DE1671763B1 - Aus einer keramischen schichtanordnung bestehende vorrich tung zur speicherung von elektrischer energie - Google Patents
Aus einer keramischen schichtanordnung bestehende vorrich tung zur speicherung von elektrischer energieInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur vorzugsweise Alkalikationen, insbesondere Natrium-Speicherung
von elektrischer Energie, die aus einem ionen, Kaliumionen oder Lithiumionen,
keramischen Schichtgebilde besteht, bei dem ein In der Anwendung als Feststoffkondensator hat Paar elektronen- und kationenleitende kristalline die vorliegende Vorrichtung zahlreiche Vorteile Gegenstände sich in Kationenaustauschbeziehung 5 gegenüber üblichen Kondensatoren. Sie ergibt eine mit einem kationisch leitenden, gegen Elektronen hohe Kapazität je Einheitsvolumen, d. h. typisch in isolierenden kristallinen Gegenstand befinden und der Größenordnung von 10 bis 30 Farad je cm3 oder von diesem getrennt sind. äquivalent einer Dielektrizitätskonstante in der
keramischen Schichtgebilde besteht, bei dem ein In der Anwendung als Feststoffkondensator hat Paar elektronen- und kationenleitende kristalline die vorliegende Vorrichtung zahlreiche Vorteile Gegenstände sich in Kationenaustauschbeziehung 5 gegenüber üblichen Kondensatoren. Sie ergibt eine mit einem kationisch leitenden, gegen Elektronen hohe Kapazität je Einheitsvolumen, d. h. typisch in isolierenden kristallinen Gegenstand befinden und der Größenordnung von 10 bis 30 Farad je cm3 oder von diesem getrennt sind. äquivalent einer Dielektrizitätskonstante in der
Die Vorrichtungen können beispielsweise als Größenordnung von 1014. Infolgedessen findet die
Kondensatoren oder Feststoffakkumulatoren die- io Vorrichtung auch Anwendung in Filterstromschal-
nen. tungen und als Gleichstromblock, wo die sehr hohen
Die äußeren Bauteile des keramischen Schicht- auftretenden Kapazitätswerte eine sehr niedrige
gebildes bestehen aus einem elektronisch leitenden Impedanz bei sehr niedrigen Frequenzen erlauben,
Strukturgitter und Kationen, die bezüglich des Gitters während sich eine sehr hohe Impedanz bei Gleichunter
Einfluß eines elektrischen Feldes wandern, 15 strom ergibt, beispielsweise typischerweise eine Impewobei
das Gitter im wesentlichen aus Ionen eines danz von etwa 41 Ohm bei Frequenzen gleich oder
elektrisch zwischen zwei Wertigkeitszuständen um- größer als etwa 0,3 cPs bei einer Impedanz in der
kehrbaren Metalls und Sauerstoffionen in Kristall- Größenordnung von 1 Megaohm bei Gleichstrom,
gitterbindung besteht. Hierfür sind Beispiele poly- Die Vorrichtung kann auch bei hohen Temperaturen,
kristalline Gegenstände, die durch Sinterung von 20 d. h. mindestens bis hinauf zu etwa 500° C betrieben
Kristallen hergestellt wurden, welche durch gemein- werden. Die Kapazität der Vorrichtung variiert mit
sames Erhitzen von Eisenoxiden und Natrium auf der Gleichstromvorspannung, d. h., die Vorrichtung M
Kristallbildungstemperatur gebildet wurden und die ist nicht linear und infolgedessen abstimmbar. Die ™
durch Reduktion eines Teils der Eisen(III)-Ionen zu Vorrichtung verhält sich symmetrisch zur Gleich-Eisen(II)-Ionen
durch Tränkung oder andere übliche 25 Stromvorspannung, d. h., es tritt keine Eigenpolarität
Maßnahmen elektronisch leitend gemacht wurden. auf.
