CN102598359A - 具有分离器的电化学能量存储器 - Google Patents

Abstract

提出一种具有分离器(40、40a、40b)的电化学能量存储器，其中电化学能量存储器具有带正电的电极(20)和带负电的电极(30)，以及电解质和多孔构成的分离器(40、40a、40b)，所述分离器将带正电的电极(20)和带负电的电极(30)彼此分离并且多孔地构成。分离器(40、40a、40b)具有尤其借助于离子辐射来制造的至少一个微孔膜。此外，分离器(40、40a、40b)具有分别彼此成不同角度的离子通道(43)。

Description

具有分离器的电化学能量存储器

技术领域

本发明涉及一种电化学能量存储器，具有带正电的电极、带负电的电极以及多孔的分离器。多孔地构成的分离器用作将带正电的电极和带负电的电极彼此分离。

背景技术

从现有技术中已知不同类型的电化学能量存储器，其用于为电驱动的设备供给能量。这种能量存储器通常称作为电池或者蓄电池(或者Akkus(蓄电池))。在电池或者蓄电池的放电时，化学能量通过电化学氧化还原反应转换成电能。后者能够由与电化学能量存储器连接的电负载以多种方式来使用。

电化学能量通常能够划分成不可充电的原电池的第一组和可再充电的二次电池的第二组。在此，二次电池能够在放电之后再次至于充电状态中，所述充电状态很大程度上符合在放电前的初始充电状态，使得可以多次从化学能转换为电能并且逆转换。

原电池和二次电池的重要质量标准为高的能量密度、良好的热稳定性和在放电期其的恒定的电压。此外，优选的电池能够不具有所谓的“记忆效应”，其表示，该电池在多次充/放电过程的情况下也不经受电容损失。此外，使用在电池中的原材料还应该在大自然中充足地存在，由此长期情况下也低成本地制造这些电池类型。

电池的作用方式基于对于本领域技术人员已知的电化学氧化还原反应，其中电池放电时在带正电的电极(阴极)上进行还原过程并且在带负电的电极(阳极)上进行氧化过程。因此，存在电解质之内进行的离子运输，其中该过程在可再充电的二次电池中能够反转，以便再次对电池进行充电。将阳极和阴极在空间上和电学上分离，在电池中使用分离器。该分离器以电解质来润湿并且尤其具有下述任务，避免在电池之内的电短路，但是其中该分离器必须同时对于离子是可穿透的，以便能够确保电化学反应。

因此，分离器为同时显著影响电池特性的重要元件。同时，电池的内电阻、电荷容量、充/放电电流以及其他的电特性决定性地通过分离器来确定。分离器应该是机械稳定的并且具有良好的离子穿透性。除了高的能量密度之外，高的功率密度尤其也属于对于电池的要求，以便在短时间之内能够提供大的电量。但是，功率密度尤其通过分离器的透过性受影响。此外，分离器应该构成为使得其每时间单位可通过尽可能大量的离子。因此，尤其分离器的厚度应该尽可能小。此外，分离器应该相对于在电池中出现的化学物质和溶液是可良好润湿的、长期稳定的，并且对于如会在电池中出现的温度波动是不敏感的。

在现有技术中，主要使用基于聚烯烃的分离器。然而，其具有下述缺点：该分离器对于提高的温度并且尤其对于高于150℃的温度敏感。因此，聚烯烃的熔化温度是相对低的，并且如此构成的分离器具有相对于加热而低的形状稳定性。由此，能够在电池之内引起短路，所述短路又导致温度提高。由此，电池持久地损坏。然而，正好在强功率构成的电池的区域中或者在出现外部的短路时，能够出现极强的内部加热，所述加热应该由分离器所承受，以便电池没有不可逆的损坏。

在EP 0851523中公开一种分离器，其由基于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)-无纺织物的膜组成。该膜的热稳定性相比较于基于聚烯烃的分离器显著地提高。同样在US 2003/0190499和US 2006/0019164中描述单纯地基于PET的其他的这种分离器。然而，在这种分离器中的缺点为引起具有5μm至15μm平均直径的相对大的孔。此外，孔直径的方差大，由此尤其在更大的孔的区域中能够构成短路电流。此外，分离器由于其无纺织物式的结构而不具有明确限定的离子通道，而是具有海绵状的特性。由此显著地延长离子从深层过滤器的分离器膜的一侧到另一侧的路径，并且孔大小既在穿过分离器的方向中变化还在分离器的面上相应大地变化。这种分离器的另一已知的问题为所谓的枝状晶体生长。在此，从电极起构成一种扩大的“钟乳石”，所述扩大的“钟乳石”尤其穿透分离器并且因此能够形成内部短路。具有海绵状结构的分离器，因此易受该枝状晶体生长影响，因为一方面已经存在一部分引起大的局部电流密度的过大的孔，并且另一方面薄地构成的海绵结构会轻易断裂。

