DE102013214284A1 - Storage structure and method of manufacture - Google Patents

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Abstract

Erfindungsgemäß ist eine Speicherstruktur für eine Festelektrolyt-Batterie vorgesehen, bei der eine funktionalisierende metallische Phase eingelagert ist. Die erfindungsgemäße Einbringung einer funktionalisierenden metallischen Phase bewirkt eine Erhöhung der Reaktionsrate der im Betrieb der Festelektrolyt-Batterie ablaufenden Redox-Reaktionen.According to the invention, a storage structure for a solid electrolyte battery is provided in which a functionalizing metallic phase is incorporated. The introduction of a functionalized metallic phase according to the invention causes an increase in the reaction rate of the redox reactions occurring during operation of the solid electrolyte battery.

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicherstruktur für eine Festelektrolyt-Batterie und ein Verfahren zu deren Herstellung. The invention relates to a storage structure for a solid electrolyte battery and a method for the production thereof.

Festelektrolyt-Batterien beruhen auf dem Wirkungsprinzip von Festelektrolyt-Brennstoffzellen, welche durch eine zusätzliche Vorsehung mindestens eines Speicherelements zu einer Festelektrolyt-Batterie erweitert werden. Gattungsmäßig bekannte Festelektrolyt-Brennstoffzellen, beispielsweise oxidkeramische Brennstoffzellen, in der Fachwelt auch als SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) bezeichnet, sind aus der internationalen Veröffentlichungsschrift WO 2011/019455 A1 bekannt, in welcher auf das Konzept von SOFC-abgeleiteten Festelektrolyt-Batterien näher eingegangen wird. Derartige Festelektrolyt-Batterien arbeiten mit einer Betriebstemperatur oberhalb von 500°C, bei welcher der Festelektrolyt eine hinreichende Ionenleitfähigkeit für Sauerstoffionen aufweist. Solid electrolyte batteries are based on the principle of action of solid electrolyte fuel cells, which are extended by an additional providence of at least one storage element to a solid electrolyte battery. Generically known solid electrolyte fuel cells, for example, oxide ceramic fuel cells, referred to in the art as SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) are from the international publication WO 2011/019455 A1 in which the concept of SOFC-derived solid electrolyte batteries is discussed in more detail. Such solid electrolyte batteries operate at an operating temperature above 500 ° C, at which the solid electrolyte has a sufficient ionic conductivity for oxygen ions.

Ein zum Betrieb einer wiederaufladbaren Festelektrolyt-Batterie vorgesehenes Speichermedium als Bestandteil zumindest eines Speicherelements der Festelektrolyt-Batterie umfasst üblicherweise Partikel, welche zur Bildung eines Redoxpaares geeignet sind. Die Partikel bestehen üblicherweise aus Metall und/oder Metalloxid. Je nach Batteriezustand (Laden oder Entladen) wird dieses Speichermedium reduziert oder oxidiert. Die Speicherstruktur weist üblicherweise eine gasdurchlässige poröse Mikrostruktur, also einen skelettartigen Aufbau des Speichermediums mit hoher offener Porosität auf. A storage medium provided for operating a rechargeable solid electrolyte battery as a component of at least one storage element of the solid electrolyte battery usually comprises particles which are suitable for forming a redox pair. The particles usually consist of metal and / or metal oxide. Depending on the battery condition (charging or discharging), this storage medium is reduced or oxidized. The storage structure usually has a gas-permeable porous microstructure, that is to say a skeletal structure of the storage medium with a high open porosity.

Bei einer Vielzahl zyklischer Lade- und Entlade-, also Reduktions- und Oxidationsvorgänge des Speichermediums neigt das Speichermedium bei den anliegenden hohen Betriebstemperaturen dazu, dass die Partikel des aktiven Speichermediums vergröbern und/oder versintern. Eine derartige Agglomeration der Partikel des aktiven Speichermediums führt zu einer kontinuierlichen Reduktion aktiver Oberflächen von Partikeln des Speichermediums, welche zu einer Degradation der Reaktionskinetik führt. Diese Degradation macht sich durch eine zunehmend schlechtere Lade- und Entladecharakteristik sowie durch eine Abnahme der Nutzkapazität der Festelektrolyt-Batterie bemerkbar. During a multiplicity of cyclic charging and discharging, ie reduction and oxidation processes, of the storage medium, the storage medium, at the high operating temperatures applied, tends to coarsen and / or sinter the particles of the active storage medium. Such agglomeration of the particles of the active storage medium leads to a continuous reduction of active surfaces of particles of the storage medium, which leads to a degradation of the reaction kinetics. This degradation is noticeable by an increasingly poorer charging and discharging characteristics and by a decrease in the useful capacity of the solid electrolyte battery.

Zur Lösung dieses Problems der Agglomeration wurden bereits Speicherstrukturen unter Verwendung von Speichermedien auf Basis von Oxid-dispersionsverfestigten Partikeln, oder ODS-Partikeln (Oxide Dispersion Strengthened), vorgeschlagen. Eine derartige Speicherstruktur zeichnet sich durch eine höhere Langzeitbeständigkeit aus, welche eine höhere realisierbare Zyklenzahl von Lade- und Entladevorgängen ohne wesentliche Einbußen der Nutzkapazität gewährleistet. In order to solve this problem of agglomeration, storage structures have already been proposed using storage media based on oxide dispersion strengthened particles, or ODS particles (Oxide Dispersion Strengthened). Such a memory structure is characterized by a higher long-term stability, which ensures a higher viable number of cycles of charging and discharging without significant loss of useful capacity.

Weiterhin ist eine Verwendung einer keramischen Matrix bekannt, welche intergranular, also zwischen den Partikeln des Speichermediums, ein Stützskelett zur Beabstandung der Partikel des Speichermediums bildet. Furthermore, a use of a ceramic matrix is known, which forms intergranular, ie between the particles of the storage medium, a supporting skeleton for spacing the particles of the storage medium.

Sowohl die keramischen Bestandteile der Oxid-dispersionsverfestigten Partikel als auch die grobkörnige keramische Matrix sind bei den gewählten Arbeitstemperaturen der Festelektrolyt-Batterie inert gegenüber mit dem Speichermedium ablaufenden Redox-Reaktionen und werden daher auch als Inertmaterial bezeichnet. Both the ceramic constituents of the oxide dispersion-strengthened particles and the coarse-grained ceramic matrix are inert at the selected operating temperatures of the solid electrolyte battery against redox reactions occurring with the storage medium and are therefore also referred to as inert material.

