DE4116052A1

DE4116052A1 - Elektrochemische zelle

Info

Publication number: DE4116052A1
Application number: DE4116052A
Authority: DE
Inventors: Roger John Bones; Ivor Edison Denton
Original assignee: Programme 3 Patent Holdings
Current assignee: Programme 3 Patent Holdings
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1991-11-21
Also published as: GB2244850A; FR2662306A1; JPH05144426A; GB9110561D0; GB9011034D0; ZA913238B; US5219682A

Description

Die Erfindung betrifft einen Fest- bzw. Trockenelektrolyt- Separator für eine elektrochemische Zelle. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Fest- bzw. Trockenelektrolyt-Separators für eine elektrochemische Zelle.

Gemäß der Erfindung wird ein Fest- bzw. Trockenelektrolyt- Separator zum Trennen von zwei Elektroden voneinander in einer elektrochemischen Zelle bereitgestellt, wobei der Separator aus einer zusammengesetzten schichtweisen Konstruktion besteht und wenigstens eine poröse Schicht eines Trockenelektrolytmaterials umfaßt, das eine Vielzahl von miteinander verbundenen Kanälen oder Poren in seinem Inneren und Ausrichtung seiner Oberfläche, und eine Schwerschicht eines nicht-porösen Trockenelektrolytmaterials aufweist, wobei die Schichten intregral miteinander, gegenseitig, verbunden sind, und wobei jede poröse Schicht eine äußere Schicht des Separators ist.

Typischerweise wird der Separator benutzt, um eine geschmolzene Alkalimetall-Anode von einer Katode und einen Salzschmelzelektrolyten in einer Hochtemperatur-Energiespeicherzelle zu trennen, obwohl, prinzipiell kann er in einer Brennstoffzelle verwendet werden, d. h. wenn der Separator ein Leiter für Hydroniumionen ist.

Die Poren oder Kanäle können eine Größe von 10 bis 400 µm haben, wobei jede poröse Schicht eine Dicke von 200-2000 µm hat, die Schwerschicht eine Dicke von 100-2000 µm hat, und jede poröse Schicht eine offene Porosität von 20-80%, wie hierin definiert ist, hat. Der Elektrolyt wird typischerweise ein Leiter für Natriumionen sein, wobei der Separator eine derartige poröse Schicht aufweist, deren offene Poren mit einem Benetzungsmittel zur Verstärkung ihrer Benetzbarkeit durch geschmolzenes Natrium behandelt wird.

Da jede poröse Schicht eine äußere Schicht sein muß, hat der Separator typischerweise alle zwei Schichten, wobei eine davon dichter und die andere davon porös ist, oder er hat drei Schichten, nämlich eine dichte Zentralschicht, die in Sandwich-Form zwischen zwei porösen äußeren Schichten angeordnet ist.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Fest- bzw. Trockenelektrolyt-Separators zum Trennen einer geschmolzenen Alkalimetall-Anode von einem Salzschmelzelektrolyten in einer elektrochemischen Hochtemperaturenergiespeicherzelle zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren die Schritte enthält:

Formen eines zusammengesetzten Schichten-Artefakts, das wenigstens zwei Schichten eines Fest- bzw. Trockenelektrolyt- Materials oder eines Vorläufers davon, das gegenüber ange ordnet ist, enthält, wobei wenigstens eine der Schichten nach Sinterung geeignet ist zum Bereitstellen einer dichten nicht-porösen gesinterten Schicht, wobei wenigstens eine der Schichten eine äußere Schicht ist, die nach Sinterung geeignet ist zum Bereitstellen einer porösen gesinterten Schicht ist, die eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Kanälen oder Poren enthält, und wobei wenigstens ein angrenzendes Paar dieser Schichten eine grüne bzw. ungesinterte Schicht ist, die dazu geeignet ist, gesintert zu werden, um eine gesinterte Schicht zu bilden; und Erwärmen dieses zusammengesetzten Artefaktes auf eine Temperatur, bei der jede ungesinterte Schicht eine gesinterte Schicht wird und sie integral an jede angrenzende Schicht gebunden wird, um ein unitäres gesintertes Artefakt zu bilden.

