CN109863258A - 用于霍尔-埃鲁电池的阴极集流器/连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产铝的电解槽(2)，其包括位于阴极下方的导电棒(7)，即，外部终端通过导体元件(30)连接的铜导电棒，导体元件(30)用于提供所述导电棒与外部总线(40)的电连接。这种导体元件(30)包括由与导体棒(7)相同或不同的高传导性金属形成的柔性连接带，例如铜。

Description

用于霍尔-埃鲁电池的阴极集流器/连接器

技术领域

本发明涉及使用霍尔-埃鲁工艺生产铝；尤其涉及用于将电池连接到外部总线的阴极导电棒/连接棒的优化。

背景技术

铝是通过霍尔-埃鲁(Hall-Heroult)工艺在高达1000℃的温度下对溶解在冰晶石基电解质中的氧化铝进行电解而被生产的。常规的霍尔-埃鲁电池由钢壳、耐火材料的绝缘内衬和保持液态金属的碳阴极构成。阴极由多个如下的阴极块构成：其中，导电棒嵌入在这些阴极块的底部以提取流经电池的电流。

许多专利出版物已经提出了不同的用于使液态金属到导电棒的末端之间的电压降最小化的方法。WO 2008/062318提出了使用高传导性材料作为现有的钢导电棒的补充并且为公开了在钢导电棒内部使用铜插入件的解决方案的WO 02/42525、WO 01/63014、WO01/27353、WO 2004/031452和WO 2005/098093提供参考。专利US 4,795,540将阴极分段并将阴极和导电棒分开。WO 2001/27353和WO 2001/063014在导电棒内部使用高传导性材料。US 2006/0151333涵盖了不同的电导率在导电棒中的使用。WO 2007/118510提出了在朝向电池中心移动时增大导电棒的截面，以改变阴极表面上的电流分布。US 5,976,333和US 6,231,745介绍了铜插入件在钢导电棒内部的使用。EP 2133446A1描述了用于改变阴极的表面几何形状以便稳定金属焊盘的表面处的波并因此使阳极到阴极距离(ACD：anode tocathode distance)最小化的阴极块布置。

WO 2011/148347描述了如下的生产铝的电池的碳阴极：该电池包括密封在碳阴极内的外壳中的高导电性插入件。这些插入件可以改变阴极体的导电性，但不参与导电棒的电流收集和提取。

熔融冰晶石的电导率非常低，通常为220Ω^-1m^-1，并且由于磁流体动力学不稳定性的形成会导致在金属浴(金属-冰晶石电解质)界面处出现波，所以ACD不能减小太多。波的存在会导致该工艺的电流效率的损失，并且不允许将能量消耗降低到临界值下。通常，在铝工业中，电流密度使得ACD中的电压降最小为0.3V/cm。当ACD为3至5cm时，ACD中的电压降通常为1.0V至1.5V。液态金属内部的磁场是在外部母线中流动的电流和内部电流的结果。液态金属内部的内部局部电流密度主要由阴极几何形状及其局部电导率来限定。磁场和电流密度产生洛伦兹力场，其本身产生金属表面轮廓(metal surface contour)、金属速度场并且限定用于磁流体动力学电池稳定性的基本环境。电池稳定性可以表示为减小ACD而不在金属焊盘的表面处产生不稳定波的能力。稳定性水平依赖于电流密度和感应磁场，但是也依赖于液态金属池的形状。池的形状依赖于阴极表面和壁架(ledge)形状。现有技术的解决方案对针对需要的磁流体动力学状态而给出的水平做出响应，以满足良好的电池稳定性(低ACD)，但是使用铜插入件的解决方案是非常昂贵的并且常常需要复杂的机械加工工艺。

WO 2016/079605(其内容通过引用的方式并入本文)描述了一种高导电性连接棒，其包括位于碳阴极的中心部分下方的中心部分并且通常直接位于阴极插槽或通孔中或者使用U形轮廓作为支撑件，高导电性连接棒的该中心部分至少使其上部外表面与碳阴极直接电接触或者通过由应用在高导电性连接棒的表面上的导电胶和/或导电柔性箔或片形成的导电界面来与碳阴极接触。高导电性连接棒选自铜、铝、银、及其合金，优选为铜或铜合金，并且包括与中心部分相邻并在中心部分的一侧或两侧上的一个或两个外部部分以及从所述外部部分向外延伸的一个或多个终端端部。高导电性导电棒的这些终端端部均串联地电连接到横截面积比高导电性连接棒更大的钢导体棒，所述钢导体棒向外延伸以便连接到外部电流供应母线。

