WO2013121027A1 - Energy storage apparatus comprising at least one storage cell and method for volume compensation of electrode materials of such a storage cell - Google Patents

Abstract

The invention relates to an energy storage apparatus comprising at least one electrical or electrochemical storage cell (10) for storing electrical energy, wherein the storage cell (10) has at least one electrode arrangement (12) and at least one volume compensation element (15), which can be reversibly compressed and/or decompressed in at least one direction for compensating for a change in volume of the at least one electrode arrangement (12). Provision is made for the volume compensation element (15) to be in the form of a three-dimensional textile (14), more precisely in the form of a textile spacer (42), wherein this textile spacer (42) has a sequence of a plurality of textile layers (44, 46) arranged spaced apart from one another and pile threads (50) aligned transversely to the layers, which pile threads connect these textile layers (44, 46) and keep said textile layers spaced apart from one another by virtue of the compressive rigidity of said pile threads. The invention furthermore relates to a method for volume compensation of at least one volume-changing electrode arrangement (12) of an electrical energy storage apparatus (10).

Description

ENERGIESPEICHERVORRICHTUNG MIT MINDESTENS EINER SPEICHERZELLE UND VERFAHREN ZUR VOLUMENKOMPENSATION VON ELEKTRODENMATERIALIEN EINER DERARTIGEN SPEICHERZELLE  ENERGY STORAGE DEVICE COMPRISING AT LEAST ONE MEMORY CELL AND METHOD FOR VOLUME COMPENSATION OF ELECTRODE MATERIALS OF SUCH A MEMORY CELL

Die Erfindung geht aus von einer Energiespeichervorrichtung mit mindestens einer elektrischen oder elektrochemischen Speicherzelle zur Speicherung elektrischer Energie, wobei die Speicherzelle mindestens eine Elektrodenanordnung aufweist. Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zur Volumenkompensation von mindestens einer ihr Volumen ändernden Elektrodenanordnung einer elektrischen oder elektrochemischen Speicherzelle. The invention is based on an energy storage device having at least one electrical or electrochemical storage cell for storing electrical energy, wherein the storage cell has at least one electrode arrangement. The invention is further based on a method for volume compensation of at least one volume-changing electrode arrangement of an electrical or electrochemical storage cell.

Elektrische Energiespeicher, wie Batterie, Akkumulator (kurz Akku) und (Doppelschicht-) Kondensator bestehen zumeist aus einer Mehrzahl von Speicherzellen, die parallel und/oder in Serie geschaltet sind, um eine gewünschte Spannung und oder einen gewünschten Strom- fluss erbringen zu können. Electrical energy stores such as battery, accumulator (short battery) and (double-layer) capacitor usually consist of a plurality of memory cells, which are connected in parallel and / or in series to provide a desired voltage and or a desired current flow can.

Bei einigen Batterien und Akkus kommt es zu einer Volumenänderung des Volumens der Elektrodenmaterialien, insbesondere zu einer Volumenänderung in Abhängigkeit von dem Ladezustand der Zelle. Handelt es sich bei der mindestens einen Speicherzelle um eine wiede- raufladbare Speicherzelle, so kann das wiederholte Ausdehnen und Zusammenziehen zu einer strukturellen Änderung dieser Zelle und deren elektrische Verschaltung innerhalb der Energiespeichervorrichtung führen, was die Speicherkapazität reduzieren kann oder sogar die Funktion der Energiespeichervorrichtung generell beeinträchtigt („Alterung"). Für viele Anwendungen werden Energiespeichervorrichtungen mit hoher Energiedichte benötigt. Beispielsweise beträgt die Energiedichte eines Li-Ion- Akkumulators auf Zellebene heute bei bis zu 230 Wattstunden pro kg Masse (230 Wh/kg). In herkömmlichen Li-Ion- Akkumulatoren werden derzeit Anoden aus Kohlenstoff/Graphit eingesetzt. Für einige mobile Anwendungen reicht jedoch die Energiedichte dieser Batterien nicht aus. Daher werden Batterien mit höherer Energiedichte benötigt. Anoden aus Silizium weisen bei Li-Ion- Akkumulatoren im Vergleich zu Anoden aus Kohlenstoff/Graphit bis zu zehnmal höhere Energiedichten auf. Si- Anoden oder auch Mischmaterialien aus Kohlenstoff/Graphit und Silizium weisen allerdings über die Lade- und Entladezyklen eine signifikante Volumenänderung auf, die zu den vorstehend genannten Problemen führen können. In some batteries and rechargeable batteries there is a change in volume of the volume of the electrode materials, in particular a change in volume depending on the state of charge of the cell. If the at least one memory cell is a rechargeable memory cell, repeated expansion and contraction may result in a structural change of that cell and its electrical interconnection within the energy storage device, which may reduce storage capacity or even generally impair the function of the energy storage device ( "aging"). For many applications energy storage devices with high energy density are needed. For example, the energy density of a cell-level Li-ion battery today is up to 230 watt-hours per kg of mass (230 Wh / kg). Conventional Li-ion batteries currently use carbon / graphite anodes. For some mobile applications, however, the energy density of these batteries is insufficient. Therefore, batteries with higher energy density are needed. Anodes made of silicon have up to ten times higher energy densities for Li-ion batteries compared to carbon / graphite anodes. However, Si anodes or mixed carbon / graphite and silicon materials have a significant volume change over the charge and discharge cycles, which can lead to the above problems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Energiespeichervorrichtung und ein einfaches aber effizientes Verfahren anzugeben, bei denen eine Verformung des ihr Volumen ändernden Elektrodenmaterials in mindestens einer Speicherzelle dieser Ener- giespeichervorrichtung, möglichst reversibel erfolgt. The invention has for its object to provide a simple structure energy storage device and a simple but efficient method in which a deformation of the volume-changing electrode material in at least one memory cell of this energy storage device, as reversible as possible.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichervorrichtung ist vorgesehen, dass die Speicherzelle mindestens ein in zumindest einer Ausrichtung reversibel komprimierbares und/oder dekomprimierbares Volumenkompensations-Element zur Kompensation einer Volumenänderung der mindestens einen Elektrodenanordnung aufweist. Das Volumenkompensations-Element ist als Textil, genauer gesagt als dreidimensionales Textil ausgebildet. Ein dreidimensionales Textil kann auch als textiles Volumengebilde bezeichnet werden. Das dreidimensionale Textil bringt eine Rückstellkraft entgegen der Richtung auf, in der es komprimiert wird. Weiterhin ist vorgesehen, dass das dreidimensionale Textil als Abstandstextil ausgebildet ist, das eine Folge von mehreren voneinander beabstandet angeordnete Textilschich- ten und quer zu den Schichten ausgerichtete Polfäden aufweist, die diese Schichten verbinden und durch ihre Steifigkeit beabstandet halten. Das Volumen des Raums zwischen den Schichten ist veränderbar, da sich in diesem Raum zwischen den Polfäden beziehungsweise den Mittelabschnitten dieser Polfäden ein komprimierbares Fluid befindet. Dieses Fluid ist in der Re- gel ein Gas, insbesondere trockene Luft oder ein Schutzgas. Die Polfäden weisen eine wohldefinierte Drucksteifigkeit auf, die einerseits ein zusammenpressen der beiden Schichten quer zu deren Ausdehnung zulässt, aber andererseits auch eine wohldefinierte Rückstellkraft bewirkt. Die mindestens eine Speicherzelle der elektrischen Energiespeichervorrichtung ist eine elektrische Ladungsspeicherzelle oder eine elektrochemischer Energiespeicherzelle. Entscheidend ist, dass diese elektrische Energie aufnehmen und/oder abgeben kann. Ein Beispiel für die elektrische Ladungsspeicherzelle ist ein Kondensator, insbesondere ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator; Beispiele für elektrochemische Energiespeicherzellen sind die Batteriezelle und die Akkumulatorzelle, also eine wiederaufladbare Batteriezelle, insbesondere auch Batterietechnologien auf Basis von Lithium. Bevorzugt ist die elektrische Energiespeichervorrichtung eine Batterie oder ein Akkumulator. The object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims. In the case of the electrical energy storage device according to the invention, it is provided that the storage cell has at least one volume compensation element which is reversibly compressible and / or decompressible in at least one orientation for compensating for a change in volume of the at least one electrode arrangement. The volume compensation element is designed as a textile, more precisely as a three-dimensional textile. A three-dimensional textile can also be referred to as a textile volume structure. The three-dimensional textile brings a restoring force against the direction in which it is compressed. Furthermore, it is provided that the three-dimensional textile is formed as a spacer textile, which is a series of a plurality of spaced apart textile layers. Having aligned and transverse to the layers aligned pile threads that connect these layers and keep spaced by their stiffness. The volume of the space between the layers is variable, since there is a compressible fluid in this space between the pile threads or the middle portions of these pile threads. As a rule, this fluid is a gas, in particular dry air or a protective gas. The pile threads have a well-defined compressive stiffness which, on the one hand, permits the two layers to be pressed together transversely to their extent, but on the other hand also brings about a well-defined restoring force. The at least one memory cell of the electrical energy storage device is an electric charge storage cell or an electrochemical energy storage cell. The decisive factor is that it can absorb and / or release electrical energy. An example of the electric charge storage cell is a capacitor, in particular, an electrochemical double-layer capacitor; Examples of electrochemical energy storage cells are the battery cell and the accumulator cell, ie a rechargeable battery cell, in particular also battery technologies based on lithium. Preferably, the electrical energy storage device is a battery or an accumulator.