Wenngleich eine Verwendung von Inertmaterial eine Agglomeration der Partikel des Speichermediums verlangsamt, hat sich in der Praxis herausgestellt, dass diese Maßnahme nicht ausreicht, um eine kontinuierliche Agglomeration der Speichermaterialpartikel langfristig zu reduzieren. Although use of inert material slows agglomeration of the particles of the storage medium, it has been found in practice that this measure is not sufficient to reduce long-term continuous agglomeration of the storage material particles.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Speicherstruktur anzugeben, durch die eine Agglomeration der Speichermaterialpartikel im Vergleich zu bekannten Speicherstrukturen weiter reduziert wird. The object of the invention is to provide a memory structure by means of which an agglomeration of the storage material particles is further reduced in comparison with known memory structures.

Die Aufgabe wird durch eine Speicherstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. The object is achieved by a memory structure having the features of patent claim 1.

Erfindungsgemäß ist eine Speicherstruktur für eine Festelektrolyt-Batterie vorgesehen, bei der eine funktionalisierende metallische Phase eingelagert ist. Die funktionalisierende metallische Phase ist vorzugsweise im Oberflächenbereich der Speicherstruktur eingebracht, kann sich aber auch in tiefere Bereiche der Speicherstruktur, in der Fachwelt auch als Bulk bezeichnet, erstrecken. According to the invention, a storage structure for a solid electrolyte battery is provided in which a functionalizing metallic phase is incorporated. The functionalizing metallic phase is preferably incorporated in the surface area of the storage structure, but may also extend into deeper areas of the storage structure, which is also referred to in the art as a bulk.

Unter einer Funktionalisierung im allgemeinen Sinn wird eine Verbesserung einer Reaktionskinetik von Reaktionsabläufen durch Einbringung von nicht primär an einer ablaufenden Reaktion beteiligten funktionalisierendem Material verstanden. Je nach Art des funktionalisierenden Materials wirkt diese Funktionalisierung auch katalytisch auf die Reaktionskinetik. Functionalization in the general sense is understood to mean an improvement in the reaction kinetics of reaction processes by introducing functionalizing material that is not primarily involved in an ongoing reaction. Depending on the type of functionalizing material, this functionalization also acts catalytically on the reaction kinetics.

Die erfindungsgemäße Einbringung einer funktionalisierenden metallischen Phase bewirkt eine Erhöhung der Reaktionsrate der im Betrieb der Festelektrolyt-Batterie ablaufenden Redox-Reaktionen. Diese Erhöhung der Reaktionsrate in einer erfindungsgemäß funktionalisierten Speicherstruktur macht sich bei einem gleichbleibenden Gewichtsanteil des Speichermediums im Vergleich zu einer herkömmlichen, nicht-funktionalisierten Speicherstruktur insbesondere durch eine erhöhte Stromdichte bemerkbar. In vorteilhafter Weise liefert eine mit den erfindungsgemäßen Mitteln versehene Festelektrolyt-Batterie eine kurzzeitig höhere elektrische Leistung als Festelektrolyt-Batterien mit im Stand der Technik bekannten Speicherstrukturen. The introduction of a functionalized metallic phase according to the invention causes an increase in the reaction rate of the redox reactions occurring during operation of the solid electrolyte battery. This increase in the reaction rate in a functionalized memory structure which is functional according to the invention is achieved, in particular, by an increased current density, given a constant proportion by weight of the storage medium in comparison to a conventional, non-functionalized storage structure noticeable. Advantageously, a solid electrolyte battery provided with the means according to the invention provides a short-term higher electrical output than solid electrolyte batteries with memory structures known in the prior art.

Alternativ, falls eine kurzzeitige Spitzenleistung aufgrund der Betriebsweise der Festelektrolyt-Batterie üblicherweise nicht gefordert ist, kann die mit den erfindungsgemäßen Mitteln funktionalisierte Speicherstruktur in vorteilhafter Weise mit einem reduzierten Gewichtsanteil des Speichermediums bei gleichbleibender Ladungskapazität hergestellt werden. Alternatively, if short-term peak performance is usually not required due to the mode of operation of the solid electrolyte battery, the memory structure functionalized with the agents according to the invention can advantageously be produced with a reduced weight fraction of the storage medium while maintaining the charge capacity.

Die Erfindung wird weiterhin durch zwei nebengeordnete Verfahren zur Herstellung einer Speicherstruktur für eine Festelektrolyt-Batterie gelöst. The invention is further achieved by two adjacent methods for producing a storage structure for a solid electrolyte battery.

Gemäß einem ersten Verfahren zur Herstellung einer Speicherstruktur wird ein Grundkörper der Speicherstruktur mit einer chemischen Vorstufe einer funktionalisierenden metallischen Verbindung infiltriert. Anschließend ist eine Temperaturbehandlung des Grundkörpers mittels einer einstellbaren Temperatur und einer einstellbaren Zeitdauer vorgesehen. Der Grundkörper wird beispielsweise in einem üblichen Sinterungsverfahren gefertigt und besteht vorzugsweise aus Oxiddispersionsverfestigten Partikeln des Speichermediums, welche in einer grobkörnige keramischen Matrix eingelagert sind. According to a first method for producing a memory structure, a main body of the memory structure is infiltrated with a chemical precursor of a functionalizing metallic compound. Subsequently, a temperature treatment of the base body by means of an adjustable temperature and an adjustable period of time is provided. The main body is manufactured, for example, in a conventional sintering process and preferably consists of oxide dispersion-solidified particles of the storage medium, which are embedded in a coarse-grained ceramic matrix.

Gemäß einem zweiten nebengeordneten Verfahren werden die Partikel des Speichermediums funktionalisiert, bevor der Grundkörper der Speicherstruktur hergestellt wird. Im Einzelnen erfolgt ein Infiltrieren von Partikeln des Speichermediums mit der chemischen Vorstufe der funktionalisierenden metallischen Verbindung, anschließend wird eine Temperaturbehandlung der infiltrierten Partikel mittels einer einstellbaren Temperatur und einer einstellbaren Zeitdauer durchgeführt. Schließlich wird der Grundkörper der Speicherstruktur aus den wie vorbeschrieben funktionalisierten Partikeln hergestellt. According to a second method, the particles of the storage medium are functionalized before the main body of the storage structure is produced. In detail, particles of the storage medium are infiltrated with the chemical precursor of the functionalizing metallic compound, followed by temperature treatment of the infiltrated particles by means of an adjustable temperature and an adjustable period of time. Finally, the main body of the storage structure is made of the functionalized particles as described above.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Als besonders geeignete funktionalisierende Stoffe haben sich Metalle oder Metallverbindungen erwiesen, welche ein Element aus einer Gruppe der Übergangsmetalle, Erdalkalimetalle, Lanthanoide und/oder der Borgruppe enthalten, insbesondere Cer, Aluminium, Barium, Nickel, Kupfer, Magnesium und/oder Molybdän bzw. eine Verbindung der besagten Elemente. Metals or metal compounds which contain an element from a group of transition metals, alkaline earth metals, lanthanides and / or the boron group, in particular cerium, aluminum, barium, nickel, copper, magnesium and / or molybdenum, or have proved to be particularly suitable functionalizing substances Connection of said elements.