Das zusammengesetzte Schichtenartefakt kann daher zum Beispiel aus einer oder zwei gesinterten Schichten und einer oder zwei ungesinterten Schichten oder zwei oder drei ungesinterten Schichten hergestellt sein. Wenn eine oder zwei gesinterte Schichten verwendet werden, können sie vorgefertigte poröse Schichten sein, die ihre Porosität nach Sinterung zurückbehalten, oder sie können dichte vorgefertigte Schichten sein. Somit ist eine Zahl von Kombinationen möglich, abhängig von dem Zwang, daß dort wenigstens eine dichte Schicht bzw. Schwerschicht nach Sinterung vorliegen muß, muß dort wenigstens eine äußere poröse Schicht nach Sinterung vorliegen, und wenigstens eines der angrenzenden Schichtpaare muß eine ungesinterte Schicht sein, so daß die Sinterung jedes angrenzende Paar der Schichten gegenseitig miteinander verbindet. Vorzugsweise jedoch ist jede Schicht dieses Schichtenartefakts eine der oben erwähnten ungesinterten Schicht, die es ermöglicht, nach Sinterung eine poröse gesinterte Schicht bereitzustellen, die ein porenbildendes Material enthält, welches daraus durch das Erwärmen getrieben wurde, um diese miteinander verbundenen Poren oder Kanäle zurückzulassen. Dieses Merkmal unterstützt durch Preßarbeit das Erhalten eines innigen gegenseitigen Kontakts zwischen den Schichten, wie nachstehend beschrieben ist, und benötigt einen einzelnen Sinterungsschritt, im Gegensatz zur Verwendung von ein oder mehreren vorgefertigten gesinterten Schichten.

Das porenbildende Material kann ausgewählt sein aus der Gruppe, die aus körnigen Partikeln, faserartigen Partikeln, Filz und Textilien besteht; und das porenbildende Material kann insbesondere ausgewählt sein, aus der Gruppe, die aus Kohlenstoff und Materialien besteht, die vor dem Verbrennen verkoken, wenn sie erhitzt werden, wobei das Erwärmen unter einer sauerstoffenthaltenden Atmosphäre durchgeführt wird und bewirkt, daß das porenbildende Material weggebrannt wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren vor dem Bilden des zusammengesetzten Schichtenartefakts einschließen:

- Formulierung des Materials jeder ungesinterten Schicht, um eine plastische Mischung zu umfassen, die dieses Fest- bzw. Trockenelektrolytmaterial oder einen Vorläufer davon in Partikelform enthält, das mit einem oder mehreren Bindemitteln gemischt wird, die sowohl thermoplastische als auch wärmehärtbare Eigenschaften aufweisen,
- Formen des zusammengesetzten Schichtenartefakts, das durch Zusammenpressen der Schichten vorliegt, um jede grüne bzw. ungesinterte Schicht in einen innigen gegenseitigen Kontakt mit jeder angrenzenden Schicht zu verformen.

Besonders bevorzugt kann das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung die Schritte einschließen:

- Formulierung eines Ansatzes des Fest- bzw. Trockenelektrolytmaterials oder eines Vorläufers davon, der in Partikelform mit einem oder mehreren Bindemitteln gemischt ist, die sowohl thermoplastische als auch wärmebeständige Eigenschaften aufweisen;
- Formulierung eines zweiten Ansatzes dieser Mischung, die mit wenigstens einem porenbildenden Material kombiniert ist;
- Formen des zusammengesetzen Artefakts aus diesen Ansätzen in völlig ungesinterter Form, wobei das zusammengesetzte Artefakt wenigstens eine Schicht eines jeden Ansatzes in gegenseitigem Kontakt umfaßt, wobei jede Schicht, welche porenbildendes Material enthält, eine äußere Schicht des zusammengestzten Artefakts ist; und
- Erwärmen des ungesinterten Artefakts unter einer sauerstoffenthaltenden Atmosphäre auf eine Temperatur, bei der aus ihm ein unitäres gesintertes Artefakt entsteht, wobei das porenbildende Material und verwendete Anteile davon derart ausgewählt sind, daß während der Erwärmung es durch Abbrennen zu gasförmigen produkten umgewandelt wird, um in jeder Schicht, die aus dem Ansatz, der porenbildendes Material enthält gebildet ist, um eine Vielzahl von miteinander verbundenen Kanälen oder Poren zurückzulassen, so daß das gesinterte Artefakt wenigstens eine poröse äußere Schicht enthält, die aus dem Ansatz gebildet ist, der porenbildendes Material und eine Schwerschicht enthält, die aus dem anderen Ansatz gebildet ist.