Der innere Bauteil des keramischen Schichtgebildes, Beim Anlegen einer elektrischen Potentialdifferenz
der nachfolgend als Trennschicht bezeichnet wird, über das Schichtgebilde laufen folgende Verfahren
stellt ein Strukturgitter dar, welches elektronisch ab: An der positiven Elektrode wandern Alkaliionen
isolierend ist und Kationen, die bezüglich des Gitters 30 in die Trennschicht, und eine äquivalente Anzahl
unter Einfluß eines elektrischen Feldes wandern, ent- von Elektroden werden an den äußeren Stromkreis
hält. Ein Beispiel für die Trennschicht ist ein poly- abgegeben. An der negativen Elektrode treten Alkalikristalliner Gegenstand, der durch Sinterung von ionen von der Trennschicht ein, und eine äquivalente
Kristallen, die durch gemeinsames Erhitzen von Anzahl von Elektronen werden aus dem äußeren
Aluminiumoxiden und Natriumoxid auf Kristall- 35 Stromkreis aufgenommen.
bildungstemperatur gebildet wurden, hergestellt In der Anwendung als wiederaufladbarer Festwurde.
Ein gemeinsames Kation wird als leitendes Stoffakkumulator hat die Vorrichtung die Vorteile
Kation sowohl in den äußeren Bauteilen als in der der Dauerhaftigkeit, geringen Größe, langer Lebens-Trennschicht
verwendet. dauer und der Fähigkeit, in einer schwerefeldfreien
Die erfindungsgemäße, aus einer keramischen 4° Umgebung und in einem weiten Umfang von Be-Schichtanordnung
bestehende Vorrichtung zur Spei- triebsbedingungen zu arbeiten,
cherung von elektrischer Energie ist gekennzeichnet Die Trennschicht kann aus einer polykristallinen durch zwei endständige Bauteile 1 und 2 in Kationen- Scheibe oder Platte bestehen, die aus Aluminium- g austauschbeziehung mit einem mittigen diese trennen- oxid und Natriumoxid gebildete Kristalle enthält " den Bauteil 3, wobei jedes der Endbauteile 1 und 2 45 oder hieraus aufgebaut ist. Derartige Materialien aus einem polykristallinen, im wesentlichen aus einem wurden gemäß der deutschen Off enlegungsschrif t elektronisch leitenden Strukturgitter bestehenden 1596 077 vorgeschlagen, wonach die Struktur des Gegenstand besteht, der Sauerstoffionen und Ionen festen Elektrolyts im wesentlichen aus Ionen von eines Metalls in zwei Wertigkeitszuständen, sowie Aluminium und Sauerstoff in Kristallgitterbindung Kationen, die bezüglich des Gitters wandern, ent- 5° und aus Kationen, die hinsichtlich des Kristallgitters hält, und das mittige Bauteil aus einem polykristal- unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes wandern, linen, im wesentlichen aus einem elektronisch isolie- gebildet ist. Nach diesem Vorschlag sind bevorzugt renden Strukturgitter und Kationen, die bezüglich mindestens etwa 84 Molprozent der kristallinen Strukdes elektronisch isolierenden Strukturgitters unter tür aus Ionen des Aluminiums und Sauerstoffs geEinfluß eines elektrischen Feldes wandern, besteht, 55 bildet, während der Rest aus einem Oxid eines zwei- und die wandernden Kationen der Endbauteile 1 ten Metalls besteht, die miteinander auf Kristall- und 2 und des mittigen Bauteils 3 aus Kationen des bildungstemperatur erhitzt wurden. Die Trennschicht gleichen Elementes bestehen. kann auch aus einer polykristallinen Scheibe oder
