和陰極材料被電化學(xué)轉(zhuǎn)換。在這一點(diǎn)上，陽(yáng)極材料的量與陰極材料的量負(fù)相關(guān)(處于由化學(xué)計(jì)量轉(zhuǎn)換公式限定的關(guān)聯(lián))，即在陽(yáng)極材料的與能量存儲(chǔ)裝置的充電關(guān)聯(lián)的增加的情形下，陰極材料的量對(duì)應(yīng)地下降。因?yàn)殛?yáng)極材料和/或陰極材料至少部分地被設(shè)置為在陽(yáng)極或者陰極空間中自由移動(dòng)，在重力場(chǎng)中，相應(yīng)的填充水平將把它們自身對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于單獨(dú)的材料將相應(yīng)地得到更高或者更低的填充水平。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，必要的是，陽(yáng)極材料和陰極材料應(yīng)該至少部分地與離子導(dǎo)電分離器結(jié)合。離子導(dǎo)電分離器優(yōu)選地被配置為固體電解質(zhì)，主要在固體電解質(zhì)被加熱超過預(yù)定服務(wù)溫度(例如，在100攝氏度和500攝氏度之間)的情況下，其特別地是離子導(dǎo)電的。對(duì)于特定的離子導(dǎo)電率的配置，離子導(dǎo)電電解質(zhì)摻雜有適當(dāng)?shù)膿诫s劑。在這一點(diǎn)上，固體電解質(zhì)特別適合作為離子導(dǎo)電電解質(zhì)，因?yàn)榧词乖诟叻?wù)溫度下或者在大溫度變化的情形下，后者保持基本上穩(wěn)定和不變。
[0022]離子導(dǎo)電分離器的頂部區(qū)域是能量存儲(chǔ)裝置區(qū)域，該能量存儲(chǔ)裝置區(qū)域在正常操作中被設(shè)置為比基部區(qū)域更加遠(yuǎn)離重心。因此，基部區(qū)域是離子導(dǎo)電分離器區(qū)域，該離子導(dǎo)電分離器區(qū)域在電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的正常操作中被設(shè)置為更靠近重心。換句話說，在正常操作中，陽(yáng)極材料和陰極材料的自由移動(dòng)液體和自由移動(dòng)固體成分將在離子導(dǎo)電分離器的基部區(qū)域中由于重力吸引而更大量地積累。然而，頂部區(qū)域和基部區(qū)域就其絕對(duì)尺寸而言可以變化。例如，在與地球重力場(chǎng)平行的維度方向上，頂部區(qū)域可以占據(jù)多于、少于、或者剛好離子導(dǎo)電分離器的一半。這自然也同樣適用于基部區(qū)域。
[0023]特別優(yōu)選的是，電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置應(yīng)該被配置為基于鈉鎳氯化物(NaNiCl2)電池技術(shù)或者基于鈉硫電池技術(shù)的能量存儲(chǔ)裝置。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，保證了根據(jù)實(shí)施例的一個(gè)潛在形式，在陽(yáng)極材料的第一填充水平和陰極材料的第二填充水平兩者都與導(dǎo)電部分接觸的情況下，生成用于構(gòu)成在陽(yáng)極材料和陰極材料之間的漏電流的電流橋(放電橋)。陽(yáng)極材料和陰極材料兩者分別被設(shè)置在導(dǎo)電部分的一側(cè)。因?yàn)閷?dǎo)電部分被并入在離子導(dǎo)電分離器中，陽(yáng)極材料和陰極材料還分別與離子導(dǎo)電分離器的一側(cè)接觸?；陉帢O材料的可逆擊穿，經(jīng)由陽(yáng)極材料和陰極材料之間的導(dǎo)電部分的電子放電導(dǎo)致電池電壓的減少，其中在陰極空間中形成了金屬鋁。在發(fā)生經(jīng)由這樣形成的電流橋的放電時(shí)，存儲(chǔ)的能量通過能量存儲(chǔ)裝置中的熱量消散(歐姆損耗)被損耗。因此，能量存儲(chǔ)裝置的內(nèi)部空間(陽(yáng)極空間或者陰極空間)在多個(gè)串聯(lián)連接的電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的延長(zhǎng)工作中被保護(hù)免受與過充電或者向能量存儲(chǔ)裝置過度遞送電能量關(guān)聯(lián)的不可接受的高電壓。換句話說，在多個(gè)電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的串聯(lián)電路中，具有最高充電狀態(tài)的電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置是最先被部分放電的，而具有較低充電狀態(tài)的所有剩余電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置將繼續(xù)被充電?？傮w上，所有電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)的相互相等化相應(yīng)地進(jìn)行。