Der Ansatz, der das porenbildende Material enthält, wird typischerweise durch Dotieren des Ansatzes von Mischungen gebildet, die für die Schwerschicht mit partikelporen bildendem Material verwendet werden, und das Erwärmen wird typischerweise unter Luft durchgeführt. Das Partikel-Trockenelektrolytmaterial oder sein Vorläufer hat vorzugsweise eine maximale Partikelgröße von 100 µm und eine durchschnittliche Partikelgröße von höchstens 70 µm, vorzugsweise 10-50 µm.

Üblicherweise ist der Separator ein β-Aluminiumoxid-, vorzugsweise ein β′′-Aluminiumoxidartefakt zur Verwendung in Zellen, in denen die Alkalimetallanode geschmolzenes Natrium ist. Die Erfindung wird daher im folgenden unter Bezug auf β′′-Aluminiumoxid beschrieben, aber es muß verstanden werden, daß die Erfindung gleichfalls für β-Aluminiumoxidsepara toren und für Separatoren, die durch Sinterung aus ungestinterten Artefakten hergestellt sind, hergestellt aus Partikeln aus Trockenelektrolytmaterial oder Vorläufern davon, anderer als β-Aluminiumoxid oder β′′-Aluminiumoxid, d. h. Analogen von β′′-Aluminiumoxid oder β-Aluminiumoxid, Gläser, Kombinationen des vorhergehenden, oder ähnlichem, angewendet wird.

Es wird geschätzt werden, daß, während das verwendete Bindemittel oder die Bindemittel sich in flüssiger oder in gelöster Form befinden, d. h. gelöst in einem geeigneten organischen Lösungsmittel sind, so daß sie während der anfänglichen Erwärmungsschritte, während das ungesinterte Artefakt plastisch ist, verdampfen, um keine Poren zurückzulassen, das porenbildende Dotierungsmittel im Gegensatz dazu ein Trocken- bzw. Festmaterial ist, das ohne Schmelzen aus dem ungesinterten Artefakt abgebrannt wird, wenn es seine Plastizität verloren hat, um Poren in dem gesinterten Produkt Artefakt zurückzulassen. Das porenbildende Dotierungsmittel kann daher Kohlenstoff sein, wie Graphit oder ein organisches, d. h. wärmebeständiges Material, das verkokt ist, bevor es abgebrannt wird.

Das Formen des ungesinterten Artefakts kann durch Druck, Walzen, Extrudieren oder ähnlichem herbeigeführt werden. Daher kann zum Beispiel eine Materialschicht von dem einen Ansatz auf eine Materialschicht aus dem anderen Ansatz angewendet werden, gegebenenfalls unter Verwendung eines geeigneten Klebstoffs wie dem Lösungsmittel, das für den Binder verwendet wird. Diese Schichten können dann, gegebenenfalls in Bandform, zusammengepreßt werden, zum Beispiel durch Walzen, um eine Bahn zu bilden, die dann angezündet werden kann, um ein eingebranntes Artefakt in der Form einer flachen gesinterten Trockenelektrolytbahn zu bilden. Die Bahn hat üblicherweise zwei Schichten, eine aus dichtem Material und eine aus porösem Material, oder es kann drei Schichten haben, zum Beispiel eine Schwerschicht, die zwischen zwei porösen Schichten angeordnet ist. Wenn dies gewünscht wird, können die ungesinterten Schichten gewalzt werden, so daß ein zusammengesetztes ungesintertes Artefakt mit beispielsweise sinusförmigem Aussehen erhalten wird.

