本发明专利技术涉及一种电化学存储器装置(100)，其具有用阳极材料(10)填充的阳极空间(11)以及用阴极材料(20)填充的阴极空间(21)，其中，阳极空间(11)通过离子导电的固体电解质(30)与阴极空间(21)分隔开，并且其中，阳极空间(11)在一侧至少部分地通过固体电解质(30)限定，并且在另一侧至少部分地由至少部分包围固体电解质(30)的壁(40)限定，其中，电化学存储器装置(100)具有顶部(110)、与所述顶部(110)相对布置的底部(120)和至少一个包括至少一个壁(40)的侧部(130)，在所述顶部上能够输入或者输出电能，所述侧部布置在顶部(110)与底部(120)之间，其中，在壁(40)与固体电解质(30)之间设计有至少一个第一区域(50)和第二区域(60)，所述两个区域(50、60)在壁(40)与固体电解质(30)的相应距离方面有所不同。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于均匀的温度分布的形状配合的电化学存储器装置 本专利技术涉及一种电化学存储器装置，其具有用阳极材料填充的阳极空间以及用阴 极材料填充的阴极空间，其中，阳极空间通过离子导电或离子传导的固体电解质与阴极空 间分隔开，并且其中，阳极空间在一侧至少部分地通过固体电解质限定，并且在另一侧至少 部分地由至少部分包围固体电解质的壁限定，其中，电化学存储器装置具有顶部、与所述顶 部相对布置的底部和至少一个包括至少一个壁的侧部，在所述顶部上能够输入或者输出电 能，所述侧部布置在顶部与底部之间。本专利技术还涉及一种用于制造这种电化学存储器装置 的方法。 在此描述和要求保护的电化学存储器装置设计为高温存储器装置，其要求至少 100°C的最小温度作为运行温度。运行温度尤其在200°C至350°C之间，其中，运行温度必须 高到使得由电化学存储器装置所包围的固体电解质具有足够的离子导电能力，以便具有用 于电化学存储器装置的尽可能小的内阻。同样可以考虑更高的运行温度，例如高达500°C。 本专利技术涉及的典型电化学存储器装置是例如基于钠氯化镍电池（NaNiCl2电池）或者钠硫 电池（NaS电池）技术的电化学存储器装置。在此已知这些电池的不同实施形式。 基于钠氯化镍电池技术的传统电化学存储器装置的结构具有在放电运行中设计 为阳极的负电极，其阳极材料在运行温度下以液态钠的形式存在。液态钠在运行中通常填 充阳极空间的一部分。放电运行中的设计为阴极的正电极具有阴极空间，其至少部分由适 当材料（如镍）与同样适当的盐混合地（如NaCl)以及其它适当的添加剂（如AlCl3或者 NaAlCl4)填充。这些材料的混合物在电化学存储器装置的运行温度下通常至少部分以液态 电解质的形式存在。 阳极空间和阴极空间由固体电解质分隔开，其作为陶瓷分隔器只允许离子通过。 固体电解质不允许除离子以外的其它物质交换。使用在钠氯化镍电池中的典型固体电解 质包括P-Al2O3或者0"-Al2O3作为陶瓷材料。所述陶瓷材料具有针对Na+离子的特殊离 子导电能力，所述Na+离子可以在阳极空间与阴极空间之间根据电势差运输穿过固体电解 质。在充电运行或放电运行中进行的反应例如由以下反应方程（放电从左向右；充电从右 向左）产生： 在平衡状态下，可在阳极与阴极之间形成约为2. 58V的电压。 为了增大贴靠在固体电解质上的阳极材料的可实现离子交换的主动表面，通常在 阳极空间中布置弹簧板，所述弹簧板部分贴靠在固体电解质上并且部分贴靠在包围所述固 体电解质的壁上。弹簧板与固体电解质平均只间隔很小的距离，因此在阳极材料以液相存 在的运行温度下，阳极材料通过毛细作用在固体电解质与弹簧板之间这样克服重力作用运 动，使得其处于阳极空间内的在运行中所处的填充高度之上。即使在电化学存储器装置的 阳极材料填充高度相对较小时，也可以增大与固体电解质接触的阳极材料的活性表面。因 此在阳极空间内的剩余阳极材料的填充高度面上方也能充分地利用固体电解质，其中，在 电化学存储器装置运行时使得存储器装置的内阻下降。 然而，尽管具有这种技术预防措施，由于设计上的原因还是不能确保阳极材料的 这样与固体电解质接触的薄膜具有充分均匀的厚度分布。在充电和放电运行时的电流中， 在被阳极材料附着或润湿的固体电解质区域上出现热分布不均的情况。根据阳极空间中的 填充高度，在电化学存储器装置按照运行定向时，在底部区域内，热量从固体电解质通过液 态金属向外朝侧部导出，其中，在电化学存储器装置的顶部区域内，由于阳极空间未被阳极 材料完全填充，所以热量只能通过在其它情况下尚填充有气体的阳极空间上部区域导出。 因此，在底部区域中，可以通过液态金属直接向外朝侧部导引热量，这比通过气体区域在顶 部区域内间接传热明显更加有利。 因此，在电化学存储器装置的电负载较高时，可能形成不期望的温度梯度，它们可 能在固体电解质内产生机械应力。