electrode is positioned adjacent to the separator and is attached to the separator by an adhesive material. This simplifies the joint handling of the elements forming the electrode-separator assembly. In particular, slipping of the electrode relative to the separator is avoided when the electrode-separator assembly is installed in a housing of the energy store. If the electrode-separator assembly is installed in the housing of the energy storage device, the disadvantage with previously known electrode-separator assemblies is that the adhesive material used prevents the separator and the electrode from being wetted by an electrolyte of the energy storage device.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2015 015 400 A1 offenbart einen elektrischen Energiespeicher, dessen Elektrolyt als Additiv Ethylencarbonat aufweist. Der Einsatz von Ethylencarbonat als Additiv in einem Elektrolyt ist weiterhin auch aus der Offenlegungsschrift WO 2005 104 269 A1 bekannt.The disclosure document DE 10 2015 015 400 A1 discloses an electrical energy store whose electrolyte has ethylene carbonate as an additive. The use of ethylene carbonate as an additive in an electrolyte is also known from the published application WO 2005 104 269 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektroden-Separator-Verbund der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass durch Einbau des Elektroden-Separator-Verbundes in einen elektrischen Energiespeicher ein Energiespeicher mit einer gesteigerten ionischen Leitfähigkeit erhalten wird.The invention is based on the object of improving an electrode-separator assembly of the type mentioned at the outset such that an energy store with increased ionic conductivity is obtained by installing the electrode-separator assembly in an electrical energy store.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Elektroden-Separator-Verbund mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieser hat den Vorteil, dass der verwendete Haftwerkstoff nach dem Einbau in das Gehäuse des Energiespeichers durch den Elektrolyt des Energiespeichers gelöst wird. Entsprechend wird die Benetzung durch den Haftwerkstoff dann nicht mehr behindert. Insbesondere daraus ergibt sich die Steigerung der ionischen Leitfähigkeit. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass der Haftwerkstoff Ethylencarbonat aufweist. Ethylencarbonat, das auch als 1,3-Dioxolan-2-on bezeichnet wird, ist in typischerweise verwendeten Elektrolyten löslich. Aufgrund seiner Schmelztemperatur von etwa 35 °C bis 39 °C ist eine Befestigung der Elektrode an dem Separator durch Ethylencarbonat zudem technisch einfach realisierbar. So kann Ethylencarbonat nach geringfügiger Erwärmung einfach verformt und verarbeitet werden, um das Ethylencarbonat in Berührkontakt mit dem Separator einerseits und der Elektrode andererseits zu bringen. Ist das Ethylencarbonat unter seine Schmelztemperatur abgekühlt, so stellt das dann feste Ethylencarbonat eine mechanisch ausreichend robuste Befestigung der Elektrode an dem Separator bereit. Erfindungsgemäß weist der Haftwerkstoff Ethylencarbonat auf. Dies schließt das Vorhandensein weiterer Substanzen in dem Haftwerkstoff nicht aus. Beispielsweise weist der Haftwerkstoff zusätzlich zu dem Ethylencarbonat zumindest ein polymeres Bindemittel auf, um die Haftwirkung des Haftwerkstoffs zu steigern. Aufgrund des Gehalts an Ethylencarbonat wird der Haftwerkstoff dennoch durch den Elektrolyt gelöst, sodass der Haftwerkstoff die Benetzung nicht behindert. Erfindungsgemäß weist der Elektroden-Separator-Verbund zumindest eine Elektrode und zumindest einen Separator auf. Der Elektroden-Separator-Verbund kann jedoch auch mehrere Elektroden und/oder mehrere Separatoren aufweisen, wie später noch beschrieben wird. Vorzugsweise ist der Elektroden-Separator-Verbund ein Elektroden-Separator-Verbund für eine Lithiumionenzelle. Der Elektroden-Separator-Verbund kann jedoch auch in anderen Arten von elektrischen Energiespeichern angewandt werden, beispielsweise in Eisenphosphatzellen, in Lithiumpolymerzellen, in Festkörperzellen oder in Natriumionenzellen.The object on which the invention is based is achieved by an electrode-separator assembly having the features of claim 1 . This has the advantage that the adhesive material used is released by the electrolyte of the energy store after installation in the housing of the energy store. Accordingly, the wetting is then no longer impeded by the adhesive material. This results in particular in the increase in ionic conductivity. According to the invention, the adhesive material has ethylene carbonate. Ethylene carbonate, also referred to as 1,3-dioxolan-2-one, is soluble in typically used electrolytes. Due to its melting temperature of around 35 °C to 39 °C, the electrode can also be attached to the separator using ethylene carbonate in a technically simple manner. Thus, ethylene carbonate can be easily deformed and processed after being slightly heated to bring the ethylene carbonate into touching contact with the separator on the one hand and the electrode on the other hand. If the ethylene carbonate has cooled below its melting temperature, the then solid ethylene carbonate provides a mechanically sufficiently robust attachment of the electrode to the separator. According to the invention, the adhesive material has ethylene carbonate. This does not rule out the presence of other substances in the adhesive material. For example, the adhesive material has at least one polymeric binder in addition to the ethylene carbonate in order to increase the adhesive effect of the adhesive material. Due to the ethylene carbonate content, the adhesive material is nevertheless dissolved by the electrolyte, so that the adhesive material does not impede wetting. According to the invention, the electrode separator tor composite at least one electrode and at least one separator. However, the electrode-separator assembly can also have a plurality of electrodes and/or a plurality of separators, as will be described later. The electrode-separator assembly is preferably an electrode-separator assembly for a lithium-ion cell. However, the electrode-separator combination can also be used in other types of electrical energy stores, for example in iron phosphate cells, in lithium polymer cells, in solid-state cells or in sodium ion cells.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Haftwerkstoff aus Ethylencarbonat besteht. Der Haftwerkstoff ist also frei von weiteren Substanzen wie beispielsweise dem zuvor erwähnten polymeren Bindemittel. Ethylencarbonat wird in elektrischen Energiespeichern, insbesondere in Lithiumionenzellen, oftmals ohnehin als Bestandteil des Elektrolyten verwendet. Die Verwendung eines aus Ethylencarbonat bestehenden Haftwerkstoffs bietet insofern den Vorteil, dass die Einbringung von elektrolytfremden Substanzen in den Energiespeicher vermieden wird.According to a preferred embodiment it is provided that the adhesive material consists of ethylene carbonate. The adhesive material is therefore free from other substances such as the aforementioned polymeric binder. Ethylene carbonate is often used anyway as a component of the electrolyte in electrical energy stores, particularly in lithium-ion cells. The use of an adhesive material consisting of ethylene carbonate offers the advantage that the introduction of non-electrolyte substances into the energy store is avoided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Haftwerkstoff zwischen der Elektrode und dem Separator angeordnet ist und sowohl an der Elektrode als auch an dem Separator anhaftet. Dadurch wird eine mechanisch robuste Befestigung der Elektrode an dem Separator durch den Haftwerkstoff erreicht, wobei der Haftwerkstoff sowohl mit der Elektrode als auch mit dem Separator direkt in Berührkontakt steht. Vorzugsweise haftet der Haftwerkstoff an einer Stirnfläche der Elektrode und an einer dieser Stirnfläche gegenüberliegenden Stirnfläche des Separators an.According to a preferred embodiment it is provided that the adhesive material is arranged between the electrode and the separator and adheres both to the electrode and to the separator. This achieves a mechanically robust attachment of the electrode to the separator by the adhesive material, with the adhesive material being in direct physical contact both with the electrode and with the separator. The adhesive material preferably adheres to an end face of the electrode and to an end face of the separator opposite this end face.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Haftwerkstoff linienförmig, punktförmig, rahmenförmig und/oder flächig auf dem Separator angeordnet ist. Bei einer flächigen Anordnung des Haftwerkstoffs auf dem Separator wird eine mechanisch besonders robuste Befestigung des Separators an der Elektrode erreicht. Der Haftwerkstoff ist dann als Haftwerkstoffschicht auf dem Separator angeordnet. Bei einer linienförmigen, punktförmigen oder rahmenförmigen Anordnung des Haftwerkstoffs auf dem Separator ergibt sich der Vorteil, dass eine schnelle Auflösung des Haftwerkstoffs durch den Elektrolyt erreicht wird. Dadurch kann beim Zusammenbau des Energiespeichers die Fertigungszeit verringert werden. Insbesondere ist eine Kombination der zuvor erwähnten Anordnungsarten vorgesehen. According to a preferred embodiment, it is provided that the adhesive material is arranged in a line, point, frame and/or area on the separator. With a planar arrangement of the adhesive material on the separator, a mechanically particularly robust attachment of the separator to the electrode is achieved. The adhesive material is then arranged as a layer of adhesive material on the separator. Arranging the adhesive material on the separator in the form of a line, a point or a frame has the advantage that the adhesive material is quickly dissolved by the electrolyte. As a result, the production time can be reduced when assembling the energy store. In particular, a combination of the previously mentioned types of arrangement is provided.