在这种已知的布置中，优选地，高导电性金属棒的终端端部串联地电连接到形成过渡接头的钢导体棒，其中，高导电性金属棒和钢导体棒彼此部分地重叠并且通过焊接、通过导电胶和/或通过施加机械压力(例如用于实现压配合的夹具或通过热膨胀固定的接头)而固定在一起。可替代地，被固定的端部通过螺纹连接在一起。形成过渡接头的钢棒向外延伸，以连接到电池外部的母线网络，钢棒的向外延伸的端部具有增大的横截面，以减小电压降并确保电池的热平衡。

具有形成过渡接头的钢棒的已知布置令人部分满意的是，它因为小的过电压影响而产生适当的热损失。然而，铜/钢触点是复杂的并且会导致制造成本增加，而这些铜/钢触点易于随时间而劣化，从而导致接触不良。

发明内容

本发明的主要目的和第一目的在于，通过将一个铜棒(或者多个铜棒)用作从碳阴极内部直接到达电池外部的一个部件来简化导电棒系统，这个部件在先前连接有钢棒的位置处被连接。

应当理解的是，根据本发明，术语“碳阴极”是指基于无烟煤和/或石墨和/或焦炭的所有类型的阴极，无论这些阴极是烘焙的还是石墨化的。

另一目的在于，通过使用不同的技术减小铜棒的截面来实现铜棒中热通量的减少。

另一目的在于，通过使用从铜棒末端开始的铜弯曲件而直接连接主母线来进一步简化连接。

本发明的另一目的在于，铜棒能够在没有任何的中间钢元件的情况下突出到电池之外并且能够直接连接到弯曲件或母线。为了实现连接点处的理想温度(150℃到250℃)、从液态金属到连接点的理想电压降(100mV到300mV)和理想热通量(500W到1500W)，可以优选地在连接点之前在电池外部实现铜棒横截面的减小。

因此，通过提供长期可靠的连接、降低热通量并且具有较低的过电压影响，本发明能够有利地以较低的成本省掉先前的钢连接棒。

作为解释，电流从碳负极流入到铜棒中，铜棒本身必须连接到由铝制成的外部主母线，以将电流引导到下一个电池。

目的在于使电压降最小化，意味着要实现技术上可行的最低电阻。这意味着导电棒本身具有大的截面。由于高电导率，从阴极到外部母线的铜能够在合理的截面的情况下充分地发挥作用。

因为根据热力学第一定律，产生的热在稳态条件下等于热损失，所以从阴极朝向电池外部提取的热量应当尽可能小。换句话说，如果截面太大，则太多的热将离开电池，并且由于低电压，冰晶石将在阴极的表面上凝固，这是不能接受的。另外，不能在铝主母线上连接高温铜棒。

以前人们认为这些限制将使得在电池内部的铜棒到电池的外部部分之间具有棒状的钢元件。现在，已经计算出，如果我们有冷却铜棒末端的解决方案并且如果我们能够调节必须满足电池需求的热量，那么我们只能使用诸如铜等高电导率的金属来连接到电池外部。

一种用于冷却铜集流棒(current collector bar)的末端的解决方案是使用铜或铝弯曲件。另一种用于冷却铜集流棒的末端的解决方案是调节其截面。又一种用于冷却铜集流棒的末端的解决方案是安装一个大的铝块。可以由本发明单独地或者组合地设想这些或者其他解决方案。

本发明涉及组装在用于生产铝的霍尔-埃鲁电池的碳阴极中的阴极集流器和连接器组件，所述组件包括至少一个位于碳阴极下方的高导电性金属棒。高导电性金属具有比钢的电导率更大的电导率，并且优选为铜或铜合金。所述或每个高导电性导电棒包括一个或两个向外延伸到电池外盖的内部或外部的终端端部，于是所述或每个高导电性导电棒的所述终端端部均串联地电连接到用于提供与外部总线的连接的导体元件。

