[发明专利]包括用于过充电保护的导电部分的电化学能量存储装置

说明书

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。

技术领域

本发明涉及电化学能量存储装置，其具有：阳极，电连接到阳极空间，在该阳极空间中设置具有第一填充水平的阳极材料；以及阴极，电连接到阴极空间，在该阴极空间中设置具有第二填充水平的阴极材料；以及离子导电分离器，其将阳极空间与阴极空间分离。本发明还涉及电化学存储模块，其包括至少两个这种电化学能量存储装置。本发明还包括用于产生这一类型的电化学能量存储装置的方法。

发明内容

在本发明的含义内的电化学能量存储装置可以在所需要的任何服务温度范围下操作。然而，100摄氏度到500摄氏度的服务温度范围是特别优选的。这一服务温度范围包含基于钠镍氯化物电池和钠硫电池技术操作的电化学能量存储装置。钠镍氯化物电池还可以被配置为使得电池中的镍的至少一部分被铁替代或者补充。分别在其阳极空间和阴极空间中，这一类型的能量存储装置被提供有对应的阳极材料或者阴极材料，该阳极材料或者阴极材料在其服务温度下基本上处于液态。因此，在钠镍氯化物电池的情形下，阳极材料是液体钠。在钠镍氯化物电池中，阴极材料也存在于阴极空间中，阴极材料至少部分地处于液态，并且包括镍盐混合物、氯化钠、以及其它添加剂。给定液体存货存在于设备中，阳极材料或者阴极材料的填充水平受制于地球重力场，并且因此格外容易确定。填充水平或者充满水平对应于在能量存储装置的正常使用期间相应的空间(阳极空间、阴极空间)中的材料(阳极材料、阴极材料)的平均充满水平。结合能量存储装置的正常使用，填充水平或者充满水平随着服务寿命的推进而改变。在相关材料仅旨在于部分地以液相存在的情况下，对充满水平的限定将指代所述材料的相应液相。

为了从包括多个这一类型的电连接的电化学能量存储装置的存储装置存储系统获得技术相关的电压值，多个单独的能量存储装置按惯例串联连接并且被组合成串。电化学存储模块包括这一类型的串。因此，在本发明的上下文中，串和存储模块的概念在下文中被认为是等同的概念。

在这一类型的电化学存储模块中，在一些情形下，单独的能量存储装置的容量的分散带整体上对于系统的设计和功能性质而言是非常重要的因素。特别地，单独的能量存储装置的最小容量决定整个能量存储装置串的最大有用容量。可比拟的意见可以适用于这一类型的串中的单独的能量存储装置的不同充电状态。因此，这一类型的串中具有最高充电状态的能量存储装置的充电状态决定整个系统被完全充电的时间，而具有最低充电状态的能量存储装置决定整个系统被放电的时间。例如如果充电电压在完全充电之后继续被应用于单独的能量存储装置，则其它不想要的转换反应可以在能量存储装置的活性内部空间中进行，这有时可能贡献于对能量存储装置的干扰、损害、或者甚至损毁。因此，如果一个能量存储装置已经实现了其完全充电状态，则串的进一步充电将被避免。同样地，可能的是，已经被完全放电的能量存储装置的放电可以引起这一类型的损伤。因此，如果一个单独的能量存储装置已经被完全放电，则串的放电也将被避免。因此，技术上必要的是，电化学存储模块中的能量存储装置应该在考虑这些限定条件的情况下被充电或者放电。