其他的基于PET的分离器在JP 2005/293891和CN 2009/69179中说明。

为了改进锂离子电池的特性和缩小分离器的孔大小，在EP 2077594和US 2003/0190499中说明分离器，其中相应的基于PET的无纺织物借助如例如聚偏氟乙稀(PVdF)的有机聚合物来覆层。然而，在该分离器中，尤其深度过滤器结构是不利的并且在陶瓷的情况下还引起脆性和难于制造。

发明内容

本发明的目的是，提供一种电化学能量存储器，其具有消除上述缺点的分离器。

该目的通过具有权利要求1的特征的电化学能量存储器来实现。其他的实施形式在从属权利要求中说明。

因此，本发明提出一种具有分离器的电化学能量存储器，其具有下述特征：

带正电的电极；

带负电的电极；和

电解质。

分离器将带正电的电极和带负电的电极彼此分离并且多孔地构成。分离器具有其中构成离子通道的至少一个微孔膜，所述离子通道尤其借助于离子辐射来制造。在此，离子通道相应地彼此成不同的角度。

电化学能量存储器能够为原电池或者二次电池。在此，其能够为在这两组之内任意电池类型，其中尤其带正电的电极和带负电的电极以及电解质于是由相应的材料构成。在原电池的组中，能够例如考虑锂电池。在二次电池的情况中，电化学能量存储器例如涉及如铅酸电池、铅胶体电池、硫酸钠电池、镍锂电池、锂-铁磷酸盐电池、锂-钛酸盐或者锂空气电池的电池类型。然而，尤其优选的是，电化学能量存储器为锂离子电池，其中带正电的电极包括含锂的金属氧化物并且带负电的电极适用于接收和输出锂离子。

因此，借助于离子辐射制造多微孔膜是有利的，因为由此构成明确限定的离子通道是可能的。因此，离子辐射引起离子通道的构成。因此，微孔膜于是可以除了离子辐射之外通过在制成的膜中能够在显微镜下识别的其他方法步骤来制造，如尤其通过接下来的化学刻蚀来制造那样。通过这种刻蚀，能够去除在离子辐射中裂开的分子链，以便完全地构成孔。替选的和其他的继续处理步骤是可能的。因此，该离子辐射与如所描述的刻蚀的其他可能的方法步骤相结合引起可显微镜识别的离子通道的构成。相反于具有深度过滤器的海绵状结构的现有技术中的分离器，这种根据本发明的分离器允许离子以直接的、无阻碍的路径穿透。因此，这种分离器能够同样具有相对小的孔隙率和然而极其好的离子穿透性。这种分离器于是可以同时具有较小的孔隙率以及仍然非常良好的离子穿透性。因此，该分离器还是机械相对稳定的。分离器的良好的离子穿透性显著改进电池的电特性，并且分离器的机械稳定性尤其简化了电池的制造。

分离器尤其能够具有单个的微孔膜，此外，其能够仅由该膜形成。

优选的是，微孔膜至少部分地由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)来制造并且尤其仅仅由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)来制造。由此，分离器具有在极其大的温度范围之上的稳定性。该PET分离器的熔点为220℃，并且分离器能够在-40℃至180℃的范围中无其结构变化地工作。这允许例如电池也在大的功率中工作。此外，PET能够良好地以电解质润湿并且具有相对于加工的良好特性。

优选的是，微孔膜的孔相应地构成为基本圆柱形的离子通道。“基本”表示，离子通道的直径沿着其纵向伸展能够稍微变化。在此，离子通道的圆柱形的外形能够为软管状或者尤其是管形的。在此，不同的离子通道还能够交叉。然而，在大多数孔中能够识别清晰限定的、软管状的离子通道，所述离子通道具有未分支的并且没有与其他离子通道相交的至少一个显著的纵向部段。这种孔结构是最佳的，因为能够非常准确地确定孔的横截面，并且离子穿过分离器的路径是直接的和无阻碍的。

