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Dokumentenidentifikation DE3245812C2 07.06.1990
Titel Elektrochemische Zelle mit Salzschmelzelektrolyten
Anmelder Lilliwyte S.A., Luxemburg/Luxembourg, LU
Erfinder Coetzer, Johan;
Galloway, Roy Christie, Pretoria, Transvaal, ZA;
Bones, Roger John, Abingdon, Oxfordshire, GB;
Teagle, David Ashley, Swindon, Willshire, GB;
Moseley, Patrick Timothy, Didcot, Oxfordshire, GB
Vertreter Deufel, P., Dipl.-Wirtsch.-Ing.Dr.rer.nat.; Schön, A., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Hertel, W., Dipl.-Phys.; Lewald, D., Dipl.-Ing.; Otto, D., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 10.12.1982
DE-Aktenzeichen 3245812
Offenlegungstag 16.06.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.06.1990
IPC-Hauptklasse H01M 6/36
IPC-Nebenklasse H01M 4/58   H01M 10/39   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine wiederaufladbare elektrochemische Zelle mit Salzschmelzelektrolyten.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine elektrochemische Zelle eine Natriumanode, die bei Betriebstemperatur der Zelle geschmolzen ist, einen Natrium-Aluminiumhalogenid-Salzschmelzelektrolyten, der ebenfalls bei Betriebstemperatur der Zelle geschmolzen ist, eine Kathode, die vom Elektrolyten imprägniert ist und die als elektrochemisch aktive Kathodensubstanz der Zelle ein Übergangsmetallchlorid, nämlich FeCl&sub2;, NiCl&sub2;, CoCl&sub2; und/oder CrCl&sub2;, verteilt in einer elektrolytdurchlässigen Matrix, die elektronisch leitfähig ist, enthält und zwischen der Anode und dem Elektrolyten und die Anoden vom Elektrolyten isolierend einen festen Leiter aus Natriumionen oder einem mikromolekularen Sieb, das Natrium darin sorbiert enthält, wobei die Mengenanteile an Natriumionen und Aluminiumionen im Elektrolyten so gewählt sind, daß die Löslichkeit der aktiven Kathodensubstanz im geschmolzenen Elektrolyten beim oder nahe seinem Minimum sind.

Unter dem Begriff isolierend ist zu verstehen, daß jedes ionische Natrium oder metallische Natrium, das von der Anode zum Elektrolyten oder umgekehrt wandert, durch die innere Kristallstruktur des festen Leiters oder durch das mikroporöse Innere des Trägers passieren muß, je nachdem, welcher Fall vorliegt.

Der Elektrolyt ist zweckmäßig ein Natrium-Aluminiumchlorid-Salzschmelzelektrolyt, der je nach den Mengenanteilen an Natrium und Aluminium einen Schmelzpunkt von größenordnungsmäßig 150°C oder weniger haben kann, und worin, ebenfalls je nach seiner Zusammensetzung, die aktive Kathodensubstanz praktisch unlöslich sein kann. Dieser Elektrolyt kann einen kleinen Mengenanteil von bis zu beispielsweise 10 Masse-% und gewöhnlich weniger eines Dotierungsmittels, wie ein anderes Alkalihalogenid als Natriumchlorid enthalten, wodurch sein Schmelzpunkt vermindert wird. Das Dotierungsmittel kann somit ein Alkalifluorid sein, jedoch sollten die Anteile der Bestandteile des Elektrolyten so gewählt werden, daß die Löslichkeit der aktiven Kathodensubstanz im Elektrolyten auf einem Minimum gehalten wird.

Es wurde gefunden, daß die Minimumslöslichkeit der aktiven Kathodensubstanz im Natrium-Aluminiumchlorid-Elektrolyten (der wie oben beschrieben dotiert sein kann) auftritt, wenn das molare Verhältnis des Alkalihalogenids zum Aluminiumhalogenid etwa 1 : 1 ist. Mit anderen Worten sollten die relativen Mengen dieser Alkalimetallionen, Aluminiumionen und Halogenidionen im wesentlichen dem stöchiometrischen Produkt MAlX&sub4; entsprechen, worin M die Alkalimetallkationen und X die Halogenidionen bedeuten.

Solche Elektrolyten finden sich unter den in der US-PS 42 87 271 beschriebenen.