根据本发明的一个主要方面，提供导电棒与外部总线的电连接的导体元件包括由与导电棒相同或不同的高传导性金属形成的柔性连接带。

高导电性金属选自铜、铝、银、及其合金，优选为铜或铜合金。

因此，我们能够确定铜弯曲件的右表面具有自然对流冷却。截面限定了电压降和热传导(从电池提取的热量)，弯曲件的表面限定了在到达优选地保持在100℃-120℃之下的主导体之前降低温度所需的弯曲件热损失。

柔性连接带通常是在其末端具有铜连接件的铜或铜合金的柔性带，铜连接件具有用于直接或间接连接到导电棒的终端部分并且连接到外部总线的环或钩。当这种柔性连接器在导电棒与总线之间连接时，柔性连接器通常在其中间部分下垂或者弯曲。

导电棒的终端部分有利地包括在所述连接器附近的横截面积减小的区域，其中，终端部分的所述区域的横截面积小于所述终端部分的其余区域的横截面积。

横截面积减小的区域通常包括在导电棒的终端端部中的至少一个开口、或者凹部或厚度减小的部分。

因此，高传导性(铜)棒能够在没有任何的中间钢板或中间钢棒的情况下突出到电池之外并且能够直接连接到弯曲的导体或者连接到外部母线。横截面减小的区域设置在连接点之前，并且优选地位于电池外部。横截面减小的该区域减小了连接区域中的截面，以便以这种方式使热损失最小化，从而平衡在阴极中所产生的热。因此，其在连接点处提供了150℃到250℃的理想温度、提供了从液态金属到连接点的100mV到300mV的理想电压降并且提供了500W到1500W的理想热通量。

在一些实施例中，连接器包括由与导电棒相同或不同的高导电性金属形成的导体块，其中，导体块连接到导电棒的终端端部，使得其从所述终端端部的上方和下方突出和/或从所述终端端部的任一侧都横向地突出。

在具体实施例中，导电棒包括两个间隔开的臂，所述臂在外端处通过横向件连接，其中，导体块在外部连接到横向件，并且其中，两个间隔开的臂均包括邻接于横向件的横截面积减小的所述区域，每个臂在所述区域中的横截面积小于所述臂的其余区域的横截面积。

在这种情况下，导体块能够连接到由多个高传导性金属的带或编织物或浮凸部(embossed section)制成的柔性连接带。

所述导体块可以由铝、铜、或其合金制成，但是柔性连接带优选地由铜或铜合金制成。

在优选实施例中，导体块附接于导电棒的终端部分，使得其从所述终端部分的上方和/或下方突出和/或从所述终端部分的任一侧都横向地突出。

另外，优选地，在导体块和导电棒的相对表面之间设置有双金属板(bimetallicplate)。双金属板的与导电棒接触的一侧优选地由与导电棒相同的金属(例如，铜)制成。双金属板的与导体块接触的另一侧优选地由与导体块相同的金属(例如，铝)制成。该双金属板可以仅占据所述相对表面之间的空间，或者该双金属板可以部分地或者完全地在导体块的自由表面上延伸。

在一些实施例中，导电棒的终端部分包括延伸到所述连接器附近的外保护壳体(优选地由钢制成)。通常，这种保护壳体在设置有横截面减小的所述区域的情况下将中止在横截面减小的所述区域之外，或者在设置有所述横杆的情况下将中止在所述横杆之外。导电棒和保护壳体之间的空间选择性地填充有低电导率的材料，例如，基于陶瓷或无定形碳的材料，优选为陶瓷材料。这种无定形碳可以是焦炭或无烟煤。陶瓷材料可以是陶瓷纤维片、陶瓷纤维棉或颗粒。

在所有实施例中，至少一个阴极由碳构成，碳的重量百分比为至少50％，优选地重量百分比为至少60％，更优选地重量百分比为至少80％，甚至更优选地重量百分比为至少90％，并且最优选地重量百分比为至少95％。

在另一实施例中，阴极的上部(通常为其上表面)可以含有至少一种耐火硬质金属化合物，例如TiB2，并且阴极的下部由碳和/或石墨制成，例如，特别是含有无烟煤的无定形碳。

根据本发明的阴极集流器和连接器组件可以包括WO 2016/079605中描述的全部特征。例如，铜集流器通常将直接接触阴极的碳块。特别地，新发明可以包括例如WO 2016/079605的以下特征。