Beispielsweise ist der Haftwerkstoff rahmenförmig auf dem Separator angeordnet und in einem durch den Haftwerkstoff eingerahmten Abschnitt des Separators zusätzlich punktförmig.For example, the adhesive material is arranged in the form of a frame on the separator and, in addition, in a punctiform manner in a section of the separator framed by the adhesive material.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Elektroden-Separator-Verbund zumindest eine weitere Elektrode aufweist, die auf einer von der Elektrode abgewandten Seite des Separators angeordnet ist, und dass die weitere Elektrode und der Separator durch den Ethylencarbonat aufweisenden Haftwerkstoff aneinander befestigt sind. Weil sowohl die Elektrode als auch die weitere Elektrode durch den Haftwerkstoff an dem Separator befestigt sind, wird der mit dem Ethylencarbonat einhergehende Vorteil für beide Elektroden erzielt. Vorzugsweise ist eine der Elektroden eine Kathode und die andere der Elektroden eine Anode.According to a preferred embodiment, it is provided that the electrode-separator combination has at least one further electrode, which is arranged on a side of the separator facing away from the electrode, and that the further electrode and the separator are attached to one another by the adhesive material containing ethylene carbonate. Because both the electrode and the further electrode are attached to the separator by the adhesive material, the benefit associated with the ethylene carbonate is achieved for both electrodes. Preferably, one of the electrodes is a cathode and the other of the electrodes is an anode.

Vorzugsweise weist der Elektroden-Separator-Verbund zumindest einen weiteren Separator auf, wobei der weitere Separator auf einer von dem Separator abgewandten Seite der Elektrode angeordnet ist, und wobei der weitere Separator durch den Ethylencarbonat aufweisenden Haftwerkstoff an der Elektrode befestigt ist. Das Vorsehen des weiteren Separators bietet den Vorteil, dass mehrere Elektroden-Separator-Verbunde gestapelt werden können, ohne dass dabei die Elektroden aufeinander gestapelter Elektroden-Separator-Verbunde miteinander in Berührkontakt kommen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Elektroden-Separator-Verbund in einer prismatischen Zelle eingesetzt werden soll. Der weitere Separator bietet jedoch auch Vorteile, wenn der Elektroden-Separator-Verbund in einer Rundzelle eingesetzt werden soll. Diesbezüglich ermöglicht es der weitere Separator, den Elektroden-Separator-Verbund aufzurollen beziehungsweise aufzuwickeln, ohne dass dadurch die Kathode in Berührkontakt mit der Anode gelangt. Weil der weitere Separator durch den Ethylencarbonat aufweisenden Haftwerkstoff an der Elektrode befestigt ist, wird auch die Befestigung des weiteren Separators an der Elektrode durch den Elektrolyt gelöst. Besonders bevorzugt weist der Elektroden-Separator-Verbund eine Anode, eine Kathode und zwei Separatoren auf. Ein derartiger Elektroden-Separator-Verbund wird im Folgenden auch als Unit-Zelle bezeichnet. In einer Unit-Zelle ist einer der Separatoren zwischen der Anode und der Kathode angeordnet. Der andere der Separatoren ist auf einer von der Kathode abgewandten Seite der Anode oder auf einer von der Anode abgewandten Seite der Kathode angeordnet. Vorzugsweise sind dabei die benachbart zueinander angeordneten Elemente der Unit-Zelle durch den Ethylencarbonat aufweisenden Haftwerkstoff aneinander befestigt. Besonders bevorzugt ist der Ethylencarbonat aufweisende Haftwerkstoff zudem auf zumindest einer der äußeren Stirnflächen der Unit-Zelle angeordnet, wobei die betroffene Stirnfläche eine Stirnfläche einer der Elektroden oder eine Stirnfläche eines der Separatoren ist. Aus wie vorstehend aufgebauten Unit-Zellen können größere Elektroden-Separator-Verbunde durch Stapeln der Unit-Zellen einfach ausgebildet werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Herstellung eines als prismatische Zelle ausgebildeten Energiespeichers.The electrode-separator assembly preferably has at least one additional separator, the additional separator being arranged on a side of the electrode facing away from the separator, and the additional separator being attached to the electrode by the adhesive material containing ethylene carbonate. The provision of the additional separator offers the advantage that a plurality of electrode-separator composites can be stacked without the electrodes of electrode-separator composites stacked on top of one another coming into physical contact with one another. This is particularly advantageous if the electrode-separator assembly is to be used in a prismatic cell. However, the further separator also offers advantages if the electrode-separator combination is to be used in a round cell. In this regard, the further separator makes it possible to roll up or wind up the electrode-separator assembly without the cathode thereby coming into physical contact with the anode. Also, since the other separator is fixed to the electrode by the adhesive material comprising ethylene carbonate, the fixing of the other separator to the electrode by the electrolyte is released. The electrode-separator combination particularly preferably has an anode, a cathode and two separators. Such an electrode-separator assembly is also referred to below as a unit cell. In a unit cell, one of the separators is located between the anode and the cathode. The other of the separators is arranged on a side of the anode remote from the cathode or on a side of the cathode remote from the anode. The elements of the unit cell arranged adjacent to one another are preferably attached to one another by the adhesive material containing ethylene carbonate. The adhesive material containing ethylene carbonate is particularly preferably also arranged on at least one of the outer end faces of the unit cell, with the end face concerned being an end face of one of the electrodes or an end face of one of the separators is. Larger electrode-separator composites can be easily formed from unit cells constructed as above by stacking the unit cells. This is particularly advantageous in the production of an energy store designed as a prismatic cell.