In vorteilhafter Weise liegt die funktionalisierende metallische Phase als separate Phase, also beispielsweise neben einem Speichermedium und einem Inertmaterial in der Speicherstruktur vor. Advantageously, the functionalizing metallic phase is present as a separate phase, ie, for example, next to a storage medium and an inert material in the storage structure.

Als besonders geeignet erweist sich ein Gesamtanteil der funktionalisierenden metallischen Phase in der Speicherstruktur, welcher in einem Bereich von ca. 0,5 bis 3 Gewichtsprozent liegt. Particularly suitable is a total proportion of the functionalizing metallic phase in the storage structure, which is in a range of about 0.5 to 3 percent by weight.

Im Folgenden werden die Erfindung sowie ihre vorteilhaften Ausgestaltungen und Ausführungsformen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: In the following the invention and its advantageous embodiments and embodiments will be explained in more detail with reference to drawings. Showing:

1 eine schematische Darstellung eines exemplarischen Aufbaus und einer Wirkungsweise einer Festelektrolyt-Batterie; 1 a schematic representation of an exemplary structure and an operation of a solid electrolyte battery;

2 eine schematische Darstellung eines Mikrogefüges einer erfindungsgemäßen Speicherstruktur gemäß einer ersten Ausgestaltung; und 2 a schematic representation of a microstructure of a memory structure according to the invention according to a first embodiment; and

3 eine schematische Darstellung eines Mikrogefüges einer erfindungsgemäßen Speicherstruktur gemäß einer zweiten Ausgestaltung. 3 a schematic representation of a microstructure of a memory structure according to the invention according to a second embodiment.

Die Figuren sind zugunsten einer anschaulichen Darstellungsweise nicht notwendigerweise maßstabsgerecht dargestellt, insbesondere entsprechen die Größenverhältnisse der dargestellten Figurenelemente – sowohl für sich als auch im Verhältnis zueinander – nicht notwendigerweise der Realität. The figures are not necessarily drawn to scale in favor of an illustrative presentation, in particular, the proportions of the illustrated figure elements do not necessarily correspond to reality, both individually and in relation to one another.

1 zeigt eine exemplarische Strukturdarstellung zur Darstellung einer Wirkungsweise einer Festelektrolyt-Batterie, soweit diese für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung relevant ist. Aufgrund der schematischen Darstellung werden daher nicht alle Komponenten einer solchen Festelektrolyt-Batterie betrachtet. 1 shows an exemplary structure diagram for illustrating an operation of a solid electrolyte battery, as far as it is relevant to the description of the present invention. Due to the schematic representation, therefore, not all components of such a solid electrolyte battery are considered.

Die Wirkungsweise einer Festelektrolyt-Batterie besteht darin, dass an einer – in der Zeichnung unten angeordneten und mit einem eingekreisten Pluszeichen symbolisierten – positiven Elektrode, die auch als Luftelektrode 16 bezeichnet wird, ein Prozessgas, insbesondere Luft, über eine Gaszufuhr 14 zugeführt wird, wobei beim Entladen – gemäß einem in der rechten Bildseite dargestellten Stromkreis – der Luft Sauerstoff entzogen wird. Der Sauerstoff gelangt in Form von Sauerstoffionen O2– durch einen an der positiven Elektrode anliegenden Feststoffelektrolyten 18, zu einer – in der Zeichnung oben angeordneten und mit einem eingekreisten Minuszeichen symbolisierten – negativen Elektrode 20, die auch als Speicherelektrode bezeichnet wird. Diese steht über ein gasförmiges Redoxpaar, z.B. ein Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisch mit einer porösen Speicherstruktur 2 in Verbindung. The mode of action of a solid electrolyte battery is that at a - arranged in the drawing below and symbolized with a circled plus sign - positive electrode, which also serves as an air electrode 16 is a process gas, in particular air, via a gas supply 14 is fed, wherein the discharge of oxygen - is extracted from the air - according to a circuit shown in the right image page - the air. The oxygen passes in the form of oxygen ions O 2- through a voltage applied to the positive electrode solid electrolyte 18 , to a - arranged in the drawing above and symbolized by a circled minus sign - negative electrode 20 , which is also referred to as a storage electrode. This is via a gaseous redox pair, for example a hydrogen-steam mixture with a porous storage structure 2 in connection.

Würde an der negativen Elektrode 20 eine dichte Schicht des aktiven Speichermediums vorliegen, so würde die Ladekapazität der Festelektrolyt-Batterie schnell erschöpft werden. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, an der negativen Elektrode 20 als Speichermedium eine Speicherstruktur 2 aus porösem Material einzusetzen, das ein oxidierbares Material als Speichermedium, bevorzugt in Form von Metall bzw. Metalloxid, beispielsweise Eisen und Eisenoxid und/oder Nickel und Nickeloxid, enthält. Would be at the negative electrode 20 a dense layer of the active storage medium, the charge capacity of the solid electrolyte battery would be exhausted quickly. For this reason it is expedient, at the negative electrode 20 as storage medium a memory structure 2 use of porous material containing an oxidizable material as a storage medium, preferably in the form of metal or metal oxide, for example iron and iron oxide and / or nickel and nickel oxide.