高导电性金属的上部表面和可选的侧面可以被粗糙化或设置有凹部(例如，凹槽)或突起(例如，翅片)，以增强与碳阴极的接触。

当高导电性金属和碳阴极之间存在传导性界面时，这种传导性界面可以选自(优选为铜、铜合金、镍或镍合金的)金属布、网或泡沫、或者石墨箔或织物、或者传导性胶层、或者它们的组合。有利地，传导性界面包括可通过将固体含碳组分与双组分可硬化胶的液体组分混合而获得的碳基导电胶。

取决于电池设计，高导电性金属棒的侧面和可选的底部可以直接或间接地接触与碳阴极接触的捣固糊(ramming paste)或耐火砖。

高导电性金属棒能够被机械加工成具有至少一个插槽或设置有另一个空间，插槽或空间被布置成通过允许高导电性金属向内膨胀到由插槽提供的空间中来补偿阴极中的棒的热膨胀。

由于高导电性金属上的阴极的重量，并且通过高导电性金属的受控的热膨胀，阴极碳能够电接触高导电性金属的开口的上部外表面。

高导电性连接棒的外部部分通常在电池底部的导电部分下方延伸或穿过电池底部的导电部分延伸，在这种情况下，高导电性连接棒的这些外部部分与电池底部的导电部分电绝缘，尤其是与碳阴极的侧面部分或捣固糊电绝缘。高导电性金属棒的一些区域通过被包裹在绝缘体中而方便地与电池底部的导电部分绝缘，尤其是通过被包裹在一片或多片绝缘材料(诸如缠绕在所述外部部分周围的氧化铝)中、或者一层电绝缘胶或水泥中、或者任何可以承受高达1200℃的绝缘材料中而方便地与电池底部的导电部分绝缘。

阴极集流器的中心区域中的高导电性金属棒可以保持为U形轮廓，该U形轮廓由在霍尔-埃鲁电池阴极中的温度下保持其强度的材料制成。这种U形轮廓可以具有位于所述棒下方的底部、可选的至少一个直立翅片、以及侧面区域，所述棒安置在所述底部上，所述侧面区域在侧面上延伸并与高传导性棒的侧面间隔开或接触。所述高传导性棒至少具有上部部分，并且可选地还具有通过U形轮廓保持自由的侧面部分，以使得高导电性金属能够直接地接触碳阴极或者经由传导性界面来接触碳阴极。高导电性金属的开口的上部直接地或经由传导性界面与碳阴极接触，并且优选地高导电性金属的侧面也直接地或经由传导性界面与碳阴极接触。U形轮廓通常由诸如钢等金属制成或者由混凝土或陶瓷制成。

使用根据WO 2016/079605的阴极集流棒可以增加碳阴极的传导性，使得阴极块的有用高度能够根据原始的阴极设计和新导电棒的高传导性金属的上接触轮廓的设计而增加10％到30％。通过增大阴极块的高度，可以相应地增加阴极的使用寿命，并且由此可以相应地增加电池的使用寿命。

使用根据WO 2016/079605的阴极集流棒还会在液态金属中和/或碳阴极内部导致优化的电流分布，这允许在较低电压下操作电池。较低的电压是由较低的阳极到阴极距离(ACD)引起的，和/或较低的电压导致碳阴极内部的从液态金属到导电棒的末端的较低的电压降。

通过在高传导性棒中机械加工一个或多个插槽或者通过使用至少两个间隔开的棒，能够实现与碳阴极相关的热膨胀的控制。

附图说明

将参照附图以示例的方式进一步说明本发明，其中：

图1A是穿过配备有现有技术的导电棒和连接棒布置的霍尔-埃鲁电池的示意性横截面。

图1B是配备有根据本发明的导电棒和连接棒布置的霍尔-埃鲁电池的示意性图。

图2是示出了铜导电棒与外部母线的连接的示意性立体图。

图3是示出了在导电棒中设置横截面减小的区域的一种可能性的示意图。

图4图示了导电棒的末端处的温度降低。

图5示出了截面和连接区域减小的弯曲棒。

图6示出了用于减小导电棒的横截面的不同形状的孔的示例。

图7图示了减小导电棒的横截面的另一种方式。

图8示出了铜柔性带的两个示例。

图9A和图9B图示了用于对没有横截面减小的区域的导电棒的效果和具有横截面减小的区域的导电棒的效果进行比较的测试装置。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据WO 2016/079605的霍尔-埃鲁生产铝的电池1，电池1包括碳阴极电池底部4、位于碳阴极电池底部4上的液体阴极铝池2、位于铝池2的顶部上的氟化物(即，冰晶石)基熔融电解质3和多个悬浮在电解质3中的阳极5，电解质3含有溶解的氧化铝。还示出了电池盖6、根据本发明的从电池容器8的外部引导到碳电池底部4中的阴极集流棒7、以及阳极悬挂杆9。可以看出，导电棒7划分成多个区域。区域10是电绝缘的并且区域11由多个层构成。熔融电解质3容纳在凝固的电解质的外壳12(crust)中。