cherung von elektrischer Energie ist gekennzeichnet Die Trennschicht kann aus einer polykristallinen durch zwei endständige Bauteile 1 und 2 in Kationen- Scheibe oder Platte bestehen, die aus Aluminium- g austauschbeziehung mit einem mittigen diese trennen- oxid und Natriumoxid gebildete Kristalle enthält " den Bauteil 3, wobei jedes der Endbauteile 1 und 2 45 oder hieraus aufgebaut ist. Derartige Materialien aus einem polykristallinen, im wesentlichen aus einem wurden gemäß der deutschen Off enlegungsschrif t elektronisch leitenden Strukturgitter bestehenden 1596 077 vorgeschlagen, wonach die Struktur des Gegenstand besteht, der Sauerstoffionen und Ionen festen Elektrolyts im wesentlichen aus Ionen von eines Metalls in zwei Wertigkeitszuständen, sowie Aluminium und Sauerstoff in Kristallgitterbindung Kationen, die bezüglich des Gitters wandern, ent- 5° und aus Kationen, die hinsichtlich des Kristallgitters hält, und das mittige Bauteil aus einem polykristal- unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes wandern, linen, im wesentlichen aus einem elektronisch isolie- gebildet ist. Nach diesem Vorschlag sind bevorzugt renden Strukturgitter und Kationen, die bezüglich mindestens etwa 84 Molprozent der kristallinen Strukdes elektronisch isolierenden Strukturgitters unter tür aus Ionen des Aluminiums und Sauerstoffs geEinfluß eines elektrischen Feldes wandern, besteht, 55 bildet, während der Rest aus einem Oxid eines zwei- und die wandernden Kationen der Endbauteile 1 ten Metalls besteht, die miteinander auf Kristall- und 2 und des mittigen Bauteils 3 aus Kationen des bildungstemperatur erhitzt wurden. Die Trennschicht gleichen Elementes bestehen. kann auch aus einer polykristallinen Scheibe oder
Vorzugsweise bestehen hierbei die Metallionen in einer Platte aufgebaut sein, die aus von einem größeren
zwei Wertigkeitszuständen aus Eisen(III)-Ionen und 60 Bestandteil an Aluminiumoxid und einem Restbetrag
Eisen(II)-Ionen, während vorzugsweise das elektro- gebildeten Kristallen besteht, wobei der größere Annisch
isolierende Strukturgitter im wesentlichen aus teil des Restbetrages aus Natriumoxid und ein klei-Aluminiumionen
und Sauerstoffionen besteht. nerer Anteil im wesentlichen aus einem Oxid eines
Günstigerweise besteht das kristalline Gitter im Metalls mit einer Wertigkeit nicht größer als 2, vorwesentlichen
aus einem größeren Bestandteil an 65 zugsweise Lithium und/oder Magnesium, gebildet
Aluminiumionen und Sauerstoffionen und einem klei- wird. Das bewegliche Ion, im vorstehenden Fall die
neren Bestandteil an Ionen eines Metalls mit einer Natriumionen, können auch durch andere Kationen,
Wertigkeit nicht größer als 2. Die Kationen sind beispielsweise Kalium, Lithium u. dgl. ersetzt werden.