Die Schichten können adhäsiv miteinander befestigt werden, bevor sie durch Walzen zusammengepreßt werden und die Schichten können gewalzt werden, um sie mit Riffelungen zu versehen, bevor sie adhäsiv miteinander verbunden werden, wobei das Erwärmen und die Sinterung stattfindet nachdem sie adhäsiv miteinander verbunden wurden, wobei die Riffelungen nach außen sehen.

Statt dessen, wenn das ungesinterte Artefakt röhrenförmig ist, wird es von einem Abstichstopfen aus ungesintertem Material durch eine ringförmige Düse extrudiert. In diesem Fall kann der Abstichstopfen einen Materialkern von dem einen Ansatz innnerhalb einer äußeren zylindrischen Schicht von Material von dem anderen Ansatz oder umgekehrt aufweisen, so daß ein zylindrisches ungesintertes Artefakt mit konzentrischen Schichten der zwei Materialien extrudiert wird.

Es ist beabsichtigt, wie oben dargelegt ist, daß die Partikelgröße des Dotierungsmittels ausgewählt wird, um Poren in der porösen Oberflächenschicht mit einer Größe von höchstens 400 µm zu bilden. Das Dotierungsmittel kann größenmäßig sortiert sein, um Poren mit einer Größe zu bilden, oder es kann eine ausgewählte Partikelgrößen verteilung haben, um Poren mit verschiedenen Größen in einer gewünschten Größenverteilung zu bilden.

Dieses Dotierungsmittel, wie oben beschrieben, kann Kohlenstoff oder Graphitpulver oder Grit bzw. grobkörniger Sandstein sein, aber statt dessen kann er in Form von Ballen oder Fasern aus Graphit oder Kohlenstoff oder in Form von anderen geeigneten organischen Materialien, wie Cellulose, vorliegen, die abgebrannt werden kann. Tatsächlich kann es möglich sein, einen Graphitfilz oder Textilien mit der ungesinterten Mischung für diesen Zweck zu imprägnieren; oder ein Schlamm (slurry) kann aus einem dotierten Ansatz hergestellt werden, der Partikeln oder Fasern enthält, und auf ein ungesintertes Artefakt gestrichen ist, das aus dem anderen Ansatz gebildet ist. Demgemäß beabsichtigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung vor der Bildung des zusammengesetzten Schichtenartefakts die Formulierung des Materials wenigstens einer ungesinterten Schicht, um eine streichbare Mischung zu umfassen, die dieses Trockenelektrolytmaterial oder einen Vorläufer davon in Partikelform enthält, die Bildung des zusammengesetzten Artefakts, das Streichen der streichfähigen Mischung auf eine angrenzende Schicht umfaßt, um eine ungesinterte Schicht in der Form einer gestrichenen Beschichtung auf dieser angrenzenden Schicht zu bilden. Tatsächlich, wenn dieses gewünscht wird, ist es notwendig, daß die Farbe kein porenbildendes Material enthält, in der Absicht, eine Schwerschicht zu bilden, und die Schicht oder das Artefakt auf welche bzw. welches sie gestrichen ist, kann derart sein, daß sie die poröse Schicht liefert, obwohl, üblicherweise die Farbe das porenbildende Material enthält.

Wenn beabsichtigt wird, die poröse Schicht, wie dies gewöhnlich der Fall ist, mit der Alkalimetall-(z. B. Natrium) Anode der Zelle in Kontakt zu bringen, kann sie mit einem Benetzungsmittel in ihrem porösen Inneren, wie Bleiacetat oder Magnesiumnitrat, zur verstärkten Benetzbarkeit durch dieses Alkalimetall behandelt werden. Geeignete Behandlungs verfahren zur Verstärkung der Benetzbarkeit durch Natrium sind in dem US-Patent Nr. 47 97 332 der Anmelderin beschrieben.

Geeignete thermoplastische und wärmebeständige Bindemittel sind für den Zweck der Erfindung bekannt und zum Beispiel in dem Britischen Patent Nr. 12 74 211 beschrieben. Wie in diesem Britischen Patent erwähnt ist, kann ein einzelnes Bindemittel verwendet werden, vorausgesetzt, daß es die benötigten thermoplastischen und wärmebeständigen Eigenschaften zeigt.