特别地，离子通道相应地彼此成不同的角度。这表示，离子通道以相应的随机的方式沿彼此不同的空间方向延伸。优选地，离子通道不仅沿着一个维度，而是沿着分别平行于膜表面延伸的两个维度彼此成不同的角度。因此，有利的是，不同的离子通道在空间中分别彼此歪斜。由此，尤其在高的孔密度中，分离器的平均孔直径具有显著小的方差。具有部分交叠的横截面并且由此共同形成过宽的孔的平行离子通道的出现的概率被显著地降低。

下述实施例是尤其有利的，其中在分离器膜的表面和离子通道之间的角度分别为至少45°。由此限制离子通道的长度。然而，优选的是，至少50％的离子通道具有相对于分离器膜的表面的小于70°的角度。由此确保，离子通道相对于膜表面的角度分别从离子通道到离子通道足够强地不同。

离子通道分别能够朝向分离器的两侧具有开口，所述开口向外部展宽，这可显微镜识别。在此优选的是，开口分别锥形地向展宽，由此单个的离子通道能够表示为双锥形的，并且该离子通道作为整体具有“沙漏外形”的形式。由此使离子进入到离子通道变得容易，由此既有助于充电过程的特性还有助于放电过程的特性。

为了另一方面在小的内部电阻中达到良好的离子穿透性并且另一方面确保分离器的机械稳定性，分离器优选具有12μm到36μm的厚度。在此，有利的是，分离器的厚度尤其为20μm至28μm，优选为大约23μm。

为了改进分离器可以电解质来湿润的特性并且因此使得穿过分离器的离子穿透变容易，分离器能够具有流体改进可以流体湿润的特性的表面改型。在此，其能够为化学或者物理的改型。其还尤其能够为以其他材料为表面涂层，该涂层在可湿润性方面具有改进的特性。

在优选的实施形式中，分离器的孔隙率小于30％。由此改进机械和化学的稳定性。在此还更有利的是下述实施形式，其中分离器的孔隙率小于20％，尤其甚至小于15％。

此外，本发明提出了一种用于使用在电化学能量存储器中的分离器，其中分离器如上面的描述构成，所述分离器尤其多孔地构成。此外，根据本发明要求将微孔膜用作电化学能量存储器的分离器。

附图说明

下面根据附图描述本发明优选的实施形式，所述附图仅仅用于阐明而理解为限制性的。在附图中示出：

图1示出根据第一实施形式的为阐明目的而切开的、根据本发明的电池的立体图；

图2示出在离子辐射之前的、如图1的电池所具有的分离器的聚合物结构的示意图；

图3示出在离子辐射之后的、如图1的电池所具有的分离器的聚合物结构的示意图；

图4示出在离子辐射之后并且在刻蚀过程期间的、如图1的电池所具有的分离器的聚合物结构的示意图；

图5示出如图1的电池所具有的分离器的表面的显微镜照片；

图6示出垂直于如图1的电池所具有的分离器的表面的显微镜断面照片；

图7示出根据现有技术的分离器的表面的显微镜照片；

图8示出垂直于根据现有技术的分离器的表面的显微镜的断面照片；

图9示出用于制造如图1的电池所具有的分离器的装置；以及

图10示出在图9的装置中的膜的离子轰击图。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的电化学能量存储器的优选实施例的立体图。下面描述的电化学能量存储器为锂离子电池形式的二次电池。然而，该实施形式仅为根据本发明的电化学能量存储器的可能的示例。显然，根据本发明的分离器还能够使用在其他的电化学能量存储器中。

在该实施形式中，电池具有带有环绕的侧壁的基本圆柱形的壳体10，在所述壳体中以通过多孔的分离器40a和40b分离的方式设置有带正电的电极20和带负电的电极30作为电池最重要的组成部分。此外，在壳体10中存在电解质，所述电解质与两个电极20、30形成化学接触并且所述电解质围绕并且在此润湿两个分离器40a、40b。在此，负电极30具有在放电和充电过程的化学反应中活性的材料，所述材料包含石墨。在当前的实施例中，正电极20尤其包括锂金属氧化物。在此，正和带负电的电极20和30分别构成为长形、带状的微孔膜21和31。同样，在当前的实施例中，分离器40a和40b作为整体构成为膜。在此，电池具有两个相同类型的分离器40a和40b。为了制造电池，这些所述的微孔膜以正电极20-分离器40a-负电极30-分离器40b的顺序分别叠合地彼此叠放并且接下来围绕着连接销50(可能多次)卷起，其中正电极20位于径向最内部。因此，正电极20的膜21和负电极30的膜31还在卷起的状态中在每个位置上均通过两个分离器40a或者40b中相应的一个彼此分离。分离器40a和40b的结构在更下面详细描述。

