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1. WO2020160719 - BATTERIE À ÉLECTROLYTE SOLIDE ET PROCÉDÉ DE PRODUCTION CORRESPONDANT

Numéro de publication WO/2020/160719
Date de publication 13.08.2020
N° de la demande internationale PCT/DE2020/000004
Date du dépôt international 15.01.2020
Demande présentée en vertu du Chapitre 2 30.11.2020
CIB
H01M 4/04 2006.1
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
MPROCÉDÉS OU MOYENS POUR LA CONVERSION DIRECTE DE L'ÉNERGIE CHIMIQUE EN ÉNERGIE ÉLECTRIQUE, p.ex. BATTERIES
4Électrodes
02Electrodes composées d'un ou comprenant un matériau actif
04Procédés de fabrication en général
H01M 4/139 2010.1
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
MPROCÉDÉS OU MOYENS POUR LA CONVERSION DIRECTE DE L'ÉNERGIE CHIMIQUE EN ÉNERGIE ÉLECTRIQUE, p.ex. BATTERIES
4Électrodes
02Electrodes composées d'un ou comprenant un matériau actif
13Électrodes pour accumulateurs à électrolyte non aqueux, p.ex. pour accumulateurs au lithium; Leurs procédés de fabrication
139Procédés de fabrication
H01M 10/054 2010.1
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
MPROCÉDÉS OU MOYENS POUR LA CONVERSION DIRECTE DE L'ÉNERGIE CHIMIQUE EN ÉNERGIE ÉLECTRIQUE, p.ex. BATTERIES
10Eléments secondaires; Leur fabrication
05Accumulateurs à électrolyte non aqueux
054Accumulateurs à insertion ou intercalation de métaux autres que le lithium, p.ex. au magnésium ou à l'aluminium
H01M 10/0562 2010.1
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
MPROCÉDÉS OU MOYENS POUR LA CONVERSION DIRECTE DE L'ÉNERGIE CHIMIQUE EN ÉNERGIE ÉLECTRIQUE, p.ex. BATTERIES
10Eléments secondaires; Leur fabrication
05Accumulateurs à électrolyte non aqueux
056caractérisés par les matériaux utilisés comme électrolytes, p.ex. électrolytes mixtes inorganiques/organiques
0561l'électrolyte étant constitué uniquement de matériaux inorganiques
0562Matériaux solides
H01M 4/58 2010.1
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
MPROCÉDÉS OU MOYENS POUR LA CONVERSION DIRECTE DE L'ÉNERGIE CHIMIQUE EN ÉNERGIE ÉLECTRIQUE, p.ex. BATTERIES
4Électrodes
02Electrodes composées d'un ou comprenant un matériau actif
36Emploi de substances spécifiées comme matériaux actifs, masses actives, liquides actifs
58de composés inorganiques autres que les oxydes ou les hydroxydes, p.ex. sulfures, séléniures, tellurures, halogénures ou LiCoFy; de structures polyanioniques, p.ex. phosphates, silicates ou borates
CPC
H01M 10/054
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
10Secondary cells; Manufacture thereof
05Accumulators with non-aqueous electrolyte
054Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
H01M 10/0562
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
10Secondary cells; Manufacture thereof
05Accumulators with non-aqueous electrolyte
056characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
0561the electrolyte being constituted of inorganic materials only
0562Solid materials
H01M 2300/0071
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
2300Electrolytes
0017Non-aqueous electrolytes
0065Solid electrolytes
0068inorganic
0071Oxides
H01M 2300/0094
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
2300Electrolytes
0088Composites
0094in the form of layered products, e.g. coatings
H01M 4/0471
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
4Electrodes
02Electrodes composed of or comprising active material
04Processes of manufacture in general
0471involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
H01M 4/139
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
4Electrodes
02Electrodes composed of or comprising active material
13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
139Processes of manufacture
Déposants
  • FORSCHUNGSZENTRUM JÜLICH GMBH [DE]/[DE]
Inventeurs
  • LAN, Tu
  • Ma, Qianli
  • TIETZ, Frank
  • GUILLON, Olivier
Données relatives à la priorité
10 2019 000 841.306.02.2019DE
Langue de publication allemand (DE)
Langue de dépôt allemand (DE)
