本发明涉及一种用于制造固态单格、尤其是用于制造半单格或单室单格(monozelle)的方法。此外，本发明涉及一种用于固态单格的单格部件以及一种固态单格和一种固体电池。
背景技术：
1、电气或电动地驱动或可驱动的机动车(例如电动车或混合动力车)通常包括电动机，利用该电动机可驱动一个或两个车轴。为了供给以电能，电动机通常联接到作为电蓄能器的车辆内部的(高压)电池处。
2、在这里和在下面，尤其是电化学的电池尤其是应理解为机动车的所谓的二次电池(二级电池)。在这样的(二次)车辆电池中，被消耗的化学能可借助于电气(再)充电过程恢复。这种类型的车辆电池例如实施为电化学蓄电池、尤其是锂离子蓄电池。
3、为了产生或提供足够高的运行电压，这样的车辆电池通常具有至少一个电池模块(电池单格模块)，在其中多个单个电池单格模块化地互联。备选地，所谓的cell2pack设计也是可能的，在其中电池单格直接共同联接、尤其是并联成车辆电池，并且不事先联合成模块。
4、电池单格例如实施为电化学(薄)层单格。薄层单格具有分层结构，该分层结构具有阴极层(阴极)和阳极层(阳极)以及引入阴极层和阳极层之间的隔膜层(隔膜)。例如，这些组成部分由液态的电解质(液态电解质)穿透，该液态电解质产生这些组成部分的能导离子的连接或电荷平衡。通常，在此多个层单格彼此堆叠地布置为单格堆。
5、单格生产的效率由制造工艺以及产品构造决定。常规的薄层单格的最高效的生产策略之一是借助于层压制造单室单格(单个-单格)，并且随后堆叠形成具有最终叠层数或层数的单室单格堆(单个-单格-堆，单个-单格-垛)。就此而言，“层压”理解为，通过引入压力和温度将阳极和/或阴极接合在一个或多个能层压的隔膜处。由此产生的单室单格例如可以实施为阳极/隔膜/阴极/隔膜-堆或阴极/隔膜/阳极/隔膜-堆。由于单室单格的产品构造或结构，可以通过直接堆叠来制造交替的单格结构。
6、在结构重量和/或结构体积相同的情况下，具有作为隔膜层的固体电解质(固态电解质，fe)的电池单格(以下也称为固体单格或固态单格)具有比具有液态电解质的层单格更高的能量密度。具有固体单格的电池以下也称为固体电池(fkb)或固态电池。
7、在固体电池中，将(固体、固态)电极或电极层、即具有阴极电解质的阴极或具有阳极电解质的阳极(不同于锂金属)与作为隔膜的固体电解质(陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷)堆叠成单格堆。在此，阳极电解质和/或阴极电解质可以由聚合物或陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷组成。
8、不利的是，在固态单格中的隔膜或固体电解质相对较脆并且不可局部熔化，使得常规的层压技术不可用于制造固态单格。目前没有用于制造固态单格-单室单格的连续生产工艺。
技术实现思路
1、本发明的任务是说明一种特别合适的用于制造固态单格的方法。尤其是，应实现尽可能有效且高效地制造固态单格。此外，本发明的任务是说明一种特别合适的单格部件和一种特别合适的固态单格以及一种特别合适的固体电池。
2、根据本发明，该任务在方法方面通过权利要求1所述的特征且在单格部件方面通过权利要求4所述的特征且在固态单格方面通过权利要求6所述的特征且在固态电池方面通过权利要求7所述的特征来实现。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。