连接销50沿着壳体10的纵轴线居中地设置并且沿着其长度的大部分与带正电的电极20的电极端子22连接。该电极端子22沿着正电极20的膜21的在卷起状态中的位于内部的、平行于连接销50走向的边缘构成。在此，所述电极端子设置在膜21的径向上朝内的侧上。在此，电极端子22尤其构成为，使得其能够与连接销50连接并且由此在正电极20的膜21和连接销50之间建立导电连接。

连接销50又通过导电连接与正极50连接，所述正极在该实施形式中通过覆盖面形成，所述覆盖面将圆柱形的壳体10朝向一侧密封地封闭。在此，为了密封，例如将密封件110以密封环的形式设置在壳体10和该覆盖面的外部边缘之间的。形成正极70的覆盖面的向外指向的侧尤其适于施加能够以多种方式构成的电负载(没有示出)的第一接触部。

在通过电极20、30和分离器40a、40b所形成的辊的指向正极70的侧上置放绝缘器61。绝缘器61阻止带负电的电极30与连接销50、极70或者设置在极70和负电极30之间并且导电的其他的元件的电接触。在此，由电绝缘材料制成的绝缘器61围绕连接销50并且环绕地从该连接销径向向外延伸至壳体10的侧壁。由此，在当前的实施例中确保，极70仅仅通过连接销50与线圈电连接，并且在极70和负电极30之间不会形成电池内部的短路。

为了例如在外部短路的情况下向上限制电池内部的温度，可以在连接销50和极70之间的电连接之内设置PTC热敏电阻100。热敏电阻100是温度相关的电阻器，所述电阻器在电流升高时显著地提高其电阻值并且由此向上限制电流通量和温度。通过这种方式，保护电池不受由于过高的电流通量导致的提高的温度，由此避免与其关联的、不可逆的电池损伤。

附加地，在彼此卷入的电极20、30或者分离器40a、40b和极70之间的区域中构成安全阀90。该安全阀90使得例如在电池充电期间形成的过压从电池内部向外放出。

在当前的实施例中，负电极30的膜31具有电极端子32，所述电极端子沿着膜31的在卷起的状态中的位于外部的、平行于连接销50走向的边缘置放。该电极端子32构成在膜31的在径向上朝外的侧上并且在其背离极70的端部具有接片，所述接片从膜31的径向外侧起超过其边缘径向向内延伸。电极端子32的接片与通过封闭面形成的负极80连接，所述面将壳体在对置于正极70的侧上封闭。该封闭面的外侧适用于施加在此没有示出的电负载的第二接触部。

在该形成负极80的封闭面和彼此卷入的膜21、31、40a、40b之间置放第二绝缘器62，所述第二绝缘器将负极80与正电极20电分离。在此，在电极端子32的接片区域中，在该接片和卷起的膜21、31、40a、40b之间设置第二绝缘器62。相反于第一绝缘器61，连接销50没有穿透第二绝缘器62。

下面，描述分离器40a或者40b的制造。适合用作在电池中的分离器40a或40b的分离器多孔地构成，并且在此在电池中的使用中，将带正电的电极20和带负电的电极30彼此分离。在此，所述分离器在当前的实施例中尤其对于锂离子是可穿透的。分离器40的原材料由均一的、均质的聚酯组成并且在此能够由聚碳酸酯、聚酰胺或聚酰亚胺组成或者特别地，如当前由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)组成。如在图2中阐明，该原材料在分子层面上通过多个聚合物链41构成，其中这些聚合物链根据情况可在不同的区域中形成晶体的(对应于在图2中的区域A)直至无定形(图2中的区域B)的结构。

