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1. (WO2019025336) ELEKTRODENHERSTELLUNGSVERFAHREN MITTELS BINDERFIBRILLIERUNG
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (E) für eine elektrochemische Zelle, insbesondere für eine Batteriezelle, beispielsweise für eine Lithium-Zelle, in dem

- mindestens ein Binder (B) und mindestens eine Elektrodenkomponente (E1 ) durch einen Mischprozess mit einer hohen Scherbelastung zu einer fibrillierten Binder enthaltenden Mischung (fB+E1 ) vermischt werden, und

- zu der den fibrillierten Binder enthaltenden Mischung (fB+E1 ) mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2) durch einen Mischprozess mit einer geringen Scherbelastung zugemischt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die mindestens eine

Elektrodenkomponente (E1 ), insbesondere in dem Mischprozess mit einer hohen Scherbelastung, mechanisch stabiler als die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2) ist und/oder wobei die Funktionalität der mindestens einen Elektrodenkomponente (El) durch den Mischprozess mit einer hohen Scherbelastung und/oder durch Zerkleinerung weniger beeinträchtigt wird als die Funktionalität der mindestens einen weiteren Elektrodenkomponente (E2).

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine

Elektrodenkomponente (E1 ) mit einer durchschnittlichen Partikelgröße oder mit einer durchschnittlichen Partikellänge oder mit einem durchschnittlichen Partikelebenendurchmesser von < 10 μηη, insbesondere von < 6 μηη, eingesetzt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine Elektrodenkomponente (E1 ) mit einer durchschnittlichen Partikelgröße oder mit einer durchschnittliche Partikellänge oder mit einem durchschnittlichen Partikelebenendurchmesser in einem Bereich von > 0,01 μηη bis < 6 μηη, insbesondere in einem Bereich von > 4 μηη bis < 6 μηη, eingesetzt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2) mit einer größeren durchschnittlichen Partikelgröße oder mit einer größeren durchschnittliche Partikellänge oder mit einem größeren durchschnittlichen Partikelebenendurchmesser als die mindestens eine Elektrodenkomponente (E1 ) eingesetzt wird,

insbesondere wobei die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2) mit einer durchschnittlichen Partikelgröße oder mit einer

durchschnittlichen Partikellänge oder mit einem durchschnittlichen

Partikelebenendurchmesser von > 10 μηη oder > 6 μηη eingesetzt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine Elektrodenkomponente (E1 ) mindestens einen Leitzusatz, insbesondere mindestens einen Leitkohlenstoff und/oder mindestens ein Leitmetall, umfasst oder daraus ausgebildet ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens eine Elektrodenkomponente (E1 )

- Leitgraphit und/oder

- amorphen Leitkohlenstoff in Form von unporösen Kohlenstoffpartikeln, insbesondere Leitruß, und/oder

- Kohlenstofffasern, und/oder

- Kohlenstoffnanoröhren, und/oder

- Graphen und/oder expandierten Graphit und/oder

- mindestens ein Leitmetall, und/oder

- mindestens einen Leitzusatz- Elektrodenaktivmaterial- Komposit, insbesondere mindestens einen Kohlenstoff- Metallphosphat- Komposit, umfasst.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2) mindestens ein

Elektrodenaktivmaterial, insbesondere mindestens ein Anodenaktivmaterial oder mindestens ein Kathodenaktivmaterial, beispielsweise mindestens ein Interkalationsmaterial und/oder Insertionsmaterial und/oder

Rekombinationsmaterial, umfasst.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2)

- Interkalationsgraphit und/oder insertions- und/oder interkalationsfähigen, amorphen Kohlenstoff, insbesondere Hard Carbons und/oder Soft Carbons, und/oder

- mindestens eine Speicherlegierung, und/oder

- mindestens ein Metalloxid und/oder -Phosphat, insbesondere

Siliciumoxid und/oder mindestens ein Schichtoxid und/oder mindestens einen Spinell und/oder mindestens ein Metallphosphat,

umfasst.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine Elektrodenkomponente (E1 ) sphärische Partikel umfasst.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

wobei die mindestens eine Elektrodenkomponente (E1 ) frei von

Elektrodenaktivmaterialien, insbesondere frei von Anodenaktivmaterialien oder frei von Kathodenaktivmaterialien, und/oder frei von

oberflächenbeschichteten Partikeln und/oder frei von

Gradientenmaterialpartikeln ist, und/oder

wobei die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2)

oberflächenbeschichtete Partikel und/oder Gradientenmaterialpartikel umfasst.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei der Mischprozess mit einer hohen Scherrate durch eine Strahlmühle durchgeführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der mindestens eine Binder (B) mindestens ein lithiumionenleitfähiges oder

lithiumionenleitendes Polymer und/oder ein Copolymer davon,

insbesondere Polyethylenoxid und/oder ein Copolymer davon, umfasst.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei, bezogen auf das Gesamtgewicht der Elektrodenkomponenten (E1,E2) der Elektrode, - > 0,1 Gew.-% bis < 10 Gew.-% von dem mindestens einen Binder (B), und/oder