Die mindestens eine Speicherzelle ist insbesondere eine das Volumen der Elektroden bei ei- nem Lade- und/oder Entlade- Vorgang ändernde Speicherzelle einer elektrischen Energiespeichervorrichtung. Diese Volumenänderung wird von dem Volumenkompensations-Element innerhalb der elektrischen Energiespeichervorrichtung vollständig oder zumindest teilweise derart kompensiert, dass das Zellvolumen selber quasi unverändert bleibt. Ein Beispiel für eine Speicherzelle, die das Volumen mindestens einer der beiden Elektroden beim Lade- und Entlade- Vorgang signifikant ändert, ist die Zelle eines Lithium-Ionen- Akkumulators (Li-Ion Akku) mit einer Silizium-haltigen Elektrode (Si-Elektrode), insbesondere einer Si-Anode. Insbesondere gilt dies auch für Mischmaterialien aus Kohlenstoff und Silizium in allen möglichen Mischverhältnissen und ggf. verschiedenen weiteren Zusätzen zum Elektrodenmaterial. The at least one memory cell is in particular a memory cell of an electrical energy storage device which changes the volume of the electrodes during a charging and / or discharging process. This volume change is completely or at least partially compensated by the volume compensation element within the electrical energy storage device such that the cell volume itself remains virtually unchanged. An example of a memory cell that significantly changes the volume of at least one of the two electrodes during the charging and discharging process is the cell of a lithium-ion battery (Li-ion battery) with a silicon-containing electrode (Si electrode). , in particular a Si anode. In particular, this also applies to mixed materials of carbon and Silicon in all possible mixing ratios and possibly various other additives to the electrode material.

Es ist daher insbesondere vorgesehen, dass die elektrische Energiespeichervorrichtung ein Lithium-Ionen Akkumulator ist, bevorzugt ein Lithium-Ionen Akkumulator mit Silizium- haltiger Anode. It is therefore particularly provided that the electrical energy storage device is a lithium-ion battery, preferably a lithium-ion battery with silicon-containing anode.

Li-Ion- Akkumulatoren (wiederaufladbaren Li-Ion-Batterien) mit Anoden aus Silizium weisen im Vergleich zu solchen aus Kohlenstoff/Graphit bis zu zehnmal höhere Energiedichten auf. In Kombination mit konventionellen bzw. unveränderten Kathoden kann so die Energiedichte der gesamten Batterie um bis zu 20 % gesteigert werden, bei Entwicklung neuer Kathodenmaterialien sind sogar mehr als 20 % möglich. Si-haltige Anoden weisen allerdings bei Zyklisierung signifikante Volumenänderungen auf, die bei reinen Si-Anoden bis zu 400 % betragen kann. Bei Elektrodenmaterialien, die einer hohen reversiblen Volumenausdehnung bei der Zyklisierung unterliegen, tritt typischerweise eine sehr schnelle Alterung auf, weil der aktive Bereich (die Aktivmasse) der Elektrode seine Struktur verliert, der Kontakt zwischen den Partikeln des Aktivmaterials verloren gehen kann oder der Kontakt des aktiven Bereichs zu dem Elektrolyt oder dem Stromableiter (Kontaktelement) verloren geht. Das Volumenkompensations-Element ist bevorzugt ein Substrat aus verschiedenen Lagen. Li-ion rechargeable Li-ion batteries with silicon anodes have up to ten times higher energy densities than carbon / graphite ones. In combination with conventional or unchanged cathodes, the energy density of the entire battery can be increased by up to 20%; with the development of new cathode materials even more than 20% are possible. However, Si-containing anodes show significant volume changes upon cyclization, which can be up to 400% for pure Si anodes. Electrode materials subject to high reversible volume expansion upon cyclization typically undergo very rapid aging because the active region of the electrode loses its structure, the contact between the particles of active material can be lost, or the contact of the active material Area is lost to the electrolyte or the current collector (contact element). The volume compensation element is preferably a substrate of different layers.

