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Patent Searching and Data


Title:
RECHARGEABLE ENERGY STORAGE UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/110558
Kind Code:
A2
Abstract:
Rechargeable energy storage unit, having a first and a second electrode, wherein the first electrode is assigned an energy storage material in the form of metal particles made from at least one metal which can be deoxidized during charging operation of the energy storage unit and can be oxidized during discharging operation of the energy storage unit, wherein the metal particles are incorporated into a matrix-forming carrier material.

Inventors:
BECKER INES (DE)
PURUCKER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/052591
Publication Date:
August 23, 2012
Filing Date:
February 15, 2012
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BECKER INES (DE)
PURUCKER THOMAS (DE)
International Classes:
H01M12/08; H01M4/04; H01M4/38; H01M4/52; H01M4/525; H01M4/62
Domestic Patent References:
WO2006111835A12006-10-26
WO2010118442A12010-10-21
Foreign References:
EP0855752A21998-07-29
EP0709907A11996-05-01
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit, mit einer ersten und einer zweiten Elektrode, wobei der ersten Elektrode ein Energiespeichermaterial in Form von Metallpartikeln aus we¬ nigstens einem im Ladebetrieb der Energiespeichereinheit re¬ duzierbaren und im Entladebetrieb der Energiespeichereinheit oxidierbaren Metall zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel (12) in ein matrixbildendes Trägerma- terial (14) eingebracht sind.

2. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (14) als, insbesondere organischer oder anorganischer, Binder ausgebil- det ist.

3. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (14) wenigstens einen Klebstoff beinhaltet.

4. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Dispersions¬ klebstoff, insbesondere auf Acrylatbasis , ist. 5. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit nach einem der vo¬ rangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trä¬ germaterial (14) wenigstens ein Dispergiermittel, insbesonde¬ re zur Dispergierung der Metallpartikel (12), beinhaltet. 6. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit nach einem der vo¬ rangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ener¬ giespeichermaterial (11) auf eine klebfähige, insbesondere doppelseitig klebfähige, Folie (15) aufgebracht ist. 7. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit nach einem der vo¬ rangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Me¬ tall Eisen und/oder eine Eisenoxidverbindung ist.

8. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode ( 9 ) wenigstens einen, insbesondere kanalarti¬ gen, Aufnahmeraum (10) zur Aufnahme des Energiespeichermate- rials (11) aufweist.

9. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit nach einem der vo¬ rangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ener¬ giespeichermaterial (11) in Form von Bahnen vorliegt.

10. Wiederaufladbare Energiespeichereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichermaterial (11) eine Dicke von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 bis 2 mm, besonders bevorzugt von 1 mm, aufweist.

11. Energiespeichermaterial, insbesondere zur Verwendung in einem wiederaufladbaren Energiespeicher, insbesondere dem Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, wel- ches aus Metallpartikeln aus wenigstens einem, insbesondere im Ladebetrieb einer Energiespeichereinheit, reduzierbaren und, insbesondere im Entladebetrieb einer Energiespeicherein¬ heit, oxidierbaren Metall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel (12) in ein matrixbildendes Trä- germaterial (14) eingebracht sind.

12. Energiespeichermaterial nach Anspruch 11 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (14) als, insbesondere organischer oder anorganischer, Binder ausgebil- det ist.

13. Energiespeichermaterial nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (14) wenigstens einen Klebstoff beinhaltet.

14. Energiespeichermaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Dispersionsklebstoff, insbe¬ sondere auf Acrylatbasis , ist.

15. Energiespeichermaterial nach einem der Ansprüche 11 bis

14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (14) we¬ nigstens ein Dispergiermittel, insbesondere zur Dispergierung der Metallpartikel (12), beinhaltet.

16. Energiespeichermaterial nach einem der Ansprüche 11 bis

15, dadurch gekennzeichnet, dass es auf eine klebfähige, ins¬ besondere doppelseitig klebfähige, Folie (15) aufgebracht ist.

17. Energiespeichermaterial nach einem der Ansprüche 11 bis

16, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Eisen und/oder eine Eisenoxidverbindung ist.

