DE19502594A1 - Elektrochemische Zelle - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle. Insbesondere betrifft die Erfindung eine bei erhöhter Temperatur wiederaufladbare elektrochemische Zelle, die sowohl einen Festelektrolyten und einen flüssigen Elektrolyten als auch eine geschmolzene Alkalimetallanode enthält.

Gemäß der Erfindung wird eine bei erhöhter Temperatur wiederaufladbare elektrochemische Zelle bereitgestellt, die ein hohles prismatisches Zellgehäuse aufweist, das ein Abteil für die negative Elektrode umgrenzt, das eine negati­ ve Alkalimetallelektrode enthält; eine Vielzahl von Festelektrolytelektrodenhal­ tern in Form flacher Platten oder Umhüllungen, also Hohlplatten im Zellgehäu­ se, die sich parallel zu einem einander gegenüberliegenden Paar von Wänden des Zellgehäuses erstrecken, wobei jeder Elektrodenhalter oder jede Elek­ trodenumhüllung somit ein Paar von im Abstand angeordneten Platten auf­ weist, welche Hauptseiten des Halters oder der Umhüllung bilden, wobei jeder Halter oder jede Umhüllung auch ein Abteil für die positive Elektrode liefert, das einen flüssigen Elektroden enthält; eine positive Elektrode in jedem der Abteile für die positive Elektrode, wobei die positiven Elektroden elektrisch parallel geschlossen sind und zusammen mit ihren jeweiligen Umhüllungen einen positiven Plattenstapel bilden, so daß in vollgeladenem Zustand der Zelle der Hauptteil des flüssigen Alkalimetalls in dem negativen Elektroden­ abteil außerhalb des positiven Plattenstapels enthalten ist; und Dochtmittel für das flüssige Alkalimetall angrenzend an wenigstens die Hauptflächen der Halter oder Umhüllungen, so daß Dochtmittel für die äußere Platte angren­ zend an die äußersten Platten des positiven Plattenstapels und zwischen den Platten liegende Dochtmittel zwischen angrenzenden Platten angrenzender Halter oder Umhüllungen im positiven Plattenstapel geliefert werden, und worin das Niveau des flüssigen Alkalimetalls praktisch konstant bleibt.

Der Begriff "außerhalb des positiven Plattenstapels" bedeutet außerhalb des Parallelepipeds bzw. Quaders, das durch die Außenseiten oder den Umfang des Plattenstapels bestimmt ist. Folglich betrifft die Erfindung eine prismati­ sche Hochtemperatur-Akkumulatorzelle mit geschmolzenem Alkalimetall als negativer Aktivmasse, einer Mehrzahl von parallel zueinander und zu den Gehäusewänden angeordneten, als Hohlplatten ausgebildeten Separatoren aus einem für Ionen des Alkalimetalls durchlässigen Festelektrolyten, mit alkalimetallseitig angeordneten Dochtmitteln für die Benetzung des Festelek­ trolyten mit dem flüssigen Alkalimetall, und mit einem mit der positiven Aktivmasse und dem Festelektrolyten in Kontakt stehenden Schmelzelektroly­ ten mit mindestens einem Salz des negativen Alkalimetalls, wobei die positive aktive Masse und der Schmelzelektrolyt innerhalb der Festelektrolyt-Hohl­ platten angeordnet sind und die elektrisch parallel geschalteten positiven Elek­ troden der Zelle mit ihren zugehörigen Festelektrolyt-Hohlplatten einen qua­ derförmigen Plattensatz bilden, und wobei die Hauptmenge des Alkalimetalls in vollgeladenem Zustand der Zelle außerhalb des durch die Außenflächen des Plattensatzes definierten Quaders gespeichert ist.

Das Alkalimetall kann Natrium sein, so daß die Zelle eine flüssige negative Natriumelektrode bei ihrer Betriebstemperatur hat. Der Festelektrolyt wird dann Natrium-leitend sein und kann aus der Familie von Verbindungen mit β- Aluminiumoxidstruktur gewählt sein, wie β- oder β′′-Natriumpolyaluminat. Der flüssige Elektrolyt kann dann ein flüssiger Natriumionen-leitender Salzschmel­ zelektrolyt in hydraulischem oder ionischem Kontakt mit sowohl dem Fest­ elektrolyt als auch der positive Elektrode sein.