Auf diese Weise können die Mengenanteile der Bestandteile so gewählt werden, daß der Schmelzpunkt des Elektrolyten bei Atmosphärendruck unter 140°C liegt. Kleinere Mengenanteile an Dotierungsmittel können im Elektrolyten zugelassen werden, beispielsweise Substanzen, welche im geschmolzenen Elektrolyten ionisieren und Ionen liefern, welche die elektrolytische Wirkung des Elektrolyten beeinflussen oder, wie oben erwähnt, Substanzen, welche seinen Schmelzpunkt vermindern, jedoch sollte die Art und Menge nicht ausreichen, den wesentlichen Charakter des Elektrolyten als einen Natrium-Aluminiumchlorid-Elektrolyten zu ändern, worin das Produkt MAlX&sub4; aufrechterhalten wird.

Wenn die Zelle einen festen Leiter von Natriumionen enthält, kann dieser feste Leiter beta-Aluminiumoxid oder Nasicon sein (Nasicon=Superionischer Na-Leiter, Formel: Na&sub3;Zr&sub2;Si&sub2;PO&sub1;&sub2;). Wenn dagegen die Zelle ein mikromolekulares Sieb enthält, kann dieser Träger als Leiter für Natriummetall und/oder Natriumionen betrachtet werden, je nach dem Mechanismus, wodurch Natrium durchtransportiert wird.

Unter dem Ausdruck "mikromolekulares Sieb" ist ein Molekularsieb zu verstehen, das miteinander verbundene Hohlräume und/oder Kanäle in seinem Inneren hat und Fenster und/oder Poren an seiner Oberfläche, die zu seinen Hohlräumen und Kanälen führen, wobei die Fenster, Poren, Hohlräume und/oder Kanäle eine Größe von nicht mehr als 5 nm und vorzugsweise weniger als 2 nm haben.

Geeignete mikromolekulare Siebe sind mineralische Mikromolekularsiebe, d. h. anorganische Netz- oder Gerüststrukturen, wie Tectosilikate, beispielsweise die Zeolithe 13X, 3A, 4A oder dergleichen, obwohl auch gewisse, im wesentlichen organische mikromolekulare Siebe wie Klathrate in gewissen Fällen geeignet sein können.

Die aktive Kathodensubstanz sollte vorzugsweise gleichmäßig durch die gesamte Matrix verteilt sein, und sie kann in feinverteilter, teilchenförmiger Form vorliegen, und/oder sie kann in Form feiner Teilchen oder einer dünnen Schicht an der Matrix haften, vorzugsweise so, daß keine großen Teilchen oder dicken Schichten von aktiver Kathodensubstanz vorhanden sind und vorzugsweise so, daß nichts von der aktiven Kathodensubstanz physikalisch vom Matrixmaterial, das als Stromsammler wirkt, durch einen übermäßigen Abstand getrennt vorliegt, beispielsweise in großen Höhlungen in der Matrix. Mit anderen Worten sollte die aktive Kathodensubstanz vorzugsweise nahe am Matrixmaterial oder daran haftend vorliegen und sollte so dünn wie möglich ausgebreitet sein, in Übereinstimmung mit der Porosität der Matrix und der Menge an Kathodensubstanz, die vorliegen muß. Große Teilchen oder dicke Schichten an aktiver Kathodensubstanz hindern die Zelle nicht am arbeiten, sind jedoch unwirtschaftlich, da ein Anteil der aktiven Kathodensubstanz, der abseits vom Kathodenmaterial liegt, lediglich totes Gewicht darstellt.

Als elektrochemisch aktive Kathodensubstanz ist FeCl&sub2; (Ferrochlorid) interessant aus Gründen der Zugänglichkeit und der Kosten und da es in einem Natrium-Aluminiumchlorid-Elektrolyten, in dem das molare Verhältnis von Natriumchlorid zu Aluminiumchlorid 1 : 1 ist, praktisch unlöslich sein kann.

Die Matrix der Kathode ihrerseits kann jede geeignete elektronisch leitfähige Substanz sein, die dazu befähigt ist, den Natriumionen des Elektrolyten Zutritt zur Kathodensubstanz zu geben. Kohlenstoff in Form von Graphit kann verwendet werden oder eine poröse Matrix des Übergangsmetalls selbst. Geeignete feste Produkte (künstlich hergestellte Körper) zur Verwendung als Kathode können aus Graphit oder dem Metall, wie es in den Kathoden verwendet wird, wie nachfolgend beschrieben hergestellt werden.

