本發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1的前序部分所述的用于制造固態(tài)電池的方法以及按照權(quán)利要求8的前序部分所述的固態(tài)電池。

背景技術(shù)：

目前不僅移動(dòng)應(yīng)用而且靜止應(yīng)用對(duì)固態(tài)電池（feststoffzellen）或者固態(tài)電池組（feststoffbatterien）特別感興趣。固態(tài)電池或者固態(tài)電池組也被稱作“全固態(tài)電池（all-solid-state-batterien）”。在此，固態(tài)電池僅僅包含固體材料和尤其固體電解質(zhì)，并且相對(duì)于傳統(tǒng)的、包含液態(tài)電解質(zhì)的電池組具有以下優(yōu)點(diǎn)，即固態(tài)電池由于使用固體電解質(zhì)而具有良好的安全相關(guān)的特性和＞400wh/kg的高能量密度。

通過由固體電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)，例如可以降低熱燒斷/燃燒（英語：“thermalrunaway（熱失控）”）的風(fēng)險(xiǎn)以及固態(tài)電池、也即電池組的爆炸，以及提高電池組的安全性和循環(huán)穩(wěn)定性。

然而，由固體電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)通常隨著陰極容量的減小而出現(xiàn)，因?yàn)椴牧?、諸如licoo2具有小的鋰離子傳導(dǎo)性。此外，在對(duì)固態(tài)電池充電和放電時(shí)，例如固體鋰離子電池組由其內(nèi)部構(gòu)造和其作用原理決定地具有相比于具有液態(tài)電解質(zhì)的已知鋰離子電池提高的膨脹或者收縮。固體鋰離子電池組的膨脹或者收縮在此可以視電池構(gòu)造而定處于10-40%伸縮范圍中。

此外，所使用的材料、諸如所使用的固體電解質(zhì)或者例如還有隔板的特性是這樣的：不能實(shí)現(xiàn)具有卷繞的電池堆疊的圓形或棱柱形規(guī)格的固態(tài)電池的經(jīng)典構(gòu)造。固體電解質(zhì)尤其可以由陶瓷的或玻璃陶瓷復(fù)合物構(gòu)成，所述陶瓷的或玻璃陶瓷復(fù)合物不能在需要的程度上變形或彎曲來因此實(shí)現(xiàn)圓形或棱柱形規(guī)格的電池的構(gòu)造。在經(jīng)典固體電池情況下所使用的隔板也僅能有條件地進(jìn)行形變（verformen），其中所述隔板例如由具有在其上積聚的聚合物層的陶瓷層組成。因此當(dāng)前僅經(jīng)堆疊的電池（堆疊式電池（gestacktezellen））是可能的。然而所述經(jīng)堆疊的或者堆積的電池（典型地也被稱作軟包電池（pouchzelle））具有以下缺點(diǎn)：在陽極側(cè)和陰極側(cè)被構(gòu)造為集流體（例如al薄膜或者cu薄膜）的各個(gè)導(dǎo)體層在以軟包堆疊技術(shù)（pouch-stapeltechnik）制造固態(tài)電池時(shí)必須逐層地被堆疊。在此，薄膜的分切尤其是耗費(fèi)的，因?yàn)槔邕B接片（接片（tab））必須被設(shè)置，以便能夠?qū)⒏鱾€(gè)導(dǎo)體層彼此電連接。然而，軟包堆疊技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一方面能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前不能利用卷繞技術(shù)制造的固體電池，并且另一方面各個(gè)層在層堆疊中干凈地以平面方式疊置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務(wù)是，至少部分地消除由現(xiàn)有技術(shù)已知的缺點(diǎn)。本發(fā)明的任務(wù)尤其是，在使用軟包堆疊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)的情況下尤其簡化導(dǎo)體層到層堆疊中的分層。

為了解決該任務(wù)，建議具有權(quán)利要求1的全部特征、尤其特征部分的特征的用于制造固態(tài)電池、尤其鋰離子固態(tài)電池的方法。在從屬方法權(quán)利要求中說明本方法的有利的改進(jìn)方案。此外，通過具有獨(dú)立權(quán)利要求8的全部特征、尤其其特征部分的特征的固態(tài)電池、尤其鋰離子固態(tài)電池來解決該任務(wù)。

從從屬方法權(quán)利要求、從屬設(shè)備權(quán)利要求、說明書和附圖得出本發(fā)明的其他特征和細(xì)節(jié)。在此，結(jié)合按照本發(fā)明的方法所描述的特征和細(xì)節(jié)當(dāng)然結(jié)合按照本發(fā)明的固態(tài)電池也適用，并且分別反之亦然，使得關(guān)于公開內(nèi)容始終相互地參考或者可以參考各個(gè)發(fā)明方面。