Vorzugsweise weist der Elektroden-Separator-Verbund zumindest drei Elektroden auf, wobei die äußeren Elektroden als Anode ausgebildet sind. Der Elektroden-Separator-Verbund wird also zu beiden Stirnflächen hin durch eine Anode abgeschlossen.The electrode-separator assembly preferably has at least three electrodes, with the outer electrodes being designed as an anode. The electrode-separator assembly is therefore closed off at both end faces by an anode.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Elektroden-Separator-Verbunds zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 8 dadurch aus, dass ein Ethylencarbonat aufweisender Haftwerkstoff verwendet wird. Durch die Befestigung der Elektrode an dem Separator können Produktivitätssteigerungen erreicht werden, weil das Handling der beiden aneinander befestigten Elemente verglichen mit dem Handling von zwei separaten Elementen vereinfacht wird. Der Ethylencarbonat aufweisende Haftwerkstoff wird nach Einbau in ein Gehäuse eines Energiespeichers durch den Elektrolyt des Energiespeichers gelöst. Vorzugsweise wird der Haftwerkstoff zur Befestigung der Elektrode an dem Separator vorübergehend derart erwärmt, dass der Haftwerkstoff anschmilzt oder schmilzt. Besonders bevorzugt werden die Elektrode und der Separator durch Laminieren mittels des Haftwerkstoffs aneinander befestigt. Beispielsweise wird hierzu zunächst der Haftwerkstoff zwischen dem Separator und der Elektrode angeordnet. Anschließend wird der dadurch erhaltene Elektroden-Separator-Stapel derart erwärmt und mit Druck beaufschlagt, dass die Elektrode durch Laminieren an dem Separator befestigt wird.The method according to the invention for producing an electrode-separator composite is characterized by the features of claim 8 in that an adhesive material containing ethylene carbonate is used. By attaching the electrode to the separator, increases in productivity can be achieved because the handling of the two elements attached to each other is simplified compared to the handling of two separate elements. After installation in a housing of an energy store, the adhesive material containing ethylene carbonate is released by the electrolyte of the energy store. Preferably, the adhesive material for attaching the electrode to the separator is temporarily heated in such a manner that the adhesive material melts or melts. More preferably, the electrode and the separator are attached to each other by lamination using the adhesive material. For example, the adhesive material is initially arranged between the separator and the electrode. Then, the electrode-separator stack thus obtained is heated and pressurized so that the electrode is fixed to the separator by lamination.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 9 dadurch aus, dass ein Haftwerkstoff verwendet wird, der in dem Elektrolyt löslich ist. Der Haftwerkstoff löst sich also in dem verwendeten Elektrolyt auf. Dies führt dazu, dass auch die zuvor mit dem Haftwerkstoff besetzten Abschnitte des Separators und der Elektrode mit dem Elektrolyt benetzt werden können. Dadurch wird die ionische Leitfähigkeit des Energiespeichers gesteigert, verglichen mit der Verwendung eines konventionellen Haftwerkstoffs wie beispielsweise PVDF. Vorzugsweise wird zunächst der Elektroden-Separator-Verbund in dem Gehäuse angeordnet, wobei dann erst anschließend der Elektrolyt in das Gehäuse eingefüllt wird. Alternativ dazu wird zunächst der Elektrolyt in das Gehäuse eingefüllt, wobei dann erst anschließend der Elektroden-Separator-Verbund in dem Gehäuse angeordnet wird. Vorzugsweise wird durch das Verfahren eine prismatische Zelle hergestellt, wobei dann hierzu ein geeignetes Gehäuse bereitgestellt wird, beispielsweise ein Gehäuse mit einem Counter-Tab-Design.The method according to the invention for producing an electrical energy store is characterized by the features of claim 9 in that an adhesive material is used which is soluble in the electrolyte. The adhesive material therefore dissolves in the electrolyte used. As a result, the sections of the separator and of the electrode previously covered with the adhesive material can also be wetted with the electrolyte. This increases the ionic conductivity of the energy store compared to using a conventional adhesive material such as PVDF. The electrode-separator assembly is preferably arranged in the housing first, with the electrolyte then being filled into the housing only afterwards. As an alternative to this, the electrolyte is first filled into the housing, with the electrode-separator assembly then only being arranged in the housing afterwards. A prismatic cell is preferably produced by the method, with a suitable housing then being provided therefor, for example a housing with a counter-tab design.

Vorzugsweise wird ein Haftwerkstoff verwendet, der in dem hergestellten Energiespeicher inert ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die elektrochemischen Eigenschaften des Energiespeichers durch den Haftwerkstoff nicht beeinträchtigt werden.An adhesive material is preferably used which is inert in the energy store produced. This results in the advantage that the electrochemical properties of the energy store are not impaired by the adhesive material.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Haftwerkstoff verwendet wird, der in dem hergestellten Energiespeicher wenigstens eine elektrochemische Eigenschaft des Energiespeichers beeinflusst. Weil der Haftwerkstoff wenigstens eine elektrochemische Eigenschaft des Energiespeichers beeinflusst, kann auf eine zusätzliche Substanz zum Beeinflussen der elektrochemischen Eigenschaft verzichtet werden. Vorzugsweise beeinflusst der Haftwerkstoff in dem Energiespeicher den Aufbau einer Feststoff-Elektrolyt-Grenzphase (SEI = solid electrolyte interface).According to an alternative embodiment, it is preferably provided that an adhesive material is used which influences at least one electrochemical property of the energy store in the produced energy store. Because the adhesive material influences at least one electrochemical property of the energy store, an additional substance for influencing the electrochemical property can be dispensed with. The adhesive material in the energy store preferably influences the build-up of a solid electrolyte interface (SEI=solid electrolyte interface).