Somit kann Polyvinylbutyral sowohl als thermoplastisches als auch wärmebeständiges Bindemittel verwendet werden, zusammen mit einem Weichmacher wie Dibutylphthalat und einem Lösungsmittel wie Methylethylketon, wobei das Lösungsmittel und der Weichmacher das Mischen des Bindemittels in das β-Aluminiumoxidpulver erleichtern, um eine homogene Mischung zu bilden. Wenn ein Hochenergiemischer wie ein Banburry-Mixer verwendet wird, kann der Weichmacher und das Lösungsmittel prinzipiell weggelassen werden.

Das Formen der Mischung in bahnförmiges Material kann ebenso durchgeführt werden, wie in dem Britischen Patent Nr. 12 74 211 beschrieben ist, d. h. durch Kalandrieren, Walzen oder mittels einer Abstreichmessertechnik. Das bahnförmige Material kann ebenfalls verdichtet werden, wie dies in dem Britischen Patent Nr. 12 74 211 beschrieben ist, d. h. durch Pulverwalzen oder Pressen und das Walzen mit geriffelten Rollen kann angewendet werden, um die Bahn oder ein anderes Artefakt zu riffeln.

Gemäß der Erfindung kann die Dicke der dichten und porösen Schichten innerhalb von Grenzen variiert werden, um das Artefakt mit gewünschten eisenleitenden, "dochtwirkungs" bzw. benetzenden und mechanischen Eigenschaften bereitzustellen. Wenn die poröse Schicht in Kontakt mit dem geschmolzenen Natrium in einer Zelle ist, wird es, besonders wenn es mit einem Benetzungsmittel behandelt ist, relativ schnell geschmolzenes Natrium in sein Inneres über eine Dochtwirkung ziehen; und die Schwerschicht kann relativ dünn wegen der niedrigen Widerstandsfähigkeit gegenüber der Natriumionenwanderung dorthindurch hergestellt sein. Daher kann ein Artefakt mit guter mechanischer Widerstands fähigkeit zum Beispiel mit einer Schwerschicht hergestellt sein, die aus einer ungesinterten Schicht mit einer Dicke von 0,7-0,9 mm gebildet ist und einer porösen Schicht, die aus einer ungesinterten Schicht mit 0,4 mm Dicke hergestellt ist, hergestellt sein; oder ein Artefakt kann zum Verstärken der Ionenleitfähigkeit mit einer Schwerschicht, die aus einer ungesinterten Schicht mit 0,3 mm Dicke gebildet ist und aus einer porösen Schicht, die aus einer ungesinterten Schicht gebildet ist, die sozusagen 1 mm dick ist, hergestellt sein. Diese Werte werden beispielsweise aufgeführt und es ist beabsichtigt, daß eine Flexibiliät in der Konstruktion durch das Verfahren geliefert wird, in dem die oben genannten Parameter (Dicke) und die Porengröße und die Porösität (gesamte Zahl und gesamtes Volumen der Poren) variiert werden können.

In von der Anmelderin durchgeführten Versuchen wurden Ansätze von Mischungen aus Trockenelektrolytmaterial in Partikelform mit Bindemittel, die partikelporenbildendes Material enthalten, formuliert. Zwei Beispiele wurden geprüft, wie im folgenden dargestellt wird:

Beispiel 1

Eine Mischung wurde hergestellt aus 500 g β-Aluminiumoxidpulver, zusammen mit 112 g Polyvinylbutyralpulver als thermoplastisches und wärmebeständiges Bindemittel, 56 g Dibutylphthalat als Weichmacher und 150 ml Methylethylketon als Lösungsmittel. Diese Bestandteile wurden durch und durch gemischt bis das Methylethylketon abgedampft war, wonach 100 g Graphitpulver zugegeben wurden und mittels einer Kugelmühle zugemischt wurden, wonach die Mischung zu einer gewünschten Dicke in der Form eines Bandes kalandriert wurde.