Ein textiles Substrat aus verschiedenen Lagen ist insbesondere ein schichtdominiertes Fadensystem. Zwischen den Lagen bzw. Schichten ist bevorzugt ein verbindendes Fadensystem (im Folgenden„Polfäden" genannt) angeordnet. A textile substrate of different layers is in particular a layer-dominated thread system. Between the layers or layers, a connecting thread system (referred to below as "pile threads") is preferably arranged.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Textil (das dreidimensionale Textil) ein Gewebe oder ein Gewirk oder ein Gestrick. Derartige Textilien können aus verschiedensten Garnen oder Kombinationen solcher Garne hergestellt sein. Das Abstandstextil ist insbesondere ein Abstandsgewebe oder ein Abstandsgewirk oder ein Abstandsgestrick. Die Länge der Polfäden wird derart gewählt, so dass sich ein definierter Abstand zwischen den als Deckflächen ausgebildeten Schichten einstellt. Dieser Abstand soll z.B. zwischen 0 und 70 mm liegen, vorzugsweise zwischen 0 und 15 mm. According to a preferred embodiment of the invention, the textile (the three-dimensional textile) is a woven or knitted or knitted fabric. Such textiles can be made from a wide variety of yarns or combinations of such yarns. The spacer textile is in particular a spacer fabric or a spacer fabric or a spacer fabric. The length of the pile threads is selected such that a defined distance is established between the layers formed as cover surfaces. This distance should, for example, be between 0 and 70 mm, preferably between 0 and 15 mm.

Insbesondere weist das Abstandstextil zwei einander beabstandet gegenüberliegende Textil- schichten und quer zu den beiden Schichten ausgerichtete Polfäden auf, wobei die Polfäden die beiden Schichten verbinden und durch ihre Steifigkeit beabstandet halten. In particular, the spacer textile has two textile layers which are spaced apart from one another and pile threads aligned transversely to the two layers, wherein the pile threads connect the two layers and keep them spaced by their rigidity.

Die Polfäden sind bevorzugt regelmäßig über die Flächen der Textilschichten verteilt angeordnet. So wird über die gesamte Fläche eine gleichmäßige Rückstellkraft gewährleistet. The pile threads are preferably distributed regularly over the surfaces of the textile layers. This ensures a uniform restoring force over the entire surface.

Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass alle Polfäden im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind oder mehrere Gruppen von Polfäden vorhanden sind, wobei die Polfäden einer jeden Gruppen untereinander im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Polfäden in mindestens einer Ausrichtung V-förmig und/oder über Kreuz angeordnet sind. Eine derartige Ausrichtung der Polfäden erhöht die Stabilität gegenüber Scherkräften. Advantageously, it is provided that all pile threads are aligned substantially parallel to each other or more groups of pile threads are present, the pile threads of each group are mutually aligned substantially parallel to each other. Furthermore, it is preferably provided that at least a part of the pile threads are arranged in at least one orientation V-shaped and / or crosswise. Such alignment of the pile threads increases the stability against shear forces.

Für einige Ausgestaltung der Zelle ist das dreidimensionale Textil mit Vorteil asymmetrisch ausgebildet, wobei die Deckflächen aus unterschiedlichen Materialien bestehen, und/oder deren Deckflächen unterschiedliche Bindungen aufweisen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht zumindest ein Garn zur Bildung des zwei- oder dreidimensionalen Textils aus einem Material, dass den Ansprüchen der Randbedingungen in der Zelle genügt. Dazu zählen eine ausreichend hohe Glasübergangstemperatur, welche über der Einsatztemperatur liegt, chemische Beständigkeit gegen- über den auftretenden Chemikalien, Wiedererholungsvermögen nach Belastung, sowie ausreichende Biegeelastizität, welche eine Verarbeitung des Materials als Faserstoff auf den entsprechenden Textilmaschinen erlaubt. Mögliche infrage kommende Materialien sind beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich: For some embodiment of the cell, the three-dimensional textile is asymmetrically designed with advantage, wherein the top surfaces are made of different materials, and / or their top surfaces have different bindings. According to a further preferred embodiment of the invention, at least one yarn for forming the two- or three-dimensional textile consists of a material that satisfies the requirements of the boundary conditions in the cell. These include a sufficiently high glass transition temperature, which is above the operating temperature, chemical resistance to the chemicals occurring, recovery after stress, and sufficient flexural elasticity, which allows processing of the material as a pulp on the corresponding textile machines. Possible candidate materials include, but are not limited to:

Polyester,  Polyester,

- Polyamid (PA), - polyamide (PA),

Polyethylenterephthalat (PET),  Polyethylene terephthalate (PET),

Polyvinylchlorid (PVC),  Polyvinyl chloride (PVC),

Polyvinylacetat (PVA),  Polyvinyl acetate (PVA),

Tri-Acetat,  Tri-acetate,

- Polytetrafluorethylen (PTFE), Polytetrafluoroethylene (PTFE),

Polyvinylalkohol (PVAL),  Polyvinyl alcohol (PVAL),

Aramid, und  Aramid, and

Polyethersulfon (PES). Derartige Stoffe lassen sich gut zu Garnen verarbeiten und zeichnen sich durch eine hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit aus. Weiterhin können Polfäden aus diesen Materialien eine hinreichende Drucksteifigkeit zur Volumenkompensation aufweisen.  Polyethersulfone (PES). Such materials can be processed well into yarns and are characterized by a high temperature and chemical resistance. Furthermore, pile threads of these materials may have sufficient compressive stiffness for volume compensation.

Mit Vorteil ist weiterhin vorgesehen, dass zumindest eines der Garne des dreidimensionalen Textils aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das dreidimensionale Textil mittels des Garns aus dem elektrisch leitfähigen Material in seiner reversibel komprimierbaren und/oder dekomprimierbaren Ausrichtung (von der einen zur anderen Deckfläche) elektrisch durchkontaktiert ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Speicherzelle mindestens einen Stapel von aufeinander gestapelten Elektrodenanordnungen aufweist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Stapel mittels einer der an sei- ner Stirnseite angeordneten Elektrodenanordnung direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht an einem Oberflächenbereich des ihm zugeordneten Volumenkompensations- Elements abstützt. Advantageously, it is further provided that at least one of the yarns of the three-dimensional textile consists of an electrically conductive material. In this case, provision is made in particular for the three-dimensional textile to be electrically through-contacted with the yarn of the electrically conductive material in its reversibly compressible and / or decompressible orientation (from one to the other cover surface). According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the at least one memory cell has at least one stack of stacked electrode arrangements. In this case, provision is made in particular for the stack to be supported by means of one of the electrode arrangements arranged on its end face directly or via at least one intermediate layer on a surface area of the volume compensation element assigned to it.

Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass das mindestens eine Volumenkompensationsele- ment unter Vorspannung zusammen mit der mindestens einen Speicherzelle in der mindestens einen Haltestruktur einliegt. Finally, it is advantageously provided that the at least one volume compensation element lies under pretension together with the at least one memory cell in the at least one support structure.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Volumenkompensation mittels eines Volumenkompensations-Elements erfolgt, das reversibel komprimierbar und/oder dekomprimierbar ist. Das Volumenkompensations-Element ist ein dreidimensionales Textil. Vergrößert sich das Volumen der mindestens einen Speicherzelle durch Ausdehnung in Richtung des Elements bzw. Textils, so staucht diese das Element bzw. Textil; Verkleinert sich das Volumen der Speicherzelle durch eine Reduktion der Ausdehnung (ein Schrumpfen) in dieser Richtung, so führt das Textil die Speicherzelle durch eine entsprechende Rückstellkraft wieder zurück. Die Speicherzelle ist insbesondere eine ihr Volumen bei einem Lade- und/oder Entlade- Vorgang ändernde Speicherzelle. In the method according to the invention, it is provided that the volume compensation takes place by means of a volume compensation element which is reversibly compressible and / or decompressible. The volume compensation element is a three-dimensional textile. If the volume of the at least one memory cell increases as it expands in the direction of the element or textile, then this compresses the element or textile; If the volume of the memory cell decreases by a reduction of the expansion (a shrinkage) in this direction, the textile returns the memory cell by a corresponding restoring force. The memory cell is in particular a memory cell which changes its volume during a charging and / or discharging process.

Mit anderen Worten betrifft die Erfindung also die Nutzung eines reversibel komprimierbaren und/oder dekomprimierbaren Volumenkompensations-Elements, genauer gesagt eines drei- dimensionalen Textils, zur Volumenkompensation von mindestens einer ihr Volumen ändernde Elektrode einer Speicherzelle in einer Energiespeichervorrichtung. Dabei ist das Textil als ein dreidimensionales Abstandstextil ausgebildet, das eine Folge von mehreren voneinander beabstandet angeordnete Textilschichten und quer zu den Schichten ausgerichteten Polfäden aufweist, die diese Textilschichten verbinden und durch ihre Drucksteifigkeit beabstandet halten. Bei einem solchen Abstandstextil wird die Rückstellkraft durch diese Drucksteifigkeit der Polfäden bestimmt. Das Textil ist insbesondere ein Gewebe, Gestrick oder Gewirk, wobei das dreidimensionale Textil über mindestens einen Oberfiächenbereich seiner Oberfläche in Richtung der Oberflächennormalen dieses Oberflächenbereichs reversibel komprimier- und dekomprimierbar ist und sich die mindestens eine Elektrode der Speicherzellen an dem Oberfiächenbereich des Textils oder an zumindest einem Oberfiächenbereich eines der Textilien abstützt. In other words, the invention thus relates to the use of a reversibly compressible and / or decompressible volume compensation element, more precisely a three-dimensional textile, for volume compensation of at least one volume-changing electrode of a memory cell in an energy storage device. In this case, the textile is formed as a three-dimensional spacer textile, which is a series of several spaced-apart textile layers and transverse to the layers aligned pile threads which connect these textile layers and keep spaced by their compressive stiffness. In such a spacer fabric, the restoring force is determined by this compressive stiffness of the pile threads. The textile is in particular a woven, knitted or knitted fabric, wherein the three-dimensional textile is reversibly compressible and decompressible over at least one Oberfiächenbereich its surface in the direction of the surface normal of this surface area and the at least one electrode of the memory cells on the Oberfiächenbereich of the textile or at least one Oberfiächenbereich one of the textiles supported.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments. Show it:

Fig. 1A eine schematische Darstellung einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer entladenen Speicherzelle, 1A is a schematic representation of an energy storage device according to a preferred embodiment of the invention with a discharged memory cell,

Fig. 1B eine schematische Darstellung der in Fig. 1A gezeigten Energiespeichervorrichtung mit einer durch Beladung einer z.B. silziumhaltigen Elektrode mit Lithium-Ionen (geladener Batteriezustand). Prinzipiell können auch beide Elektroden eine Volumenänderung aufweisen oder nur die positive Elektrode oder nur die negative Elektrode. Fig. 1B is a schematic representation of the energy storage device shown in Fig. 1A with one loaded by loading e.g. silicon-containing electrode with lithium ions (charged battery state). In principle, both electrodes may also have a change in volume or only the positive electrode or only the negative electrode.

Fig. 2 eine Seitenansicht eines dreidimensionalen Textils für eine Energiespeichervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 eine Fotografie eines Schnitts durch ein dreidimensionales Textil für eine Energiespeichervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 4 eine Fotografie eines Schnitts durch ein dreidimensionales Textil für eine Energiespeichervorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 2 is a side view of a three-dimensional textile for an energy storage device according to a preferred embodiment of the invention; FIG. 3 is a photograph of a section through a three-dimensional textile for an energy storage device according to a preferred embodiment of the invention; 4 is a photograph of a section through a three-dimensional textile for an energy storage device according to another preferred embodiment of the invention.