为了制造孔，分离器40的待加工成膜的原材料在确定的时间期间经受借助离子进行的辐射。在此，该辐射基本上沿垂直于膜表面的方向进行，如在图2中借助说明辐射方向的箭头来表明。在此，在图2中背侧和前侧的膜表面分别位于左侧或者右侧上。在此，根据该辐射的强度和持续时间能够确定不同的孔密度。在此，尽管存在孔密度的局部变化，但是其相对低。如在3中所示，通过辐射，聚合物链41在离子穿过膜的相应区域中损毁或者分离。在此，在离子穿透时，分别形成损毁的聚合物链41的穿过膜延伸的路径。在图3中通过两个水平实线标出的该路径具有大约5nm至7nm的直径d(见图3)。

根据该实施形式的膜接下来浸入到包含刻蚀材料的池中并且穿过该池。为此所使用的刻蚀材料是强碱溶液，如例如氢氧化钾和氢氧化钠。通过刻蚀过程，尤其将由离子辐射所分离的聚合物链去除，由此形成穿过膜走向的孔。如在图4中示出，在刻蚀过程中，刻蚀流体流体不仅垂直于膜表面沿着通过离子辐射形成的路径传播，而且在垂直于其的所有方向上传播。在此，刻蚀流体流体在其传播中在分离器膜中形成刻蚀前沿。然而，该刻蚀前沿通过离子轰击形成的路径传播的速度V_t是重要的，即多倍地大于该刻蚀前沿沿垂直于该路径传播的速度V_b。其原因为，损毁的聚合物链使得刻蚀前沿沿通过离子辐射形成的路径的相应方向传播显著变容易。在一定时间之后，刻蚀前沿穿过膜并且构成孔。然而，为了得到宽的、并且精确地预先确定的孔直径，膜还能够更长时间地保留在具有流体刻蚀流体的池中，由此孔按照已经提及的速度Vb来展宽。

制造过程能够通过例如中和、冲洗和干燥的其他步骤来结束。为此，将分离器膜相继地牵拉通过相应的池。还能够扩展该过程并且例如包括用于将表面改型的步骤，其中改变在其中已经构成孔的微孔膜，使得改进其可以流体润湿的特性。该改型能够通过化学或者物理方法来进行。其他的制造步骤也是可能的。

如在图5和6中在显微镜图中示出，分离器40的孔43基本圆柱形地构成并且在基本直的路径上将分离器膜的上侧与下侧连接。在孔43之间构成对于离子是不可穿透的固体42。孔43具有明确确定的结构，并且离子以直线的、直接的、没有阻碍的路径通过孔43来穿过分离器40。因此，孔43为能够在分离器中通过显微镜良好识别的实际离子通道。

如在图6中能够看到，离子通道和孔43尤其分别彼此倾斜，即以彼此间成不同的角度。离子通道的这种倾斜延伸的构型通过如下方式进行：在分离器膜的辐射中，有意识地将离子沿相对于膜表面的相应的、不同的空间方向偏转。用于制造这种倾斜延伸的离子通道的可能的方法在下面借助图9和10来描述。然而，在此有利的是，离子通道相对于膜表面的角度α(见图6)分别在全部方向中为至少45°。优选的是，全部离子通道的多于50％具有相对于膜表面小于70°的角度。在此，离子通道43相对于膜表面的角度相应地在离子辐射期间通过离子穿透膜的方向来确定。通过离子通道43分别彼此倾斜地走向来确保：尤其在具有高孔密度的分离器40中，两个或更多的孔的横截面没有交叠并且由此形成具有扩大的横截面的孔。于是可能的是离子通道彼此平行地走向时。尽管可能的是，彼此倾斜走向的离子通道43例如在表面上(如在图5中多次可见)或者在在膜的另一层面上相交，也就是说在位置上具有至少部分交叠的横截面。然而，由于倾斜的、随机的布置，离子通道43在该共同的交点之外于是彼此无关并且沿不同方向地走向。此外，对于离子穿透起决定性作用的横截面通过各个离子通道的直径给出并且没有通过在与另一离子通道的交点上的共同的横截面来确定。因此，通过离子通道43的各自不同倾斜的走向能够准确限定孔的横截面，并且孔的该横截面的方差通过共同的分离器40显著保持的更低。