用于制造固態(tài)電池、尤其鋰離子固態(tài)電池的按照本發(fā)明的方法，所述固態(tài)電池具有第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層和至少一個(gè)分離層，其被堆疊成由至少兩個(gè)第一導(dǎo)體層和至少兩個(gè)第二導(dǎo)體層組成的層堆疊，其中通過分離層將第一導(dǎo)體層與第二導(dǎo)體層分離，并且其中將第一導(dǎo)體層的通過分離層分離的層和/或第二導(dǎo)體層的通過分離層分離的層逐層地彼此電連接，所述方法包括以下技術(shù)教導(dǎo)：導(dǎo)體層中的至少一個(gè)由柔性幅面構(gòu)成，其中柔性幅面作為連續(xù)層被放入到層堆疊中，其中所述連續(xù)層至少共同地形成兩個(gè)第一導(dǎo)體層和/或兩個(gè)第二導(dǎo)體層。

優(yōu)選地，固體電池組或者固體蓄電池（指的是可再充電電池組）應(yīng)當(dāng)被理解為固態(tài)電池，所述固體蓄電池在鋰離子電池組的情況下使用鋰層形式的陽極、或者具有陶瓷或者由玻璃組成而或者由玻璃陶瓷復(fù)合物組成的電解質(zhì)層、以及包括多孔碳層的陰極。陽極和陰極通常通過隔板層與電解質(zhì)分離，所述隔板層例如包括聚合物陶瓷復(fù)合料（verbundstoff）。通過隔板，改善在陽極處的電荷轉(zhuǎn)移，并且將陰極與電解質(zhì)電化學(xué)連接。此外，隔板用于降低電阻。典型地由薄的薄膜來制造陽極和陰極的導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層也被稱作導(dǎo)電體或者陽極集流體或陰極集流體）。在陽極側(cè)上在此這例如可以涉及銅或鎳薄膜，在陰極側(cè)上，導(dǎo)體層通常是鋁薄膜。

與已知的軟包堆疊技術(shù)不同，為了制造固態(tài)電池，按照本發(fā)明由柔性幅面構(gòu)成導(dǎo)體層中的至少一個(gè)、也即或者陽極集流體或者陰極集流體而也或者兩個(gè)集流體，所述柔性幅面作為連續(xù)層被放入到層堆疊中。從中得出以下優(yōu)點(diǎn)，要么用于陽極的導(dǎo)體層或用于陰極的導(dǎo)體層也要么兩個(gè)導(dǎo)體層不必如通常的那樣逐層地被分切來將所述分切物逐層地放入到固態(tài)電池的層堆疊中，而是用于陰極和/或陽極的導(dǎo)體層作為連續(xù)層以形成層堆疊中的層的方式被放入到層堆疊中。在此，此外有利的是，對(duì)于例如兩個(gè)陽極導(dǎo)體層的電連接，可以取消連接片（接片）的昂貴的構(gòu)成，因?yàn)楣餐乩缧纬蓛蓚€(gè)陽極導(dǎo)體層的層作為柔性幅面連續(xù)地被構(gòu)成。相同內(nèi)容當(dāng)然也在對(duì)于陰極層所使用的柔性幅面作為連續(xù)層的情況下適用。作為由柔性幅面組成的連續(xù)層逐層地放入第一導(dǎo)體層或者第二導(dǎo)體層應(yīng)當(dāng)也被理解為將導(dǎo)體層卷繞或折疊到層堆疊中。因此有利地將導(dǎo)體層中的至少一個(gè)實(shí)施為可卷繞的或者可折疊的柔性幅面或薄膜。如果陽極導(dǎo)體層例如被構(gòu)成為由柔性幅面組成的連續(xù)層，那么所述陽極導(dǎo)體層可以在制造固態(tài)電池時(shí)以軟包堆疊技術(shù)被繞制（durchgewickelt）或者被放入或折入到層堆疊中，所述陽極導(dǎo)體層例如可以是cu導(dǎo)電體。有利地，僅相應(yīng)的導(dǎo)體層（陽極或陰極/或分別兩者）必須配備有至少一個(gè)或剛好僅一個(gè)電連接片（接片），以便電連接層堆疊。由此，可以明顯地簡化固態(tài)電池或者相應(yīng)的層堆疊的制造和構(gòu)建。