Der flüssige Elektrolyt kann insbesondere eine flüssige Chloroaluminatelek­ trolytschmelze sein, deren Zusammensetzung so gewählt ist, daß man sowohl einen niederen Schmelzpunkt als auch eine hohe Leitfähigkeit erreicht. Statt dessen kann der flüssige Elektrolyt eine niedrigschmelzende Chloroaluminat- Zusammensetzung sein, die als Bestandteile eine quartanäre Ammonium- oder Imidazoliniumverbindung oder Schwefeldioxid enthält, wobei diese Zusam­ mensetzungen im typischen Fall bei Umgebungstemperatur oder darunter flüssig sind. Weiterhin kann der flüssige Elektrolyt ein geschmolzenes Polysul­ fid sein, wobei die Zelle dann eine sogenannte Natrium/Schwefelzelle ist.

Die positive aktive Masse kann Schwefel, ein Sulfid und/oder ein Polysulfid, Phosphor, ein Phosphid und/oder ein Polyphosphid, ein Halogenid oder ein Polyhalogenid enthalten. Zusätzlich kann die positive Elektrode Metall-, Nichtmetall- oder organische Verbindungen enthalten, wie beispielsweise redox-aktive polymere Verbindungen, die Disulfidbrücken enthalten.

Vorläufer der fraglichen positiven Elektroden können anfänglich in eine Umhül­ lung während des Zusammenbaus der Zelle eingefüllt werden. Die Vorläufer werden somit eine chemische Zusammensetzung haben, welche chemisch oder elektrochemisch nach dem Zellzusammenbau und während des ersten Beladungszyklus derselben reagiert, um positive aktive Massen zu bilden, die dann periodisch während des Zyklisierens der Zelle entladen und beladen werden.

Die Zelle umfaßt einen positiven Stromableiter mit welchem die positive Elektrode oder ihr Vorläufer in jeder Umhüllung in Kontakt ist. Die Zelle umfaßt auch einen positiven Zellanschluß mit dem alle positiven Stromableiter in Kontakt sind. Die positiven Stromableiter können Graphit oder Metallfilze oder -schäume, ausgedehnte Metallnetze oder Metallpulver enthalten. Jeder positive Stromableiter kann sich dreidimensional durch seine Umhüllung erstrecken und dazu dienen, sowohl die festen als auch die flüssigen Be­ standteile der positiven Elektrode, einschließlich des flüssigen Elektrolyten zu halten und einzuhüllen.

Die Dochtmittel dienen somit dazu, flüssiges Alkalimetall den für Alkaliionen durchlässigen Oberflächen des Festelektrolyten zuzuführen und davon weg zu­ leiten, ungeachtet des Zustands der Beladung oder Entladung der Zelle, und während dieser Beladung oder Entladung variiert die Menge an Alkalimetall im Zellgehäuse, die sich bei der Entladung vermindert und bei Beladung der Zelle vergrößert, deren Niveau in den Dochtmitteln jedoch praktisch konstant bleibt. In anderen Worten schwankt das Niveau des flüssigen Alkalimetalls in den nicht mit Docht gefüllten Zonen des Abteils für die negative Elektrode mit dem Zustand der Beladung.

Die Dochtmittel müssen somit durch Alkalimetall benetzbar sein und müssen in Kontakt mit einem Stromableiter für alle Zustände der Beladung der Zelle stehen. Die Zelle umfaßt einen negativen Zellanschluß, wobei der oder die Stromableiter in Kontakt mit dem negativen Zellanschluß stehen oder damit verbunden sind. Die Zelle kann eine poröse metallische Struktur am Boden des Zellgehäuses aufweisen, welche den positiven Plattenstapel abstützt. Die positive metallische Struktur liefert einen Alkalimetallsumpf oder ein Reservoir und wirkt auch als negativer Stromableiter. Sie ist in elektrischem Kontakt mit dem negativen Zellanschluß. Die Dochtmittel der äußeren Platte und zwischen den Platten sind dann in elektrischem Kontakt mit der porösen metallischen Struktur für alle Beladungszustände der Zelle. Statt dessen kann ein anderer geeigneter Alkalimetallsumpf am Boden des Zellgehäuses vorgesehen sein. Weiterhin kann anstatt oder zusätzlich ein gemeinsamer Docht vorgesehen sein, der sowohl mit den Dochtmitteln der äußeren Platten als auch mit denen zwischen den Platten und mit dem negativen Zellanschluß in Kontakt steht.