Ein Verfahren zu diesem Ersatz ist in der deutschen Offenlegungsschrift 1 671764 vorgeschlagen. Hiernach
werden Kaliumionen an Stelle von Natriumionen in einer kristallinen Struktur, die aus einem
Strukturgitter und Natriumionen, die bezüglich des Gitters unter Einfluß eines elektrischen Feldes wandern,
wobei mindestens der größere Teil des Gitters aus Aluminiumionen und Sauerstoffionen in Kristallgitterbildung
besteht, aufgebaut ist, dadurch ersetzt, daß die kristalline Struktur auf eine Temperatur
oberhalb etwa 900° C unter Berührung der Struktur mit einer Quelle für Kaliumionen, die auf eine Temperatur
oberhalb etwa 900° C und praktisch gleich der Temperatur der kristallinen Struktur erhitzt ist,
erhitzt und diese Struktur und die Kaliumionenquelle bei der Temperatur oberhalb etwa 900° C gehalten
werden, bis mindestens 5O°/o der Natriumionen der Struktur durch die Kaliumionen ersetzt sind.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie wird bevorzugt,
wenn die Metallionen in zwei Wertigkeitszuständen der Endbauteile aus Eisen(III)-Ionen und Eisen(II)-Ionen
bestehen. Bevorzugt wird auch, wenn die elektronisch isolierende Gitterstruktur des mittigen Bauteils
im wesentlichen aus Ionen des Aluminiums und Sauerstoffs besteht. Bevorzugt bestehen die wandernden
Kationen aus Alkalikationen, wobei die Natriumionen, Kaliumionen und Lithiumionen besonders
günstig sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Speicherung
von elektrischer Energie aus einem Paar von polykristallinen endständigen Bauteilen, die auf
ein polykristallines mittiges Bauteil aufgesintert und durch dieses getrennt sind, und in Kationenaustauschbeziehung
hierzu stehen, wobei die Endbauteile beide elektronisch leitend und kationisch leitend sind, und
im wesentlichen aus Kristallen aufgebaut sind, wobei die Kristalle der Endbauteile im wesentlichen aus
einem Strukturgitter und Alkalikationen, die bezuglieh
des Gitters unter Einfluß eines elektrischen Feldes wandern, bestehen, wobei das Strukturgitter
sowohl Eisen(III)- als auch Eisen(II)-Ionen in ausreichender Menge enthält, um die Endbauteile elektronisch
leitend zu machen, während das mittige Bauteil im wesentlichen aus gesinterten Kristallen aufgebaut
ist, wobei die Kristalle des mittigen Bauteils im wesentlichen aus einem kristallinen, im wesentlichen
aus Ionen des Sauerstoffs und Aluminiums in Kristallgitterbindung und Alkalikationen, die bezuglieh
des kristallinen Gitters unter Einfluß eines elektrischen Feldes wandern, bestehen, wobei die Kationen
aus den gleichen Alkaliionen wie die Alkalikationen der Endbauteile, vorzugsweise Natrium-,
Kalium- oder Lithiumionen, gebildet sind. Bevorzugt besteht das kristalline Gitter im wesentlichen
aus einem größeren Bestandteil der Ionen des Aluminiums und Sauerstoffs und zu einem kleineren
Bestandteil aus Ionen eines Metalls mit einer Wertigkeit nicht größer als 2.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand verschiedener beispielshafter Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben,
worin
F i g. 1 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit
befestigten Leitungsanschlüssen,
F i g. 2 eine graphische Darstellung, die eine Ladungs-Spannungs-Kurve im stehenden Gleichgewichtszustand
bei einer Ausführungsform der Vorrichtung bei 300° C,
F i g. 3 eine graphische Darstellung, die die Entladungskurven für eine Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung bei einer Ausgangsspannung von 1 Volt unter 1000 Ohm und 5000 Ohm
Belastungen bei 300° C darstellt,
F i g. 4 eine graphische Darstellung, die die Ladungs-Spannungs-Kurve für eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung bei 300
und 500° C darstellt,
F i g. 5 eine graphische Darstellung, die die Entladungskurve für eine Ausführungsform der Erfindung
bei einer Ausgangsspannung von 1 Volt unter 1000 Ohm und 5000 Ohm Belastung bei 300° C
darstellt,
F i g. 6 eine graphische Darstellung, die die Entladungskurve bei einer Ausführungsform der Erfindung
bei einer Ausgangsspannung von 1 Volt unter 1000 Ohm und 5000 Ohm Belastung bei 500 Volt
darstellt, und
F i g. 7 eine graphische Darstellung, die die Veränderung der Impedanz mit der Frequenz bei einer
Ausführungsform der Erfindung darstellt, zeigen.