WO 2016/079605的基本考虑在于，横截面积增大的钢棒18以电串联的方式连接到导电棒7的末端并且突出到电池1的外部，以连接到外部电流源。例如，导电棒的区域10是通过被包裹在氧化铝片中或者通过被装入电绝缘胶或水泥中而电绝缘的。

图1B示意性地示出了配备有根据本发明的导电棒和连接棒布置的霍尔-埃鲁电池。此处，铜导电棒7经由中间铝块20和铜柔性连接器30而直接连接到主母线40。

图2是示出了铜导电棒7与外部母线40的连接的示例的放大立体图。如图所示，在该示例中，导电棒7包括两个平行的间隔开的臂，这两个臂在外端处通过横向件连接。比间隔开的臂7更宽并且远高于间隔开的臂7的铝导体块20在外部连接到横向件。两个间隔开的臂均包括邻接于横向件的区域15，在该示例中，通过在相对的臂中具有与连接区域相邻的圆形孔，每个臂在区域15中的横截面积小于所述臂的其余区域的横截面积。

与导电棒7相比，铝导体块20是块状的，并且附接于导电棒的横向件，使得它从导电棒7的终端部分的上方和下方突出并且从任一侧都横向地突出。如图所示，导体块20的与导电棒7相对的突出的底部部分与铜柔性连接器30连接，铜柔性连接器30在其另一末端连接到母线40，该柔性连接器30在中间下垂。

例如，当导体块20由铝制成时，其尺寸通常可以是220×120×50mm，但是当使用铜弯曲件时，能够省掉该块20。

图3是示出了在导电棒中设置横截面减小的区域16的一种可能性(即，通过减小沿着横向件的并且与横向件相邻的厚度)的示意图。

图4图示了导电棒的末端处的温度降低。通常，碳阴极内部的温度接近950℃，并且当离开阴极时在铜棒/弯曲件界面处温度下降至达到大约200℃。

图5示出了在连接区域17中截面减小的弯曲棒7。弯曲区域用于将铜棒的末端螺栓连接到铜弯曲件和/或螺栓连接到固体界面20。

图6示出了用于减小导电棒7在区域15中的横截面的不同形状的孔的示例。图6a示出了圆形或可选的椭圆形开口。图6b示出了在其边缘处呈圆形的窄矩形形状的开口。6c示出了具有圆形边缘的方形开口并且6d示出了具有圆形边缘的菱形形状。图6e示出了组合在一起的五个圆形开口的阵列。

图7图示了通过在两个辊子22之间进行压缩来减小导电棒7的横截面以形成通过辊子成形的横截面减小的区域15的另一种方式。

图8示出了用于将块20连接到外部总线40的铜柔性带30的两个示例。每个柔性带30由锯齿状的或带棱纹的或编织的铜带32构成，铜带32在任一末端处都具有用于连接到块20或总线40的铜固体连接器34。连接器34具有用于形成连接的中心圆形开口，因此铜棒7的一端能够螺栓连接到柔性带30的一端或者螺栓连接到块20的下侧，并且柔性带30的另一端能够被夹紧到主母线40。

为了随着时间实现非常低的接触电压，诸如ECOCONTACT^TM等特殊导电性金属泡沫能够在铜铝触点(30/20)和铜铜触点(30/40)处使用。

这些铜柔性带30能够有利地用于替代当前的铝弯曲件。与铝弯曲件相比，铜弯曲件的优点有很多：

-快速实施

-简化过程高度灵活

-较低的电压降

-容易找到合适的部分

-铜棒上没有机械应力。

外部电压的下降可能是显著的。

图9A和图9B图示了用于对没有横截面减小的区域的导电棒的效果和具有横截面减小的区域的导电棒的效果进行比较的测试装置。

如图9A所示，没有横截面减小的区域的导电棒7连接到铝块20，铝块20进而又通过铜柔性连接器30而连接到外部总线40。图9B示出了类似的装置，除了导电棒7具有横截面减小的区域15，即，具有通过在构成导电棒7的两个臂的相对侧中有相对的成对的凹槽而形成的横截面减小的区域15。这两个装置经过相同的测试条件并测量棒的温度。对于没有横截面减小的区域的导电棒和具有横截面减小的区域的导电棒，导电棒的末端处(即，终端的横向件的位置处)的温度分别为241℃和218℃。