3、本发明涉及一种用于固态单格的新型单格设计，这种单格设计使生产显著更高效。本发明尤其是涉及用于实现尽可能连续的生产工艺的单格部件、尤其是固态-半单格或夹层-单格或固态-单室单格(固态-单个-单格)或单室单格堆的结构。然而，这种半单格或单室单格的制造不如在常规的锂离子单格中那样经由加热单格部件来进行，而是经由使用熔融粘合剂来进行。
4、熔融粘合剂理解为如下粘合剂或粘接剂，其在干燥或硬化状态下为固体，并且在加热时转变为液态物态。因此，熔融粘合剂尤其是实施为熔化粘合剂或热熔粘合剂(热熔胶)。在此，熔融粘合剂优选地具有25℃(摄氏度)和50℃之间、尤其是30℃和40℃之间、例如约35℃的相对较低的熔化温度。在此，术语“约”尤其是表示给定温度值附近的一定的温度范围，例如±3°。例如，约35°的温度应理解为(35±3°)，即32℃至38℃之间的温度范围。
5、在这里和在下面，(固态)半单格(固态-半-单格)尤其是应理解为仅具有两个单格层或单格叠层的单格部件。在此，单格层或单格叠层应理解为被裁切或按尺寸切割的(电极/隔膜)片。在此，单格层具有电极层(即固体电极或固态电极，例如阴极层或阳极层)和隔膜层(即固体电解质)。电极层和隔膜层彼此堆叠地布置。鉴于单格制造，半单格形成最小的结构单元或单格部件。
6、在此，电极层例如具有(电极)活性材料、胶合剂、导电炭黑和固态电解质。作为活性材料，电极层例如具有阳极活性材料或阴极活性材料。
7、针对阳极，例如使用石墨(grafit)或锂合金材料，例如硅(si)、锌(sn)、或钛酸锂。例如，阳极也可以仅通过集电体(铜/铝)形成，锂可以沉积在该集电体上。在此，集电体也可以被涂覆，例如，集电体可以具有镍覆层。
8、在阴极的情况下，尤其是使用：具有不同化学计量比的锂过渡金属氧化物，如nmc(锂镍锰钴氧化物)或lmno(锂锰镍氧化物)；lfp(磷酸铁锂)或其它磷酸盐，如lmp(锂金属聚合物)。作为导电添加剂，例如可以使用(导电)炭黑、石墨烯、以单壁(swcnt)或多壁(mwcnt)实施方案的碳纳米管(cnt)亦或使用其组合。
9、作为用于隔膜层的隔膜材料，例如可以使用llzo(锂镧锆氧化物)或latp(铝锂钛磷酸盐)及其衍生物。
10、在这里和在下面，下一个更大的结构单元或单格部件也称为夹层-单格(夹层单格)。夹层单格具有三个单格层。在此，要么电极层以夹层的方式布置在两个隔膜层之间，要么隔膜层以夹层的方式布置在具有不同极性的两个电极层之间、即在阳极层与阴极层之间。
11、在这里和在下面，(固态)单室单格(固态-单-单格)尤其是应理解为具有不同极性的两个半单格的布置结构。这意味着，一个半单格具有阳极层并且另一个半单格具有带有阴极层的电极层。例如，单室单格实施为阳极/隔膜/阴极/隔膜-堆或阴极/隔膜/阳极/隔膜-堆。
12、在这里和在下面，单室单格堆尤其是应理解为一定数量的单室单格(即至少两个单室单格)的直接交替的布置结构，从而在单格堆中沿着堆叠方向交替地布置有阳极层和阴极层，其中，电极层分别通过隔膜层相互隔开。
13、根据本发明的方法设置用于且适合用于且设立用于制造固态单格、尤其是单格部件(例如半单格、夹层单格或单室单格或单室单格堆)。根据该方法，提供至少两个单格层或单格叠层。尤其是，提供至少一个电极层和至少一个隔膜层。根据本发明，将熔融且能导离子的粘合剂涂抹到隔膜层和/或电极层的分界面中的至少一个上。尤其是，使粘合剂熔化并且在液态状态下将其涂抹到分界面上。
14、紧接着，将电极层和隔膜层彼此堆叠地布置，其中，在构造能导离子的粘合连接(粘接连接)的情况下将隔膜层和电极层的彼此贴靠的分界面材料配合地相互接合。因此，使液态粘合剂硬化，由此将隔膜层和电极层机械且电气地材料配合地连接。