Die Übergangsmetallchloride der Kathoden gemäß vorliegender Erfindung können in den fraglichen Metallen oder aus Verbindungen der fraglichen Metalle, die behandelt werden können, um das gewünschte Chlorid zu liefern, beispielsweise schwer schmelzbare Verbindungen des Übergangsmetalls oder andere Chloride davon, erhalten werden. In jedem Fall sollte der Oxidationszustand des Metalls im Metallchlorid in der Kathode so niedrig wie möglich sein, und das Vorliegen von höheren Chloriden des Metalles sollte vermieden werden, so daß die Löslichkeit des Kathodenmaterials in der Elektrolytschmelze soweit wie möglich und praktikabel vermieden wird.

So kann ein gesintertes Produkt des fraglichen Übergangsmetalls in einer Weise ähnlich derjenigen, wie sie für die Konstruktion von porösen Eisenelektroden angewandt wird, hergestellt werden. Dies kann dann elektrochemisch oder chemisch durch Umsetzung mit Chlorgas oder mit Chlorgas, das mit einem geeigneten Verdünnungsmittel verdünnt ist, chloriert werden.

Wenn die elektrochemische Chlorierung angewandt wird, kann die so gebildete Kathode in die Zelle verbracht werden, wo sie verwendet werden soll. Wenn sie in situ chloriert wird, sollte die ursprüngliche Zusammensetzung des Elektrolyten geeignet gewählt werden, oder der Elektrolyt sollte nach der Chlorierung modifiziert werden, so daß die elektrochemisch aktive Kathodensubstanz darin praktisch unlöslich ist.

Bei Anwendung der chemischen Chlorierung kann eine anschließende Erhitzung unter Vakuum angewandt werden, um unerwünschte flüchtige Bestandteile, wie jedes FeCl&sub3;, das bei Herstellung eines FeCl&sub2;/Fe-Kathodenprodukts erhalten wurde, abzusublimieren. Gemäß dieser Herstellungsmethode ist die erhaltene Kathode das fragliche gewünschte Übergangsmetallchlorid in feinverteilter Form durch die poröse Matrix des Übergangsmetalls, das ein elektronischer Leiter ist, und kann elektrochemisch aktiv sein, je nach der Zellumgebung, und kann somit die Zellkapazität weiter verbessern.

Statt dessen kann eine schwer schmelzbare Verbindung des fraglichen Übergangsmetalls, wie ein Karbid davon, mit einer kleinen Menge eines kohlenstoffbildenden Bindemittels, beispielsweise eines Phenol-Aldehydharzes gemischt werden. Die erhaltene Mischung wird dann in Elektrodenform gepreßt, und das Harz kann in einem Vakuum bei Temperaturen über 600°C gecrackt werden, wobei die Temperatur so gewählt wird, daß das Bindemittel zu leitfähigem Kohlenstoff pyrolysiert wird und das Karbid zum Metall und zu Graphit abgebaut wird. So kann im Falle von Eisen Fe&sub3;C zu Alpha-Eisen und Graphit abgebaut werden. Die erhaltene Elektrode ist eine feine Dispersion von Alpha-Eisen und Kohlenstoff, die nach der oben beschriebenen Methode chloriert werden kann, wobei die Matrix alles leitfähige Eisen oder Graphit umfaßt, das nach der Chlorierung verbleibt.

Weiterhin kann das Chlorid selbst fein unterteilt und mit einem geeigneten leitfähigen Medium für die Matrix gemischt werden, wie Graphit, und die Kathode als Produkt aus dem Gemisch gepreßt werden.

In jedem Fall muß vor dem Zusammenbau der Zelle die Kathode mit dem Elektrolyten beladen werden, mit welchem sie verwendet werden soll, und dies kann durch Vakuumimprägnierung und anschließendes Unterdrucksetzen, um die vollständige Einbringung des Elektrolyten in das Produkt zu begünstigen, durchgeführt werden.

Ähnlichkeiten zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik finden sich auch in der DE-OS 25 06 315, der dieser entsprechenden US-PS 38 77 984 und der US-PS 40 69 372, bei denen wie bei den Zellen der Erfindung folgende Merkmale bei gewissen Ausführungsformen auftreten können:

  • - eine aufgeschmolzene Natriumanode,
  • - ein fester, aus Beta-Aluminiumoxid bestehender Elektrolyt-Separator,
  • - ein aufgeschmolzener Natriumchloroaluminat (Natriumaluminiumchlorid)-Salzelektrolyt, der von der Anode durch den Separator getrennt ist, und
  • - eine aktive Kathodensubstanz, bestehend aus FeCl&sub2;, NiCl&sub2;, CoCl&sub2; oder CrCl&sub2;.