Über ein im Betriebszustand der Batterie gasförmiges Redoxpaar, beispielsweise ein Gemisch aus H2/H2O, werden die durch den Festkörperelektrolyt 18 transportierten Sauerstoffionen nach ihrer Entladung an der negativen Elektrode in Form von Wasserdampf durch Porenkanäle der porösen Speicherstruktur 2, die das aktive Speichermedium umfasst, transportiert. Je nachdem, ob ein Entlade- oder Ladevorgang vorliegt, wird das Metall bzw. das Metalloxid oxidiert oder reduziert und der hierfür benötigte Sauerstoff durch das gasförmige Redoxpaar H2/H2O angeliefert oder zum Festkörperelektrolyten 18 bzw. zur negativen Elektrode 20 zurück transportiert. Dieser Mechanismus des Sauerstofftransportes über ein gasförmiges Redoxpaar wird als Shuttle-Mechanismus, das gasförmige Redoxpaar demzufolge auch als Shuttle-Gas bezeichnet. About a gaseous redox pair in the operating state of the battery, for example, a mixture of H 2 / H 2 O, which are through the solid electrolyte 18 transported oxygen ions after their discharge at the negative electrode in the form of water vapor through pore channels of the porous storage structure 2 , which includes the active storage medium transported. Depending on whether a discharge or charging process is present, the metal or the metal oxide is oxidized or reduced and the oxygen required for this purpose is supplied by the gaseous redox couple H 2 / H 2 O or to the solid electrolyte 18 or to the negative electrode 20 transported back. This mechanism of oxygen transport via a gaseous redox couple is referred to as a shuttle mechanism, the gaseous redox couple consequently also as a shuttle gas.

Die Diffusion der Sauerstoffionen durch den Feststoffelektrolyten 18 benötigt eine hohe Betriebstemperatur von 600 bis 900°C der beschriebenen Festelektrolyt-Batterie. Der genannte Betriebstemperaturbereich ist des Weiteren für eine optimale Zusammensetzung des gasförmigen Redoxpaares H2/H2O im Gleichgewicht mit dem Speichermedium vorteilhaft. Bei einer derartigen Betriebstemperatur sind nicht nur die Elektroden 16 und 20 und der Elektrolyt 18 einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt, sondern auch die Speicherstruktur 2, die das Speichermedium umfasst. Bei den stetigen Zyklen von Oxidation und Reduktion neigt das aktive Speichermedium dazu, zu versintern und/oder zu vergröbern. The diffusion of oxygen ions through the solid electrolyte 18 requires a high operating temperature of 600 to 900 ° C the described solid electrolyte battery. Said operating temperature range is also responsible for an optimal composition of the gaseous redox couple H 2 / H 2 O advantageous in equilibrium with the storage medium. At such an operating temperature, not only are the electrodes 16 and 20 and the electrolyte 18 exposed to high thermal stress, but also the memory structure 2 that includes the storage medium. With the steady cycles of oxidation and reduction, the active storage medium tends to sinter and / or coarsen.

Versintern bedeutet, dass einzelne Körner fortschreitend durch Diffusionsprozesse miteinander verschmelzen, wobei sowohl die reaktive Oberfläche als auch die für den Gastransport erforderliche durchgehend offene Porenstruktur in nachteilhafter Weise abnehmen. Internal sintering means that individual grains merge progressively by diffusion processes, with both the reactive surface and the gas permeable open-ended pore structure disadvantageously decreasing.

Vergröbern bedeutet, dass einzelne Körner auf Kosten anderer Körner wachsen, wobei Anzahldichte und reaktive Oberflächen der Körner in nachteilhafter Weise abnehmen. Roughening means that individual grains grow at the expense of other grains, with the number density and reactive surfaces of the grains detrimentally decreasing.

Bei einer geschlossenen Porenstruktur kann das Redoxpaar H2/H2O die aktive Oberfläche des aktiven Speichermediums nicht mehr erreichen, so dass bereits nach einer Teilentladung des Speichers der Innenwiderstand der Festelektrolyt-Batterie sehr hoch wird, was eine weitere technisch sinnvolle Entladung verhindert. In a closed pore structure, the redox couple H 2 / H 2 O can no longer reach the active surface of the active storage medium, so that even after a partial discharge of the memory, the internal resistance of the solid electrolyte battery is very high, which prevents further technically meaningful discharge.

2 zeigt eine stark vergrößerte Darstellung eines Mikrogefüges einer erfindungsgemäßen Speicherstruktur gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Die erfindungsgemäße Einbringung einer funktionalisierenden metallischen Phase in die Speicherstruktur erfolgt in diesem ersten Ausführungsbeispiel nach einer Herstellung eines Grundkörpers der Speicherstruktur. 2 shows a greatly enlarged view of a microstructure of a memory structure according to the invention according to a first embodiment of the invention. The introduction according to the invention of a functionalizing metallic phase into the storage structure takes place in this first exemplary embodiment after production of a main body of the storage structure.

Bei der Herstellung der Speicherstruktur wird zunächst der Grundkörper gefertigt, bei dem beteiligte Komponenten beispielsweise in Form von Pulvermischungen zu Schlickern verarbeitet und zu entsprechenden Keramiken geformt werden. In the production of the storage structure, the base body is first manufactured, processed in the involved components, for example in the form of powder mixtures to slip and formed into corresponding ceramics.

Dabei wird redox-aktives Speichermedium SM beispielsweise in Form von Partikeln in eine keramische Matrix eines Grundkörpers eingelagert. Die Speicherstruktur umfasst dann Inertmaterialpartikel IN und Speichermediumspartikel SM. Here, redox-active storage medium SM is stored, for example in the form of particles in a ceramic matrix of a body. The storage structure then comprises inert material particles IN and storage medium particles SM.

Der Speicherstruktur umfasst vor der Einbringung einer funktionalisierenden metallischen Phase ein aus Partikeln beliebiger Korngrößen bestehendes Speichermedium SM, welche in der Zeichnung durch schraffierte kreisförmige Kornquerschnitte dargestellt ist. In der Zeichnung sind die Kornquerschnitte zur Vereinfachung in gleicher Größe dargestellt. Before the introduction of a functionalizing metallic phase, the storage structure comprises a storage medium SM which consists of particles of any particle size and which is represented by hatched circular grain cross sections in the drawing. In the drawing, the grain cross sections are shown in the same size for simplicity.

Die Speicherstruktur umfasst des Weiterem Partikel aus Inertmaterial IN, welche in Bezug auf die Partikel des Speichermediums SM sowohl intragranular als auch intergranular im Gefüge angeordnet, mithin innerhalb und/oder zwischen den Partikeln des Speichermediums SM angeordnet sind. The storage structure further comprises particles of inert material IN, which are arranged with respect to the particles of the storage medium SM both intragranularly and intergranularly in the microstructure, are thus arranged inside and / or between the particles of the storage medium SM.