[0025]所得到的電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)的相等化的有利后果是，在串聯(lián)連接的能量存儲(chǔ)裝置放電時(shí)，所有能量存儲(chǔ)裝置幾乎在同時(shí)到達(dá)其最低可允許充電狀態(tài)。由于這一同時(shí)性，單獨(dú)的電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置將經(jīng)歷窮盡性放電或者甚至極性逆轉(zhuǎn)是不太可能的。
[0026]根據(jù)這一實(shí)施例，還可以提供的是，陽(yáng)極材料的第一填充水平或者陰極材料的第二填充水平僅改變到其在導(dǎo)電部分和絕緣部分之間移動(dòng)的程度。在其中僅陽(yáng)極空間中的陽(yáng)極材料的填充水平移動(dòng)的情形下，可以提供的是，在陰極空間中，電子電荷載子允許執(zhí)行從導(dǎo)電部分到陰極材料或者陰極的直接放電，而不論陰極材料的填充水平。例如借助于適當(dāng)?shù)奶細(xì)植考约袄缃柚陉帢O空間內(nèi)的直接金屬導(dǎo)電橋，還可以實(shí)現(xiàn)陰極材料與導(dǎo)電部分的填充水平無(wú)關(guān)的結(jié)合。換句話說，在這一情形下，根據(jù)本發(fā)明，在陰極材料或者陰極和導(dǎo)電部分之間形成了電子連接，這將導(dǎo)電部分提升到陰極的電化學(xué)勢(shì)，直到如下時(shí)間，即在充電過程期間，在發(fā)生電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的高充電狀態(tài)時(shí)，陽(yáng)極材料到達(dá)導(dǎo)電部分，因此關(guān)閉了陽(yáng)極材料和陰極材料之間的電子電流橋。
[0027]可以通過各種設(shè)置實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電部分的用于形成電流橋的電子結(jié)合，其在(一方面)陰極材料或者陰極和(另一方面)導(dǎo)電部分之間形成電接觸。例如，可以配置電流橋，其中陽(yáng)極材料和陰極材料兩者與導(dǎo)電部分直接電子接觸。同樣地，可以通過在陰極空間側(cè)提供導(dǎo)電橋來配置這一類型的電流橋，該導(dǎo)電橋在陰極材料或者陰極和導(dǎo)電部分之間形成導(dǎo)電結(jié)合。即使在這一情形下，陽(yáng)極材料和陰極材料或者陰極之間的電子放電也是可以預(yù)期的。為了更大的效率，這一導(dǎo)電橋還可以被陰極材料潤(rùn)濕，其中后者通過毛細(xì)作用涂覆導(dǎo)電橋的區(qū)域。例如，這一類型的導(dǎo)電橋可以由碳?xì)中纬桑細(xì)纸又ㄟ^使用陰極材料涂覆被潤(rùn)濕。
[0028]作為基于陰極材料與導(dǎo)電部分的填充水平無(wú)關(guān)的結(jié)合的實(shí)施例的形式的備選方案，相應(yīng)的另一材料的填充水平還可以始終保持在足夠高的填充水平，使得后者始終與導(dǎo)電部分電接觸。例如，如果另一材料的填充水平也與導(dǎo)電部分發(fā)生接觸，則形成了電流橋，從而導(dǎo)致經(jīng)由電流橋的放電。
[0029]根據(jù)這一實(shí)施例被配置的電流橋可以因此還被理解為間歇“短路路徑”，然而其中不能預(yù)期電子電阻減少到能與純金屬導(dǎo)體的電子電阻相比的值。而是旨在，與電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的習(xí)慣性服務(wù)電流相比相對(duì)小的從漏電流意義上而言的放電電流應(yīng)該防止單獨(dú)的電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置在延長(zhǎng)服務(wù)中的任何過充電。
[0030]這里應(yīng)該觀察到的是，在能量存儲(chǔ)裝置的放電期間，還可以從正電極(正極)的意義上考慮陰極并且從負(fù)電極(負(fù)極)的意義上考慮陽(yáng)極。在能量存儲(chǔ)裝置的充電期間，極點(diǎn)(陽(yáng)極或者陰極)的相應(yīng)指定被相應(yīng)地逆轉(zhuǎn)。
[0031]還應(yīng)該觀察到的是，能量存儲(chǔ)裝置的正常操作指代可以被能量存儲(chǔ)裝置采取的能量存儲(chǔ)裝置的所有操作狀態(tài)。特別地，這些操作狀態(tài)包括在充電、放電、或者其它功能狀態(tài)(包括例如僅有非常低的電流消耗的待機(jī)操作)期間所采取的狀態(tài)。
[0032]總之，因此對(duì)本發(fā)明而言關(guān)鍵的是，陽(yáng)極材料和陰極材料的這兩種材料中的至少一種在電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的充電或者放電期間改變其填充水平。例如在基于鈉鎳氯化物電池的能量存儲(chǔ)裝置的情形下，陽(yáng)極材料的填充水平的改變可以高達(dá)8cm或者甚至更高。除了電化學(xué)框架條件之外，填充水平還基本上由陽(yáng)極空間或者陰極空間的幾何結(jié)構(gòu)共同確定。
