DE-102025123911-A1 - STROMABNEHMER, DER EINE LEITFÄHIGE-GRUNDIERUNG-SCHICHT AUFWEIST, UND FESTKÖRPERBATTERIE, DIE DENSELBEN AUFWEIST

Abstract

Stromabnehmer, der eine Leitfähige-Grundierung-Schicht aufweist, und Festkörperbatterie, die denselben aufweist, wobei bereitgestellt werden: ein Stromabnehmer, der eine Grundierungsschicht hat, die ein leitfähiges Material und ein Bindemittel, das eine dreidimensionale Netzwerkstruktur hat, aufweist, eine Elektrode für eine Festkörperbatterie, die den Stromabnehmer aufweist, eine Festkörperbatterie, die dieselbe aufweist, und ein Verfahren zum Herstellen der Elektrode für die Festkörperbatterie.

Inventors

• Seung Hwan Moon
• Gyeong Jun Chung
• So Ri LEE
• Seul Gi CHOI
• Ju Yeon Lee
• Jong Jung Kim

Assignees

• HYUNDAI MOTOR COMPANY
• KIA CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250619

Priority Date

20241104

Claims (20)

1. Stromabnehmer, der aufweist: ein Substrat und eine Grundierungsschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die Grundierungsschicht ein leitfähiges Material und ein Bindemittel, das eine dreidimensionale Netzwerkstruktur hat, aufweist, wobei das Bindemittel mit der dreidimensionalen Netzwerkstruktur eine Vernetzung zwischen einem Polymer, das eine ungesättigte Bindung hat, und einem Vulkanisiermittel aufweist.
2. Stromabnehmer nach Anspruch 1 , wobei das leitfähige Material ein Kugel-Typ leitfähiges Material ist.
3. Stromabnehmer nach Anspruch 1 oder 2 , wobei eine spezifische BET-Oberfläche des leitfähigen Materials 50 m 2 /g oder mehr und 100 m 2 /g oder weniger ist.
4. Stromabnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei das Polymer, das die ungesättigte Bindung hat, zumindest eines ist ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Styrol-Butadien-Kautschuk, Nitril-Butadien-Kautschuk und Butadien-Kautschuk.
5. Stromabnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei das Vulkanisiermittel einen Schwefelspender und einen Vulkanisationsbeschleuniger aufweist.
6. Stromabnehmer nach Anspruch 5 , wobei ein Gewichtsverhältnis zwischen dem Schwefelspender und dem Vulkanisationsbeschleuniger in einem Bereich von 1:1 bis 1:5 ist.
7. Stromabnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 , wobei ein Gewichtsverhältnis zwischen dem Polymer, das die ungesättigte Bindung hat, und dem Vulkanisiermittel in einem Bereich von 5:1 bis 10:1 ist.
8. Stromabnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 , wobei ein Gewichtsverhältnis zwischen dem leitfähigen Material und dem Bindemittel der dreidimensionalen Netzwerkstruktur in einem Bereich von 1:1 bis 1:4 ist.
9. Stromabnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 , wobei eine Dicke der Grundierungsschicht 0,1 µm oder mehr und 20 µm oder weniger ist.
10. Stromabnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9 , wobei das Substrat zumindest ein Metall aufweist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Al, Ti, Ni, Cu und SUS.
11. Stromabnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10 , wobei eine Dicke des Substrats 3 µm oder mehr und 30 µm oder weniger ist.
12. Stromabnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei das Substrat in Form einer Folie, eines Netzes oder eines Schaums vorliegt.
13. Elektrode für eine Festkörperbatterie, die aufweist: den Stromabnehmer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 , und eine Elektrodenschicht, die auf dem Stromabnehmer angeordnet ist, wobei die Elektrodenschicht ein Elektrode-Aktiv-Material und einen Festelektrolyten aufweist.
14. Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für eine Festkörperbatterie, wobei das Verfahren aufweist: Herstellen einer Grundierungsschichtaufschlämmung, die ein leitfähiges Material, ein Polymer, das eine ungesättigte Bindung hat, und ein Vulkanisiermittel aufweist, Aufbringen der Grundierungsschichtaufschlämmung auf ein Substrat, um eine vorbestimmte Dicke zu haben, und Trocknen der Grundierungsschichtaufschlämmung, um eine Grundierungsschicht auf dem Substrat zu bilden, zusätzlich Aufbringen und Trocknen einer Elektrodenaufschlämmung, die ein Elektrode-Aktiv-Material und einen Festelektrolyten aufweist, auf die Grundierungsschicht, um eine Elektrodenschicht auf der Grundierungsschicht zu bilden, und Trocknen der Grundierungsschicht unter einer Temperaturbedingung von 120 °C oder höher und 180 °C oder niedriger, um eine Vernetzung zwischen dem Polymer, das die ungesättigte Bindung hat, und dem Vulkanisiermittel durchzuführen.
15. Verfahren zum Herstellen der Elektrode für die Festkörperbatterie nach Anspruch 14 , wobei ein Gewichtsverhältnis zwischen dem Elektrode-Aktiv-Material und dem Festelektrolyten in der Elektrodenaufschlämmung in einem Bereich von 3:1 bis 5:1 ist.
16. Verfahren zum Herstellen der Elektrode für die Festkörperbatterie nach Anspruch 14 oder 15 , wobei ein Gehalt des Bindemittels 1 bis 3 Gewichtsteile, ein Gehalt des Dispersionsmittels 0 bis 1 Gewichtsteil und ein Gehalt des leitfähigen Materials 1 bis 2 Gewichtsteile ist, bezogen auf 100 Gewichtsteile einer Kombination aller in der Elektrodenaufschlämmung enthaltenen Materialien.
17. Verfahren zum Herstellen der Elektrode für die Festkörperbatterie nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 16 , wobei jede von der Grundierungsschichtaufschlämmung und der Elektrodenaufschlämmung ein organisches Lösungsmittel aufweist, wobei das organische Lösungsmittel mindestens eines ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Butylbutyrat, Hexylbutyrat, Benzylacetat o-Xylol, Toluol, Dibrommethan und Anisol.
18. Verfahren zum Herstellen der Elektrode für die Festkörperbatterie nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 17 , wobei das Trocknen in (S2) bei 90 °C bis 120 °C für 60 Minuten oder weniger durchgeführt wird.
19. Verfahren zum Herstellen der Elektrode für die Festkörperbatterie nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 18 , wobei das Trocknen in (S3) bei 90 °C bis 120 °C für 60 Minuten oder weniger durchgeführt wird.
20. Festkörperbatterie, welche die Elektrode für die Festkörperbatterie nach Anspruch 13 aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Offenbarung / Erfindung betrifft einen Stromabnehmer, der eine Grundierungsschicht aufweist, die auf einer Fläche eines Substrats angeordnet ist und ein leitfähiges Material und ein Bindemittel, das eine dreidimensionale Netzwerkstruktur hat, um Adhäsion davon an einer Elektrodenschicht zu maximieren, wodurch eine Leistung und Haltbarkeit einer Festkörperbatterie, einer Elektrode für eine Festkörperbatterie, die dieselbe aufweist, und einer Festkörperbatterie, die dieselbe aufweist, verbessert wird. TECHNISCHER HINTERGRUND Festkörperbatterien (z.B. All-Solid-State-Batterien) haben den Vorteil, dass sie eine hohe Energiedichte und Sicherheit gewährleisten, und stehen als neuer Batterietyp, der die bestehenden Lithium-Ionen-Batterien ersetzen könnte, im Rampenlicht. Da die Festkörperbatterie jedoch einen Feststoff als Elektrolyt verwendet, ist Minimieren des Widerstands an der Grenzfläche zwischen dem Stromabnehmer und der Elektrodenschicht sowie der Grenzfläche zwischen der Elektrodenschicht und der Festelektrolytschicht eine wesentliche Aufgabe zum Verbessern der Eigenschaften der Zelle. Insbesondere kann die geringe Adhäsionskraft an der Grenzfläche zwischen dem Stromabnehmer und der Elektrodenschicht dazu führen, dass sich Feststoffteilchen während