Besonders günstige praktische Anwendungen ergeben sich bei elektrischen Stromkreisen, die die
Energielagervorrichtung gemäß der Erfindung als Kondensator erhalten. Eine weitere sehr günstige
Anwendung der Energielagervorrichtung gemäß der Erfindung besteht in elektrischen Stromkreisen oder
Schaltungen, wobei die Energielagervorrichtung als elektrischer wiederaufladbarer Akkumulator eingesetzt
wird.
Das erfindungsgemäße, aus drei Teilen bestehende keramische Schichtgebilde besteht also im Prinzip
aus äußeren jeweils elektronisch und ionisch leitenden Bauteilen, während das dazwischenstehende
mittige Bauteil ionisch leitend und elektronisch isolierend ist. Die Vorrichtung kann als Kondensator
betrieben werden und widersteht relativ hohen Temperaturen. Die Vorrichtung kann auch als Feststoffakkumulator
betrieben werden, falls ein niedriger Ausstoß erforderlich ist.
Gemäß Fig. 1 sind die keramischen Platten 1 und 2 beide elektronisch und kationisch leitend. Bei
dieser Ausführungsform bestehen beide aus kristallinen einheitlichen Gegenständen, die aus Eisenoxid
und Natriumoxid gebildet sind und die Ionen des Eisens sowohl im zweiwertigen als auch im dreiwertigen
Zustand enthalten. Dieses Gemisch von Eisen(II)- und Eisen(III)-Ionen kann gebildet werden,
indem von einer Eisen(III)-Verbindung ausgegangen wird und ein Teil der Eisen(III)-Ionen in
Eisen(II)-Ionen nach dem üblichen Verfahren der Dotierung, d. h. Einschluß eines kleineren Anteils
von fremden Kationen oder durch Erhitzen der Kristalle in einer reduzierenden Atmosphäre, reduziert
wird. Zwischen den keramischen Platten 1 und 2 befindet sich eine kationisch leitende, Elektronen nicht
leitende keramische Platte 3, die aus Aluminiumoxid und Natriumoxid gebildet ist. Die Platten 1, 2 und 3
sind aneinander in Kationenaustauschbeziehung gesintert. In elektrischem Kontakt mit den Platten 1
und 2 befinden sich Metalleiter 4 und 5, die als Stromableiter oder Stromverteiler entsprechend ihrer
Verwendung zu einem gegebenen Zeilpunkt dienen. In elektrischer Verbindung mit den Leitern 4 und 5
stehen Leitungsdrähte 6 und 7. Die Leiter 6 und 7 können einen Teil eines elektrischen Stromkreises
bilden, dem die elektrische Energie durch eine nicht gezeigte Kraftquelle zugeführt wird. In diesem Fall
dient das keramische Schichtgebilde als Kondensator.
Die Leiter 6 und 7 können auch in elektrischer Verbindung miteinander durch eine Widerstandseinrichtung
stehen, so daß ein elektrischer Stromkreis mit dem keramischen Schichtgebilde gebildet wird.
Bei dieser Anordnung dient das Schichtgebilde als einzelliges galvanisches Element.
Die Herstellung und der Aufbau der in der Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind im einzelnen hinsichtlich
verschiedenen Ausführungsformen in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.
Pulver von Na2CO3, Fe2O3, TiO2 und Al2O3 wurden
in den entsprechenden Konzentrationen vermischt, so daß sich eine molare Zusammensetzung
von Na2O-5 (Fe095 Ti0i05 Al2O3) ergab. Dieses Gemisch
wurde bei 1000° C während 1 Stunde erhitzt. Die erhaltenen Kristalle wurden mit einem Wachsbinder
vermischt und zylindrische Scheiben isostatisch bei etwa 1400 kg/cm2 gepreßt. Diese Scheiben hatten
etwa 1,25 cm Durchmesser und ein Durchschnittsgewicht von etwa 0,4 g. Zwei derartiger Scheiben
wurden an gegenüberstehende Seiten einer quadratischen Platte von etwa 1,58 cm eines schmelzgegossenen
Eutektikums aus /Aluminiumoxid (Na2O · 11 Al2O3)-«-Aluminiumoxid (Al2O3) gebracht.