[0033]在基于鈉鎳氯化物電池操作的電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的情形下，離子導(dǎo)電分離器被配置為陶瓷分離器。在這一情形下，分離器示出了最好的可能的離子導(dǎo)電率，然而相反地，電子導(dǎo)電率同時(shí)被保持在最小值，或者被強(qiáng)烈減少。如果這一類型的電池被完全充電，陽(yáng)極空間中的陽(yáng)極材料的第一填充水平上升到規(guī)定的最大值。然而，如果這一能量存儲(chǔ)裝置串聯(lián)連接到電化學(xué)存儲(chǔ)模塊中的其它能量存儲(chǔ)裝置，則電能量到能量存儲(chǔ)裝置的進(jìn)一步遞送將造成所述能量存儲(chǔ)裝置的過充電。根據(jù)這一實(shí)施例，通過陽(yáng)極材料(液體鈉)和導(dǎo)電部分之間的接觸的形成，防止了任何這種過充電，從而允許陽(yáng)極空間和陰極空間之間的內(nèi)部電流放電。
[0034]通過對(duì)導(dǎo)電部分的幾何結(jié)構(gòu)的適當(dāng)選擇(在離子導(dǎo)電分離器的延伸范圍之上長(zhǎng)度方向地或者深度方向地)，并且就導(dǎo)電部分內(nèi)的材料組分而言，例如可能在充電狀態(tài)上升時(shí)進(jìn)一步增加內(nèi)部自放電，從而允許連接在電化學(xué)存儲(chǔ)模塊中的單獨(dú)的能量存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)的相對(duì)相等化的改善(與其它能量存儲(chǔ)裝置相比)。因此，通過在能量存儲(chǔ)裝置內(nèi)提供這一類型的導(dǎo)電部分，參照相應(yīng)的單獨(dú)的充電狀態(tài)，可以特別地整體上執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)的單獨(dú)的充電狀態(tài)的相等化。因此，在單個(gè)充電操作期間，具有較低充電狀態(tài)的能量存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)可以通過具有較高充電狀態(tài)的能量存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)而補(bǔ)償(offset)，使得在存儲(chǔ)模塊作為整體的定期完全充電的延長(zhǎng)時(shí)段內(nèi)，單獨(dú)的能量存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)繼續(xù)被相等化。
[0035]根據(jù)電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的第一特別優(yōu)選的實(shí)施例，離子導(dǎo)電分離器被提供有鄰接彼此的確切限定的導(dǎo)電部分和絕緣部分。根據(jù)這一實(shí)施例，例如，整個(gè)頂部區(qū)域可以被配置為導(dǎo)電的，并且因此對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電部分。離子導(dǎo)電分離器優(yōu)選地被配置成杯形，其中特別優(yōu)選的是，后者具有部分圓柱形的部分。因此，這一杯體的上區(qū)域可以被配置為導(dǎo)電部分，而離子導(dǎo)電分離器的剩余部分可以被配置為基部區(qū)域中的絕緣部分。根據(jù)這一實(shí)施例，絕緣部分對(duì)應(yīng)于離子導(dǎo)電分離器，其示出差的電子導(dǎo)電率。通過提供僅一個(gè)導(dǎo)電部分，可以實(shí)現(xiàn)包含導(dǎo)電部分的離子導(dǎo)電分離器的簡(jiǎn)單產(chǎn)生。
[0036]根據(jù)能量存儲(chǔ)裝置的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例，提供的是，導(dǎo)電部分與陰極材料永久電子接觸。因此，對(duì)于經(jīng)由導(dǎo)電部分生成漏電流而言足夠的是，存在電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的如下充電狀態(tài)，其中陽(yáng)極空間中的陽(yáng)極材料與導(dǎo)電部分接觸。對(duì)于生成漏電流而言，因此足夠的是，在能量存儲(chǔ)裝置的操作期間，僅陽(yáng)極材料改變其第一填充水平，以至于后者到達(dá)導(dǎo)電部分。
[0037]根據(jù)實(shí)施例的另一形式，可以提供的是，在能量存儲(chǔ)裝置的正常操作期間，在陰極空間側(cè)的導(dǎo)電部分使用陰極材料潤(rùn)濕。潤(rùn)濕可以如下實(shí)現(xiàn)，例如借助于輔助設(shè)備，例如借助于海綿、網(wǎng)、氈墊、或者適合于執(zhí)行潤(rùn)濕的其它設(shè)備。因此實(shí)現(xiàn)了一種設(shè)置，憑借該設(shè)置，如上面進(jìn)一步描述的那樣，對(duì)于經(jīng)由導(dǎo)電部分生成漏電流而言足夠的是，存在電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的如下充電狀態(tài)，其中陽(yáng)極空間中的陽(yáng)極材料與導(dǎo)電部分接觸。
[0038]根據(jù)電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的實(shí)施例的進(jìn)一步優(yōu)選形式，提供的是，導(dǎo)電部分被設(shè)置為使得在能量存儲(chǔ)裝置的正常操作期間，在均勻填充水平下，導(dǎo)電部分鄰接絕緣部分。這一均勻填充水平對(duì)應(yīng)于可以由陽(yáng)極材