18. Energiespeichermaterial nach einem der Ansprüche 11 bis

17, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dicke von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 bis 2 mm, besonders bevorzugt von

1 mm, aufweist.

Description:
Beschreibung

Wiederaufladbare Energiespeichereinheit Die Erfindung betrifft eine wiederaufladbare Energiespei ¬ chereinheit, mit einer ersten und einer zweiten Elektrode, wobei der ersten Elektrode ein Energiespeichermaterial in Form von Metallpartikeln aus wenigstens einem im Ladebetrieb der Energiespeichereinheit reduzierbaren und im Entladebe- trieb der Energiespeichereinheit oxidierbaren Metall zugeord ¬ net ist.

Wiederaufladbare Energiespeichereinheiten arbeiten im Wesentlichen auf dem Prinzip elektrochemischer Zellen, das heißt der redoxbasierten Umsetzung von chemischer in elektrischer Energie oder umgekehrt. Dabei werden üblicherweise an einer positiv geladenen Elektrode Oxidationsmittel , beispielsweise Sauerstoffionen aus Luftsauerstoff gebildet und durch einen zwischen der positiven und einer negativen Elektrode angeord- neten und für das Oxidationsmittel, das heißt z. B. die ge ¬ bildeten Sauerstoffionen, entsprechend durchlässigen Elektrolyten der negativen Elektrode zugeführt.

Bei wiederaufladbaren Energiespeichereinheiten ist das zu o- xidierende Material, das heißt das Reduktionsmittel üblicher ¬ weise mittel- oder unmittelbarer Bestandteil der Energiespei ¬ chereinheit. Das Reduktionsmittel liegt regelmäßig in Form von als Energiespeichermaterial dienenden Metallpartikeln vor und ist einer Elektrode zugeordnet. Die Metallpartikel sind im Entladebetrieb der Energiespeichereinheit oxidierbar und im Ladebetrieb der Energiespeichereinheit entsprechend redu ¬ zierbar .

Die nähere Funktionsweise entsprechender wiederaufladbarer Energiespeichereinheiten ist hinlänglich bekannt.

Die für den Betrieb einer entsprechenden wiederaufladbaren Energiespeichereinheit sonach erforderlichen Metallpartikel werden im Rahmen der Herstellung der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit üblicherweise in Form von Pulverschüttun ¬ gen in entsprechende Aufnahmeräumen der ersten Elektrode eingebracht bzw. eingefüllt, wobei die Handhabung der Metallpar- tikel respektive der mit diesen befüllten Elektrode im Hin ¬ blick auf den weiteren Zusammenbau der stapelartig aufgebau ¬ ten Energiespeichereinheit äußerst kompliziert ist. Ferner können sich beim Anfahren der Energiespeichereinheit Probleme durch Druckstöße ergeben, wodurch die pulverförmigen Metall- partikel aus den hierfür vorgesehenen Aufnahmeräumen gelöst werden können.

Ein Vorschlag zur Lösung dieses Problems besteht in einer Vorsinterung bzw. einem Verpressen der Metallpartikel, insbe- sondere stäbchenförmigen, Presslingen. Diese weisen jedoch Nachteile bezüglich der für den Betrieb der Energiespei ¬ chereinheit erforderlichen Porosität auf. Zusätzlich gestal ¬ tet sich deren Herstellung ebenso schwierig bzw. aufwändig. Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine, insbe ¬ sondere im Hinblick auf ihre Herstellbarkeit, verbesserte wiederaufladbare Energiespeichereinheit anzugeben.

Das Problem wird erfindungsgemäß durch eine wiederaufladbare Energiespeichereinheit der vorgenannten Art gelöst, welche sich dadurch auszeichnet, dass die Metallpartikel in ein ma ¬ trixbildendes Trägermaterial eingebracht sind.