离子通道43能够构成为使得所述离子通道在其开口区域中漏斗形地构成，其中所述离子通道向外部锥形地展宽，其中离子通道借助所述开口在两个膜表面上通向外部。在此，离子通道能够朝膜的两侧具有漏斗形的开口，因此是双锥形的并且具有“沙漏外形”的类型。由此使得离子更容易地进入到离子通道43中。离子通道43的这种双锥形的外形在刻蚀过程期间构成，因为刻蚀化学品需要一定的持续时间，以便浸入到离子通道中并且构成所述这些离子通道。由此，相比于在离子通道的内部中，刻蚀化学品更长时间地作用在膜的表面上或者在离子通道的入口区域中。这引起构成离子通道的向外部锥形展宽的开口，这尤其在相对更厚的分离器膜中能够通过显微镜良好识别。

孔43有利地具有0.01μm至10μm的之间的直径，其中分离器40优选具有每cm²10E5至10E9个孔的孔密度。

在具体的、优选的实施例中，分离器40由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制造，其中其表面改型为使得所述分离器具有流体改进可以流体来湿润的性质的特性。分离器40的厚度为23±2μm，并且孔直径为0.2±0.02μm。孔的密度为每cm²320±40＊10E6个孔。作为关于分离器的孔穿透性的参数，每cm²这种分离器允许每分钟和每bar多于2.5升的空气通过量。在此，分离器的破裂压力大于0.95bar，并且分离器具有至超过220℃的温度稳定性。

如此构成的分离器40具有大约12％孔隙率。该数值与例如基于聚烯烃或者覆层的PET无纺织物的现有技术的分离器相比非常低。然而，在当前的分离器中的离子穿透性相比较于现有技术的分离器尤其在每时间单位穿过的离子方面显著改进。这能够借助所描述的分离器40的特殊的、直线的并且管型的孔结构(如在图5和6中示出)对比传统的分离器的孔结构来阐明。在图7中示出现有技术中的分离器40’的这种孔结构的俯视图并且在图8中示出其横截面图。为了制造孔，在此基于聚烯烃的分离器材料以拉伸方法拉开，由此形成纤维状海绵形的结构。

由此，固体42’形成多个岛状物，所述岛状物如在图7中可见通过多个分支彼此连接。在间隙中构成孔43’。但是，这些孔43’不具有圆柱形的、直线的结构，而是通过强烈折弯的并且随机的路径穿过分离器固体42’的成分支的结构来形成。由此显著地延长用于离子从分离器40’的一侧到另一侧的穿透路径，并且没有明确地确定孔直径并且具有相应大的方差。此外，在此，基于聚烯烃的材料比PET差的润湿性对于分离器的特性起到负面作用。

图9示意地示出用于制造在膜中彼此倾斜弯曲的离子通道的装置。装置具有输出离子的离子源200。在加速段220、221、222和223中的磁场之内，离子纵轴线朝靶加速，其中所述靶在此为膜260，尤其为PET膜。在此，加速段220至223的磁场强度能够分别是不同的并且尤其从加速段220至加速段223连续地上升。然而，离子的能量必须在穿过加速段220至223之后无论如何是足够高的，以便穿透靶或者膜260。由于加速段220至223的长度确保，离子在确定的角度范围之内射到靶上。这种离子加速器在现有技术中长期已知。

在离子源200和加速段220至223之间设置所谓的摇摆器210，其用用于散开离子束。摇摆器210围绕离子束并且在此经受时变的电磁场。在此，电源250为摇摆器供给交变电压。通过摇摆器210将离子束散开，离子没有点形地射到靶上的一个位置上，而是在一定宽度或者面积上分散。

待辐射的膜260在卷绕室240中卷在卷辊241之一上并且在离子辐射期间根据所提及的方法连续地从一个卷辊241缠绕到另一卷辊241上。在此，膜260延伸经过设置在两个卷辊241之间的换向辊242。在此，换向辊242正好设置在离子束的纵轴线上。由此，膜260在其被离子束所轰击的区域中具有符合换向辊242半径的半径，这在图10中示出(箭头表示散开的离子束)。这尤其引起，离子以不同的角度穿透膜260并且由此构成具有不同斜率的离子通道。因此，有意识地将膜相对于离子的辐射方向设置为使得所述膜被离子以不同的空间方向穿透。替选于此或者除此之外，当然还能够相对于膜表面偏转离子。为此尤其能够使用摇摆器。在当前的实施例中，摇摆器210还实际用于增强图10中所示的效果，其方式为摇摆器210将离子束散开为使得各个离子以相对于离子束的纵轴线而至少稍微不同的角度穿过加速段220-223移动。