Die Gesamtzellenreaktion kann somit in jedem Falle durch



wiedergegeben werden. Außerdem liegen sowohl gemäß vorliegender Erfindung als auch gemäß US-PS 40 69 372 eine poröse Kathodenstruktur vor, die FeCl&sub2; im geladenen Zustand enthält und einen aus Metall, z. B. Eisen, bestehenden Stromkollektor aufweist.

Allerdings zeigt dieser Stand der Technik eine Reihe wesentlicher Nachteile, die durch die vorliegende Erfindung überwunden werden. So zeigt die US-PS 40 62 372 nur niedrige Ladungs- und Entladungsraten sowie niedrige Kathodenkapazitäten. Da freies AlCl&sub3; im Elektrolyt vorliegt, steigt der Innenwiderstand irreversibel. Die US-PS 38 77 984 bzw. die entsprechende DE-OS 25 06 315 hat ebenfalls eine im Salzelektrolyt lösliche aktive Kathodensubstanz, was ebenfalls zu niedrigen Ladungs- und Entladungsraten und niedriger Kathodenkapazität und zur Vergiftung des festen Elektrolytseparators führt. Demgegenüber muß erfindungsgemäß die Kathode eine elektronisch leitfähige, elektrolytdurchlässige Matrix aufweisen. Die Matrix muß die aktive Kathodensubstanz (FeCl&sub2;, NiCl&sub2;, CrCl&sub2; oder CoCl&sub2;) darin dispergiert enthalten, die Matrix muß den flüssigen Elektrolyt darin imprägniert enthalten, und der Elektrolyt muß eine solche Zusammensetzung haben, daß die Löslichkeit der aktiven Kathodensubstanz darin beim oder nahe dem Minimum liegt, so daß die aktive Kathodensubstanz während der gesamten Ladungs-/Entladungszyklen praktisch unlöslich ist.

J. Elektrochem. Soc., Vol. 111 (1964), S. 998-1002, zeigt keine aufgeschmolzene Natriumanode, keine flüssigen Natriumaluminiumchloridelektrolyten sowie keine Kathodenmatrix, wenn Nickel als aktive Kathodensubstanz dient. Nachdem NiCl&sub2; im Elektrolyt löslich sein muß, ergeben sich auch hier niedrige Ladungs- und Entladungsraten sowie Vergiftung der Separatormembrane. Die DE-OS 30 31 735 entspricht der obengenannten US-PS 42 87 271, die bezüglich der Elektrolyten genannt ist. Der Elektrolyt soll einen Schmelzpunkt unter 140°C haben, jedoch findet sich kein Hinweis, beim Löslichkeitsminimum einer aktiven Kathodensubstanz zu arbeiten.

Die DE-AS 32 48 258 zeigt praktisch gleiche Elektrolyten wie die DE-OS 25 06 315 bzw. die US-PS 40 69 372. Auch hier ist NaCl im flüssigen Elektrolyt löslich, was die gleichen Probleme mit sich bringt, wie sie für den schon behandelten Stand der Technik gezeigt sind. Die DE-OS 29 28 863 zeigt, daß die elektronegative Substanz in einem Träger gehalten wird, und der Träger mit der darin sorbierten elektronegativen Substanz ist tatsächlich die Elektrode und hat nicht mit einer Isolierung der Elektrode von irgendeinem anderen Bauteil zu tun. Erfindungsgemäß soll dagegen vorzugsweise Zeolith als Separator dienen, um die aufgeschmolzene Natriumanode von dem aufgeschmolzenen Natriumaluminiumhalogenid-Elektrolyten zu trennen und zu isolieren. Es handelt sich also im Gegensatz zu der gemäß DE-OS 29 28 863 in einer trägersorbierten elektronegativen Substanz im vorliegenden Fall um eine in einem Zeolith sorbierte elektropositive Substanz, z. B. Natrium, zur Verwendung als Separator.