Die Figuren 1 A und 1B zeigen exemplarisch eine besonders einfach aufgebaute Speicherzelle 10 zur Speicherung elektrischer Energie in zwei unterschiedlichen Zuständen. Diese Speicherzelle 10 ist Teil einer Energiespeichervorrichtung, die eine Speicherzelle 10 oder mehrere miteinander elektrisch verschaltete derartige Speicherzellen 10 umfassen kann. Die gezeigte Speicherzelle 10 weist dabei eine einzelne Elektrodenanordnung 12 mit positiver und negativer Elektrode inklusive Stromableiter und Separator sowie ein als dreidimensionales Textil 14 ausgebildetes Volumenkompensations-Element 15 auf. Alternativ kann die Energiespeichervorrichtung 10 auch mehrere Elektrodenanordnungen 12 aufweisen, die elektrisch parallel miteinander verschaltet sind. Die mindestens eine Elektrodenanordnung 12 der Energiespeichervorrichtung 10 kann in einer Vielzahl von Zyklen immer wieder elektrisch aufgeladen werden um anschließend als elektrische Energiequelle zu dienen. In ihrer Funktion als Ener- giequelle wird die Speicherzelle 12 wieder entladen. Die gezeigte Speicherzelle 12 ist ein Akkumulatorzelle (kurz Akkuzelle oder Sekundärzelle) beziehungsweise eine wiederauflad- bare Batteriezelle. Die Energiespeichervorrichtung 10 ist dementsprechend ein Akkumulator (oder abgekürzt notiert: ein Akku). Zum Bereitstellen einer benötigten Spannung werden in der Speicherzelle 10 meist mehrere Elektrodenanordnungen 12 parallel geschaltet. Alternativ zur Ausbildung der Elektrodenanordnung 12 als Akkumulator oder Batteriezelle, also einer elektrochemischen Zelle, kann die Elektrodenanordnung 12 zum Beispiel auch als elektrochemischer Doppelschichtkondensator ausgebildet sein. FIGS. 1A and 1B show, by way of example, a particularly simple memory cell 10 for storing electrical energy in two different states. This memory cell 10 is part of an energy storage device that may comprise a memory cell 10 or a plurality of such memory cells 10 electrically connected to one another. The memory cell 10 shown here has a single electrode arrangement 12 with positive and negative electrode, including current conductor and separator, and a volume compensation element 15 designed as a three-dimensional textile 14. Alternatively, the energy storage device 10 may also include a plurality of electrode assemblies 12, which are electrically connected in parallel with each other. The at least one electrode assembly 12 of the energy storage device 10 can be repeatedly charged electrically in a plurality of cycles to subsequently serve as an electrical energy source. In its function as an energy source, the memory cell 12 is discharged again. The memory cell 12 shown is an accumulator cell (short battery cell or secondary cell) or a rechargeable battery cell. The energy storage device 10 is accordingly an accumulator (or abbreviated: a battery). To provide a required voltage, a plurality of electrode arrangements 12 are usually connected in parallel in the memory cell 10. As an alternative to the formation of the electrode arrangement 12 as an accumulator or battery cell, that is to say an electrochemical cell, the electrode arrangement 12 can also be designed, for example, as an electrochemical double-layer capacitor.

Die gezeigte Speicherzelle 12 ist als Schichtsystem 16 ausgebildet. Dieses Schichtsystem 16 weist zwei Elektroden (eine Anode und eine Kathode) 18, 20, sowie ein von einem Separator 22 in zwei Bereiche 24, 26 aufgeteiltes Elektrolyt auf. In der Darstellung der Fig. 1A und 1B sind diese in Art einer Sandwich- Struktur schematisch dargestellt. Die Anode 18 besteht aus einem aktiven Bereich 28 (der Aktivmasse), der aus z.B. einem siliziumhaltigen Anodenmate- rial besteht, und einem Stromableiter 30. Der aktive Bereich 28 der ersten Elektrode (der Anode) 18 schließt sich an den einen der Elektrolytbereiche 24 an, wobei die erste Elektrode 18 mit dem sich seinerseits an den aktiven Bereich 28 außen anschließenden und als Kupferfolie ausgebildeten Stromableiter 30 abschließt. Prinzipiell sind jedoch auch andere Metalle als Ableitermaterial vorstellbar. Die zweite Elektrode (Kathode) 20 besteht ebenfalls aus einem aktiven Bereich 32 (der Aktivmasse), beispielsweise aus einem Lithiumionen aufnehmenden Übergangsmetalloxid, das sich an den anderen Elektrolytbereich 26 anschließt und an den sich seinerseits außen ein als Aluminiumfolie ausgebildeter Stromableiter 34 anschließt. Auch bei der zweiten Elektrode 20 sind prinzipiell auch andere Metalle als Ableitermaterial und andere Aktivmaterialen (z.B. Metallphosphate oder Spinelle) denkbar. Prinzipiell kann das hier vorgeschlagene Prinzip der Volumenkompensation auch eingesetzt werden, wenn die zweite Elektrode 20 oder auch beide Elektroden 18, 20 eine Volumenausdehnung durchmachen. Diese mindestens eine Elektrodenanordnung 12 ist eine ihr Volumen bei einem Lade- / Entla- de-Zyklus ändernde Elektrodenanordnung 12. Genauer gesagt ändert insbesondere, jedoch nicht notwendigerweise ausschließlich, der aktive Bereich 28 der Anode 18 dieses Lithiumionen-Akkus sein Volumen bei dem Lade- und Entlade- Vorgang. Die Volumenänderung führt insbesondere zu einer Änderung der Dicke D der Elektrodenanordnung 12 senk- recht zu den einzelnen Schichten 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34. Das dreidimensionale Textil 14 ist bezüglich der Elektrodenanordnung 12 in dieser Richtung (entlang einer Achse 36) innerhalb der Energiespeichervorrichtung 10 angeordnet und kann in dieser Richtung von der Zelle 12 komprimiert werden. Bei einer Energiespeichervorrichtung mit mehreren solcher schichtartig aufgebauten Speicherzellen 12 ist eine parallel verschaltete Stapelfolge derartiger Zellen 12 realisiert (hier nicht dargestellt). Bei einer derartigen aus einem Schichtsystem 16 bestehenden Elektrodenanordnung 12 beziehungsweise einer Stapelfolge mehrerer solcher Elektrodenanordnungen 12 ergibt/ergeben sich immer Seitenflächen 38, 40 der mindestens einen Elektrodenanordnung 12, deren Abstand die sich ändernde Dicke D bestimmen. Die Änderung dieser Dicke D macht im Wesentlichen die zu kompensierende Volumenänderung aus. The memory cell 12 shown is designed as a layer system 16. This layer system 16 has two electrodes (an anode and a cathode) 18, 20, and an electrolyte split by a separator 22 into two regions 24, 26. In the illustration of FIGS. 1A and 1B, these are shown schematically in the manner of a sandwich structure. The anode 18 consists of an active region 28 (the active material), which consists of, for example, a silicon-containing anode material. The active region 28 of the first electrode (the anode) 18 adjoins the one of the electrolyte regions 24, wherein the first electrode 18 with which in turn adjoins the active region 28 on the outside and formed as a copper foil Current conductor 30 completes. In principle, however, other metals are also conceivable as arrester material. The second electrode (cathode) 20 likewise consists of an active region 32 (the active mass), for example of a lithium ion-absorbing transition metal oxide, which adjoins the other electrolyte region 26 and to which in turn adjoins a current conductor 34 formed as an aluminum foil. In the case of the second electrode 20, other metals are also possible as lead-off material and other active materials (eg metal phosphates or spinels). In principle, the principle of volume compensation proposed here can also be used if the second electrode 20 or else both electrodes 18, 20 undergo a volumetric expansion. This at least one electrode assembly 12 is an electrode assembly 12 changing its volume during a charge / discharge cycle. More specifically, the active region 28 of the anode 18 of this lithium-ion battery more particularly, but not necessarily, changes its volume at the charge level. and unloading process. The change in volume leads, in particular, to a change in the thickness D of the electrode arrangement 12 perpendicular to the individual layers 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34. The three-dimensional textile 14 is in this direction (along an axis) with respect to the electrode arrangement 12 36) within the energy storage device 10 and can be compressed in this direction by the cell 12. In an energy storage device with a plurality of such layered memory cells 12, a parallel connected stacking sequence of such cells 12 is realized (not shown here). In the case of such an electrode arrangement 12 consisting of a layer system 16 or a stacking sequence of a plurality of such electrode arrangements 12, side faces 38, 40 of the at least one electrode arrangement 12 whose spacing determines the changing thickness D always result. The change of this thickness D essentially makes up the volume change to be compensated.