為了簡化各個(gè)層到固態(tài)電池的層堆疊的堆疊，有利地作為組件給至少一個(gè)導(dǎo)體層預(yù)裝配隔板和可選地預(yù)裝配電解質(zhì)，所述組件在堆疊固態(tài)電池時(shí)被放入或者卷入或折入由柔性幅面作為連續(xù)層構(gòu)成的導(dǎo)體層中。

為了在將固態(tài)電池構(gòu)成為鋰離子電池組的情況下避免在充電時(shí)鋰沉積、或者防止固態(tài)電池的放電，陽極導(dǎo)體層優(yōu)選地至少逐段地被構(gòu)成有覆層（用于電流隔斷），所述陽極導(dǎo)體層例如可以被構(gòu)成為cu薄膜。覆層在此也有利地用于避免短路。

在放入柔性幅面時(shí)，有利地在導(dǎo)體層的層之間形成轉(zhuǎn)向部，所述柔性幅面作為連續(xù)層被分層到固態(tài)電池的層堆疊中。有利地在此轉(zhuǎn)向部分別包圍層堆疊的、在導(dǎo)體層的兩個(gè)層之間分層的層。有利地，在此導(dǎo)體層在轉(zhuǎn)向部的區(qū)域中被涂覆。

為了完全地避免對(duì)于導(dǎo)體層的耗費(fèi)的分切，優(yōu)選地由柔性幅面構(gòu)成兩個(gè)導(dǎo)體層、也即被用作陽極集流體或陰極集流體的陽極導(dǎo)體層和陰極導(dǎo)體層，所述柔性幅面作為連續(xù)層被放入或者卷繞或折疊到層堆疊中。

為了例如避免在轉(zhuǎn)向部的區(qū)域中在第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層之間的非故意的電連接，陽極導(dǎo)體層與陰極導(dǎo)體層基本上正交地被放入或者卷繞或折疊到層堆疊中。如果固態(tài)電池例如被構(gòu)成為方形的電池堆疊，那么對(duì)于作為連續(xù)層由柔性幅面構(gòu)成的陽極導(dǎo)體層，轉(zhuǎn)向部被布置在長方體的一個(gè)平處和長方體的與該面相對(duì)的面處，其中于是對(duì)于另一導(dǎo)體層，轉(zhuǎn)向部被構(gòu)成在處于之間的面處。

同樣通過固態(tài)電池、尤其鋰離子固態(tài)電池解決本發(fā)明的任務(wù)，所述固態(tài)電池尤其根據(jù)按照本發(fā)明的方法被制造，所述固態(tài)電池具有第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層和至少一個(gè)分離層，其被堆疊成由至少兩個(gè)第一導(dǎo)體層和至少兩個(gè)第二導(dǎo)體層組成的層堆疊，其中第一導(dǎo)體層通過分離層與第二導(dǎo)體層分離，并且其中第一導(dǎo)體層的通過分離層分離的層和/或第二導(dǎo)體層的通過分離層分離的層逐層地彼此電連接。在固態(tài)電池情況下，發(fā)明實(shí)質(zhì)地規(guī)定，導(dǎo)體層中的至少一個(gè)由柔性幅面構(gòu)成，其中柔性幅面作為連續(xù)層被放入在層堆疊中，所述連續(xù)層至少共同地形成兩個(gè)第一導(dǎo)體層和/或兩個(gè)第二導(dǎo)體層。

補(bǔ)充于按照本發(fā)明的方法的描述，在按照本發(fā)明的固態(tài)電池情況下可以在轉(zhuǎn)向部處以中間分接頭的形式構(gòu)成集流體。中間分接頭例如可以用于將多個(gè)固態(tài)電池彼此連接。當(dāng)然，以中間分接頭形式構(gòu)成的集流體也可以替代在已知的固態(tài)電池情況下構(gòu)成的集流體。

為了在這里避免關(guān)于按照本發(fā)明的固態(tài)電池的其他優(yōu)點(diǎn)的重復(fù)，參照按照本發(fā)明的方法的有利構(gòu)型的描述，并且全面地動(dòng)用所述描述。

附圖說明

從本發(fā)明的實(shí)施例的隨后描述得出改善本發(fā)明的其他措施，所述實(shí)施例在圖中示意性地被示出。來自權(quán)利要求、說明書或附圖的全部特征和/或優(yōu)點(diǎn)，包括結(jié)構(gòu)詳情、空間布置和方法步驟在內(nèi)，可以不僅本身、而且以不同的組合是本發(fā)明實(shí)質(zhì)的。在此要注意的是，圖僅具有描述性質(zhì)，并且不被認(rèn)為以任意形式限制本發(fā)明。其中：