- > 0,1 Gew.-% bis < 50 Gew.-% von der mindestens einen

Elektrodenkomponente (E1 ), und/oder

- > 0,1 Gew.-% bis < 98 Gew.-% von der mindestens einen weiteren

Elektrodenkomponente (E2),

eingesetzt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei

- durch einen ersten Mischprozess mit einer hohen Scherbelastung mindestens ein erster Binder und mindestens eine Elektrodenkomponente zu einer ersten, fibrillierten Binder enthaltenden Mischung vermischt werden und

- durch zumindest einen zweiten Mischprozess mit einer hohen Scherbelastung mindestens ein zweiter Binder und mindestens eine Elektrodenkomponente zu zumindest einer zweiten, fibrillierten Binder enthaltenden Mischung vermischt werden, und/oder

- durch einen ersten Mischprozess mit einer hohen Scherbelastung mindestens ein Binder und eine erste Elektrodenkomponente von der mindestens einen Elektrodenkomponente zu einer ersten, fibrillierten Binder enthaltenden Mischung vermischt werden und

- durch zumindest einen zweiten Mischprozess mit einer hohen Scherbelastung mindestens ein Binder und eine zweite Elektrodenkomponente von der mindestens einen Elektrodenkomponente zu zumindest einer zweiten, fibrillierten Binder enthaltenden Mischung vermischt werden, und

- die erste und zweite, fibrillierten Binder enthaltende Mischung mit der mindestens einen weiteren Elektrodenkomponente durch den Mischprozess mit einer geringen Scherbelastung vermischt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verfahren zur Herstellung einer Anode ausgelegt ist, wobei die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2) mindestens ein Anodenaktivmaterial, insbesondere Interkalationsgraphit und/oder insertions- und/oder interkalationsfähigen, amorphen Kohlenstoff, insbesondere Hard Carbons und/oder Soft Carbons, und/oder eine Speicherlegierung und/oder ein Metalloxid, insbesondere Siliciumoxid, umfasst.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Verfahren zur Herstellung einer Kathode ausgelegt ist, wobei die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2) mindestens ein Kathodenaktivmaterial, insbesondere mindestens ein Metalloxid und/oder -Phosphat, insbesondere mindestens ein Schichtoxid und/oder mindestens einen Spinell und/oder mindestens ein Metallphosphat, umfasst.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei in einem, dem Mischprozess mit einer hohen Scherbelastung vorgeschalteten

Vormischprozess mit einer geringen Scherbelastung der mindestens eine Binder (B) und die mindestens eine Elektrodenkomponente (E1 ) zu einer Vormischung (B+E1 ) vermischt werden, welche (B+E1 ) dann in dem Mischprozess mit einer hohen Scherbelastung zu der den fibrillierten Binder enthaltenden Mischung (fB+E1 ) vermischt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Mischprozess mit einer geringen Scherbelastung und/oder der Vormischprozess mit einer geringen Scherbelastung durch einen Freifall-Mischer und/oder durch einen auf dem Prinzip von Turbulenzen basierenden Mischer und/oder durch einen Kneter und/oder durch einen Extruder und/oder durch einen

Pflugschar- und/oder Schaufelmischer und/oder durch einen

Trommelmischer durchgeführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei aus der Mischung (fB+E1 +E2), welche den mindestens einen fibrillierten Binder, die mindestens eine Elektrodenkomponente (E1 ) und die mindestens eine weitere Elektrodenkomponente (E2) enthält, insbesondere durch einen trockenen Herstellungsprozess und/oder durch Beschichten, beispielsweise durch Trockenbeschichten, eine Elektrode (E) ausgebildet wird.

Elektrode, insbesondere Anode oder Kathode, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20.

22. Elektrochemische Zelle, insbesondere Batteriezelle, beispielsweise

Lithium-Zelle, umfassend mindestens eine Elektrode nach Anspruch 21.