des Vorgangs leicht von der Elektrode lösen (z.B. trennen), und es kann zu einem Anstieg des Widerstands an der Grenzfläche aufgrund einer Verringerung der Kontaktfläche während des wiederholten Lade-/Entladevorgangs kommen. Diese Probleme können eine größere negative Auswirkung haben, während der Lade-/Entladevorgang fortgesetzt wird, und den Bewegungsweg von Elektronen und Ionen reduzieren, um die Lade-/Entladeeffizienz zu reduzieren, und können die Gesamthaltbarkeit (z.B. Gesamtlebensdauer) der Batterie schnell verschlechtern, um die elektrochemische Leistung der Festkörperbatterie erheblich zu reduzieren. Daher besteht ein Bedarf an einer Stromabnehmergestaltung, die eine neue Struktur hat, die in der Lage ist, die einzigartige Leistung des Stromabnehmers zu erhalten und gleichzeitig die Adhäsionskraft an der Grenzfläche zwischen der Elektrodenschicht und dem Stromabnehmer zu maximieren. KURZERLÄUTERUNG Die vorliegende Offenbarung / Erfindung ist gemacht worden, um die oben genannten Probleme zu lösen, die im Stand der Technik auftreten, wobei Vorteile, die durch den Stand der Technik erzielt werden, erhalten bleiben. Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung / Erfindung stellt einen Stromabnehmer, der in der Lage ist, die oben genannten Probleme zu lösen, eine Elektrode für eine Festkörperbatterie, die dieselbe aufweist, und eine Festkörperbatterie (z.B. All-Solid-State-Batterie), die dieselbe aufweist, bereit. Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung / Erfindung einen Stromabnehmer bereit, der eine Grundierungsschicht (z.B. eine Haftvermittlerschicht) aufweist, die auf einer Fläche eines Substrats angeordnet ist und ein leitfähiges Material und ein Bindemittel, das eine dreidimensionale Netzwerkstruktur hat, aufweist, um die Adhäsionskraft (z.B. die Haftkraft) zwischen der Grundierungsschicht und einer Elektrodenschicht zu maximieren und Volumenänderung während eines Lade-/Entladevorgangs zu minimieren, wodurch die Haltbarkeitsverschlechterung einer Elektrode und einer Festkörperbatterie minimiert wird. Die technischen Probleme, die durch die vorliegende Offenbarung / Erfindung gelöst werden sollen, sind nicht auf die vorgenannten Probleme beschränkt, und alle anderen technischen Probleme, die hierin nicht erwähnt sind, werden vom Fachmann auf dem Gebiet, das sich die vorliegende Offenbarung / Erfindung betrifft, aus der folgenden Beschreibung klar verstanden werden. Um diesen Zweck zu erreichen, (1) stellt die vorliegende Offenbarung / Erfindung bereit: einen Stromabnehmer, der aufweist: ein Substrat, und eine auf dem Substrat angeordnete Grundierungsschicht, wobei die Grundierungsschicht ein leitfähiges Material und ein Bindemittel, das eine dreidimensionale Netzwerkstruktur hat, aufweist, wobei das Bindemittel der dreidimensionalen Netzwerkstruktur (z.B. das Bindemittel, das die dreidimensionale Netzwerkstruktur hat) eine Vernetzung zwischen einem Polymer, das eine ungesättigte Bindung hat, und einem Vulkanisiermittel aufweist.(2) Die vorliegende Offenbarung / Erfindung stellt den Stromabnehmer der (1) bereit, wobei das leitfähige Material ein Kugel-Typ (z.B. z.B. kugelförmiges) leitfähiges Material ist.(3) Die vorliegende Offenbarung / Erfindung stellt den Stromabnehmer von (1) oder (2) bereit, wobei eine spezifische BET-Oberfläche des leitfähigen Materials etwa 50m2/g oder größer und etwa 100m2/g oder kleiner ist.(4) Die vorliegende Offenbarung / Erfindung stellt den Stromabnehmer nach irgendeinem von (1) bis (3) bereit, wobei das Polymer, das die ungesättigte Bindung hat, zumindest eines ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Styrol-Butadien-Kautschuk, Nitril-Butadien-Kautschuk und Butadien-Kautschu