Das in den Grundkörper der Speicherstruktur eingebrachte Inertmaterial IN dient einer Verhinderung einer gegenseitigen Versinterung und/oder Vergröberung der Partikel des aktiven Speichermediums SM. Die Partikel des Inertmaterials IN sind inert gegenüber den ablaufenden Redo-Reaktionen und beabstanden die einzelnen Partikel des Speichermediums SM. Auch über mehrere Lade-/Entladezyklen wird eine Ausbreitung bzw. Vergröberung des aktiven Speichermediums SM durch das Inertmaterial IN verhindert. Es findet auch keine chemische Reaktion zwischen dem Inertmaterial IN und dem Shuttle-Gas H2/H2O statt. Das Inertmaterial IN liegt im Übrigen in beliebiger Form, beispielsweise in Form von Partikeln beliebiger Größe oder auch in Form von – nicht dargestellten – whiskerförmigen Partikeln vor. The inert material IN introduced into the main body of the storage structure serves to prevent mutual sintering and / or coarsening of the particles of the active storage medium SM. The particles of the inert material IN are inert to the running redo-reactions and space the individual particles of the storage medium SM. Even over several charge / discharge cycles, a spread or coarsening of the active storage medium SM is prevented by the inert material IN. There is also no chemical reaction between the inert material IN and the shuttle gas H 2 / H 2 O instead. Incidentally, the inert material IN is present in any desired form, for example in the form of particles of any size or else in the form of whisker-shaped particles (not shown).

Zwischen den Partikeln des Speichermediums SM und des Inertmaterials IN liegen Poren vor. Durch die gebildete offene Porosität kann Shuttle-Gas, insbesondere H2/H2O, in der gewünschten Weise durch die Speicherstruktur strömen. Ein Lade- bzw. Entladeprozess bewirkt eine Reduktion bzw. Oxidation der Partikel des aktiven Speichermediums SM, das während der Oxidation seine Oxidationsstufe erhöht und im Zuge der Reduktion seine Oxidationsstufe wieder erniedrigt. Oxidations- und Reduktionsprozesse sind mit einer fortlaufenden Volumenveränderung der Partikel des aktiven Speichermediums SM verbunden. There are pores between the particles of the storage medium SM and the inert material IN. Due to the formed open porosity, shuttle Gas, in particular H 2 / H 2 O, flow through the memory structure in the desired manner. A charging or discharging process causes a reduction or oxidation of the particles of the active storage medium SM, which increases its oxidation state during the oxidation and again lowers its oxidation state in the course of the reduction. Oxidation and reduction processes are associated with a continuous volume change of the particles of the active storage medium SM.

Als Speichermaterial SM kommen vorzugsweise sogenannte ODS-Partikel (Oxide Dispersion Strengthened) aus Speichermedium SM mit intragranular angeordnetem Inertmaterial IN zum Einsatz. Zur Herstellung dieser ODS-Partikel werden Eisen- oder Eisenoxidpartikel verwendet, die mit feinkörnigem Zirkoniumdioxid-(ZrO2-)basiertem Material gemischt, calciniert und wieder aufgemahlen werden. Als intergranulares Inertmaterial IN zur Bildung der keramischen Matrix wird derzeit beispielsweise Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid, auch YSZ bezeichnet, eingesetzt, vorzugsweise in einer auch als 8YSZ bezeichneten Zusammensetzung mit einer Konzentration von 8 mol% Y2O3 in ZrO2. As memory material SM, so-called ODS particles (Oxide Dispersion Strengthened) from storage medium SM with intragranularly arranged inert material IN are preferably used. To produce these ODS particles, iron or iron oxide particles are used, which are mixed with fine-grained zirconia (ZrO 2 ) -based material, calcined and reground. Yttrium-stabilized zirconia, also called YSZ, is currently used as the intergranular inert material IN for forming the ceramic matrix, preferably in a composition also designated 8YSZ with a concentration of 8 mol% Y 2 O 3 in ZrO 2 .

Neben den sowohl intragranular als auch intergranular vorliegenden keramischen Partikel aus Inertmaterial IN kann auch ein – nicht dargestelltes – Stützgefüge einer Vergröberung des Speichermediums SM entgegenwirken. Das Stützgefüge weist eine skelettartige Morphologie auf, insbesondere in Form eines Durchdringungsgefüges, um so eine besonders große Kontaktfläche für die Interaktion mit dem Speichermedium zur Verfügung zu stellen. Selbstverständlich sind auch andere Morphologien, wie beispielsweise Stäbchenarrays oder dergleichen möglich. In addition to the ceramic particles of inert material IN, which are present both intragranularly and intergranularly, a support structure (not shown) can also counteract coarsening of the storage medium SM. The support structure has a skeletal morphology, in particular in the form of a penetration structure, so as to provide a particularly large contact area for interaction with the storage medium. Of course, other morphologies, such as rod arrays or the like are possible.

Gemäß dieser ersten Ausgestaltung der Erfindung wird die Speicherstruktur mit einer metallischen Verbindung funktionalisiert, wie im Folgenden beschrieben. According to this first embodiment of the invention, the memory structure is functionalized with a metallic compound, as described below.

Zur Beginn der Funktionalisierung der Speicherstruktur wird zunächst eine chemische Vorstufe des funktionalisierenden Materials, welche typischerweise als organo-metallisches Salz vorliegt, in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst. Geeignete Beispiele von geeigneten organo-metallischen Salzen sind Nickel(II)-nitrat als Hexahydrat, Cer(III)-nitrat als Hexahydrat, Aluminiumnitrat als Hydrat, Kupfer(II)-nitrat als Hydrat, Chrom(III)-nitrat als Nonahydrat, Magnesiumnitrat als Hydrat, Bariumnitrat, Ammoniummolybdat etc. Je nach Polarität des eingesetzten organo-metallischen Salzes wird dieses in einem geeigneten polaren Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, oder in einem unpolaren Lösungsmittel, beispielsweise Ethanol gelöst. To begin the functionalization of the storage structure, a chemical precursor of the functionalizing material, which is typically present as an organometallic salt, is first dissolved in a suitable solvent. Suitable examples of suitable organo-metallic salts are nickel (II) nitrate as hexahydrate, cerium (III) nitrate as hexahydrate, aluminum nitrate as hydrate, cupric nitrate as hydrate, chromium (III) nitrate as nonahydrate, magnesium nitrate as hydrate, barium nitrate, ammonium molybdate, etc. Depending on the polarity of the organo-metallic salt used, it is dissolved in a suitable polar solvent, for example water, or in a nonpolar solvent, for example ethanol.