Vorzugsweise wird ein Ethylencarbonat aufweisender Haftwerkstoff verwendet. Ethylencarbonat ist als Bestandteil des Haftwerkstoffs besonders geeignet, weil es in typischerweise verwendeten Elektrolyten löslich ist. Aufgrund seiner geringen Schmelztemperatur von etwa 35°C bis 39°C ist eine Befestigung der Elektrode an dem Separator durch einen Ethylencarbonat aufweisenden Haftwerkstoff zudem technisch einfach realisierbar. Vorzugsweise wird der Haftwerkstoff zur Befestigung der Elektrode an dem Separator vorübergehend derart erwärmt, dass der Haftwerkstoff anschmilzt oder schmilzt. Besonders bevorzugt wird die Elektrode durch Laminieren mittels des Haftwerkstoffs an dem Separator befestigt. Weiterhin bietet Ethylencarbonat den Vorteil, dass es in dem Energiespeicher die Ausbildung einer vorteilhaften Feststoff-Elektrolyt-Grenzphase fördert. Insbesondere weist der verwendete Haftwerkstoff zusätzlich zu dem Ethylencarbonat noch zumindest eine weitere Substanz wie beispielsweise ein polymeres Bindemittel auf.An adhesive material comprising ethylene carbonate is preferably used. Ethylene carbonate is particularly suitable as a component of the adhesive material because it is soluble in electrolytes typically used. Due to its low melting temperature of about 35° C. to 39° C., the electrode can also be attached to the separator in a technically simple manner using an adhesive material containing ethylene carbonate. Preferably, the adhesive material for attaching the electrode to the separator is temporarily heated in such a manner that the adhesive material melts or melts. The electrode is particularly preferably attached to the separator by lamination using the adhesive material. Furthermore, ethylene carbonate offers the advantage that it promotes the formation of an advantageous solid-electrolyte boundary phase in the energy store. In particular, the adhesive material used has at least one other substance, such as a polymeric binder, in addition to the ethylene carbonate.

Vorzugsweise wird als Haftwerkstoff Ethylencarbonat verwendet. Der Haftwerkstoff ist also frei von weiteren Materialien wie beispielsweise dem zuvor erwähnten polymeren Bindemittel.Ethylene carbonate is preferably used as the adhesive material. The adhesive material is therefore free of other materials such as the aforementioned polymeric binder.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Elektrolyt verwendet wird, der zumindest einen bei Raumtemperatur flüssigen Kohlensäureester aufweist. Bei Raumtemperatur flüssige Kohlensäureester sind zur Anwendung in dem Elektrolyt besonders geeignet, insbesondere wenn es sich bei dem elektrischen Energiespeicher um eine Lithiumionenzelle handelt. Vorzugsweise weist der Elektrolyt als bei Raumtemperatur flüssigen Kohlensäureester Dimethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat und/oder Propylencarbonat auf. Vorzugsweise weist der Elektrolyt zusätzlich zu dem bei Raumtemperatur flüssigen Kohlensäureester noch zumindest eine weitere Substanz auf wie beispielsweise ein in dem Elektrolyt gelöstes Leitsalz. Besonders bevorzugt werden ein Ethylencarbonat aufweisender Haftwerkstoff und ein zumindest einen bei Raumtemperatur flüssigen Kohlensäureester aufweisender Elektrolyt verwendet. Diese Kombination ist aufgrund der guten Löslichkeit von Ethylencarbonat in bei Raumtemperatur flüssigen Kohlensäureestern besonders vorteilhaft.According to a preferred embodiment, it is provided that an electrolyte is used which has at least one carbonic acid ester that is liquid at room temperature. Carbonic acid esters which are liquid at room temperature are particularly suitable for use in the electrolyte, in particular when the electrical energy store is a lithium-ion cell. The electrolyte preferably has dimethyl carbonate, ethyl methyl as the carbonic acid ester which is liquid at room temperature carbonate and/or propylene carbonate. In addition to the carbonic acid ester, which is liquid at room temperature, the electrolyte preferably also has at least one other substance, such as a conductive salt dissolved in the electrolyte. An adhesive material containing ethylene carbonate and an electrolyte containing at least one carbonic acid ester that is liquid at room temperature are particularly preferably used. This combination is particularly advantageous because of the good solubility of ethylene carbonate in carbonic acid esters that are liquid at room temperature.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen

  • 1 einen Elektroden-Separator-Verbund für einen elektrischen Energiespeicher,
  • 2 einen Separator des Elektroden-Separator-Verbunds mit einem darauf angeordneten Haftwerkstoff,
  • 3 den Separator mit dem darauf angeordneten Haftwerkstoff gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • 4 den Separator mit dem darauf angeordneten Haftwerkstoff gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • 5 den Separator mit dem darauf angeordneten Haftwerkstoff gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • 6 ein Verfahren zum Herstellen des Elektroden-Separator-Verbunds und
  • 7 ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. to show
  • 1 an electrode-separator composite for an electrical energy storage device,
  • 2 a separator of the electrode-separator composite with an adhesive material arranged thereon,
  • 3 the separator with the adhesive material arranged thereon according to a further exemplary embodiment,
  • 4 the separator with the adhesive material arranged thereon according to a further exemplary embodiment,
  • 5 the separator with the adhesive material arranged thereon according to a further exemplary embodiment,
  • 6 a method for producing the electrode-separator composite and
  • 7 a method for producing an electrical energy storage device.

1 zeigt einen Elektroden-Separator-Verbund 1 für einen elektrischen Energiespeicher. Der Elektroden-Separator-Verbund 1 weist eine als Kathode 2 ausgebildete Elektrode 2 auf, die vorliegend folienförmig beziehungsweise flächig ausgebildet ist. Der Elektroden-Separator-Verbund 1 weist außerdem eine als Anode 3 ausgebildete Elektrode 3 auf. Auch die Anode 3 ist vorliegend folienförmig beziehungsweise flächig ausgebildet. Außerdem weist der Elektroden-Separator-Verbund 1 einen Separator 4 auf. Auch der Separator 4 ist vorliegend folienförmig beziehungsweise flächig ausgebildet. Der Separator 4 ist zwischen der Kathode 2 und der Anode 3 angeordnet. Durch den Separator 4 sind die Kathode 2 und die Anode 3 voneinander räumlich und elektrisch getrennt. Dabei liegt eine erste Stirnfläche 5 des Separators 4 einer ersten Stirnfläche 6 der Kathode 2 gegenüber. Eine von der ersten Stirnfläche 5 abgewandte zweite Stirnfläche 7 des Separators 4 liegt einer ersten Stirnfläche 8 der Anode 3 gegenüber. 1 shows an electrode-separator assembly 1 for an electrical energy store. The electrode-separator assembly 1 has an electrode 2 designed as a cathode 2, which in the present case is designed in the form of a film or a surface. The electrode-separator assembly 1 also has an electrode 3 designed as an anode 3 . In the present case, the anode 3 is also designed in the form of a film or are flat. In addition, the electrode-separator assembly 1 has a separator 4 . In the present case, the separator 4 is also designed in the form of a film or are flat. The separator 4 is arranged between the cathode 2 and the anode 3 . The cathode 2 and the anode 3 are spatially and electrically separated from one another by the separator 4 . A first end face 5 of the separator 4 is opposite a first end face 6 of the cathode 2 . A second end face 7 of the separator 4 facing away from the first end face 5 is opposite a first end face 8 of the anode 3 .