Das erfindungsgemäße Prinzip sieht vor, die Metallpartikel in ein matrixbildendes Trägermaterial einzubringen, so dass die Verwendung loser Pulverschüttungen oder dergleichen beim Zusammenbau der Energiespeichereinheit, das heißt insbesondere bei der Verbindung der entsprechenden Elektrode mit den Metallpartikeln, nicht mehr notwendig ist. Das Trägermaterial ist demnach als Matrix mit darin vorzugsweise gut dispergier- ten Metallpartikeln zu sehen, wobei der Füllgrad an den für den Betrieb der Energiespeichereinheit erforderlichen Metall ¬ partikel beispielsweise zwischen 60 und 80 Gew.-% liegt, wo- bei Abweichungen nach oben bzw. unten selbstverständlich denkbar sind. Grundsätzlich kann es sein, dass das Trägermaterial im Rahmen der Verwendung der Energiespeichereinheit, insbesondere aufgrund der im Betrieb der Energiespeicherein- heit herrschenden Temperaturen (> 700°C) entfernt, das heißt insbesondere aufgebrannt wird. Insofern ist darauf zu achten, dass der Anteil des Trägermaterials an dem Energiespeicherma ¬ terial möglichst gering gehalten wird, so dass ein entspre ¬ chendes Ausgasen keine die Energiespeichereinheit schädigende Effekte bewirkt.

Das matrixbildende Trägermaterial ist insbesondere aus- oder anhärtbar, so dass es durch physikalische bzw. chemische Pro ¬ zesse, das heißt beispielsweise durch Ausdampfen eines Lö- sungsmittels oder eine Vernetzung härtbar bzw. in eine feste Form überführbar ist und entsprechend einen festen, das heißt gut handhabbaren bzw. weiter verarbeitbaren Körper bildet. Hieraus ergibt sich im Weiteren auch, dass das Trägermaterial auf einfache Art und Weise, das heißt beispielsweise durch Stanzen, Ausschneiden oder dergleichen in eine Vielzahl an unterschiedlichen Geometrien gebracht werden kann.

Das Trägermaterial ist bevorzugt als, insbesondere organi ¬ scher oder anorganischer, Binder ausgebildet. Binder, wie beispielsweise auf Basis von Keramiken oder Kunststoffen, stellen eine Matrix, in welche die Metallpartikel im Sinne eines dispersen Systems eingebettet werden, dar. In dem Binder können zudem aushärtbare Stoffe enthalten sein, welche beispielsweise durch den Einfluss von Temperatur oder ener- giereicher Strahlung eine Härtung des Binders erlauben, so dass die Energiespeichereinheit derart die oben genannten Festkörper-Eigenschaften erlangen kann.

Besonders bevorzugt beinhaltet das Trägermaterial wenigstens einen Klebstoff. Mithin handelt es sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung um ein selbst klebfähiges Trägermate ¬ rial und in der Folge um ein klebfähiges Energiespeichermate ¬ rial, welches sich auf besonders stabile Weise an der ent- sprechenden Elektrode der Energiespeichereinheit anbringen lässt, so dass es fest mit dieser verbunden bzw. fixiert vor ¬ liegt. Als Klebstoff kommt vorteilhafterweise ein Dispersi ¬ onsklebstoff, insbesondere auf Acrylatbasis , in Frage.

Selbstverständlich ist die Verwendung anderer Klebstoffe grundsätzlich ebenso denkbar.

Das Trägermaterial kann wenigstens ein Dispergiermittel, ins ¬ besondere zur Dispergierung der Metallpartikel, beinhalten. Entsprechend ist eine hinreichende Dispergierung insbesondere der Metallpartikel innerhalb des matrixbildenden Trägermate ¬ rials sichergestellt, so dass unerwünschte Agglomerationen der Metallpartikel verhindert werden. Gleichermaßen sorgt das Dispergiermittel vorteilhaft auch für eine gute Dispergierung sämtlicher anderer in dem Trägermaterial vorhandener Fest- stoffpartikel.