Die poröse metallische Struktur oder ein anderer verwendeter Sumpf können den positiven Plattenstapel in elastischer Weise abstützen und alle Verände­ rungen oder Toleranzen in der Plattenhöhe ausgleichen, indem sie den Ab­ stand zwischen den unteren Plattenkanten und dem Zellenboden überspannt. Der Boden des Zellgehäuses kann durch einen Sumpf und eine Metallstruktur im wesentlichen in vollem Ausmaß bedeckt sein oder die davon eingenomme­ ne Fläche kann beschränkt sein auf diejenige unmittelbar unterhalb dieses Parallelepipeds.

Der Abstand zwischen den Umhüllungen oder positiven Elektroden wird so klein sein wie dies mit den Anforderungen des Massentransports von flüssi­ gem Alkalimetall und des Elektronentransports für den besonderen Zelltyp und seiner maximalen Entladegeschwindigkeit verträglich ist.

Der Elektronentransport kann durch einen Stromableiter geliefert werden, der ins Form eines Metallblechs vorliegt, das mit dem Zellanschluß verbunden ist, während der Alkalimetalltransport durch die Dochtmittel bewirkt wird. So kann z. B. ein Stromableiter in oder angrenzend an jedes Dochtmittel bereit­ gestellt sein, wobei diese Stromableiter in elektrischem Kontakt mit der porösen Struktur am Boden des Zellgehäuses stehen.

Die Dochtmittel können metallische oder metallisierte Strukturen umfassen wie Filze, Faserpakete, Schäume, gewellte oder anderweitig profilierte Bleche, glatte oder unprofilierte Bleche, Pulver oder Kombinationen davon wie flamm- oder plasmagespritzte Metallbleche.

Die Dochtmittel können jedoch so gewählt sein, daß ihre elektrische Leitfä­ higkeit diejenige des flüssigen Metalls ergänzt, das in der Dochtzone enthalten ist, d. h. in dem Bereich, der mit den Dochtmitteln in Kontakt steht und dem der porösen metallischen Struktur.

Die Dochtmittel können auch so ausgewählt sein, daß ihre elektrische Leitfä­ higkeit ausreichend hoch ist, so daß sie zusätzlich zu ihrer Fähigkeit des Alkalimetalltransportes auch zum Elektronentransport befähigt sind. Dies vermeidet das Erfordernis für getrennte Stromableiter angrenzend an die Platten des positiven Plattenstapels. Somit wirken die Dochtmittel dann auch als Stromableiter.

Ein guter hydraulischer bzw. Flüssigkeitskontakt und elektrischer Kontakt muß zwischen den Festelektrolytplatten und den Dochtmitteln aufrechterhalten werden, einschließlich irgendwelcher damit verbundener Stromableiter und zwar für alle normalen Betriebstemperaturen und Toleranzen der Herstellung. Zu solchen Toleranzen können das Ausmaß der Flachheit der keramischen Elektrolytoberflächen und die Abstände zwischen den Umhüllungen gehören. Dochtmittel, die als getrennte Zellkomponenten angeordnet werden, die zwischen keramische Festelektrolytumhüllungen eingesetzt werden sollen oder gegen äußere Flächen solcher Umhüllungen gepreßt werden sollen, sind daher vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie ausreichend elastisch und zu­ sammendrückbar sind, um ihre Aufgabe zu erfüllen und Komponenten ohne Dochtwirkung, wie Stromableiter oder Trägerstrukturen und Matrizes sind vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie elastisch sind und die Dochtmittel und die Umhüllungen zusammenpressen. Alternativ oder zusätzlich können Dochtanpreßmittel, wie Federn, vorgesehen sein.

Somit kann wenigstens eines der Dochtmittel gegen die Umhüllungsplatte gepreßt sein, an die es anstößt, wobei diese Dochtmittel somit genügend elastisch und zusammendrückbar sind, um sich dicht an die Platte anzupas­ sen.

