3，在这一情形下离子导电分离器13处于杯形配置。根据电化学能量存储装置I的正常操作，该表示中所示的至少部分地自由移动的阳极材料31和至少部分地自由移动的阴极材料32两者由于重力作用进一步被向下设置。因此，材料31、32被设置为相比于顶部区域5而言更靠近离子导电分离器的基部区域
6。为了保持阳极11或者阴极12和离子导电分离器13之间的气密结合，能量存储装置I被提供有密封材料35，密封材料35被配置为例如以玻璃焊料的形式和/或作为陶瓷环(Ct-Al2O3)。密封材料35允许在阳极11、阴极12和离子导电分离器13之间形成气密结合，使得阳极空间21和阴极空间22之间没有材料交换可以进行，因此还防止了任何电荷交换。
[0068]在能量存储装置I的正常操作中，第一填充水平EF与第二填充水平ZF相互负相关。例如，在电化学能量存储装置I充电的情况下，阳极材料的第一填充水平EF上升，同时关联有阴极空间22中的阴极材料的下降。同样地，在电化学能量存储装置I的放电期间，阳极空间21中的第一填充水平EF下降，结合有阴极材料32的第二填充水平ZF的上升。阳极材料31和阴极材料32两者与离子导电分离器13接触。
[0069]杯形离子导电分离器13主要由基材料20形成。在分离器13的顶部区域5中，设置了导电部分15，其在图中由影线部分表示。在能量存储装置I的正常操作中，导电部分15在均匀填充水平(边界线)(FZW)(或者对应于这一类型的均匀填充水平(边界线)FZW)下邻接离子导电分离器13的不出较低电子导电率的区域。特别地，分离器13的未被配置为导电部分15的区域完全被配置为绝缘部分16。因此，绝缘部分16和导电部分15在均匀填充水平(边界线)(FZW)(或者对应于这一类型的均匀填充水平(边界线)FZW)下邻接彼此。
[0070]根据本发明，存在电化学能量存储装置I的充电状态，其中阳极空间21中的阳极材料31、阴极空间22中的阴极材料32或者阴极空间中的另一适当电子导体分别被结合到分离器13的相反侧。由于导电部分15的更高电子导电率，形成了电流桥，因此在能量存储装置I的内部经由分离器13生成了内部自放电电流。因此，这导致直接放电，其中阳极材料31和阴极材料32两者经历通过化学反应的材料改变。因此，由于电流桥的形成，还存在内部电池电压的减少，并且由自放电电流的生成释放的反应的任何自由热量在能量存储装置I的内部消散。
[0071 ] 然而，响应于导电部分内的导电率的空间变化，还可以出现的是，如果例如导电部分15的更靠近基部区域6设置的区域仅允许电流的小的内部放电，则阳极材料31的第一填充水平EF超过由导电部分15决定的填充水平FZW(边界线)。因此，还可能的是，如图1中明确表示的，阳极材料31的第一填充水平EF超过由导电部分15决定的填充水平(FZW)(边界线)。然而，在这一情形下，优选的是，保证电化学能量存储装置I的正常操作中的任何这种超限始终被保持在阳极材料31的最大填充水平之下。
[0072]图2示出了电化学存储模块30的示意性横截面图，该电化学存储模块30被提供有多个相互电串联连接的电化学能量存储装置I。在该串联电路中，在每种情形下，一个能量存储装置的阴极12被结合到邻接的能量存储装置I的阳极11。
[0073]图3示出了表示用于产生电化学能量存储装置I的根据本发明的方法的实施例的形式的流程图，该方法包括以下步骤:
[0074]-通过形成模塑基部件产生离子导电分离器13(第一处理步骤101);
[0075]-使用添加剂浸渍基部件，添加剂适合于形成电子导电的导电部分15、进一步适合于热处理(第二处理步骤102);
[0076]-为了基部件的稳定化，对其进行热处理(第三处理步骤103)。
[0077]实施例的其它形式来自从属权利要求。
【主权项】
1.一种电化学能量存储装置(I)，具有:阳极(11)，其电连接到阳极空间(21)，在所述阳极空间中设置具有第一填充水平(EF)的阳极材料(31);以及阴极(12)，其电连接到阴极空间(22)，在所述阴极空间中设置具有第二填充水平(ZF)的阴极材料(32);以及离子导电分离器(13)，其将所述阳极空间(21)与所述阴极空间(22)分离，其中在所述电化学能量存储装置(I)的正常操作中，所述离子导电分离器(13)被提供有顶部区域(5)和基部区域(6)，其特征在于， 在所述离子导电分离器(13)的所述顶部区域(5)中，提供了导电部分(15)，在所述电化学能量存储装置(I)的正常操作中，所述导电部分具有比所述基部区域(6)中的电子绝缘的绝缘部分(16)更高的电子导电率，其中存在所述电化学能量存储装置(I)的至少一个充电状态，在所述至少一个充电状态中所述阳极空间(21)中的所述阳极材料(31)与所述导电部分(15)结合。