Das erhaltene Schichtgebilde wurde in eine Platinfolie von 0,00125 cm Stärke gewickelt. Das in
der Folie befindliche Schichtgebilde wurde dann auf 1400° C während 1 Stunde erhitzt, wobei Scheiben
und Platte zu einem einheitlichen Gegenstand gesintert wurden. Die Folie wurde abgeschnitten, ausgenommen
diejenigen Teile, die die äußeren flachen Flächen der vorstehend aufgeführten Scheiben bedeckten.
Die Folie wurde an diese Flächen während des Sinterverfahrens gebunden.
In Fig. 2 der Zeichnung ist die Ladungs-Spannungs-Kurve
für diese Versuchseinrichtung bei 300° C im stehenden Gleichgewichtszustand gezeigt.
Die F i g. 3 zeigt die Entladungskurven bei einer Ausgangsspannung von 1 Volt unter 1000 Ohm und
5000 Ohm Belastung bei 300° C.
Eine gleiche Vorrichtung wie nach Beispiel 2 wurde nach dem Verfahren von Beispiel 2 mit der
Ausnahme hergestellt, daß die äußeren Bauteile eine Molarzusammensetzung entsprechend
1,3 K2O · 0,2 Na2O · 9,5 Fe2O3 · TiO2
und die Trennschicht eine molare Zusammensetzung entsprechend 1,3 K2O-0,2 Li2O-10 Al2O3 zeigten.
Die Trennschicht wurde durch Vermischen von K2CO3, Li2CO3 und Al2O3 als Pulver, Brennen dieser
Pulver bei 1000° C während 1 Stunde, Vermischen der erhaltenen Kristalle mit Wachs, Verpressen der
wachshaltigen Kristalle bei etwa 140 kg/cm2 und Sinterung der Preßstücke bei 1960° C während einer
halben Stunde, hergestellt.
In Fig.4 der Zeichnung ist die Ladungs-Spannungs-Kurve
für diese Vorrichtung bei 300 und 500° C gezeigt.
Die Fig. 5 und 6 zeigen die Entladungskurven für diese Vorrichtung bei einer Ausgangsspannung
von 1 Volt unter 1000 Ohm und 5000 Ohm Belastung bei 300 und 500° C.
Das Verhalten dieser Vorrichtung bei Anlegung eines Wechselstroms bei 5000° C ist in F i g. 7 gezeigt,
wo die Änderung der Impedanz der Zelle mit ίο der Frequenz gezeigt ist. Bei hohen Frequenzen wird
die Impedanz konstant und zeigte sich lediglich als Widerstand.
Das Verfahren nach Beispiel 2 wurde mit einer Trennschicht wiederholt, die auf folgende Weise
hergestellt worden war:
1. In gepulverter Form wurden 10,02 Gewichtsprozent Na2O (eingebracht als Na2CO3),
0,66 Gewichtsprozent Li2O (eingebracht als LiNO3) und 89,32 Gewichtsprozent Al2O3 in
ein Gefäß gegeben und mechanisch während 30 Minuten vermischt.
2. Das Gemisch wurde bei 1250° C während 1 Stunde zur Bildung von Kristallen erhitzt.
3. Das Produkt wurde mit einem Wachsbinder vermischt und mechanisch zu Pellets verpreßt.
4. Die Pellets wurden dann isostatisch bei 6330 kg/cm2 verpreßt.
5. Der Wachsbinder wurde durch allmähliches Erhitzen der Pellets auf etwa 550° C entfernt.
6. Die Pellets wurden während 16 Stunden bei 1520° C in einem elektrischen Ofen in einem
bedeckten Schmelztiegel in Gegenwart einer Pulverpackung der gleichen Zusammensetzung,
wie die Pulver, woraus die Kristalle gebildet waren, gesintert.