Es ist zweckmäßig, wenn das Energiespeichermaterial auf eine klebfähige, insbesondere doppelseitig klebfähige, Folie auf- gebracht ist. Die klebfähige Folie ist als Transfermaterial zu verstehen und dient insbesondere der Handhabung des Energiespeichermaterials. Es ist bei Verwendung einer doppelsei ¬ tig klebfähigen Folie beispielsweise denkbar, dass diese auf ihrer Oberseite ein Anhaften des Energiespeichermaterials er- laubt und mit ihrer Unterseite samt dem oberseitig angebrach ¬ ten Energiespeichermaterial in einem Aufnahmeraum einer E- lektrode anordbar bzw. fixierbar ist. Mithin ergibt sich eine besonders stabile Anordnung des Energiespeichermaterials, das heißt der Metallpartikel in dem Trägermaterial, innerhalb der hierfür vorgesehenen Aufnahmeräume der Elektrode. Das Auf ¬ bringen des Energiespeichermaterials auf die klebfähige Folie kann beispielsweise über Rakeln oder Gießen, das heißt insbe ¬ sondere Foliengießen erfolgen, wobei hierbei eine besonders homogene bzw. gezielte Einstellung einer Schichtdicke des E- nergiespeichermaterials realisierbar ist.

Das Metall kann beispielsweise Eisen und/oder eine Eisenoxid ¬ verbindung wie z. B. Eisen ( I I I ) Oxid (Fe 2 0 3 ) sein. Gegebenen- falls kann das Eisen respektive die Eisenverbindung Legie ¬ rungselemente wie Mangan (Mn) , Molybdän (Mo) , Kupfer (Cu) o- der keramische Partikel enthalten. Wenngleich neben Eisen bzw. Eisenverbindungen auch die Verbindungen anderer entspre chend redoxaktiver Metalle denkbar ist, bieten sich Eisen bzw. Eisenverbindungen besonders im Hinblick auf deren günstige redoxaktive Eigenschaften zur Verwendung in einem bzw. als ein Energiespeichermaterial einer wiederaufladbaren Ener giespeichereinheit an. Gleichermaßen bietet die Verwendung von Eisen bzw. Eisenverbindungen im Vergleich zu anderen Metallen Kostenvorteile.

Die vorweg bereits genannten Aufnahmeräume der ersten Elekt ¬ rode sind bevorzugt kanalartig bzw. kanalförmig ausgebildet. Entsprechend liegt das Energiespeichermaterial bevorzugt in diesen entsprechenden Bahnen vor. Selbstverständlich sind ne ben kanalartigen Aufnahmeräumen auch beliebig andersartig ge formte Aufnahmeräume denkbar, wobei die Form des Energiespei chermaterials vorteilhaft der Geometrie der Aufnahmeräume nachempfunden ist, was, wie oben erwähnt, aufgrund der einfa chen Konfektionierbarkeit des Energiespeichermaterials prob ¬ lemlos möglich ist.

Das Energiespeichermaterial weist beispielsweise eine Dicke von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 bis 2 mm, besonders bevorzugt von 1 mm, auf. Selbstverständlich sind in Ausnahme fällen auch andere Dicken des Energiespeichermaterials mög ¬ lich. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Energiespeicher material mit einer besonders homogenen Oberfläche und ent ¬ sprechend einer definierten Schichtdicke herstellbar.

Daneben betrifft die vorliegende Erfindung ein Energiespei ¬ chermaterial, insbesondere zur Verwendung in einem wiederauf ladbaren Energiespeicher, insbesondere dem Energiespeicher wie vorstehend beschrieben. Das Energiespeichermaterial ist aus Metallpartikeln aus wenigstens einem, insbesondere im La debetrieb einer Energiespeichereinheit, reduzierbaren und, insbesondere im Entladebetrieb einer Energiespeichereinheit, oxidierbaren Metall gebildet, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Metallpartikel in ein matrixbildendes Trägermaterial eingebracht sind. Wie bezüglich der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit beschrieben, ist es derart möglich, das Energiespeichermate ¬ rial besonders einfach zu handhaben bzw. in beliebig unterschiedliche Formen zu bringen. Das Trägermaterial ist zweckmäßig insbesondere als organi ¬ scher oder anorganischer Binder ausgebildet. Mithin bildet der Binder eine die Metallpartikel aufnehmende Matrix. Der Binder kann etwa auf keramischer oder Kunststoff-, d.h. insbesondere Kunststoffharzbasis sein.

Das Energiespeichermaterial kann vorteilhaft wenigstens einen Klebstoff, wie insbesondere einen Dispersionsklebstoff, ins ¬ besondere auf Acrylatbasis , beinhalten. Derart ist das Ener ¬ giespeichermaterial selbst klebfähig und besonders gut in ei- nem Aufnahmeraum einer Elektrode einer Energiespeichereinheit fixierbar. Neben Klebstoffen auf Acrylatbasis sind selbstverständlich auch andere Klebstofftypen verwendbar.