Statt dessen können die Dochtmittel an den keramischen Separatorober­ flächen befestigt sein. So kann eine poröse leitfähige Schicht von beispiels­ weise elektrisch leitfähiger Keramik auf die anodischen Seiten der Festelek­ trolytoberflächen aufgebracht sein, z. B. durch Co-Sintern, Plasmaspritzen o­ der durch einen geeigneten Binder. Vorzugsweise wird ein Binder benutzt, der zu einer leitfähigen porösen Schicht härtet, und die erforderliche Porosität kann erreicht werden, indem man Porenbildner verwendet, indem man Fasern darin einbezieht oder durch andere auf diesem Gebiet bekannte Mittel. Wenn die Leitfähigkeit dieses Binders ausreichend hoch ist, können die Umhüllungen durch diese Dochtmittel miteinander verbunden, also verklebt werden, wo­ durch der Spalt zwischen den Umhüllungen überbrückt wird und ein ein­ heitlicher Plattenblock erzeugt wird, was somit alle Anpreßmittel für den Docht vermeidet.

Somit kann wenigstens eines der Dochtmittel in Form einer porösen leitfähi­ gen Schicht vorliegen, die an der Umhüllungsplatte befestigt ist, gegen welche sie anstößt. Die poröse leitfähige Schicht kann dann zwischen einem Paar von Umhüllungen angeordnet sein und benachbarte Platten der Umhül­ lungen miteinander verkleben und somit den Spalt zwischen den Umhüllungen überbrücken und einen einheitlichen Plattenblock liefern.

Zur Erzeugung von geringem elektrischen Widerstand können die negativen Stromableiter mit mehr als einer Seite des Zellgehäuses in Kontakt stehen, wenn dieses Zellgehäuse elektrisch leitfähig ist und als Zellanschluß dient.

Eine Stütz- bzw. Trägerstruktur kann angrenzend an wenigstens eines der Dochtmittel vorgesehen sein. Die Stütz- bzw. Trägerstruktur kann porös und deformierbar sein und kann zwischen das Zellgehäuse und den positiven Plattenstapel angeordnet sein. Somit sind wenigstens Teile der nicht mit Dochtmitteln gefüllten äußeren Zonen mit den Träger- bzw. Stützstrukturen versehen. Die Kompressionsfestigkeit dieser Strukturen kann so gewählt sein, daß sie gegenüber einer eventuellen Deformation des Gehäuses ohne Bruch der keramischen Umhüllungen nachgeben.

Die Stütz- bzw. Trägerstruktur kann Platten aus Metall- oder Nichtmetallfaser, gewellte Bleche mit oder ohne Perforationen, Streckmetallgitter und andere geeignete Strukturen umfassen, welche nicht in merklichem Ausmaß mit den Dochtmitteln für Alkalimetall konkurrieren, d. h. für welche der kapillare Druck deutlich geringer ist, als derjenigen der Dochtmittel gegen welche sie an­ stoßen.

Die Seiten der Umhüllungen, welche sich parallel zur allgemeinen Richtung des Stromflusses erstrecken, können nahe am Zellgehäuse angeordnet sein, wobei zusätzliche äußere Dochtmittel im Raum zwischen diesen Seiten und dem Gehäuse vorgesehen sind. Diese zusätzlichen äußeren Dochtmittel kön­ nen als getrennte Zellkomponenten eingesetzt sein oder sie können gebildet werden, indem man die inneren und zwischen den Platten sitzenden Docht­ mittel und gegebenenfalls eines der äußeren Dochtmittel so erstreckt, daß sie sich um die Kante benachbarter Umhüllungen erstrecken, mit oder ohne daß sie sich gegenseitig überlappen.

Die Erfindung wird nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen bedeuten:

Fig. 1 zeigt einen seitlichen Querschnitt einer elektrochemischen Zelle gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen seitlichen Querschnitt einer elektrochemischen Zelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 zeigt einen seitlichen Querschnitt einer elektrochemischen Zelle gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt, gesehen vom Zellenboden, einer elek­ trochemischen Zelle gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Gleiche oder entsprechende Komponenten in den Zeichenungen, d. h. in Fig. 1 bis 4, sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 10 ganz allgemein eine elektrochemische Zelle gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Die Bezugszahl 12 zeigt allgemein ein Metallzellgehäuse oder einen Kanister, der durch einen Metalldeckel oder eine Abdeckung 14 verschlossen ist, der einen negativen Anschluß 16 hat, wobei dieser Deckel auch einen positiven Zellanschluß 18 aufweist, der in eine isolierende Durchführung 20 für den Anschluß eingedichtet ist. Der Anschluß 18 ist mit drei positiven Strom­ ableitern 22 verbunden, die in drei kathodischen Elektrodenräumen 24 sitzen, die durch drei flache plattenförmige Festelektrolytumhüllungen 26 umgrenzt sind. Die Räume 24 enthalten auch eine positive aktive Masse zusammen mit einem geschmolzenen Elektrolyten, wie schon beschrieben und die nicht gezeigt sind.