15、由此，实现了特别合适的用于制造固态单格的方法。尤其是，该方法实现简单且可靠地制造固态-半单格、夹层单格和单室单格，其中，通过使用熔融且能导离子的粘合剂，给出了用于制造纯固态单格的特别有利的产品构造和产品策略。
16、根据本发明，粘合剂应仅确保组装(堆叠单室单格)期间的粘附强度。在随后的电池运行中，粘合剂的再次熔化并不重要，因为在其中电池单格被充入以电能并且同时发热的充电过程中，由于单格叠层在单格壳体中的延展(单格呼吸，breathing)，单格叠层不可以彼此滑动。由此，熔融粘合剂基本上仅使电池单格的生产更高效。
17、优选地，利用该方法，首先制造半单格和单室单格，并且紧接着通过直接堆叠，由单室单格产生作为固态单格的单格堆的单室单格堆。由此，实现了用于固态单格的单格生产线中的效率的改善和提升。
18、在一种可设想的实施方式中，尤其是借助于熔融且能导离子的粘合剂接合阴极层与隔膜层之间的分界面。在此，阳极-夹层-单格例如也可以通过由隔膜/阳极/隔膜组成的复合薄膜构成。
19、在这里和在下面，至少两个相互连接的部件之间的“材料配合”或“材料配合的连接”尤其是理解为，相互连接的部件在其接触面处通过材料结合或交联(例如由于原子或分子的键合力)必要时在添加剂的作用下保持在一起。
20、由制造引起地，不仅电极层而且隔膜层至少具有一定的表面粗糙度。然而，在固态单格中，为了良好的电荷传输，必要的是，单格层之间(即尤其是电极层与隔膜层之间)的接触尽可能紧密。然而，由于表面的粗糙度，常常不可以实现两个单格层的完全面型的接触。除了更好的生产设计之外，能导离子的粘合剂的涂抹也有利地导致减小隔膜与阳极/阴极之间的分界面电阻。此外，粘合剂实现补偿分界层中的不平整度，这又导致均匀性改善，并且由此导致成品固态单格的电化学性能提升。在此，粘合剂层尽可能薄地实施，以便不会不利地降低电池单格的体积容量。例如，所涂抹的粘合剂层具有0.1μm(微米)和10μm之间的层厚度。
21、在一种优选的设计方案中，粘合剂具有碳酸乙烯酯(ec)。换句话说，使用如下粘合剂，其具有ec，并且尽管如此能够传导离子并且接合必要的部件(电极层/隔膜层)。ec具有相对较低的熔点，从而实现了特别简单的涂抹。
22、在一种特别优选的设计方案中，使用ec作为熔融粘合剂。换句话说，粘合剂基本上通过ec形成。ec在粘合剂中的份额大于50gew-％(重量百分比)、尤其是大于75gew-％、例如大于90gew-％。ec具有37℃的熔点，并且由此特别适合用于以上描述的方法。
23、鉴于方法所提及的优点和设计方案适宜地也可转用于根据本发明的单格部件，并且反之亦然。根据本发明的单格部件设置用于且适合用于且设立用于制造固态单格。单格部件具有至少一个电极层和至少一个隔膜层，其中，电极层和隔膜层彼此堆叠地布置，并且其中，电极层和隔膜层在面向彼此的分界面处借助于熔融且能导离子的粘合连接材料配合地相互接合。在此，单格部件尤其是为固态单格的单元单格或半单格。通过根据本发明的粘合连接，实现了特别合适的单格部件。
24、在一种有利的设计方案中，单格部件尤其是实施为单室单格堆，并且具有多个交替地实施为阴极和阳极的电极层，所述电极层在中间分别插入隔膜层的情况下彼此隔开地布置，其中，电极层和隔膜层分别借助于熔融能导离子的粘合连接材料配合地相互接合。
25、根据本发明的固态单格具有以上描述的单格部件。在此，与单格部件相关的实施方案适宜地也适用于固态单格，并且反之亦然。
26、根据本发明的固体电池设置用于且适合用于且设立用于机动车。固体电池例如实施为电气地驱动或可驱动的机动车、尤其是电动车或混合动力车的牵引电池。