Das Trägermaterial kann in Weiterbildung der Erfindung we- nigstens ein Dispergiermittel, insbesondere zur Dispergierung der Metallpartikel, beinhalten. Entsprechend sind unerwünsch ¬ te Agglomerationen der Metallpartikel respektive gegebenenfalls weiterer, in dem matrixbildenden Trägermaterial vorhandener Partikel unterbunden.

Es ist zudem denkbar, dass das Energiespeichermaterial auf eine klebfähige, insbesondere doppelseitig klebfähige, Folie aufgebracht ist. Die Folie ist als Transfermaterial zu sehen, und dient mit ihrer Oberseite bevorzugt der Aufnahme des E- nergiespeichermaterials und mit ihrer Unterseite der Anbrin ¬ gung in einem entsprechenden Aufnahmeraum einer Elektrode, so dass das Energiespeichermaterial über die Folie innerhalb des Aufnahmeraums fixierbar ist. Dies ist insbesondere von Vor- teil, wenn das Energiespeichermaterial an sich nicht klebfä ¬ hig ist.

Das Metall ist vorteilhaft Eisen und/oder eine Eisenoxidver- bindung sein. Selbstverständlich sind in Ausnahmefällen auch andere, insbesondere redoxaktive Metalle denkbar. Auch das Zulegieren von metallischen Elementen wie beispielsweise Mangan (Mn) , Molybdän (Mo) , oder Kupfer (Cu) sowie keramischer Partikel ist möglich.

Das Energiespeichermaterial weist vorteilhaft eine Dicke von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 bis 2 mm, besonders bevorzugt von 1 mm, auf. Gegebenenfalls sind selbstverständlich Abweichungen nach oben bzw. unten möglich.

Das erfindungsgemäße Energiespeichermaterial wird vorteilhaft gemäß einem Verfahren hergestellt, welches sich durch die im Folgenden beschriebenen Schritte auszeichnet. Zunächst werden Metallpartikel aus wenigstens einem redoxaktiven Metall be- reitgestellt und in ein matrixbildendes Trägermaterial, d.h. einen Binder eingebracht. Hierbei können die Metallpartikel vor Einbringen in das Bindemittel in destilliertem Wasser ü- ber ein Dispergiermittel dispergiert werden. Nach dem Ein ¬ bringen der Metallpartikel in das matrixbildende Trägermate- rial erfolgt ein Mischvorgang zur Dispergierung der Metallpartikel in dem Trägermaterial.

Das derart hergestellte Energiespeichermaterial kann bei ¬ spielsweise durch Rakeln, Foliengießen oder Siebdruck auf ei- ne klebfähige Folie aufgebracht werden und dort beispielswei ¬ se über Trocknen aushärten, so dass es einen festen Körper bildet .

Im Weiteren ist das derart hergestellte Energiespeichermate- rial in beliebige Formen konfektionierbar, wobei insbesondere Stanz- oder Schneideverfahren geeignet sind, das Energiespei ¬ chermaterial in entsprechenden Geometrien auszubilden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er ¬ geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer wiederaufladbaren E- nergiespeichereinheit gemäß einer beispielhaften Aus führungs form der Erfindung in einer Explosionsansicht ; Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Energiespeichermaterials in einer Schnittansicht;

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer Elektrode gemäß einer beispielhaften Aus führungs form der Erfindung in ei- ner Draufsicht; und