États désignés
Titre
(DE) FESTKÖRPERBATTERIE SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DERSELBEN
(EN) SOLID STATE BATTERY AND METHOD FOR PRODUCING SAME
(FR) BATTERIE À ÉLECTROLYTE SOLIDE ET PROCÉDÉ DE PRODUCTION CORRESPONDANT
Abrégé
(DE)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Festkörperbatterie, bei dem ein mehrschichtiger keramischer Festelektrolyt bereitgestellt wird, der wenigstens eine dichte sowie eine poröse Schicht umfasst und eine Gesamt-Ionenleitfähigkeit von wenigstens 1 mS / cm bei 25 °C aufweist. Es wird ein Infiltrationsfluid bereitgestellt, in der wenigstens ein Vorläufer eines Elektrodenmaterials gelöst vorliegt. Dieses Infiltrationsfluid wird in den porösen Bereich des Festelektrolyten eingebracht. Der Festelektrolyt wird einer Wärmebehandlung in reduzierender Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 400 °C und 900 °C unterzogen, wodurch aus dem Vorläufer des Elektrodenmaterials auf der Oberfläche der Poren in-situ das Elektrodenmaterial synthetisiert wird. Die erfindungsgemäße Festkörperbatterie umfasst einen mehrschichtigen keramischen Festelektrolyten, der wenigstens eine dichte sowie eine poröse Schicht aufweist, und bei dem die dichte Schicht eine Gesamt-Ionenleitfähigkeit von wenigstens 1 mS/ cm bei 25 °C aufweist. Die poröse Schicht weist kontinuierliche und offene Poren mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 10 μm auf, auf deren Oberfläche das in-situ hergestellte aktive Elektrodenmaterial angeordnet ist.
(EN)
The invention relates to a method for producing an electrode for a solid state battery, in which method a multi-layer ceramic solid electrolyte is provided, which comprises at least one dense layer and one porous layer and has a total ion conductivity of at least 1 mS / cm at 25 °C. An infiltration fluid is provided, in which at least one precursor of an electrode material is present in solution. Said infiltration fluid is introduced into the porous region of the solid electrolyte. The solid electrolyte is subjected to a thermal treatment in a reductive atmosphere at temperatures of between 400 °C and 900 °C, whereby the electrode material is synthesized in situ on the surface of the pores from the precursor of the electrode material. The solid state battery according to the invention comprises a multi-layer ceramic solid electrolyte, which comprises at least one dense layer and one porous layer and in the case of which the dense layer has a total ion conductivity of at least 1 mS / cm at 25 °C. The porous layer has continuous and open pores having an average diameter of less than 10 μm, on the surface of which pores the active electrode material produced in situ is arranged.
(FR)
L’invention concerne un procédé pour produire une électrode conçue pour une batterie à électrolyte solide, procédé consistant : à fournir un électrolyte solide céramique multicouche comportant au moins une couche dense et une couche poreuse et présentant une conductivité ionique totale au moins égale à 1 mS/cm à 25 °C ; à produire un fluide d’infiltration dans lequel un précurseur de matière d’électrode est présent à l’état dissous, ce fluide d’infiltration étant introduit dans la zone poreuse de l’électrolyte solide ; à soumettre l’électrolyte solide à un traitement thermique dans une atmosphère réductrice à des températures comprises entre 400 °C et 900 °C, de façon à synthétiser la matière d’électrode in-situ à la surface des pores. La batterie à électrolyte solide selon l’invention comporte un électrolyte solide céramique multicouche comportant au moins une couche dense et une couche poreuse, la couche dense présentant une conductivité ionique totale au moins égale à 1 mS/cm à 25 °C. La couche poreuse comporte des pores continus et ouverts présentant un diamètre moyen inférieur à 10 μm, à la surface desquels la matière d’électrode active produite in-situ est présente.
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