Das in allen Figuren gezeigte dreidimensionale Textil 14 ist als ein Abstandstextil 42 ausgebildet. Dieses Abstandstextil 42 weist eine Folge von mehreren (hier zwei) voneinander beabstandet angeordnete Textilschichten 44, 46 und einer Anordnung 48 aus quer zu den Schichten ausgerichtete Polfäden 50 auf, die diese Textilschichten 44, 46 einerseits verbinden und andererseits durch ihre Drucksteifigkeit beabstandet halten. Werden die Textilschichten 44, 46 durch äußere Krafteinwirkung parallel zur Achse 36 zusammengedrückt, so bildet die Anordnung 48 der Polfäden 50 eine rücktreibende (Gegen-)Kraft, die mit kleiner werdendem Abstand A der Textilschichten 44, 46 größer wird. Das Abstandstextil 42 ist daher senkrecht zur Ausrichtung der ebenen Textilschichten 44, 46 reversibel komprimierbar und dekomprimierbar. Es kann als Abstandsgewebe oder als Abstandsgewirk oder als Abstandsgestrick ausgebildet sein. The three-dimensional textile 14 shown in all figures is designed as a spacer textile 42. This spacer textile 42 has a sequence of several (here two) spaced-apart textile layers 44, 46 and an arrangement 48 of transverse to the layers aligned pile threads 50, which connect these textile layers 44, 46 on the one hand and on the other hand kept spaced by their compressive stiffness. If the textile layers 44, 46 compressed by external force parallel to the axis 36, the arrangement 48 of the pile threads 50 forms a restoring (counter) force, which becomes larger with decreasing distance A of the textile layers 44, 46. The spacer textile 42 is therefore reversibly compressible and decompressible perpendicular to the orientation of the planar textile layers 44, 46. It can be designed as a spacer fabric or as spacer fabric or as spacer fabric.

Die Anordnung aus dem dreidimensionalen Textil 14 und der Elektrodenanordnung 12 oder der Folge von Elektrodenanordnungen 12 wird von Haltestrukturen 52, 54, insbesondere von Haltestrukturen 52, 54 eines das dreidimensionale Textil 14 und die Elektrodenanordnung 12 einhausenden Gehäuses der Energiespeichervorrichtung Speicherzelle 10 beziehungsweise der Energiespeichervorrichtung gehalten. Diese Haltestrukturen 52, 54 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der Anordnung angeordnet und geben eine konstante Breite B der Speicherzelle 10 vor. The arrangement of the three-dimensional textile 14 and the electrode arrangement 12 or the sequence of electrode arrangements 12 is held by holding structures 52, 54, in particular holding structures 52, 54 of a housing housing the three-dimensional textile 14 and the electrode arrangement 12 of the energy storage device storage cell 10 or the energy storage device. These support structures 52, 54 are disposed on opposite sides of the array and provide a constant width B of the memory cell 10.

Eine der sich ergebenden Stirnflächen 56 der Folge von Textilschichten 44, 46 des Abstands- textils 42 stützt sich an der einen der Haltestrukturen 52 ab, während sich die andere Stirnf ä- che 58 an einer der Seitenflächen 38 der Elektrodenanordnung 12 abstützt. Die Speicherzelle 12 stützt sich auf ihrer anderen Seite mit der gegenüberliegenden Seitenfläche 40 an der anderen Haltestruktur 54 ab. Alternativ ist es jedoch denkbar, dass sich auch beide Stirnflächen 56, 58 der Folge von Tex- tilschichten 44, 46 des Abstandstextils 42 an je einer der Seitenflächen 38 von zwei gegenüberliegend angeodneten Elektrodenanordnungen 12 abstützen oder dass sich beide Seitenflächen 38, 40 der Elektrodenanordnung 12 an je einer Stirnfläche 56, 58 von zwei Folgen von Textilschichten 44, 46 von Abstandstextilien 42 abstützen. One of the resulting end faces 56 of the sequence of textile layers 44, 46 of the spacer textile 42 is supported on one of the holding structures 52, while the other end face che 58 on one of the side surfaces 38 of the electrode assembly 12 is supported. The memory cell 12 is supported on its other side with the opposite side surface 40 on the other support structure 54 from. Alternatively, however, it is also conceivable for both end faces 56, 58 of the sequence of textile layers 44, 46 of the spacer textile 42 to be supported on each of the side faces 38 of two oppositely arranged electrode arrangements 12 or for both side faces 38, 40 of the electrode arrangement 12 each supported on an end face 56, 58 of two series of textile layers 44, 46 of spacer textiles 42.

Wie die Gegenüberstellung der Figuren 1A und 1B zeigt, bleibt die Breite B der Speicherzelle 10 konstant, während sich die Dicke D der Elektrodenanordnung 12 bei der Zyklisierung der mindestens einen Elektrodenanordnung 12 ändert. Diese Volumenänderung der mindestens einen Elektrodenanordnung 12 wird innerhalb der Zelle 10 von dem als dreidimensionales Textil 14 ausgebildeten Volumenkompensations-Element 15 kompensiert. As the comparison of FIGS. 1A and 1B shows, the width B of the memory cell 10 remains constant, while the thickness D of the electrode arrangement 12 changes as the at least one electrode arrangement 12 cyclises. This volume change of the at least one electrode arrangement 12 is compensated within the cell 10 by the volume compensation element 15 designed as a three-dimensional textile 14.