Die großen einander gegenüberliegenden Seiten der Umhüllungen 26 sind von zwei elektrisch leitfähigen angrenzenden Dochtmitteln 28 getrennt, und die zwei äußeren großen Umhüllungsseiten, die sich parallel zu diesen inneren, gegenüberliegenden Seiten erstrecken, sind mit zwei äußeren Dochtmitteln 30 versehen, die gegen diese äußeren Seiten durch deformierbare Träger bzw. Stützstrukturen 32 gepreßt werden, die zwischen dem Zellgehäuse 12 und diesen äußeren Dochtmitteln 30 angeordnet sind. Die Stützstrukturen 32 lassen soviel Hohlraum, daß diese im vollbeladenen Zustand die Hauptmenge des Alkalimetalls aufnehmen.

Unterhalb der Linie A-A, d. h. unterhalb einem positiven Plattenpack oder -stapel 34, der durch die drei Umhüllungen 26 bestimmt wird, bedeckt eine poröse metallische Stützstruktur 36, die elektrisch mit den Dochtmitteln 28 und 30 rechtwinklig damit verbunden ist, den Zellenboden. Die Abstützstruk­ tur 36 stellt sowohl ein Alkalimetallreservoir für tiefe oder Überentladungs­ bedingungen als auch einen Träger für diesen Plattenstapel dar.

Die oberen Enden der Umhüllungen 26 sind durch einzelne Durchführungen 40 verschlossen, wobei die Stromableiter 22 mit dem positiven Zellanschluß 18 durch isolierte Streifen 42 verbunden sind. Die deformierbaren Stütz­ strukturen 32 liegen in Form von elastischen Drahtwendeln vor, welche die Packung 34 aus drei Umhüllungsplatten auf allen vier Seiten umgeben und sie unter Spannung in ihrer Lage halten. Die Packung 34 wird auch durch die Abstützstruktur 36 unterstützt, die in Form eines metallischen Schaums vorliegt.

In Fig. 2 der Zeichnungen bedeutet die Bezugszahl 50 allgemein eine elek­ trochemische Zelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In der Zelle 50 stehen die Kathodenräume der drei Umhüllungen 26 in Ver­ bindung miteinander über einen Gasraum 52 über dem Niveau des flüssigen Elektrolyten und zwar mittels eines gemeinsamen Kopfstücks 54 aus nicht­ leitendem Material, das dichtend mit diesen Umhüllungen und mit der positi­ ven Durchleitung 20 verbunden ist.

Die deformierbare Trägerstruktur 32 in den nicht mit Docht bedeckten seitli­ chen äußeren Zonen liegt in Form von grobporiger Metallwolle vor, während die poröse Metallabstützung 36 ein gewelltes Metallblech ist, das mit dem Boden des metallischen Zellgehäuses punktverschweißt ist.

In Fig. 3 bedeutet die Bezugszahl 60 allgemein eine elektrochemische Zelle gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Die Zelle 60 hat nicht kommunizierende Kathodenräume 24, wobei die Umhül­ lungen 26 gegeneinander und gegen den negativen (anodischen) Raum durch ein gemeinsames Kopfstück 62 aus isolierendem Material abgedichtet sind, welches die Leitungen (Fahnen) der einzelnen positiven Stromableiter 22 mit dem positivem Zellanschluß 18 umhüllt. Das Kopfstück 62 ist aus einem här­ tenden oder abbindenden anorganischen oder organischen Bindemittel herge­ stellt und ist dichtend mit der Durchführung 20 für den positiven Anschluß verbunden.