Die Kathode 2 ist durch einen Haftwerkstoff 9 an dem Separator 4 befestigt. Hierzu ist der Haftwerkstoff 9 zwischen der Kathode 2 und dem Separator 4 angeordnet und haftet an der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 und der ersten Stirnfläche 6 der Kathode 2 an. Die Lage der Kathode 2 ist in dem Elektroden-Separator-Verbund 1 durch den Haftwerkstoff 9 relativ zu dem Separator 4 fixiert. Auch die Anode 3 ist durch den Haftwerkstoff 9 an dem Separator 4 befestigt. Hierzu ist der Haftwerkstoff 9 zwischen der Anode 3 und dem Separator 4 angeordnet und haftet an der zweiten Stirnfläche 7 des Separators 4 und der ersten Stirnfläche 8 der Anode 3 an. Die Lage der Anode 3 ist in dem Elektroden-Separator-Verbund 1 durch den Haftwerkstoff 9 relativ zu dem Separator 4 fixiert.The cathode 2 is fixed to the separator 4 by an adhesive material 9 . For this purpose, the adhesive material 9 is arranged between the cathode 2 and the separator 4 and adheres to the first end face 5 of the separator 4 and the first end face 6 of the cathode 2 . The position of the cathode 2 is fixed relative to the separator 4 in the electrode-separator composite 1 by the adhesive material 9 . The anode 3 is also attached to the separator 4 by the adhesive material 9 . For this purpose, the adhesive material 9 is arranged between the anode 3 and the separator 4 and adheres to the second end face 7 of the separator 4 and the first end face 8 of the anode 3 . The position of the anode 3 is fixed relative to the separator 4 in the electrode-separator composite 1 by the adhesive material 9 .

Der verwendete Haftwerkstoff 9 weist Ethylencarbonat auf. Der sich daraus ergebende Vorteil wird später noch erläutert. Vorliegend besteht der Haftwerkstoff 9 aus Ethylencarbonat. Der Haftwerkstoff 9 kann jedoch auch zusätzlich zu dem Ethylencarbonat noch zumindest eine weitere Substanz aufweisen, beispielsweise ein polymeres Bindemittel zur Verstärkung der Haftwirkung des Haftwerkstoffs 9.The adhesive material 9 used has ethylene carbonate. The resulting advantage will be explained later. In the present case, the adhesive material 9 consists of ethylene carbonate. However, the adhesive material 9 can also have at least one other substance in addition to the ethylene carbonate, for example a polymeric binder to strengthen the adhesive effect of the adhesive material 9.

2 zeigt die Anordnung des Haftwerkstoffs 9 auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4. Wie aus 2 erkenntlich ist, ist der Haftwerkstoff 9 flächig auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 angeordnet. Der Haftwerkstoff 9 ist also als erste Haftwerkstoffschicht 10 auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators angeordnet. 2 shows the arrangement of the adhesive material 9 on the first end face 5 of the separator 4. As shown in FIG 2 as can be seen, the adhesive material 9 is arranged flat on the first end face 5 of the separator 4 . The adhesive material 9 is therefore arranged as the first adhesive material layer 10 on the first end face 5 of the separator.

3 zeigt die Anordnung des Haftwerkstoffs 9 auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Haftwerkstoff 9 linienförmig auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 angeordnet. 3 shows the arrangement of the adhesive material 9 on the first end face 5 of the separator 4 according to a further exemplary embodiment. At the in 3 illustrated embodiment, the adhesive material 9 is arranged in a line on the first end face 5 of the separator 4 .

4 zeigt die Anordnung des Haftwerkstoffs 9 auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Haftwerkstoff 9 punktförmig auf der ersten Stirnfläche 5 angeordnet. 4 shows the arrangement of the adhesive material 9 on the first end face 5 of the separator 4 according to a further exemplary embodiment. At the in 4 illustrated embodiment, the adhesive material 9 is arranged in a punctiform manner on the first end face 5 .

5 zeigt die Anordnung des Haftwerkstoffs 9 auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Haftwerkstoff 9 rahmenförmig auf der ersten Stirnfläche 5 angeordnet. 5 shows the arrangement of the adhesive material 9 on the first end face 5 of the separator 4 according to a further exemplary embodiment. At the in 5 illustrated embodiment, the adhesive material 9 is arranged in the shape of a frame on the first end face 5 .

Zusätzlich zu den in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen sind auch weitere Anordnungen des Haftwerkstoffs 9 auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 möglich. Beispielsweise ist der Haftwerkstoff 9 rahmenförmig auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 angeordnet, wobei der Haftwerkstoff 9 in einem eingerahmten Abschnitt der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 zusätzlich punktförmig auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4 angeordnet ist. Die Anordnung des Haftwerkstoffs 9 auf der zweiten Stirnfläche 7 des Separators 4 entspricht vorzugsweise der Anordnung des Haftwerkstoffs 9 auf der ersten Stirnfläche 5 des Separators 4.In addition to the in the 2 until 5 In the exemplary embodiments illustrated, other arrangements of the adhesive material 9 on the first end face 5 of the separator 4 are also possible. example wise, the adhesive material 9 is arranged in the form of a frame on the first end face 5 of the separator 4, the adhesive material 9 being additionally arranged in a framed section of the first end face 5 of the separator 4 in a point-like manner on the first end face 5 of the separator 4. The arrangement of the adhesive material 9 on the second face 7 of the separator 4 preferably corresponds to the arrangement of the adhesive material 9 on the first face 5 of the separator 4.

Der Elektroden-Separator-Verbund 1 weist außerdem einen weiteren Separator 11 auf. Der weitere Separator 11 ist optional vorhanden. Vorliegend ist der weitere Separator 11 auf einer von dem Separator 4 abgewandten Seite der Kathode 2 angeordnet. Auch der weitere Separator 11 ist vorliegend folienförmig beziehungsweise flächig ausgebildet. Eine zweite Stirnfläche 12 der Kathode 2 liegt einer ersten Stirnfläche 13 des weiteren Separators 11 gegenüber. Auch der weitere Separator 11 ist durch den Haftwerkstoff 9 an der Kathode 2 befestigt. Hierzu ist der Haftwerkstoff 9 zwischen der Kathode 2 und dem weiteren Separator 11 angeordnet und haftet an der zweiten Stirnfläche 12 der Kathode 2 und an der ersten Stirnfläche 13 des weiteren Separators 11 an. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der weitere Separator 11 auf einer von dem Separator 4 abgewandten Seite der Anode 3 angeordnet und durch den Haftwerkstoff 9 an der Anode 3 befestigt.The electrode-separator assembly 1 also has a further separator 11 . The additional separator 11 is optionally present. In the present case, the further separator 11 is arranged on a side of the cathode 2 which is remote from the separator 4 . In the present case, the further separator 11 is also designed in the form of a film or in the form of a surface. A second end face 12 of the cathode 2 is located opposite a first end face 13 of the further separator 11 . The additional separator 11 is also attached to the cathode 2 by the adhesive material 9 . For this purpose, the adhesive material 9 is arranged between the cathode 2 and the further separator 11 and adheres to the second end face 12 of the cathode 2 and to the first end face 13 of the further separator 11 . According to a further exemplary embodiment, the further separator 11 is arranged on a side of the anode 3 which faces away from the separator 4 and is fastened to the anode 3 by the adhesive material 9 .

Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Haftwerkstoff 9 auch auf einer von der Kathode 2 abgewandten zweiten Stirnfläche 14 des weiteren Separators 11 angeordnet. Alternativ dazu ist der Haftwerkstoff 9 auch auf einer von dem Separator 4 abgewandten zweiten Stirnfläche 15 der Anode 3 angeordnet. Der Haftwerkstoff 9 ist also auch auf einer der äußeren Stirnflächen des Elektroden-Separator-Verbunds 1 angeordnet. Der sich daraus ergebende Vorteil wird später noch erläutert.According to the 1 illustrated embodiment, the adhesive material 9 is also arranged on a second face 14 of the further separator 11 facing away from the cathode 2 . As an alternative to this, the adhesive material 9 is also arranged on a second face 15 of the anode 3 facing away from the separator 4 . The adhesive material 9 is therefore also arranged on one of the outer end faces of the electrode-separator assembly 1 . The resulting advantage will be explained later.

Im Folgenden wird mit Bezug auf 6 ein Verfahren zum Herstellen des Elektroden-Separator-Verbunds 1 beschrieben. 6 zeigt das Verfahren anhand eines Flussdiagramms.The following is with reference to 6 a method for producing the electrode-separator composite 1 is described. 6 shows the procedure using a flow chart.

In einem ersten Schritt S1 werden die Kathode 2, die Anode 3, der Separator 4 und der weitere Separator 11 bereitgestellt.In a first step S1, the cathode 2, the anode 3, the separator 4 and the further separator 11 are provided.

In einem zweiten Schritt S2 wird der Haftwerkstoff 9 auf der ersten Stirnfläche 5 sowie der zweiten Stirnfläche 7 des Separators 4 und auf der ersten Stirnfläche 13 sowie der zweiten Stirnfläche 14 des weiteren Separators 11 angeordnet. Die Aufbringung des Haftwerkstoffs 9 auf die Stirnflächen 5, 7, 13 und 14 der Separatoren 4 und 11 ist jedoch nicht zwangsläufig vorgesehen. Alternativ dazu kann der Haftwerkstoff 9 beispielsweise auch auf den Stirnflächen 6, 8, 12 und 15 der Elektroden 2 und 3 angeordnet werden. Vorzugsweise wird der Haftwerkstoff 9 in dem zweiten Schritt S2 angeschmolzen oder geschmolzen. Hierdurch wird die Verarbeitbarkeit des Haftwerkstoffs 9 gesteigert. Aufgrund der Schmelztemperatur von Ethylencarbonat (etwa 35 °C bis 39 °C) ist das Aufschmelzen des Haftwerkstoffs 9 bei geringen Temperaturen möglich.In a second step S2, the adhesive material 9 is arranged on the first end face 5 and the second end face 7 of the separator 4 and on the first end face 13 and the second end face 14 of the further separator 11. However, the application of the adhesive material 9 to the end faces 5, 7, 13 and 14 of the separators 4 and 11 is not necessarily provided. As an alternative to this, the adhesive material 9 can also be arranged, for example, on the end faces 6, 8, 12 and 15 of the electrodes 2 and 3. The adhesive material 9 is preferably partially melted or melted in the second step S2. As a result, the processability of the adhesive material 9 is increased. Due to the melting temperature of ethylene carbonate (approximately 35° C. to 39° C.), the adhesive material 9 can melt at low temperatures.

In einem dritten Schritt S3 werden die Anode 3, der Separator 4, die Kathode 2 und der weitere Separator 11 gemäß der in 2 dargestellten Abfolge gestapelt, um einen Elektroden-Separator-Stapel zu erhalten.In a third step S3, the anode 3, the separator 4, the cathode 2 and the further separator 11 according to FIG 2 sequence shown are stacked to obtain an electrode-separator stack.

Gemäß dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Elektroden 2 und 3 und/oder die Separatoren 4 und 11 zunächst in dem Schritt S2 mit dem Haftwerkstoff 9 versehen und anschließend in dem Schritt S3 gestapelt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden das Versehen mit dem Haftwerkstoff 9 und das Stapeln stattdessen parallel durchgeführt. So wird beispielsweise zunächst die Kathode 2 auf dem mit dem Haftwerkstoff 9 versehenen weiteren Separator 11 abgelegt. Erst anschließend wird die Kathode 2 mit dem Haftwerkstoff 9 versehen und es wird dann der Separator 4 auf die Kathode 2 aufgelegt.According to the 6 In the illustrated embodiment, the electrodes 2 and 3 and/or the separators 4 and 11 are first provided with the adhesive material 9 in step S2 and then stacked in step S3. According to a further embodiment, the providing of the adhesive material 9 and the stacking are carried out in parallel instead. For example, first the cathode 2 is placed on the additional separator 11 provided with the adhesive material 9 . Only then is the cathode 2 provided with the adhesive material 9 and the separator 4 is then placed on the cathode 2 .

In einem vierten Schritt S4 werden die Kathode 2 und die Anode 3 zur Herstellung des Elektroden-Separator-Verbunds 1 durch den Haftwerkstoff 9 an dem Separator 4 befestigt. Der weitere Separator 11 wird zudem durch den Haftwerkstoff 9 an der Kathode 2 befestigt. Vorzugsweise wird die Befestigung der Elektroden 2 und 3 an den Separatoren 4 und 11 durch Laminieren erreicht. Beispielsweise wird der in dem dritten Schritt S3 erhaltene Elektroden-Separator-Stapel hierzu einer Laminiereinrichtung zugeführt, in welcher der Elektroden-Separator-Stapel erwärmt und mit einer Presskraft beaufschlagt wird.In a fourth step S4, the cathode 2 and the anode 3 are attached to the separator 4 by the adhesive material 9 in order to produce the electrode-separator composite 1 . The additional separator 11 is also attached to the cathode 2 by the adhesive material 9 . Preferably, the attachment of the electrodes 2 and 3 to the separators 4 and 11 is achieved by lamination. For example, the electrode-separator stack obtained in the third step S3 is fed to a laminating device for this purpose, in which the electrode-separator stack is heated and subjected to a pressing force.

Im Folgenden wird mit Bezug auf 7 ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers näher erläutert. 7 zeigt das Verfahren anhand eines Flussdiagramms. The following is with reference to 7 a method for producing an electrical energy store explained in more detail. 7 shows the procedure using a flowchart.

In einem ersten Schritt V1 werden zumindest eine Elektrode und zumindest ein Separator bereitgestellt.In a first step V1, at least one electrode and at least one separator are provided.

In einem zweiten Schritt V2 wird der Separator benachbart zu der Elektrode angeordnet.In a second step V2, the separator is arranged adjacent to the electrode.