Das Verfahren nach Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei die äußeren Bauteile des Schichtgebildes aus
Kristallen gebildet waren, die wie im Beispiel 2 hergestellt worden waren. Diese Kristalle wurden mit
Wachs vermischt und isostatisch bei 6330 kg/cm2 verpreßt. Die erhaltenen Pellets wurden allmählich
auf etwa 500° C zur Entfernung des Binders erhitzt und dann während 3 Stunden bei 1450° C gesintert.
Die Trennschicht wurde entsprechend dem Verfahren nach Beispiel 4 hergestellt, und die darin enthaltenden
Natriumionen wurden durch Kaliumionen nach folgenden Verfahren ersetzt. Die Probe wurde
in einen sauberen Platintiegel gegeben. Dieser wurde offen auf ein Bett von trockenem K2O-Al2O3 in
einem größeren Platinschmelztiegel "gesetzt. Der größere Schmelztiegel wurde bedeckt und auf 1380° C
während 64 Stunden erhitzt.
Die äußeren Bauteile wurden wie bei Beispiel 5 hergestellt und die Trennschicht entsprechend dem
Verfahren nach Beispiel 4 hergestellt. Die zylindrischen Pellets wurden über Nacht in flüssiges
Silbernitrat unter einer Argonschutzschicht eingetaucht, und die erhaltenen, mit Silberionen versehenen
Pellets wurden dann über Nacht in flüssiges Lithiumchlorid unter einer Argonschutzschicht ein-
getaucht, so daß sich durch Lithiumionen leitende Pellets ergaben. Das Schichtgebilde wurde dann hergestellt,
indem die äußeren Bauteile auf die gegenüberstehenden Seiten der Trennschicht aufgesintert
wurden.
Die Trennschicht wurde entsprechend dem Verfahren nach Beispiel 4 hergestellt, wobei jedoch eine
aus zwei Bestandteilen bestehende kristalline Zusammensetzung unter Verwendung von 9,91 Gewichtsprozent
Na2O und 90,09 Gewichtsprozent Al2O3
hergestellt wurde. Die polykristalline Struktur wurde aus diesem Material in der gleichen Weise wie bei
Beispiel 4 hergestellt.
Bei sämtlichen Produkten der Beispiele 4 bis 8 wurden ebenfalls ausgezeichnete Ergebnisse erhalten.
Claims (5)
1. Aus einer keramischen Schichtanordnung bestehende Vorrichtung zur Speicherung von
elektrischer Energie, gekennzeichnet durch zwei endständige Bauteile (1 und 2) in Kationenaustauschbeziehung
mit einem mittigen diese trennenden Bauteil (3), wobei jedes der Endbauteile (1 und 2) aus einem polykristallinen, im
wesentlichen aus einem elektronisch leitenden Strukturgitter bestehenden Gegenstand besteht,
20
der Sauerstoffionen und Ionen eines Metalls in zwei Wertigkeitszuständen, sowie Kationen, die
bezüglich des Gitters wandern, enthält, und das mittige Bauteil aus einem polykristallinen, im
wesentlichen aus einem elektronisch isolierenden Strukturgitter und Kationen, die bezüglich des
elektronisch isolierenden Strukturgitters unter Einfluß eines elektrischen Feldes wandern, besteht,
und die wandernden Kationen der Endbauteile (1 und 2) und des mittigen Bauteils (3) aus
Kationen des gleichen Elementes bestehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallionen in zwei Wertigkeitszuständen
aus Eisen(III)-Ionen und Eisen(II)-Ionen bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronisch isolierende
Strukturgitter im wesentlichen aus AIuminiumionen und Sauerstoffionen besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline Gitter
im wesentlichen aus einem größeren Bestandteil an Aluminiumionen und Sauerstoffionen und
einem kleineren Bestandteil an Ionen eines Metalls mit einer Wertigkeit nicht größer als 2 besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kationen aus Alkalikationen
bestehen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 109546/270
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