2.根据权利要求1所述的电化学能量存储装置，其特征在于， 所述离子导电分离器(13)被提供有邻接彼此的确切限定的导电部分(15)和绝缘部分(16)。3.根据前述权利要求中的任一项所述的电化学能量存储装置，其特征在于， 所述导电部分(15)被设置为使得在所述能量存储装置(I)的正常操作期间，在均匀填充水平(FZW)下，所述导电部分(15)邻接所述绝缘部分(16)。4.根据权利要求3所述的电化学能量存储装置，其特征在于， 所述均匀填充水平(FZW)对应于所述电化学存储装置(I)的不超过最大充电的100%、并且不超过所述最大充电的特别优选的95%的充电状态。5.根据前述权利要求中的任一项所述的电化学能量存储装置，其特征在于， 所述导电部分(15)和所述绝缘部分(16)包括相同的基材料(20)，优选地包括陶瓷，其中所述导电部分(15)被掺杂有至少一种元素，所述至少一种元素递送比所述基材料(20)更高的电子导电率。6.根据前述权利要求中的任一项所述的电化学能量存储装置，其特征在于， 所述导电部分(15)和所述绝缘部分(16)包括相同的基材料(20)，优选地包括陶瓷，其中所述导电部分(15)被提供有电子导电的渗入的第二相。7.根据前述权利要求中的任一项所述的电化学能量存储装置，其特征在于， 所述离子导电分离器(13)被配置为固体电解质，所述固体电解质特别地是离子导电的。8.根据前述权利要求中的任一项所述的电化学能量存储装置，其特征在于， 所述电化学能量存储装置(I)基于钠镍氯化物电池技术或者基于钠硫电池技术进行配置。9.根据前述权利要求中的任一项所述的电化学能量存储装置，其特征在于， 所述电化学能量存储装置(I)的服务温度在放电期间不低于100摄氏度，并且优选地不低于200摄氏度。10.—种电化学存储模块(30)，被提供有串联电互连的至少两个根据前述权利要求中的任一项所述的电化学能量存储装置(I)。11.根据权利要求10所述的电化学存储模块，其特征在于， 所述电化学存储模块(30)包括不包含电路的电子充电管理系统，并且被设计用于至少两个电化学能量存储装置(I)中的不相等充电状态的相等化。12.—种用于产生根据前述权利要求1至9中的任一项所述的电化学能量存储装置(I)的方法，并且所述方法包括以下步骤: -通过形成模塑基部件产生离子导电分离器(13); -使用添加剂浸渍所述基部件，所述添加剂适合于形成电子导电的导电部分(15)、进一步适合于热处理； -为了所述基部件的稳定化，对所述基部件进行热处理。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，渗透通过以下方法之一进行: -使用悬浊液或者溶液的压力渗透； -使用悬浊液或者溶液的浸泡渗透； -溶胶-凝胶分离； -化学气相分离； -物理气相分离； -电泳分离。14.根据权利要求12或者13所述的方法，其特征在于， 所述基部件的所述热处理在氧化性气氛下进行，特别地在含氧气氛下进行。15.根据权利要求12或者13所述的方法，其特征在于， 所述基部件的所述热处理在还原性气氛下进行，特别地在还原性气氛下通过对聚合物树脂被应用于的基部件的碳化来进行。
【专利摘要】本发明涉及电化学能量存储装置(1)，其包括：阳极(11)，电连接到阳极空间(21)，在阳极空间中设置具有第一填充水平(EF)的阳极材料(31)；以及阴极(12)，电连接到阴极空间(22)，在阴极空间中设置具有第二填充水平(ZF)的阴极材料(32)；以及离子导电分离器(13)，将阳极空间(21)与阴极空间(22)分离，其中在电化学能量存储装置(1)的正确使用的情形下，离子导电分离器(13)具有顶部区域(5)和基部区域(6)，其中在离子导电分离器(13)的顶部区域(5)中提供了至少一个导电部分(15)，该导电部分在电化学能量存储装置(1)的正确操作期间具有比基部区域(6)中的电绝缘的绝缘部分(16)更高的导电率，其中存在电化学能量存储装置(1)的如下至少一个充电状态，其中阳极材料(31)在阳极空间(21)中与导电部分(15)接触。
【IPC分类】H01M2/16, H01M2/34, H01M10/39, H01M2/14, H01M10/42
【公开号】CN105637676
【申请号】CN201480056437
【发明人】M·库内, T·佐勒
【申请人】西门子股份公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月6日
【公告号】EP2860788A1, EP3039732A1, WO2015055451A1