Claims (15)

1.组装在用于生产铝的霍尔-埃鲁电池的碳阴极中的阴极集流器和连接器组件，所述组件包括至少一个位于所述碳阴极下方的高导电性金属棒，所述高导电性金属具有比钢的电导率更大的电导率，其中，所述或每个高导电性导电棒包括一个或两个朝向连接器向外延伸到电池外盖的内部或外部的终端端部，于是所述或每个高导电性导电棒的所述终端端部均串联地电连接到用于提供与外部总线的连接的导体元件，其特征在于，

提供所述导电棒与外部总线的电连接的所述导体元件包括由与所述导体棒相同或不同的高传导性金属形成的柔性连接带。

2.根据权利要求1所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述高导电性金属选自铜、铝、银、及其合金，优选为铜或铜合金。

3.根据权利要求1或2所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述柔性连接带是在其末端处具有固体铜连接件的铜或铜合金的柔性带，所述连接件具有用于直接地或间接地连接到所述导电棒的所述终端部分并且连接到外部总线的环或钩。

4.根据前述权利要求中任一项所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述导电棒的所述终端部分包括位于所述连接器附近的横截面积减小的区域，其中，所述终端部分的所述区域的所述横截面积小于所述终端部分的其余区域的所述横截面积。

5.根据权利要求4所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述横截面积减小的区域包括在所述导电棒的所述终端端部中的至少一个开口、或者凹部或厚度减小的部分。

6.根据前述权利要求中任一项所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述连接器包括由与所述导电棒相同或不同的高导电性金属形成的导体块，并且其中，所述导体块附接到所述导电棒的所述终端端部，使得所述导体块从所述终端端部的上方和下方突出和/或从所述终端端部的任一侧都横向地突出。

7.根据权利要求6所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述导电棒包括两个间隔开的臂，这两个臂在外端处通过横向件连接，其中，所述导体块在外部连接到所述横向件，并且其中，所述两个间隔开的臂均包括邻接于所述横向件的所述区域，每个臂在所述区域中的所述横截面积小于所述臂的其余区域的所述横截面积。

8.根据权利要求6或7所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述导体块连接到由多个高传导性金属的带或编织物或浮凸部制成的所述柔性连接带，并且其中，所述导体块优选地由铝、铜、及其合金制成，并且所述柔性连接带由铜或铜合金制成。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的阴极集流器和连接器组件，其包括位于所述导体块和所述导电棒的相对表面之间的双金属板。

10.根据前述权利要求中任一项所述的阴极集流器和连接器组件，其中，铜或铜合金的所述导电棒与所述碳阴极直接电接触并且从所述碳阴极下方延伸至所述电池外部的所述导电棒的所述终端端部，其中，铜或铜合金的所述导电棒连接到由铜或铜合金制成的所述柔性带。

11.根据前述权利要求中任一项所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述导电棒的所述终端部分包括延伸到所述连接器附近的金属的外保护壳体。

12.根据权利要求11所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述导电棒和所述保护壳体之间的所述空间选择性地填充有低电导率和低热导率的可压缩材料。

13.根据前述权利要求中任一项所述的阴极集流器和连接器组件，其中，至少一个阴极包含碳和/或石墨，碳的重量百分比为至少50％，优选地碳的重量百分比为至少60％，更优选地碳的重量百分比为至少80％，甚至更优选地碳的重量百分比为至少90％，并且最优选地碳的重量百分比为至少95％。

14.根据前述权利要求中任一项所述的阴极集流器和连接器组件，其中，所述阴极的上部包含至少一种耐火硬质金属化合物，例如TiB2，并且所述阴极的下部由碳制成。

15.用于生产铝的霍尔-埃鲁电池，其配备有根据前述权利要求中任一项所述的阴极集流器和连接器组件。