膜260在离子轰击期间有利多次地、尤其至少两次地引导经过换向辊242引导或者从卷辊241之一缠绕到另一卷辊241上。由此，膜260多次经受离子轰击。有利的是，在此，膜260经受离子束为使得所形成的离子通道不仅沿着一个维度彼此倾斜走向，还沿着两个维度相应地具有不同的斜率。由此能够进一步降低具有部分交叠的横截面的平行的离子通道的出现的概率。为了实现这，膜260例如能够为了重新的离子轰击以不同的定向通过换向辊242来引导。但是，例如还能够有意识地将离子沿彼此成垂直的空间方向偏转，并且因此二维地散开。为此能够考虑不同的可能性。

本发明显然不限制于上述实施例，并且多种变形是可能的。特别地，电池不必须为锂离子电池。还不必须强制地为二次电池。电化学能量存储器能够同样良好地构成为原电池。负电极或者正电极在这种情况下相应地由其他的、对于本领域技术人员从现有技术中已知的材料来制造。同样，因此电解质具有其他的化学成分并且因此相应地不是锂离子，而是其他离子参与穿过分离器的离子运输。分离器在这种情况中当然匹配特殊的电池特性并且尤其匹配待穿透的离子的特性。此外，电池例如能够具有不同于所描述的圆柱形的结构形状而具有其他的结构形状并且例如构成为纽扣电池、扁电池或者构成为块。此外，电池能够具有分离器，所述分离器具有用于改进其物理和/或化学特性的其他表面覆层。多种其他的变形是可能的。

附图标记列表

10壳体

20带正电电极

21电极膜

22电极端子

30带负电电极

31电极膜

32电极端子

40、40’、40a、40b分离器

41聚合物链

42、42’固体

43、43’孔

50连接销

61第一绝缘器

62第二绝缘器

70正极

80负极

90安全阀

100热敏电阻

110密封件

200离子源

210摇摆器

220、221、222、223加速段

230辐射室

240卷绕室

241卷辊

242换向辊

250电源

260膜

Claims (14)

1.具有分离器(40、40a、40b)的电化学能量存储器，其中所述电化学能量存储器具有：

带正电的电极(20)，

带负电的电极(30)，和

电解质，

其中所述分离器(40、40a、40b)将所述带正电的电极(20)和所述带负电的电极(30)彼此分离并且多孔地构成，

并且其中所述分离器(40、40a、40b)具有至少一个微孔膜，在所述膜中构成离子通道(43)，所述离子通道尤其借助于离子辐射来制造，

其特征在于，

所述离子通道(43)分别彼此成不同的角度。

2.根据权利要求1所述的电化学能量存储器，其中此外，所述微孔膜借助于刻蚀来制造。

3.根据权利要求1和2之一所述的电化学能量存储器，其中所述微孔膜至少部分地由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)来制造，并且尤其仅仅由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)来制造。

4.根据上述权利要求之一所述的电化学能量存储器，其中所述微孔膜的孔(43)相应地构成为基本圆柱形的离子通道。

5.根据上述权利要求之一所述的电化学能量存储器，其中所述离子通道(43)分别朝所述分离器(40、40a、40b)的两侧具有开口，所述开口向外部展宽。

6.根据上述权利要求之一所述的电化学能量存储器，其中所述分离器(40、40a、40b)具有12μm至36μm的厚度。

7.根据上述权利要求之一所述的电化学能量存储器，其中所述分离器(40、40a、40b)具有20μm至28μm的厚度。

8.根据上述权利要求之一所述的电化学能量存储器，其中所述分离器(40、40a、40b)具有表面改型，该表面改型改进以流体来湿润的特性。

9.根据上述权利要求之一所述的电化学能量存储器，其中所述分离器(40、40a、40b)的孔隙率小于30％。

10.根据权利要求9所述的电化学能量存储器，其中所述分离器(40、40a、40b)的孔隙率小于20％。

11.根据权利要求10所述的电化学能量存储器，其中所述分离器(40、40a、40b)的孔隙率小于15％。

12.根据上述权利要求之一所述的电化学能量存储器，其中所述带正电的电极(20)具有含锂的金属氧化物并且所述带负电的电极(30)适合于接收和输出锂离子。

13.用于在根据权利要求1至12之一所述的电化学能量存储器中使用的分离器。

14.微孔膜的应用，其用作根据权利要求1至12之一所述的电化学能量存储器的分离器(40、40a、40b)。

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