Es wurden Testzellen gemäß der Erfindung hergestellt und unter Argonatmosphäre zusammengebaut. In jedem Falle trennte Beta-Aluminiumoxid die Natriumanode vom Elektrolyten. Um gute Benetzung des Beta-Aluminiumoxids durch das geschmolzene Natrium bei der Verwendung zu gewährleisten, wurden das Beta-Aluminiumoxid und das Natrium auf 400°C erhitzt und unter Argon abgekühlt. Die Kathode wurde dann an Ort und Stelle gebracht und genügend schmelzflüssiger Elektrolyt unter Argon zugefügt, wobei der Elektrolyt ein äquimolares Gemisch aus Natriumchlorid und Aluminiumchlorid enthielt. Die Anode und Kathode wurden so angeordnet, daß sie geeignete Stromsammler in Kontakt damit hatten, und das Beta-Aluminiumoxid wurde so angeordnet, daß es eine ununterbrochene Barriere zwischen dem Elektrolyten und dem Natrium bildete.

Testzellen dieser Art wurden in den folgenden Beispielen benutzt, welche die Erfindung erläutern:

Beispiel 1

Eine scheibenförmige gesinterte Eisenelektrode von 5 g mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Dicke von 3 mm wurde chemisch durch Umsetzung mit Chlorgas chloriert und unter Vakuum erhitzt, um flüchtiges FeCl&sub3; abzusublimieren. Aus der Aufnahme von Chlor wurde die Entladekapazität zu etwa 0,6 Ah berechnet. Es sei darauf hingewiesen, daß die experimentelle Kapazität sich in guter Übereinstimmung mit der berechneten Kapazität erwies. Es wurde festgestellt, daß der Beladungs-Entladungs-Prozeß wie folgt dargestellt werden konnte:



In der Elektrolytschmelze ist Na&spplus; die ladungstragende Spezies. Reduktion und Oxidation des Eisens erfolgt an der leitfähigen Matrix, mit welcher das Eisen elektronischen Kontakt hat. Es zeigte sich, daß die Ladungsüberführung rasch war und die Kathode hohe Stromdichten ertragen konnte, und zwar über 150 mAcm&supmin;² bei nur geringer Zellpolarisation.

Fig. 1 zeigt eine Tafelkurve zu Beginn der Entladung, und zwar Spannung gegen Stromstärke der Zelle, wobei die Stromstärke logarythmisch dargestellt ist. Die Kurve ohne inneren ohmschen Widerstand zeigt die Abwesenheit von Polarisation bis zu Stromdichten über 150 mAcm&supmin;² bei einer Temperatur von 180°C.

Fig. 2 zeigt den zwölften Beladungs-Entladungs-Zyklus, d. h.:

Beladung: 2,38 V - 2,60 V, 5 Stunden lang Entladung: 2,28 V - 1,96 V, 5 Stunden lang Kapazität: 740 J g&supmin;¹ (Elektrolyt ausgeschlossen) Coulombsche Wirksamkeit: 100% Temperatur: 230°C Stromdichte: 50 mA/cm² Gleichgewichts-Zellspannung (unbelastet): 2,35 V (OCV)

Beispiel 2

5 g Fe&sub3;C (durchschnittliche Teilchengröße 0,044 mm) wurden zusammen mit 0,5 g Phenol-Formaldehydbinder innig gemischt und dann in einer einaxialen Presse (etwa 34 500 kPa) zu einem Pellet gepreßt, das unter Argon für eine Zeitspanne und unter einer Temperatur (im Beispiel etwa 3 Stunden bei 1000°C) erhitzt wurde, die ausreicht, um den Abbau des Fe&sub3;C zu Alpha-Eisen und Graphit zu erzielen. Die einzigen identifizierbaren kristallinen Produkte, die gefunden wurden, waren tatsächlich Alpha-Eisen und Graphit. Das Produkt wurde dann, wie in Beispiel 1 beschrieben, chloriert, und die Chloraufnahme ergab eine geschätzte Kapazität von 0,5 Ah, bezogen auf die berechnete Menge des vorhandenen Eisenchlorids. Wie in Beispiel 1 stellte sich heraus, daß die experimentelle Kapazität gut mit der berechneten Kapazität übereinstimmte.