圖1示出按照現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)電池的一種實(shí)施例；

圖2示出按照本發(fā)明的固態(tài)電池的一種實(shí)施例，

圖3示出按照?qǐng)D2的按照本發(fā)明的固態(tài)電池的實(shí)施例的片段，

圖4示出陽極導(dǎo)體層的涂覆，所述涂覆以一個(gè)方法步驟利用活性材料施加進(jìn)行，

圖5以示意圖示出在裝配層堆疊時(shí)導(dǎo)體層的轉(zhuǎn)向方向，和

圖6示出固態(tài)電池的示意性簡圖，所述固態(tài)電池以軟包堆疊技術(shù)利用兩個(gè)由柔性幅面（bahn）構(gòu)成的連續(xù)導(dǎo)體層構(gòu)成。

在不同的圖中，相同的部件始終配備有同樣的附圖標(biāo)記，因此所述相同的部件通常僅被描述一次。

具體實(shí)施方式

圖1示出由現(xiàn)有技術(shù)已知的固態(tài)電池100。固態(tài)電池100以軟包堆疊技術(shù)以形成隔間（kompartiment）20的方式、也即以作為單電池形成層堆疊的方式在多個(gè)層2、3、4、5和6中堆疊。上導(dǎo)體層在陰極側(cè)被構(gòu)造，所述上導(dǎo)體層例如可以是鋁薄膜。層3鄰接導(dǎo)體層2，所述層3由固體電解質(zhì)形成。在此，層3可以由陶瓷或由玻璃陶瓷復(fù)合物構(gòu)成。層4鄰接形成固體電解質(zhì)的層3，所述層4作為分離層或者隔板用于將陽極與陰極彼此分離。構(gòu)成為分離層或者隔板層的層4通常由聚合物陶瓷復(fù)合料組成。層4向下、也即在陽極側(cè)有層5，所述層5在鋰離固態(tài)電池情況下被構(gòu)成為鋰層。陽極集流體鄰接層5，所述陽極集流體以導(dǎo)體層6的形式被示出。陽極集流體或者陽極導(dǎo)體層6例如是銅或鎳薄膜。如果將層2與層6電連接，那么電壓50例如被分接（abgegriffen）用于運(yùn)行電設(shè)備。

圖2示出根據(jù)按照本發(fā)明的方法所制造的固態(tài)電池1的片段。在按照本發(fā)明的固態(tài)電池1情況下是多個(gè)層堆疊，所述層堆疊在功能和分層方面對(duì)應(yīng)于如在圖1中示出的固態(tài)電池100的各個(gè)層2、3、4、5和6。然而，不同于由現(xiàn)有技術(shù)已知的固態(tài)電池100，在按照本發(fā)明的固態(tài)電池1情況下，由柔性幅面7.1作為連續(xù)層7構(gòu)成導(dǎo)體層2或6之一。當(dāng)前，陽極集流體、也即導(dǎo)體層6示例性地作為連續(xù)層7放入到固態(tài)電池1的由多個(gè)隔間20或者層堆疊組成的軟包或者電池堆疊30中。如在圖2中的固態(tài)電池1的剖面中示出的，連續(xù)層7、也即柔性幅面7.1曲折狀地作為連續(xù)導(dǎo)體層6放入到固態(tài)電池1的隔間20中，所述隔間20由電池堆疊30的導(dǎo)體層6和層2、3、4、5形成。連續(xù)層7到電池堆疊30中的曲折狀布置也應(yīng)當(dāng)被理解為連續(xù)層7到軟包或者電池堆疊30中的卷繞或者折疊。陰極集流體、也即（如也由現(xiàn)有技術(shù)已知的）導(dǎo)體層2在陰極側(cè)作為單分切物（einzelzuschnitte）逐層地被堆疊在電池堆疊30中。在此，將在電池堆疊30中分層的導(dǎo)體層2的單分切物經(jīng)由電連接元件8、例如導(dǎo)電橋分別彼此電連接。當(dāng)前，電連接元件8附加地用于在陰極側(cè)向外引出電流。而由連續(xù)層7形成的層6連續(xù)地彼此電連接。在曲折狀地放入連續(xù)層7的情況下，在此以堆疊或者隔間的方式并且優(yōu)選地間歇性地當(dāng)前左右交替地（如在圖2中示出的那樣）構(gòu)造轉(zhuǎn)向部（umlenkungen）9。為了避免短路或者為了阻礙在對(duì)固態(tài)電池1充電或放電時(shí)的鋰沉積，優(yōu)選地在轉(zhuǎn)向部9的區(qū)域中用覆層10對(duì)構(gòu)成為連續(xù)層7的柔性幅面7.1進(jìn)行涂覆。覆層10當(dāng)前在轉(zhuǎn)向部9的內(nèi)半徑處在連續(xù)層上被構(gòu)成。與這里在圖2中示出的變型、也即由柔性幅面7.1作為連續(xù)層7構(gòu)成陽極導(dǎo)體層6不同，作為另一變型，由柔性幅面7.1作為連續(xù)層7組成的陰極導(dǎo)體層2也可以曲折狀地放入或者卷繞或折疊到電池堆疊30中。