In einem dritten Schritt V3 wird die Elektrode zur Herstellung eines Elektroden-Separator-Verbunds durch einen Haftwerkstoff an dem Separator befestigt. Der Haftwerkstoff wird beispielsweise bereits vor dem zweiten Schritt V2 auf den Separator und/oder die Elektrode aufgebracht. Im Folgenden wird beispielhalber davon ausgegangen, dass durch die Verfahrensschritte V1 bis V3 der in 1 dargestellte Elektroden-Separator-Verbund 1 hergestellt wird. Es wird also der Ethylencarbonat aufweisende Haftwerkstoff 9 als Haftwerkstoff verwendet. Es kann jedoch auch ein anderer Haftwerkstoff verwendet werden, wie später noch erläutert wird.In a third step V3, the electrode for producing an electrode-separator composite is attached to the separator by an adhesive material fastened. The adhesive material is, for example, already applied to the separator and/or the electrode before the second step V2. In the following, it is assumed for the sake of example that the method steps V1 to V3 in 1 illustrated electrode-separator composite 1 is produced. The adhesive material 9 containing ethylene carbonate is therefore used as the adhesive material. However, another adhesive material can also be used, as will be explained later.

In einem vierten Schritt V4 werden mehrere der in dem dritten Schritt V3 hergestellten Elektroden-Separator-Verbunde 1 derart gestapelt, dass zwischen zwei benachbarten Elektroden stets ein Separator angeordnet ist. Gemäß dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel werden zwei Elektroden-Separator-Verbunde 1 gestapelt. Es können jedoch auch mehr als zwei Elektroden-Separator-Verbunde 1 gestapelt werden.In a fourth step V4, several of the electrode-separator composites 1 produced in the third step V3 are stacked in such a way that a separator is always arranged between two adjacent electrodes. According to the 7 In the exemplary embodiment shown, two electrode-separator composites 1 are stacked. However, more than two electrode-separator composites 1 can also be stacked.

In einem fünften Schritt V5 wird eine Anode 3 auf der zweiten Stirnseite 14 des dann äußeren weiteren Separators 11 angeordnet. Die beiden äußeren Stirnflächen des in dem vierten Schritt V4 erhaltenen Stapels werden dann durch eine Anode 3 gebildet. Anschließend wird der Stapel in dem fünften Schritt V5 laminiert. Hierdurch wird ein aus mehreren Elektroden-Separator-Verbunden 1 und der zusätzlichen Anode 3 zusammengesetzter Elektroden-Separator-Verbund erhalten.In a fifth step V5, an anode 3 is arranged on the second end face 14 of the additional separator 11 that is then on the outside. The two outer faces of the stack obtained in the fourth step V4 are then formed by an anode 3 . The stack is then laminated in the fifth step V5. In this way, an electrode-separator composite composed of a plurality of electrode-separator composites 1 and the additional anode 3 is obtained.

In einem sechsten Schritt V6 wird ein Gehäuse 16 für den Energiespeicher bereitgestellt. Vorliegend ist das Gehäuse 16 ein Gehäuse für eine prismatische Zelle im Counter-Tab-Design.In a sixth step V6, a housing 16 for the energy store is provided. Here, housing 16 is a housing for a counter-tab prismatic cell.

In einem siebten Schritt V7 wird der in dem Schritt V5 erhaltene Elektroden-Separator-Verbund in dem Gehäuse 16 angeordnet.In a seventh step V7, the electrode-separator assembly obtained in step V5 is arranged in the housing 16.

In einem achten Schritt V8 wird ein flüssiger Elektrolyt 17 bereitgestellt. In einem neunten Schritt V9 wird der Elektrolyt 17 zur Herstellung des Energiespeichers 18 in das Gehäuse 16 eingefüllt. Dabei wird ein Elektrolyt 17 verwendet, in dem der verwendete Haftwerkstoff löslich ist. Dies hat zur Folge, dass der Haftwerkstoff durch den Elektrolyt 17 gelöst wird, sodass auch zuvor durch den Haftwerkstoff belegte Abschnitte der Separatoren 4 und 11 und der Elektroden 2 und 3 mit Elektrolyt 17 benetzt werden können. Wie zuvor erwähnt wurde, wird als Haftwerkstoff vorliegend der Ethylencarbonat aufweisende Haftwerkstoff 9 verwendet. Bei Verwendung dieses Haftwerkstoffs wird vorzugsweise ein Elektrolyt 17 verwendet, der zumindest einen bei Raumtemperatur flüssigen Kohlensäureester aufweist. Ethylencarbonat weist in bei Raumtemperatur flüssigen Kohlensäureestern typischerweise eine gute Löslichkeit auf. Besonders bevorzugt weist der Elektrolyt 17 als Kohlensäureester Dimethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat und/oder Propylencarbonat auf.In an eighth step V8, a liquid electrolyte 17 is provided. In a ninth step V9, the electrolyte 17 for producing the energy store 18 is filled into the housing 16. In this case, an electrolyte 17 is used, in which the adhesive material used is soluble. The consequence of this is that the adhesive material is dissolved by the electrolyte 17 so that sections of the separators 4 and 11 and of the electrodes 2 and 3 previously covered by the adhesive material can also be wetted with electrolyte 17 . As previously mentioned, the adhesive material 9 containing ethylene carbonate is used here as the adhesive material. When using this adhesive material, an electrolyte 17 is preferably used, which has at least one carbonic acid ester that is liquid at room temperature. Ethylene carbonate typically has good solubility in carbonic acid esters that are liquid at room temperature. The electrolyte 17 particularly preferably has dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and/or propylene carbonate as the carbonic acid ester.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden ein anderer Haftwerkstoff als der Ethylencarbonat aufweisende Haftwerkstoff 9 und/oder ein anderer Elektrolyt als der zumindest einen bei Raumtemperatur flüssigen Kohlensäureester aufweisende Elektrolyt 17 verwendet. In jedem Fall wird ein Haftwerkstoff verwendet, der in dem verwendeten Elektrolyt löslich ist. Dadurch wird grundsätzlich der Vorteil erreicht, dass auch Abschnitte der Elektroden und der Separatoren mit Elektrolyt benetzt werden, die in dem Elektroden-Separator-Verbund durch den Haftwerkstoff besetzt sind. Dadurch wird die ionische Leitfähigkeit des erhaltenen Energiespeichers 18 gesteigert.According to a further exemplary embodiment, an adhesive material other than the adhesive material 9 containing ethylene carbonate and/or a different electrolyte than the electrolyte 17 containing at least one carbonic acid ester that is liquid at room temperature are used. In any case, an adhesive material is used that is soluble in the electrolyte used. This basically achieves the advantage that sections of the electrodes and the separators that are occupied by the adhesive material in the electrode-separator assembly are also wetted with electrolyte. This increases the ionic conductivity of the energy store 18 obtained.