Die poröse Speicherstruktur wird sodann mit der gelösten chemischen Vorstufe infiltriert und getrocknet. Anschließend wird die Speicherstruktur temperaturbehandelt, um eine thermische Zersetzung des oben genannten organo-metallischen Salzes zu bewirken. Je nach den gewählten Herstellungsparametern, also insbesondere Infiltrationsdauer, angelegter Unter- bzw. Überdruck sowie eingestellte Temperatur und Dauer der Temperaturbehandlung, kann beeinflusst werden, ob die durch die Infiltration und Zersetzung des organo-metallischen Salzes ausgebildete funktionalisierende metallische Phase FP oberflächennah an der Speicherstruktur verbleibt oder, alternativ oder zusätzlich, in die Speicherstruktur tief eindringt bzw. eindiffundiert. The porous storage structure is then infiltrated with the dissolved chemical precursor and dried. Subsequently, the storage structure is temperature-treated to cause thermal decomposition of the above-mentioned organo-metallic salt. Depending on the chosen production parameters, ie in particular infiltration time, applied underpressure or overpressure and set temperature and duration of the temperature treatment, it can be influenced whether the functionalizing metallic phase FP formed by the infiltration and decomposition of the organometallic salt remains close to the surface of the storage structure or, alternatively or additionally, penetrates deeply into the memory structure or diffused.

Die in 2 gezeigte Speicherstruktur ist durch eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der Partikel der metallischen Phase FP sowohl zwischen den Partikeln des Inertmaterials IN als auch zwischen Partikeln des Speichermaterials gekennzeichnet. In the 2 shown storage structure is characterized by a substantially uniform distribution of the particles of the metallic phase FP both between the particles of the inert material IN and between particles of the storage material.

Die gleichmäßige Verteilung der Partikel der metallischen Phase FP kann sich entweder in einer oberflächennahen Schicht der Speicherstruktur ausgebildet werden oder sich auch in die Tiefe der Speicherstruktur erstrecken. The uniform distribution of the particles of the metallic phase FP can be formed either in a near-surface layer of the memory structure or extend into the depth of the memory structure.

Zur Ausbildung einer oberflächennahen Schicht der metallischen Phase FP wird eine dünne, poröse Schicht der funktionalisierenden metallischen Phase FP an der Oberfläche der Speicherstruktur ausgebildet. In einer alternativen Ausgestaltung werden inhomogen verteilte Inseln der funktionalisierenden metallischen Phase in einem oberflächennahen Bereich der Speicherstruktur ausgebildet. To form a near-surface layer of the metallic phase FP, a thin, porous layer of the functionalizing metallic phase FP is formed on the surface of the memory structure. In an alternative embodiment, inhomogeneously distributed islands of the functionalizing metallic phase are formed in a near-surface region of the memory structure.

Zur Ausbildung einer gleichmäßig im Inneren (»Bulk«) der Speicherstruktur verteilten metallischen Phase FP wird durch eine entsprechend eingestellte Prozessführung der Infiltration bzw. der gewählten Temperatur und erhöhten Dauer der Temperaturbehandlung eine tiefere Infiltration und/oder Diffusion der funktionalisierenden metallischen Phase FP in die Speicherstruktur bewirkt. To form a uniformly distributed in the interior ("bulk") of the memory structure metallic phase FP is by a correspondingly set process control of the infiltration or the selected temperature and increased duration of the temperature treatment, a deeper infiltration and / or diffusion of the functionalized metallic phase FP in the memory structure causes.

Die oben genannten Schritte des Infiltrierens und der Hitzebehandlung werden optional wiederholt, bis ein gewünschter Gewichtsanteil der funktionalisierenden Phase, typischerweise zwischen 0,5 und 3 Gewichtsprozent, in der Speicherstruktur erreicht ist. The above steps of infiltration and heat treatment are optionally repeated until a desired weight fraction of the functionalizing phase, typically between 0.5 and 3 percent by weight, is achieved in the storage structure.

3 zeigt eine stark vergrößerte Darstellung eines Mikrogefüges einer erfindungsgemäßen Speicherstruktur gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Partikel der funktionalisierenden metallischen Phase FP im Unterscheid zum vorgenannten ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen ausschließlich an der Oberfläche von Partikel des Speichermediums SM ausgebildet sind. 3 shows a greatly enlarged view of a microstructure of a memory structure according to the invention according to a second embodiment of the invention, in which the particles of the functionalizing metallic phase FP are formed in contrast to the aforementioned first embodiment substantially exclusively on the surface of particles of the storage medium SM.

Im Unterschied zum vorgenannten ersten Ausführungsbeispiel wird bei der Herstellung der in 3 gezeigten zweiten Ausgestaltung die Funktionalisierung bereits bei der Herstellung der Partikel des Speichermediums SM, also vor der Herstellung des Grundkörpers angewandt. Die Partikel des Speichermediums werden in einer analog zum vorausbeschriebenen Verfahren ausgeführten Weise funktionalisiert. In contrast to the aforementioned first embodiment, in the manufacture of in 3 the second embodiment shown, the functionalization already applied in the production of the particles of the storage medium SM, ie before the preparation of the body. The particles of the storage medium are functionalized in a manner analogous to the previously described method.

Hierzu werden die Partikel des Speichermediums SM mit einer gelösten chemischen Vorstufe infiltriert und getrocknet. Anschließend werden die Partikel des Speichermediums SM temperaturbehandelt, um eine thermische Zersetzung des organometallischen Salzes zu bewirken. For this purpose, the particles of the storage medium SM are infiltrated with a dissolved chemical precursor and dried. Subsequently, the particles of the storage medium SM are heat treated to cause thermal decomposition of the organometallic salt.

Die funktionalisierten Partikel des Speichermediums SM werden anschließend in die keramische Matrix des Grundkörpers eingelagert, um die fertige Speicherstruktur zu erhalten. The functionalized particles of the storage medium SM are then incorporated into the ceramic matrix of the base body in order to obtain the finished storage structure.

3 zeigt die funktionalisierten Partikel des Speichermediums SM in der fertigen Speicherstruktur, wobei die Partikel der metallischen Phase FP im Oberflächenbereich der Partikel des Speichermediums SM gelagert sind, während zwischen den Inertpartikeln IN im Unterschied zur 2 keine Partikel der metallischen Phase FP eingelagert sind. 3 shows the functionalized particles of the storage medium SM in the finished storage structure, wherein the particles of the metallic phase FP are stored in the surface region of the particles of the storage medium SM, whereas between the inert particles IN in contrast to 2 no particles of the metallic phase FP are embedded.

Die Vor- und Nachteile der beiden in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen sind im Einzelfall abzuwägen. The pros and cons of both in the 2 and 3 illustrated embodiments are to be weighed in individual cases.