圖3以細(xì)節(jié)視圖示出圖2的電池堆疊30的最上面的隔間20。如在圖3中示出的隔間20的構(gòu)造與由現(xiàn)有技術(shù)已知的固態(tài)電池100的構(gòu)造相同，所述固態(tài)電池100當(dāng)前經(jīng)由導(dǎo)體層2鏡像對(duì)稱地被構(gòu)建。然而，陽極導(dǎo)體層6當(dāng)前由作為連續(xù)層7的柔性幅面7.1構(gòu)造，其中這里在細(xì)節(jié)視圖中通過將柔性幅面7.1作為連續(xù)層7曲折狀地放入在這里示出的隔間20中，第一導(dǎo)體層6.1和第二導(dǎo)體層6.1經(jīng)由轉(zhuǎn)向部9彼此電連接。在此，轉(zhuǎn)向部9包圍兩個(gè)層5、兩個(gè)層4、兩個(gè)層3和一個(gè)導(dǎo)體層2，并且利用所述層2形成隔間20。之前提及的層2、3、4和5可以有利地在安裝過程中被構(gòu)成為預(yù)制的組件，所述組件在曲折狀地安放連續(xù)層7時(shí)或者在卷繞或折疊柔性幅面7.1時(shí)作為共同組件被放入到構(gòu)造為連續(xù)層7的柔性幅面7.1中。

圖4示出按照本發(fā)明的固態(tài)電池1的可替代的構(gòu)造，其中在導(dǎo)體層2或6之間以層的方式堆疊的所有層3、4、5間歇性地被構(gòu)建為在導(dǎo)體層2或6之一上的子隔間20.1，所述導(dǎo)體層2或6之一由柔性幅面7.1構(gòu)成。如果例如在導(dǎo)體層6上有利地在導(dǎo)體層上方或者下方構(gòu)建層3、4和5作為子隔間20.1，那么可以通過對(duì)向地向上、向下并且再向上（如在圖5中示出的那樣）折疊構(gòu)成為柔性幅面7.1的導(dǎo)體層6、即具有在其上構(gòu)建的層3、4和5的連續(xù)導(dǎo)體層6，通過疊置各個(gè)子隔間20.1在同時(shí)放入第二導(dǎo)體層2的情況下制造固態(tài)電池1的電池堆疊30?？蛇x地，當(dāng)在導(dǎo)體層6或2之一上構(gòu)建層3、4和5時(shí)可以同時(shí)在構(gòu)成為子隔間20.1的層3、4和5之間、間歇性地在子隔間20.1之間涂敷覆層10，所述覆層10優(yōu)選地在轉(zhuǎn)向部9的區(qū)域中被構(gòu)成在導(dǎo)體層2或?qū)w層6上。當(dāng)前，覆層10在導(dǎo)體層2或?qū)w層6的兩側(cè)被構(gòu)成。

圖6示出固態(tài)電池1的示意性簡圖，所述固態(tài)電池1以軟包堆疊技術(shù)利用由柔性幅面7.1作為連續(xù)層7所構(gòu)成的兩個(gè)導(dǎo)體層2和6構(gòu)造。在此，連續(xù)層7（該連續(xù)層7是導(dǎo)體層2）的轉(zhuǎn)向部9與由導(dǎo)體層6的連續(xù)層7形成的轉(zhuǎn)向部9彼此正交地放入到電池堆疊中。當(dāng)前，在導(dǎo)體層2和6的轉(zhuǎn)向部9處以中間分接頭11的形式構(gòu)成集流體，所述中間分接頭11例如用于將多個(gè)電池堆疊30彼此連接，或者所述中間分接頭11用于將固態(tài)電池1連接到耗電器上。