Fig. 3 zeigt den elften Beladungs-Entladungs-Zyklus dieser Zelle, nämlich:

Beladung: 2,64 - 2,90 V, 5 Stunden lang Entladung: 2,05 - 1,70 V, 5 Stunden lang Kapazität: 540 J g&supmin;¹ (Elektrolyt ausgeschlossen) Coulombsche Wirksamkeit: 100% Temperatur: 230°C Stromdichte: 50 mA/cm² Gleichgewichts-Zellspannung (unbelastet): 2,35 V


Die vorliegende Erfindung zeigt die schlagenden Vorteile, insbesondere bezüglich Stromdichte und Fehlen von irgendwelchen hohen inneren Widerständen, bewirkt durch Polarisation bei hohen Stromdichten, im Vergleich zu ähnlichen Zellen, wo das elektrochemisch aktive Kathodenmaterial in dem Elektrolyten löslich ist. In letzterem Falle erfolgt eine Konzentrationspolarisation, und es ergeben sich hohe Innenwiderstände, so daß nur geringe Stromdichten zugelassen werden können, was diese Zellen ungeeignet für Hochleistungszwecke, wie Elektroantriebe, macht.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektrochemische Zelle, umfassend eine bei Betriebstemperatur der Zelle geschmolzene Natriumanode, einen Natrium- Aluminiumhalogenid-Salzschmelzelektrolyten, der bei Betriebstemperatur der Zelle ebenfalls geschmolzen ist, und eine Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode durch den Elektrolyten imprägniert ist und als elektrochemisch aktive Kathodensubstanz der Zelle ein Übergangsmetallchlorid, nämlich FeCl&sub2;, NiCl&sub2;, CoCl&sub2; und/oder CrCl&sub2;, verteilt in einer elektrolytdurchlässigen Matrix, enthält, die elektronisch leitfähig ist, und daß zwischen der Anode und dem Elektrolyten und die Anode vom Elektrolyten isolierend ein fester Leiter für Natriumionen oder ein mikromolekulares Sieb, das Natrium darin sorbiert enthält, vorliegt, wobei die Mengenanteile an Natriumionen und Aluminiumionen im Elektrolyten so gewählt sind, daß die Löslichkeit der aktiven Kathodensubstanz im geschmolzenen Elektrolyten beim oder nahe bei seinem Minimum liegt.
  2. 2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt ein Natrium-Aluminiumchlorid-Salzschmelzelektrolyt ist.
  3. 3. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt weniger als 10 Masse-% eines Alkalimetallhalogenid-Dotierungsmittels zur Verminderung seines Schmelzpunktes enthält, wobei die Mengenanteile an Alkalimetall und Aluminiumionen und Mengenanteil und Natur des Dotierungsmittels so gewählt sind, daß der Elektrolyt einen Schmelzpunkt von 150°C oder weniger aufweist.
  4. 4. Zelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von Alkalihalogenid zu Aluminiumhalogenid im Elektrolyten im wesentlichen 1 : 1 ist und die relativen Mengen des Alkalimetallions, der Aluminiumionen und der Halogenidionen im wesentlichen dem stöchiometrischen Produkt MAlX&sub4; entsprechen, worin M die Alkalimetallkationen und X die Halogenidanionen darstellen.
  5. 5. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode vom Elektrolyten durch einen festen Leiter für Natriumionen isoliert ist, der aus beta-Aluminiumoxyd oder Nasicon bestehen kann.
  6. 6. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode vom Elektrolyten durch ein mikromolekulares Sieb isoliert ist, das aus Zeolith 13X, Zeolith 3A und Zeolith 4A besteht.
  7. 7. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kathodenmaterial Ferrochlorid (FeCl&sub2;) ist.
  8. 8. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Kathodensubstanz in feinverteilter teilchenförmiger Form oder in Form einer dünnen Schicht, die am Material der Matrix haftet, gleichmäßig durch die Matrix verteilt ist.
  9. 9. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix der Kathode Kohlenstoff oder das Übergangsmetall der aktiven Kathodensubstanz enthält oder daraus besteht.
  10. 10. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode ein Produkt enthält, das aus dem Übergangsmetall der aktiven Kathodensubstanz oder einer schwer schmelzbaren Verbindung davon gebildet ist, welches Metall oder welche Verbindung chemisch oder elektrochemisch behandelt ist, um das Übergangsmetall oder die Verbindung in das aktive Kathodenmaterial umzuwandeln.
  11. 11. Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine schwer schmelzbare Verbindung des Übergangsmetalls bis zu ihrer Zersetzung zum Metall erhitzt und dann chemisch oder elektrochemisch chloriert ist.
  12. 12. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode ein Produkt enthält, das aus einer gleichmäßig verteilten fein unterteilten Mischung der aktiven Kathodensubstanz und eines geeigneten leitenden Mediums, das die Matrix bildet, gebildet ist.






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