Eine Einbringung der funktionalisierenden metallischen Phase FP in den fertiggestellten Grundkörper der Speicherstruktur gemäß der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform hat Vorteile für die Fälle, in denen die Funktionalisierung zumindest teilweise auf die Reaktionskinetik mit dem Shuttle-Gas einwirken soll. Mit der ersten Ausführungsform kann eine gerichtete oberflächennahe Funktionalsierung erreicht werden. An introduction of the functionalizing metallic phase FP in the finished body of the memory structure according to the in 2 illustrated first embodiment has advantages for the cases in which the functionalization is to act at least partially on the reaction kinetics with the shuttle gas. With the first embodiment, a directed near-surface functionalization can be achieved.

In vorteilhafter Weise wirkt die funktionalisierende metallische Phase FP bei dieser ersten Ausführungsformen einer Vergröberung und/oder Versinterung der Partikel des Inertmaterials IN entgegen, wobei einer nachteiligen Veränderung in der Porosität des Inertmaterials IN entgegengewirkt wird. In this first embodiment, the functionalizing metallic phase FP advantageously counteracts coarsening and / or sintering of the particles of the inert material IN, counteracting an adverse change in the porosity of the inert material IN.

Eine Einbringung der funktionalisierenden metallischen Phase FP in den fertiggestellten Grundkörper der Speicherstruktur gemäß dieser ersten Ausführungsform weist, je nach Art der Fertigung des Speicherelements, fertigungstechnische Vorzüge in Hinblick auf eine vereinfachte Fertigung des Speicherelements auf. An introduction of the functionalizing metallic phase FP in the finished base body of the memory structure according to this first embodiment has, depending on the nature of the production of the memory element, manufacturing advantages in terms of a simplified manufacturing of the memory element.

Ein Nachteil der ersten Ausführungsform gegenüber der zweiten Ausführungsform kann darin bestehen, dass die metallische Phase FP bei der ersten Ausführungsform nicht komplett mit den Partikeln des Speichermaterials SM in Kontakt steht und somit ein vergleichsweise höherer Materialanteil an funktionalisierender metallischer Phase FP erforderlich ist, um die Reaktionskinetik des Speichermaterials SM zu steigern. A disadvantage of the first embodiment compared to the second embodiment may be that the metallic phase FP in the first embodiment is not completely in contact with the particles of the memory material SM and thus a comparatively higher proportion of functionalizing metallic phase FP material is required for the reaction kinetics of the memory material SM increase.

Eine Einbringung der funktionalisierenden metallischen Phase in die Partikel des Speichermediums vor der Fertigung der Speicherstruktur gemäß der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsformen hat Vorteile für die Fälle, in denen die Funktionalsierung hauptsächlich auf die Reaktionskinetik der unter Beteiligung des Speichermediums ablaufenden Redox-Reaktion einwirken soll. Mit der zweiten Ausführungsform kann eine Bevorzugung der Funktionalsierung auf die Partikel des Speichermediums erreicht werden. An introduction of the functionalizing metallic phase into the particles of the storage medium before the production of the storage structure according to the in 3 illustrated second embodiments has advantages for the cases in which the Funktionsalsierung should mainly act on the reaction kinetics of running with the involvement of the storage medium redox reaction. With the second embodiment, a preference of the functionalization on the particles of the storage medium can be achieved.

In vorteilhafter Weise steht die funktionalisierende metallische Phase FP gemäß dieser zweiten Ausführungsformen in direktem Kontakt mit den Partikeln des Speichermaterials SM. Dieser direkte Kontakt erhöht die Reaktionskinetik des Speichermaterials SM und wirkt zudem einer Vergröberung und/oder Versinterung der Partikel des Speichermaterials SM entgegen. Advantageously, the functionalizing metallic phase FP according to these second embodiments is in direct contact with the particles of the storage material SM. This direct contact increases the reaction kinetics of the storage material SM and also counteracts coarsening and / or sintering of the particles of the storage material SM.

Auf diese Weise benötigt diese zweite Ausführungsform im Vergleich zur ersten Ausführungsform einen geringeren Materialanteil an funktionalisierender metallischer Phase FP. In this way, this second embodiment requires compared to the first embodiment, a smaller proportion of material functionalizing metallic phase FP.

Ein Nachteil der zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform kann darin bestehen, dass die funktionalisierende metallische Phase FP bei der zweiten Ausführungsform keinen Beitrag zur Entgegenwirkung einer Vergröberung und/oder Versinterung der Partikel des Inertmaterials IN leisten kann. A disadvantage of the second embodiment over the first embodiment may be that the functionalizing metallic phase FP in the second embodiment can not contribute to the counteracting of coarsening and / or sintering of the particles of the inert material IN.

Die erfindungsgemäße Einbringung einer funktionalisierenden Phase FP bewirkt eine Erhöhung der Reaktionsrate der im Betrieb der Festelektrolyt-Batterie ablaufenden Redox-Reaktionen. Diese Erhöhung der Reaktionsrate in einer erfindungsgemäß funktionalisierten Speicherstruktur macht sich im Vergleich zu einer herkömmlichen, nicht-funktionalisierten Speicherstruktur bei einem gleichbleibenden Gewichtsanteil des Speichermediums SM insbesondere durch eine erhöhte Stromdichte bemerkbar. In vorteilhafter Weise liefert eine mit den erfindungsgemäßen Mitteln versehene Festelektrolyt-Batterie eine kurzzeitig höhere elektrische Leistung als herkömmliche Festelektrolyt-Batterien mit im Stand der Technik bekannten Speicherstrukturen. The introduction according to the invention of a functionalizing phase FP causes an increase in the reaction rate of the redox reactions taking place during operation of the solid electrolyte battery. This increase in the reaction rate in a memory structure functionalized according to the invention is noticeable in comparison to a conventional, non-functionalized memory structure with a constant proportion by weight of the storage medium SM, in particular by an increased current density. Advantageously, a solid electrolyte battery provided with the agents according to the invention provides a short-term higher electrical output than conventional solid electrolyte batteries having memory structures known in the prior art.

Alternativ, falls eine kurzzeitige Spitzenleistung aufgrund der Betriebsweise der Festelektrolyt-Batterie üblicherweise nicht gefordert ist, kann die mit den erfindungsgemäßen Mitteln funktionalisierte Speicherstruktur in vorteilhafter Weise mit einem reduzierten Gewichtsanteil des Speichermediums bei gleichbleibender Ladungskapazität hergestellt werden. Alternatively, if short-term peak performance is usually not required due to the mode of operation of the solid electrolyte battery, the memory structure functionalized with the agents according to the invention can advantageously be produced with a reduced weight fraction of the storage medium while maintaining the charge capacity.