Das Band wurde dann gesintert, und seine Schrumpfung und Porosität wurden gemessen. Für ein Band mit einer Dicke von 0,3 mm wurden Schrumpfungen von 23,7% und 19,7% in Richtungen senkrecht zueinander notiert, und für ein Band von 0,6 mm Dicke war die Schrumpfung 20,8% in beiden Richtungen. Die Bänder mit beiden Dicken zeigten 25,49% offene Porosität, zum Beispiel als offene Poren und 0,71% geschlossene Porosität, zum Beispiel als geschlossene Poren, wobei sie in jedem Fall eine Dichte von 73,9% der theoretischen β-Aluminumoxidmindestdichte aufweisen.

Vergleichsweise zeigt ein ähnlich geformtes Band mit einer Dicke von 0,8 mm, aber ohne Graphitpulver, eine Schrumpfung in Richtungen senkrecht zueinander von 18,0% und 16,2%. In jedem Fall wurden unterschiedliche Schrumpfungen beobachtet, wobei die größere Schrumpfung sich immer in der Längsrichtung des Bandes befand, zum Beispiel die Richtung in der es sich bewegt, wenn es kalandriert wird.

Beispiel 2

In diesem Fall wurde ein Schlamm gebildet durch Zusammenmischen von 1000 g β′′-Aluminiumoxyd, 160 g Polyvinylbutyral, 80 g Dibutylphthalat und 900 ml Methylethylketon. Zu diesem wurde eine Menge von 544 g Kohlenstoffballen mit einem Durchmesser von etwas unter 0,4 mm hinzugemischt. Zusätzliches Methylethylketon wurde dann hinzugegeben bis ein cremiger Schlamm erhalten wurde. Dieser Schlamm (slurry) wurde dann auf ein Band gestrichen, das aus einer Mischung geformt war, die in Übereinstimmung mit Beispiel 1 hergestellt war, aber in der das Graphitpulver fehlte, zum Beispiel das Band, das zum Vergleich in Beispiel 1 verwendet wurde, welches dann getrocknet und gesintert wurde. In diesem Fall wurde auf dem dichten, gesinterten Material, erhalten von dem Band nach Aktivieren, eine Oberflächenschicht erhalten, die eine offene Porosität von 58% zeigte und keine geschlossene Porosität hatte.

Die vorhergehenden Beispiele zeigen deutlich die erleichterte Herstellung des Trockenelektrolyseparators der Erfindung in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und es muß bemerkt werden, daß sowohl für Beispiel 1 als auch für Beispiel 2 die poröse Oberflächenschicht fest und intregral mit der assoziierten Schwerschicht verbunden war.

Schließlich muß für den Zweck der Bestimmung des Prozentgehalts der offenen oder geschlossenen Porosität bemerkt werden, daß jede Probe trocken in Luft gewogen wurde, in Wasser gewogen wurde, mit ihren offenen Poren, die mit Wasser durch Vakuumimprägnierung gefüllt war und dann naß in Luft gewogen wurden, wobei ihre offenen Poren immer noch mit Wasser gefüllt waren. Für die Auswertungen der Resultate wurden die folgenden Formeln verwendet:

worin
Wa das Trockengewicht in Luft (g) ist,
Wb das Gewicht eingetaucht in Wasser ist, bezogen auf das obige (g),
Wc das Naßgewicht in Luft ist, bezogen auf das obige (g),
D die Dichte von Wasser (lg/cm³) ist,
δt die theoretische Dichte der β″-Aluminiumoxydmindestdichte (3,26 g/cm³) ist.

Claims

1. Fest- bzw. Trockenelektrolyt-Separator zum Trennen von zwei Elektroden voneinander in einer elektrochemischen Zelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator eine zusammengesetzte Schichtkonstruktion ist und

- wenigstens eine poröse Schicht eines Fest- bzw. Trockenelektrolymaterials, das eine Mehrzahl von untereinander verbundenen Kanälen oder Poren in seinem Inneren und Ausrichtung seiner Oberfläche aufweist, und
- eine Schwerschicht aus nicht-porösem Trockenelektrolytmaterial umfaßt,

wobei die Schichten integral miteinander gegenseitig verbunden sind, und jede poröse Schicht eine äußere Schicht des Separators ist.

2. Separator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren oder Kanäle eine Größe von 10 bis 400 µm aufweisen, jede poröse Schicht eine Dicke von 200 bis 2000 µm hat, die dichte bzw. Schwerschicht eine Dicke von 100 bis 2000 µm hat und jede poröse Schicht eine offene Porosität von 20-80% aufweist.