BezugszeichenlisteReference List

11
Elektroden-Separator-VerbundElectrode separator composite
22
Kathodecathode
33
Anodeanode
44
Separatorseparator
55
Stirnflächeface
66
Stirnflächeface
77
Stirnflächeface
88th
Stirnflächeface
99
Haftwerkstoffadhesive material
1010
Haftwerkstoffschichtadhesive layer
1111
Weiterer SeparatorAnother separator
1212
Stirnflächeface
1313
Stirnflächeface
1414
Stirnflächeface
1515
Stirnflächeface
1616
GehäuseHousing
1717
Elektrolytelectrolyte
1818
Energiespeicherenergy storage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015015400 A1 [0006]DE 102015015400 A1 [0006]
  • WO 2005104269 A1 [0006]WO 2005104269 A1 [0006]

Claims (14)

Elektroden-Separator-Verbund für einen elektrischen Energiespeicher, mit zumindest einer Elektrode (2,3), und mit zumindest einem benachbart zu der Elektrode (2,3) angeordneten Separator (4,11), wobei die Elektrode (2,3) und der Separator (4,11) durch einen Haftwerkstoff (9) aneinander befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftwerkstoff (9) Ethylencarbonat aufweist.Electrode-separator composite for an electrical energy store, having at least one electrode (2,3) and having at least one separator (4,11) arranged adjacent to the electrode (2,3), the electrode (2,3) and the separator (4,11) are attached to one another by an adhesive material (9), characterized in that the adhesive material (9) contains ethylene carbonate. Elektroden-Separator-Verbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftwerkstoff (9) aus Ethylencarbonat besteht.Electrode-separator composite according to claim 1 , characterized in that the adhesive material (9) consists of ethylene carbonate. Elektroden-Separator-Verbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftwerkstoff (9) zwischen der Elektrode (2,3) und dem Separator (4,11) angeordnet ist und sowohl an der Elektrode (2,3) als auch an dem Separator (4,11) anhaftet.Electrode-separator combination according to one of the preceding claims, characterized in that the adhesive material (9) is arranged between the electrode (2,3) and the separator (4,11) and both on the electrode (2,3) and adheres to the separator (4.11). Elektroden-Separator-Verbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftwerkstoff (9) linienförmig, punktförmig, rahmenförmig und/oder flächig auf dem Separator (4,11) angeordnet ist.Electrode-separator assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the adhesive material (9) is arranged in a line, point, frame and/or area on the separator (4, 11). Elektroden-Separator-Verbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroden-Separator-Verbund (1) zumindest eine weitere Elektrode (3) aufweist, die auf einer von der Elektrode (2) abgewandten Seite des Separators (4) angeordnet ist, und dass die weitere Elektrode (3) und der Separator (4) durch den Ethylencarbonat aufweisenden Haftwerkstoff (9) aneinander befestigt sind.Electrode-separator assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode-separator assembly (1) has at least one further electrode (3) which is arranged on a side of the separator (4) remote from the electrode (2). and that the further electrode (3) and the separator (4) are fixed to one another by the adhesive material (9) comprising ethylene carbonate. Elektroden-Separator-Verbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroden-Separator-Verbund (1) zumindest einen weiteren Separator (11) aufweist, der auf einer von dem Separator (4) abgewandten Seite der Elektrode (2,3) angeordnet ist, und dass die Elektrode (2,3) und der weitere Separator (11) durch den Ethylencarbonat aufweisenden Haftwerkstoff (9) aneinander befestigt sind.Electrode-separator composite according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode-separator composite (1) has at least one further separator (11) which is on a side of the electrode (2, 3 ) is arranged, and that the electrode (2,3) and the further separator (11) are attached to one another by the adhesive material (9) containing ethylene carbonate. Elektroden-Separator-Verbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroden-Separator-Verbund (1) zumindest drei Elektroden (2,3) aufweist, und dass die äußeren Elektroden (3) als Anoden (3) ausgebildet sind.Electrode-separator assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode-separator assembly (1) has at least three electrodes (2, 3) and that the outer electrodes (3) are designed as anodes (3). Verfahren zum Herstellen eines Elektroden-Separator-Verbunds, wobei zumindest eine Elektrode (2,3) und zumindest ein Separator (4,11) bereitgestellt werden, wobei die Elektrode (2,3) benachbart zu dem Separator (4,11) angeordnet wird, und wobei die Elektrode (2,3) und der Separator (4,11) durch einen Haftwerkstoff (9) aneinander befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ethylencarbonat aufweisender Haftwerkstoff (9) verwendet wird.Method for producing an electrode-separator composite, wherein at least one electrode (2,3) and at least one separator (4,11) are provided, wherein the electrode (2,3) is arranged adjacent to the separator (4,11). , and wherein the electrode (2,3) and the separator (4,11) are fixed to one another by an adhesive material (9), characterized in that an adhesive material (9) containing ethylene carbonate is used. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers, wobei zumindest eine Elektrode (2,3) und zumindest ein Separator (4,11) bereitgestellt werden, wobei die Elektrode (2,3) benachbart zu dem Separator (4,11) angeordnet wird, wobei die Elektrode (2,3) und der Separator (4,11) zur Herstellung eines Elektroden-Separator-Verbunds (1) durch einen Haftwerkstoff (9) aneinander befestigt werden, wobei ein Gehäuse (16) für den Energiespeicher (18) bereitgestellt wird, wobei der Elektroden-Separator-Verbund (1) in dem Gehäuse (16) angeordnet wird, und wobei ein insbesondere flüssiger Elektrolyt (17) zur Herstellung des Energiespeichers (18) in das Gehäuse (16) eingefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haftwerkstoff (9) verwendet wird, der in dem Elektrolyt (17) löslich ist.Method for producing an electrical energy store, wherein at least one electrode (2.3) and at least one separator (4.11) are provided, wherein the electrode (2.3) is arranged adjacent to the separator (4.11), wherein the The electrode (2,3) and the separator (4,11) are attached to one another by means of an adhesive material (9) to produce an electrode-separator composite (1), a housing (16) being provided for the energy store (18), wherein the electrode-separator assembly (1) is arranged in the housing (16), and wherein an in particular liquid electrolyte (17) is filled into the housing (16) to produce the energy store (18), characterized in that an adhesive material (9) which is soluble in the electrolyte (17) is used. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haftwerkstoff (9) verwendet wird, der in dem hergestellten Energiespeicher (18) inert ist.procedure after claim 9 , characterized in that an adhesive material (9) is used, which is inert in the produced energy store (18). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haftwerkstoff (9) verwendet wird, der in dem hergestellten Energiespeicher (18) wenigstens eine elektrochemische Eigenschaft des Energiespeichers (18) beeinflusst.procedure after claim 9 , characterized in that an adhesive material (9) is used, which influences at least one electrochemical property of the energy store (18) in the produced energy store (18). Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ethylencarbonat aufweisender Haftwerkstoff (9) verwendet wird.Procedure according to one of claims 9 until 11 , characterized in that an adhesive material (9) containing ethylene carbonate is used. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftwerkstoff (9) Ethylencarbonat verwendet wird.procedure after claim 12 , characterized in that ethylene carbonate is used as the adhesive material (9). Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrolyt (17) verwendet wird, der zumindest einen bei Raumtemperatur flüssigen Kohlensäureester aufweist.Procedure according to one of claims 9 until 13 , characterized in that an electrolyte (17) is used which has at least one carbonic acid ester liquid at room temperature.
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