Das Wirkprinzip der funktionalisierenden Materialien variiert mit dem verwendeten Material. Einige der verwendeten Materialien erhöhen die Geschwindigkeit der Redox-Reaktionen durch katalytische Wirkung auf die Oxidation oder Reduktion von Wasser oder Eisen. Insbesondere ist Nickel als Katalysator für viele Prozesse bekannt, welche mit einer Reduktion von Wasser einhergehen. Andere Materialien wiederum reduzieren die Vergröberung durch eine sinterhemmende oder entnetzende Wirkung (Dewetting Agents). The active principle of the functionalizing materials varies with the material used. Some of the materials used increase the rate of redox reactions by catalytic action on the oxidation or reduction of water or iron. In particular, nickel is known as a catalyst for many processes involving a reduction of water. Other materials in turn reduce the coarsening by a sintering inhibiting or de-wetting effect (Dewetting Agents).

In von den Erfindern durchgeführten Versuchen konnte nachgewiesen werden, dass eine Funktionalisierung einer Speicherstruktur mit ungefähr einem Gewichtsprozent an Nickel zu einer um 37% erhöhten Stromdichte und einer gleichzeitigen Steigerung der maximalen Batterieleistung innerhalb der ersten Redoxreaktionszyklen führte, während eine Funktionalisierung einer Speicherstruktur mit einem gleichen Anteil an Molybdän zu einer Erhöhung der Stromdichte um 10% führte. Für eine Funktionalisierung mit beiden Elementen, Nickel und Molybdän, werden weitere synergetische Effekte erwartet, wenngleich solche noch nicht experimentell nachgewiesen wurden. In experiments conducted by the inventors, it has been demonstrated that functionalization of a storage structure of about one percent by weight of nickel resulted in a 37% increase in current density and a concomitant increase in maximum battery power within the first redox reaction cycles, while functionalizing a memory structure with an equal proportion on molybdenum led to an increase in current density of 10%. For functionalization with both elements, nickel and molybdenum, further synergetic effects are expected, although they have not yet been experimentally proven.

Weitere durch eine Funktionalisierung erzielbare Effekte beeinflussen in vorteilhafter Weise eine Schichtausbildung, Migration der Sauerstoffionen, Diffusionsmechanismen, Zugänglichkeit in der Tiefe der Speicherstruktur und/oder die Bildungs- und Zersetzungsmechanismen des Shuttle-Gases. Further effects which can be achieved by functionalization advantageously influence a layer formation, migration of the oxygen ions, diffusion mechanisms, accessibility in the depth of the storage structure and / or the formation and decomposition mechanisms of the shuttle gas.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2011/019455 A1 [0002] WO 2011/019455 A1 [0002]

Claims (9)

Speicherstruktur für eine Festelektrolyt-Batterie, gekennzeichnet durch, eine in die Speicherstruktur eingebrachte funktionalisierende metallische Phase.  Storage structure for a solid electrolyte battery, characterized by, introduced into the memory structure functionalizing metallic phase. Speicherstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionalisierende metallische Phase aus mindestens einem Element und/oder Verbindung aus einer Gruppe der Übergangsmetalle, Erdalkalimetalle, Lanthanoide und der Borgruppe besteht. Memory structure according to claim 1, characterized in that the functionalizing metallic phase consists of at least one element and / or compound of a group of transition metals, alkaline earth metals, lanthanides and the boron group. Speicherstruktur nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionalisierende metallische Phase als separate Phase vorliegt. Memory structure according to one of claims 1 and 2, characterized in that the functionalizing metallic phase is present as a separate phase. Speicherstruktur nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil der funktionalisierenden metallischen Phase in der Speicherstruktur in einem Bereich von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent liegt. Memory structure according to one of the preceding claims, characterized in that the total content of the functionalizing metallic phase in the storage structure in a range of 0.5 to 3 weight percent. Speicherstruktur nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionalisierende metallische Phase aus mindestens einem der Elemente Cer, Aluminium, Barium, Nickel, Kupfer, Magnesium und Molybdän bzw. aus einer Verbindung der besagten Elemente besteht. Memory structure according to one of the preceding claims, characterized in that the functionalizing metallic phase consists of at least one of the elements cerium, aluminum, barium, nickel, copper, magnesium and molybdenum or of a compound of said elements. Speicherstruktur nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Inertmaterial (IN) im Speichermedium (SM) integriert und/oder als separate Phase neben dem Speichermedium (SM) vorliegt. Memory structure according to one of the preceding claims, characterized in that inert material (IN) integrated in the storage medium (SM) and / or is present as a separate phase next to the storage medium (SM). Speicherstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertmaterial (IN) ein Stützskelett, insbesondere in Form eines Durchdringungsgefüges, innerhalb der Speicherstruktur bildet. Storage structure according to claim 6, characterized in that the inert material (IN) forms a supporting skeleton, in particular in the form of a Durchdringungsgefüges, within the storage structure. Verfahren zur Herstellung einer Speicherstruktur für eine Festelektrolyt-Batterie, umfassend folgende Schritte: – Infiltrieren eines Grundkörpers der Speicherstruktur mit einer chemischen Vorstufe einer funktionalisierenden metallischen Verbindung, – Temperaturbehandlung des Grundkörpers mittels einer einstellbaren Temperatur und einer einstellbaren Zeitdauer.  Method for producing a storage structure for a solid electrolyte battery, comprising the following steps: Infiltrating a body of the storage structure with a chemical precursor of a functionalizing metallic compound, - Temperature treatment of the body by means of an adjustable temperature and an adjustable period of time. Verfahren zur Herstellung einer Speicherstruktur für eine Festelektrolyt-Batterie, umfassend folgende Schritte: – Infiltrieren von Partikeln eines Speichermediums mit einer chemischen Vorstufe einer funktionalisierenden metallischen Verbindung, – Temperaturbehandlung der Partikel mittels einer einstellbaren Temperatur und einer einstellbaren Zeitdauer, – Herstellen eines Grundkörpers der Speicherstruktur aus den Partikeln.  Method for producing a storage structure for a solid electrolyte battery, comprising the following steps: Infiltrating particles of a storage medium with a chemical precursor of a functionalizing metallic compound, Temperature treatment of the particles by means of an adjustable temperature and an adjustable period of time, - Producing a body of the memory structure of the particles.
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