这种应力又不利地影响电化学存储器装置的使用寿命。 因此例如已知的是，尤其是热负荷较大的电化学存储器装置比在较小的用于充放电的电流 密度下运行的存储器装置具有明显更短的循环使用寿命。然而这以不期望的程度限制了电 化学存储器装置的针对预定应用可实现的功率密度并且同时也降低了以此技术为基础的 存储器装置的灵活性和可使用性。 如果例如在配设有这种电化学存储器装置的模块中其所包括的存储器装置发生 故障，则业已证明，这种故障的绝大部分归因于电化学存储器装置内部的短路。因此导致 阳极材料与阴极材料直接发生反应或者电势差崩塌，因为固体电解质在损坏之后允许在很 大程度上基本上自由的物质交换或者形成导电的短接。由于存储器装置内的电化学短路， 所述存储器装置不能再贡献连接有存储器装置的模块的总电压的一部分，由此使模块的总 电压下降。在各单个的电化学存储器装置在模块中串联时，这只导致可明显预见到的总电 压下降。然而，在多个模块并联时，可能形成混合电势，其使得由于个别电化学存储器装置 的故障而被预损坏的模块承受更高的充电或放电电流密度，因此已经存在于个别电化学存 储器装置中的损坏可能更严重。一个结果可能是在已经预损坏的、也就是在配设有一个或 多个已经短路的存储器装置的模块中的个别电化学存储装置产生更多故障以及因此最终 导致整个模块产生故障。另一个结果可能是连接在一起的模块的可使用的存储容量持续下 降，因为模块在没有出现故障的存储器装置的情况下由于形成的混合电势只还能部分地充 电或者放电。 本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种能够避免现有技术中的缺点的电化学 存储器装置。尤其提供允许有利地冷却或放热的电化学存储器装置。此外期望的是，将在 固体电解质与阳极材料之间的接触区域内产生的热尽可能均匀地向外朝侧部排出。在此应 在很大程度上避免温度梯度。此外期望的是，只以较少的耗费使用用于传统的电化学存储 器装置的构件，以便由此能够提供可有利地朝向侧部排放热量的实施形式。本专利技术所要解 决的技术问题同样在于，提供一种用于制造这种电化学存储器装置的方法。 按照本专利技术，所述技术问题通过按照权利要求1所述的电化学存储器装置以及按 照权利要求14和15所述的用于制造这种电化学存储器装置的方法解决。 本专利技术的技术问题尤其通过一种电化学存储器装置解决，其在常规运行中具有用 阳极材料填充的阳极空间以及用阴极材料填充的阴极空间，其中，阳极空间通过离子导电 的固体电解质与阴极空间分隔开，并且其中，阳极空间在一侧至少部分地通过固体电解质 限定，并且在另一侧至少部分地由包围固体电解质的壁限定，其中，电化学存储器装置具有 顶部、与所述顶部相对布置的底部和至少一个包括至少一个壁的侧部，在所述顶部上能够 输入或者输出电能，所述侧部布置在顶部与底部之间，其中，在壁与固体电解质之间设计有 至少一个第一区域和第二区域，所述两个区域在壁与固体电解质的相应距离方面不同。 本专利技术的技术问题还通过一种用于制造电化学存储器装置、尤其是之前描述的以 及之后描述的电化学存储器装置的方法解决，所述方法包括以下步骤： -提供离子导电的固体电解质； -提供壁； -成型壁并且 -用成型的壁这样包围固体电解质，使得当电化学存储器装置制造完成时在壁与 固体电解质之间形成阳极空间的至少一个第一区域和阳极空本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学存储器装置(100)，其在常规运行中具有用阳极材料(10)填充的阳极空间(11)以及用阴极材料(20)填充的阴极空间(21)，其中，阳极空间(11)通过离子导电的固体电解质(30)与阴极空间(21)分隔开，并且其中，阳极空间(11)在一侧至少部分地通过固体电解质(30)限定，并且在另一侧至少部分地由至少部分包围固体电解质(30)的壁(40)限定，其中，电化学存储器装置(100)具有顶部(110)、与所述顶部(110)相对布置的底部(120)和至少一个包括至少一个壁(40)的侧部(130)，在所述顶部上能够输入或者输出电能，所述侧部布置在顶部(110)与底部(120)之间，其特征在于，在壁(40)与固体电解质(30)之间设计有至少一个第一区域(50)和第二区域(60)，所述两个区域(50、60)分别在壁(40)与固体电解质(30)的距离方面不同。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M库尼，W梅纳佩斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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