Fig. 1A zeigt beispielhaft eine Elektrodenanordnung 12 im entladenen Zustand (sofern man annimmt, dass 18 die negative Elektrode einer Lithium-Ionen-Batterie mit siliziumhaltigem Anodenmaterial darstellt). Fig. 1B zeigt die entsprechende Elektrodenanordnung 12 im gela- denen Zustand. 1A shows by way of example an electrode arrangement 12 in the discharged state (assuming that 18 represents the negative electrode of a lithium-ion battery with silicon-containing anode material). FIG. 1B shows the corresponding electrode arrangement 12 in the charged state.

Dieser Unterschied der Dicke D der Elektrodenanordnung 12 wird mittels des dreidimensionalen Textils 14 ausgeglichen. Dazu presst die sich ausdehnende Elektrodenanordnung 12 das dreidimensionale Textil entlang der Achse 36 zusammen. Dabei verformen sich die Polfäden 50 und bringen eine rücktreibende Gegenkraft auf. Verkleinert sich das Volumen der Zelle 12 im Verlaufe des Lade-Entlade-Zyklus wieder, so presst das dreidimensionale Textil 14 mit einer gleichmäßigen Kraft über die gesamte Fläche der einen Textilschicht 46 zurück in die in der Fig. 1A gezeigten Ausgangsposition. Die Verformung der Speicherzelle 12 über mehrere Zyklen ist mittels dieser rücktreibenden Kraft entlang der Achse 36 reversibel oder zumindest wesentlich reversibler als ohne dreidimensionales Textil 14. This difference in the thickness D of the electrode assembly 12 is compensated for by means of the three-dimensional textile 14. For this purpose, the expanding electrode assembly 12 compresses the three-dimensional textile along the axis 36. In this case, the pile threads deform 50 and bring a restoring counterforce. If the volume of the cell 12 decreases again during the charge-discharge cycle, the three-dimensional textile 14 presses with a uniform force over the entire surface of the one textile layer 46 back into the starting position shown in FIG. 1A. The deformation of the memory cell 12 over several Cycles are reversible by means of this restoring force along the axis 36 or at least substantially reversible than without a three-dimensional textile 14.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines als Abstandstextil 42 ausgebildeten dreidimensionalen Textils 14. Neben den Textilschichten 44, 46 und der Anordnung 48 aus Polfäden 50 ist auch die Bindung der Polfäden 50 an die Textilschichten 44, 46 in diesem Abstandsgewirk gezeigt. Alternativ kann das Abstandstextil 42 auch als Abstandsgewebe oder als Abstandsgestrick ausgebildet sein. Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils eine Fotografie eines Schnitts durch ein Abstandstextil 42. Während bei dem in Fig. 3 gezeigten Abstandstextil 42 die Polfäden 50 im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind, gibt es bei dem in Fig. 4 gezeigten Abstandstextil 42 zusätzlich noch weitere Polfäden 50, die verkreuzt angeordnet sind. Das Garn oder zumindest eines der Garne zur Herstellung eines solchen Textils besteht aus einem Material, dass den Ansprüchen der Randbedingungen in der Zelle genügt. Dazu zählen eine ausreichend hohe Glasübergangstemperatur, welche über der Einsatztemperatur liegt, chemische Beständigkeit gegenüber den auftretenden Chemikalien, Wiedererholungsvermö- gen nach Belastung, sowie ausreichende Biegelastizität, welche eine Verarbeitung des Mate- rials als Faserstoff auf den entsprechenden Textilmaschinen erlaubt. Mögliche infrage kommende Materialien sind beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich: FIG. 2 shows a side view of a three-dimensional textile 14 embodied as a spacer textile 42. In addition to the textile layers 44, 46 and the arrangement 48 of pile threads 50, the binding of the pile threads 50 to the textile layers 44, 46 is also shown in this spacer fabric. Alternatively, the spacer textile 42 may also be formed as a spacer fabric or as a spacer fabric. 3 and 4 each show a photograph of a section through a spacer textile 42. While in the spacer textile 42 shown in FIG. 3, the pile threads 50 are aligned substantially parallel, there are additionally further in the spacer textile 42 shown in FIG. 4 Pole threads 50 which are arranged crossed. The yarn or at least one of the yarns for producing such a textile is made of a material that meets the requirements of the boundary conditions in the cell. These include a sufficiently high glass transition temperature, which is above the application temperature, chemical resistance to the chemicals occurring, recovery after stress, as well as sufficient flexural elasticity, which allows processing of the material as a pulp on the corresponding textile machines. Possible candidate materials include, but are not limited to:

Polyester,  Polyester,

Polyamid (PA),  Polyamide (PA),

Polyethylenterephthalat (PET),  Polyethylene terephthalate (PET),

- Polyvinylchlorid (PVC), - polyvinyl chloride (PVC),

Polyvinylacetat (PVA),  Polyvinyl acetate (PVA),

Tri-Acetat,  Tri-acetate,

Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylalkohol (PVAL), Polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyvinyl alcohol (PVAL),

Aramid, und  Aramid, and

Polyethersulfon (PES). Derartige Stoffe lassen sich gut zu Garnen verarbeiten und zeichnen sich durch eine hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit aus, insbesondere gegenüber solchen Chemikalien und organischen Lösungsmitteln, wie sie z.B. in Lithium-Ionen- Akkumulatoren eingesetzt werden. Polyethersulfone (PES). Such materials can be processed well into yarns and are characterized by a high temperature and chemical resistance, especially against such chemicals and organic solvents, such as those used in lithium-ion batteries.

Bezugszeichen: Reference numerals:

10 Speicherzelle 10 memory cell

12 Elektrodenanordnung  12 electrode arrangement

14 dreidimensionales Textil  14 three-dimensional textile

15 Volumenkompensations-Element 15 Volume compensation element

16 Schichtsystem 16 shift system

18 erste Elektrode  18 first electrode

20 zweite Elektrode  20 second electrode

22 Separator  22 separator

24 Elektrolytbereich  24 electrolyte area

26 Elektrolytbereich  26 electrolyte area

28 aktiver Bereich (erste Elektrode) 28 active area (first electrode)

30 Stromableiter (erste Elektrode)30 current collector (first electrode)

32 aktiver Bereich (zweite Elektrode)32 active area (second electrode)

34 Stromableiter (zweite Elektrode)34 current collector (second electrode)

36 Achse 36 axis

38 Seitenfläche  38 side surface

40 Seitenfläche  40 side surface

42 Abstandstextil  42 spacer textile

44 Textilschicht  44 textile layer

46 Textilschicht  46 textile layer

48 Anordnung (Polfäden)  48 arrangement (pile threads)

50 Polfaden  50 pile thread

52 Haltestruktur  52 holding structure

54 Haltestruktur  54 holding structure

56 Stirnfläche  56 face

58 Stirnfläche Dicke (Speicherzelle) Abstand (Textilschichten) Breite (Speicherzelle) 58 face Thickness (memory cell) distance (textile layers) width (memory cell)