Fig. 4 eine Schnittansicht durch die Anodenplatte gemäß

Fig. 3 entlang der Linie IV - IV. Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer wiederaufladbaren Energiespeichereinheit 1 gemäß einer beispielhaften Ausfüh ¬ rungsform der Erfindung in einer Explosionsansicht. Ersichtlich weist die Energiespeichereinheit 1 einen stapelartigen Aufbau (sogenannten Stack-Aufbau) auf und umfasst bei Be- trachtung von oben nach unten eine Elektrode 2 in Form einer Kathoden-Basisplatte mit einem daran ausgebildeten elektrischen Anschlussstück 3 zur elektrischen Kontaktierung der E- lektrode 2. Die Elektrode 2 kann über die an dieser vorgese ¬ henen Einlässe 4 und Auslässe 5 kontinuierlich mit einem Gas wie z. B. Formiergas gespült werden. An die Elektrode 2 schließt sich ein zu Dichtzwecken vorgesehenes Rahmenteil 6, welches beispielsweise aus Glas gefertigt sein kann, an. Dar ¬ unter liegend befindet sich eine flächige, insbesondere als Festkörper-Elektrolyt ausgebildete Membran-Elektroden-Einheit 7, welcher wiederum ein zu Dichtzwecken vorgesehenes Rahmenteil 6 folgt. Die nächste Lage bildet ein Nickel-Netz 8. Das Nickel-Netz 8 dient der elektrischen Kontaktierung der darunter angeordneten Elektrode 9 in Form einer Anoden- Basisplatte, welcher, wie im Weiteren erläutert wird, in da ¬ für vorgesehenen kanalartigen Aufnahmeräumen 10 ein Energiespeichermaterial 11 (vgl. Fig. 2) in Form von Metallpartikeln 12 aus wenigstens einem im Ladebetrieb der Energiespei- chereinheit 1 reduzierbaren und im Entladebetrieb der Ener ¬ giespeichereinheit 1 oxidierbaren Metall zugeordnet ist. Die Elektrode 9 weist analog zur Elektrode 2 ein elektrisches An ¬ schlussstück 13 auf. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen wiederaufladbaren

Energiespeichereinheit 1 ist im Wesentlichen bekannt und be ¬ ruht bezogen auf deren Entladebetrieb darauf, dass an der schematisch gezeigten negativ geladenen, d.h. als Kathode geschalteten Elektrode 2 z. B. über Gasspülung kontinuierlich zugeführter Luftsauerstoff zu Sauerstoffführenden reduziert wird. Die gebildeten Sauerstoffionen diffundieren durch die Membran-Elektroden-Einheit 7 sowie das Nickel-Netz 8 in die hier als Anode dienende, das heißt positiv geladene Elektrode 9. Die Membran-Elektroden-Einheit 7 ist für Elektronen un- durchlässig, so dass elektrische Kurzschlüsse der Energie ¬ speichereinheit 1, das heißt insbesondere zwischen den Elekt ¬ roden 2, 9 verhindert werden.

Die durch den Elektrolyten sowie das Nickel-Gitter 8 diffun- dierten Sauerstoffionen oxidieren das in den Aufnahmeräumen 10 befindliche Energiespeichermaterial 11 respektive die Me ¬ tallpartikel 12 zu Metalloxiden. Die Metallpartikel 12 können dabei beispielsweise als Eisen- oder Eisenoxidpartikel mit einer Partikelgröße von beispielsweise ca. 1 bis 50 μπι vor- liegen. Gleiches gilt für den Fall, in dem das Energiespei ¬ chermaterial 11 nicht aus reinen Metallpartikeln 12, sondern aus Metalloxiden wie etwa Eisen ( I I I ) oxid (Fe20 3 ) besteht.

Die erfindungsgemäße wiederaufladbare Energiespeichereinheit 1 lässt sich besonders leicht zusammenbauen, da insbesondere das in die Aufnahmeräume 10 der Elektrode 9 einzubringende Energiespeichermaterial 11 nicht als lose Pulverschüttung, sondern als fester, vorkonfektionierbarer bzw. vorkonfektio- nierter Körper vorliegt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Metallpartikel 12 in ein matrixbildendes Trägermaterial 14 eingebracht sind, wie mit Bezug auf Fig. 2 näher erklärt wird. Dabei ist es möglich, dass das Trägerma- terial 14 im Rahmen des Betriebs der Energiespeichereinheit 1 ausbrennt, d.h. entfernt wird, so dass ausschließlich die Me ¬ tallpartikel 12 in den entsprechenden Aufnahmeräumen 10 verbleiben . Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen

Energiespeichermaterials 11 in einer Schnittansicht. Ersicht ¬ lich liegt das Energiespeichermaterial 11 als disperses Sys ¬ tem vor, das heißt die Metallpartikel 12 sind in dem matrix ¬ bildenden Trägermaterial 14 eingebettet. Das matrixbildende Trägermaterial 14 kann beispielsweise ein organischer Binder wie etwa ein Kunststoffharz sein. Derart ist es möglich, dass das Trägermaterial 14 samt der darin eingebetteten Metallpartikel 12 als flächiger Körper mit definierter Schichtdicke von beispielsweise ca. 1 mm ausgebildet werden kann, welcher im Weiteren in eine beliebigen Anzahl an Geometrien konfektionierbar und insbesondere, beispielsweise über Stanz- oder Schneidprozesse, exakt an die Geometrie der Aufnahmeräume 10 der Elektrode 9 anpassbar und im Weiteren passgenau in diese einbringbar ist (vgl. Fig. 3, 4) .

Vorteilhaft enthält das Trägermaterial 14 zudem eine gute Dispergierung der Metallpartikel 12 in der durch das Trägermaterial 14 gebildeten Bindermatrix sicherstellende Dispergiermittel (nicht gezeigt) .

Gemäß Fig. 2 ist das Energiespeichermaterial 11 auf eine dop ¬ pelseitig klebfähige Folie 15 aufgebracht, wobei die klebfä ¬ hige Oberseite der Folie 15 ein sicheres Anhaften des Ener ¬ giespeichermaterials 11 auf der Folie 15 und die Unterseite ein sicheres Anhaften der Folie 15 samt dem darauf oberseitig aufgebrachten Energiespeichermaterial 11 in einem der Aufnahmeräume 10 der Elektrode 9 gewährleistet. Mithin kann das derart vorbereitete, auf die Folie 15 aufgebrachte Energie- speichermaterial 11 sicher, das heißt im Wesentlichen unverlierbar in den Aufnahmeräumen 10 der Elektrode 9 fixiert werden, so dass die Gefahr eines Verrückens oder Entfernens aus den Aufnahmeräumen 10, bedingt durch gegebenenfalls während des Zusammenbaus der Energiespeichereinheit 1 auftretende Be ¬ wegungen nicht möglich ist. Das Aufbringen des Energiespei ¬ chermaterials 11 auf die Folie 15 erfolgt bevorzugt über Ra ¬ keln oder Foliengießen, da derart eine Einstellung einer homogenen Schichtdicke des Energiespeichermaterials 11 möglich ist.

Es ist ebenso denkbar, dass das Trägermaterial 14 einen Kleb ¬ stoff (nicht gezeigt) enthält, so dass das Energiespeicherma ¬ terial 11 selbst klebfähig ist und auch ohne Folie 15 klebend in den Aufnahmeräumen 10 der Elektrode 9 fixierbar ist. Als

Klebstoff kommt bevorzugt ein Dispersionsklebstoff, insbeson ¬ dere auf Acrylatbasis , zur Verwendung. Selbstverständlich kann auch in dem Fall eines einen Klebstoff beinhaltenden Trägermaterials 14 das Energiespeichermaterial 11 auf eine klebfähige Folie 15 aufgebracht sein.

Anhand der Figuren 3 und 4 lässt sich erkennen, dass das E- nergiespeichermaterial 11 passgenau in die kanalartig ausge ¬ bildeten Aufnahmeräume 10 der plattenartigen Elektrode 9 ein- gebracht werden kann. Das Energiespeichermaterial 11 ist der Form der kanalartigen Aufnahmeräume 10 nachempfunden und liegt als einzelne bahnartiger bzw. streifenartiger Körper vor. Die Aus führungs formen gemäß den Figuren 3 und 4 betreffen ein Energiespeichermaterial 11 mit darin enthaltenen Klebstoffen, das heißt, das Energiespeichermaterial 11 ist selbst klebfähig und deshalb passend in den Aufnahmeräumen 10 fixierbar. Sämtliche beim Zusammenbau der Energiespeichereinheit 1 möglicherweise auftretenden Bewegungen der Elektrode 9 führen insofern nicht zu einem Verrücken bzw. Entfernen des Energiespeichermaterials 11 aus den Aufnahmeräumen 10.




 
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