Die seitliche Stützstruktur 32 besteht aus porösem deformierbaren Material, das bei der Zellbetriebstemperatur nicht elastisch ist, das sich jedoch deutlich deformiert/zusammenpreßt, wenn seine Streckgrenze überschritten wird, z. B. wenn sich das Zellgehäuse nach innen wölbt, ohne die Umhüllungen zu brechen. Überdies ist die Stützstruktur mit einem Material beschichtet, das durch das flüssige Alkalimetall schlecht benetzbar ist, das in dem anodischen Elektrodenraum enthalten ist. Die Bodenabstützung und der Stromableiter 36 ist ein doppelt gebogenes elastisches Metallblech mit Rippen 64, die sich parallel zu den Dochtmitteln erstrecken, wobei diese Rippen wenigstens teilweise mit den Dochträumen ineinander greifen und somit den Bodenteil der Umhüllungen absichern (unterstützen).

In Fig. 4 bedeutet die Bezugszahl 70 allgemein eine elektrochemische Zelle gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 kann ein Querschnitt irgendeiner der Zellen der Fig. 1 bis 3 sein, wobei die Einzelheiten des Kopfraumes der Zellen, wie Anschlüsse und Durchführungen sowie die positiven Stromableiter weggelassen sind.

In Fig. 4 erstrecken sich die Umhüllungen 26 soweit in einer Ebene senk­ recht zu der Stapelrichtung der Umhüllungen, daß der positive Plattenpack 34 in der Draufsicht ein ziemlich längliches Aussehen hat und zwei schmale und zwei breite senkrechte Außenflächen des Parallelepipeds bildet, welches diesen Plattenpack umschreibt, wobei nur die Plattenflächen von der seitli­ chen Stützstruktur 32 (nicht gezeigt) abgestützt sind, die aus elastischem gewelltem Metallblech hergestellt ist. Das Zellgehäuse ist ausreichend nahe, den schmalen Seiten dieses Parallelepipeds um diese schmalen Seiten als Dochtzonen auszunutzen. Demgemäß liegen Dochtmittel zwischen den schmalen oder Kantenseiten dieser Umhüllungen und dem Zellgehäuse, und somit sind alle vier senkrechten Seiten dieses Parallelepipeds mit Dochtmittel versehen. Anstatt getrennte Dochtschichten für diese schmalen Seiten zu benutzen, können die inneren Dochtmittel 28 und eines der äußeren Docht­ mittel 30 verlängert sein, um sich um die Kanten benachbarter Umhüllungen zu wickeln, wobei diese Lappen oder Verlängerungen 72 die äußeren Docht­ mittel bei diesen schmalen Seiten des Plattenstapels bilden.

Das Alkalimetallreservoir am Boden und die Abstützung 36 wird durch ein gewelltes perforiertes Metallblech geliefert, wobei die Wellungen sich parallel zur Stapelrichtung der Umhüllungen erstrecken, wie dies durch die gestri­ chelten Linien in Fig. 4 angezeigt ist.

Claims (15)

1. Eine bei erhöhter Temperatur wiederaufladbare elektrochemische Zelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein hohles prismatisches Zellgehäuse aufweist, das ein Abteil für die negative Elektrode umgrenzt, die eine negative Alkalimetallelektrode enthält; eine Mehrzahl von flachen plattenförmigen Festelektrolytelektrodenhaltern oder -umhüllungen im Zellgehäuse, die sich parallel zu einem einander gegenüberliegenden Paar von Wänden des Zellgehäuses erstrecken, wobei jeder Elektro­ denhalter oder jede Umhüllung somit ein Paar von im Abstand angeord­ neten Platten umfaßt, die Hauptseiten des Halters oder der Umhüllung bilden, und wobei jeder Halter oder jede Umhüllung auch ein Abteil für die positive Elektrode bildet, das einen flüssigen Elektrolyten enthält; eine positive Elektrode in jedem der Abteile für die positive Elektrode, wobei die positiven Elektroden elektrisch parallel geschaltet sind und zusammen mit ihren jeweiligen Umhüllungen einen positiven Platten­ stapel bilden, so daß in vollbeladenem Zustand der Zelle der Hauptteil des flüssigen Alkalimetalls in dem Abteil für die negative Elektrode außerhalb des positiven Plattenstapels enthalten ist; sowie Dochtmittel für flüssiges Alkalimetall angrenzend an wenigstens die Hauptseiten der Halter oder Umhüllungen, so daß die Dochtmittel für die äußere Platte angrenzend an die äußersten Platten des positiven Plattenstapels und Dochtmittel zwischen den Platten zwischen angrenzenden Platten von angrenzenden Haltern oder Umhüllungen im positiven Plattenstapel geliefert werden und worin das Niveau des flüssigen Alkalimetalls praktisch konstant bleibt.

2. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetall Natrium ist, so daß die Zelle eine negative Elektrode aus flüssigem Natrium bei ihrer Betriebstemperatur hat; der Festelek­ trolyt Natrium-leitend ist und aus der Familie von Verbindungen mit β- Aluminiumoxidstruktur gewählt ist; und der flüssige Elektrolyt ein flüssiger Natriumionen-leitender Salzschmelzelektrolyt in hydraulischem und ionischem Kontakt mit beiden dem Festelektrolyt und der positi­ ven Elektrode ist.

3. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sie einen positiven Stromableiter umfaßt mit welcher die positive Elektrode in jeder Umhüllung in Kontakt ist, sowie einen positi­ ven Zellanschluß mit dem alle positiven Stromableiter in Kontakt sind, wobei sich jeder positive Stromableiter dreidimensional durch seine Umhüllung erstreckt und dazu dient, die festen und flüssigen Bestand­ teile der positiven Elektrode einschließlich des flüssigen Elektrolyten zu halten und zu umschließen.

4. Elektrochemische Zelle nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß sie einen negativen Zellanschluß umfaßt sowie eine poröse metallische Struktur am Boden des Zellgehäuses, welche den positiven Plattenstapel abstützt, wobei die poröse metalli­ sche Struktur einen Alkalimetallsumpf oder ein Alkalimetallreservoir bildet und auch als negativer Stromableiter dient und in elektrischem Kontakt mit dem negativen Zellanschluß steht, wobei die Dochtmittel der äußeren Platte und zwischen den Platten in elektrischem Kontakt mit der porösen metallischen Struktur für alle Ladungszustände der Zelle stehen.

5. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Metallstruktur den positiven Plattenstapel in elastischer Weise abstützt und so alle Veränderungen in der Plattenhöhe aus­ gleicht, indem sie den Abstand zwischen den unteren Plattenseiten und dem Zellbogen überspannt.

6. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dochtmittel Filze, Faserpackungen, Schäume, gewellte oder anderes profilierte Bleche, glatte oder unprofilierte Bleche, Pulver oder Kombinationen davon umfassen.

7. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dochtmittel so ausgewählt sind, daß ihre elektrische Leitfähigkeit diejenige des flüssigen Alkalimetalls ergänzt, das in dem Bereich enthal­ ten ist, welcher mit den Dochtmitteln und der porösen metallischen Struktur in Kontakt steht.

8. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dochtmittel so gewählt sind, daß ihre elektrische Leitfähigkeit ausreichend hoch ist, so daß sie zusätzlich zu ihrer Fähigkeit des Alkali­ metalltransports auch zum Elektronentransport fähig sind.

9. Elektrochemische Zelle nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Dochtmittel gegen die Umhüllungsplatte preßt gegen welche es anstößt, wobei die Docht­ mittel somit ausreichend elastisch und zusammendrückbar sind, um eng an die Platte angepaßt zu sein.

10. Elektrochemische Zelle nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Dochtmittel in Form einer porösen leitfähigen Schicht vorliegt, die an der Umhüllungsplatte, gegen welche sie anstößt, befestigt ist.

11. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse leitfähige Schicht zwischen ein Paar von Umhüllungen angeordnet ist und benachbarte Platten der Umhüllungen miteinander verbindet (verklebt) und so den Spalt zwischen den Umhüllungen überbrückt und einen einheitlichen Plattenblock erzeugt.

12. Elektrochemische Zelle nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Abstützstruktur angrenzend an wenigstens eines der Dochtmittel umfaßt.

13. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützstruktur porös und deformierbar ist und zwischen dem Zellgehäuse und dem positiven Plattenstapel sitzt.

14. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützstruktur eine Metall- oder Nichtmetallfaserplatte, ein gewelltes Blech mit oder ohne Perforierungen oder ein Streckmetall­ netz, für welche der Kapillardruck deutlich geringer ist als derjenige der Dochtmittel, gegen welches sie anstößt, umfaßt.

15. Elektrochemische Zelle nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten der Umhüllungen, die sich parallel zur allgemeinen Richtung des Stromflusses erstrecken, nahe am Zellgehäuse angeordnet sind, wobei zusätzliche äußere Dochtmittel in dem Raum zwischen diesen Seiten und dem Gehäuse vorgesehen sind.