3. Separator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockenelektrolyt ein Leiter für Natriumionen ist, wobei der Separator eine derartige poröse Schicht aufweist, deren offene Poren mit einem Benetzungsmittel zum Verstärken ihrer Benetzbarkeit mit geschmolzenem Natrium behandelt worden sind.

4. Verfahren zum Herstellen eines Fest- bzw. Trockenelektrolyt-Separators zum Trennen einer geschmolzenen Alkalimetall-Anode von einem Salzschmelzelektrolyten in einer elektrochemischen Hochtemperatur-Energiespeicherzelle, wobei das Verfahren dadurch charakterisiert ist, daß es die Schritte umfaßt:

- Formen eines zusammengesetzten Schichtenartefakts, das wenigstens zwei Schichten eines Fest- bzw. Trockenelektrolytmaterials oder eines Vorläufers davon, das gegenseitig angeordnet ist, umfaßt, wobei wenigstens eine dieser Schichten nach Sinterung geeignet ist, eine dichte, nicht-poröse gesinterte Schicht zu liefern, wobei wenigstens eine dieser Schichten eine äußere Schicht ist, die geeignet ist nach Sinterung eine poröse gesinterte Schicht zu liefern, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen Kanälen oder Poren enthält, und wobei wenigstens eine von einem angrenzenden Paar dieser Schichten eine ungesinterte Schicht ist, die dazu geeignet ist, gesintert zu werden, um eine gesinterte Schicht zu bilden; und
- Erwärmen dieses zusammengesetzten Artefakts auf eine Temperatur, bei der jede ungesinterte Schicht zu einer gesinterten Schicht wird und sie integral mit jeder angrenzenden Schicht verbunden wird, um ein unitares gesintertes Artefakt zu bilden.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht dieses zusammengesetzten Artefakts eine derartige ungesinterte Schicht ist, wobei jede dieser Schichten, die nach Sinterung geeignet ist, eine poröse gesinterte Schicht zu liefern, ein porenbildendes Material enthält, das davon durch Erwärmen ausgetrieben ist, um diese miteinander verbundenen Poren oder Kanäle zurückzulassen.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das porenbildende Material ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus körnigen Partikeln, faserartigen Partikeln, Filz und Textilien besteht.

7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das porenbildende Material ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Kohlenstoff und Materialien besteht, die verkoken bevor sie brennen, wenn sie erhitzt werden, wobei das Erwärmen unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre durchgeführt wird und bewirkt, daß das porenbildende Material weggebrannt wird.

8. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es vor dem Bilden des zusammengesetzten Schichtenartefakts einschließt:

- Formulierung des Materials einer jeden ungesinterten Schicht, um eine plastische Mischung zu umfassen, die dieses Trockenelektrolytmaterial oder einen Vorläufer davon in Partikelform enthält, die mit einem oder mehreren Bindemitteln gemischt wird, die sowohl thermoplastische als auch wärmebeständige Eigenschaften aufweisen,
- Formen des zusammengesetzten Schichtenartefakts, das bewerkstelligt wird durch Zusammenpressen der Schichten, um jede ungesinterte Schicht in innigen gegenseitigen Kontakt mit jeder angrenzenden Schicht zu verformen.

9. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es vor dem Bilden des zusammengesetzten Schichtenartefakts einschließt:

- Formulierung des Materials von wenigstens einer ungesinterten Schicht, um eine streichbare Mischung zu umfassen, die dieses Trockenelektrolyt-Material oder einen Vorläufer davon in Partikelform enthält,
- Formen des zusammengesetzten Artefakts, das Streichen der streichbaren Mischung auf eine angrenzende Schicht einschließt, um eine um eine ungesinterte Schicht in der Form einer gestrichenen Beschichtung auf diese angrenzende Schicht zu bilden.

10. Fest- bzw. Trockenelektrolyt-Separator zum Trennen einer geschmolzenen Alkalimetall-Anode von einem Salzschmelzelektrolyten in einer elektrochemischen Hochtemperatur-Energiespeicherzelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie gemäß einem Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 9 oder 11 herstellbar ist.