Claims

Patentansprüche claims

1. Energiespeichervorrichtung mit mindestens einer elektrischen oder elektrochemischen Speicherzelle (10) zur Speicherung elektrischer Energie, wobei die Speicherzelle (10) mindes- tens eine Elektrodenanordnung (12) und mindestens ein in zumindest einer Ausrichtung reversibel komprimierbares und/oder dekomprimierbares Volumenkompensations-Element (15) zur Kompensation einer Volumenänderung der mindestens einen Elektrodenanordnung (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenkompensations-Element (15) als dreidimensionales Textil (14), genauer gesagt als ein Abstandstextil (42), ausgebildet ist, wobei das Abstandstextil (42) eine Folge von mehreren voneinander beabstandet angeordnete Textil- schichten (44, 46) und quer zu den Schichten ausgerichtete Polfäden (50) aufweist, die diese Textilschichten (44, 46) verbinden und durch ihre Drucksteifigkeit beabstandet halten. 1. Energy storage device with at least one electrical or electrochemical storage cell (10) for storing electrical energy, wherein the storage cell (10) at least one electrode arrangement (12) and at least one in at least one orientation reversibly compressible and / or decompressible volume compensation element (15 ) for compensating a change in volume of the at least one electrode arrangement (12), characterized in that the volume compensation element (15) is formed as a three-dimensional textile (14), more precisely as a spacer textile (42), wherein the spacer textile (42) a series of a plurality of spaced apart textile layers (44, 46) and transverse to the layers aligned pile threads (50) which connect these textile layers (44, 46) and keep spaced by their compressive stiffness.

2. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Polfäden (50) parallel zueinander ausgerichtet sind oder mehrere Gruppen von Polfäden (50) vorhanden sind, wobei die Polfäden (50) einer jeden Gruppen untereinander parallel zueinander ausgerichtet sind. 2. Energy storage device according to claim 1, characterized in that all the pile threads (50) are aligned parallel to each other or more groups of pile threads (50) are present, wherein the pile threads (50) of each group are mutually aligned parallel to each other.

3. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumin- dest ein Teil der Polfäden (50) in mindestens einer Ausrichtung V-förmig und/oder über3. Energy storage device according to claim 2, characterized in that at least a part of the pile threads (50) in at least one orientation V-shaped and / or over

Kreuz angeordnet sind. Are arranged cross.

4. Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Garn zur Bildung des zwei- oder dreidimensionalen Textils (14) aus einem oder mehreren Materialien der folgenden Gruppe von Materialien besteht: 4. Energy storage device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one yarn for forming the two- or three-dimensional textile (14) consists of one or more materials of the following group of materials:

Polyester,  Polyester,

Polyamid,  Polyamide,

Polyethylenterephthalat, Polyvinylchlorid, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride,

Polyvinylacetat,  polyvinyl acetate,

Tri-Acetat,  Tri-acetate,

Polytetrafluorethylen,  polytetrafluoroethylene,

- Polyvinylalkohol, - polyvinyl alcohol,

Aramid und  Aramid and

Polyethersulfon.  Polyether sulfone.

5. Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich- net, dass zumindest eines der Garne des dreidimensionalen Textils (14) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht. 5. Energy storage device according to one of claims 1 to 4, characterized marked, that at least one of the yarns of the three-dimensional textile (14) consists of an electrically conductive material.

6. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale Textil (14) mittels dieses Garns in seiner reversibel komprimierbaren und/oder dekomprimierbaren Ausrichtung elektrisch durchkontaktiert ist. 6. Energy storage device according to claim 5, characterized in that the three-dimensional textile (14) is electrically contacted by means of this yarn in its reversibly compressible and / or decompressible orientation.

7. Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Speicherzelle (10) mindestens einen Stapel von aufeinander gestapelten Elektrodenanordnungen (12) aufweist, wobei sich der Stapel mittels einer der an seiner Stirnseite angeordneten Elektrodenanordnung (12) direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht an einem Oberflächenbereich des ihm zugeordneten Volumenkompensati- ons-Elements (15) abstützt. 7. Energy storage device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one memory cell (10) at least one stack of stacked electrode assemblies (12), wherein the stack by means of one of its front side electrode arrangement (12) directly or is supported by at least one intermediate layer on a surface region of the volume compensation element (15) assigned to it.

8. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich- net durch mindestens eine Haltestruktur (52, 54) einer Halterung oder eines Gehäuses, die die mindestens eine Elektrodenanordnung (12) und das mindestens eine Volumenkompensations- Element (15) einhaust oder zumindest umfängt. 8. Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized by at least one holding structure (52, 54) of a holder or a housing, which einhaust or at least surround the at least one electrode assembly (12) and the at least one volume compensation element (15).

9. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Volumenkompensations-Element (15) unter Vorspannung zusammen mit der mindestens einen Speicherzelle (12) in der mindestens einen Haltestruktur (52, 54) einliegt. 9. Energy storage device according to claim 8, characterized in that the at least one volume compensation element (15) under bias together with the at least one memory cell (12) rests in the at least one support structure (52, 54).

10. Verfahren zur Volumenkompensation von mindestens einer ihr Volumen ändernden Elektrodenanordnung (12) einer elektrischen oder elektrochemischen Speicherzelle (10), wobei die Volumenkompensation mittels eines als dreidimensionales Textil (14) ausgebildeten Volumenkompensations-Elements (15) erfolgt, das reversibel komprimierbar und/oder dekomprimierbar ist, wobei dieses dreidimensionale Textil (14) als Abstandstextil (42) aus- gebildet ist, das eine Folge von mehreren voneinander beabstandet angeordnete Textilschich- ten (44, 46) und quer zu den Schichten ausgerichtete Polfäden (50) aufweist, die diese Textil- schichten (44, 46) verbinden und durch ihre Drucksteifigkeit beabstandet halten. 10. A method for volume compensation of at least one volume-changing electrode assembly (12) of an electrical or electrochemical storage cell (10), wherein the volume compensation by means of a three-dimensional textile (14) formed volume compensation element (15), which is reversibly compressible and / or is decompressible, said three-dimensional textile (14) as a spacer fabric (42) is formed, which has a series of a plurality of spaced apart textile layers (44, 46) and transversely to the layers aligned pile threads (50), these Textile layers (44, 46) connect and keep spaced by their compressive stiffness.