DE4427218A1 - Wiederaufladbare elektrochemische Hochtemperaturzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle, insbesondere betrifft die Erfin­ dung eine wiederaufladbare elektrochemische Hochtemperaturzelle und einen Separator für eine solche Zelle.

Gemäß der Erfindung wird eine wiederaufladbare elektrochemische Hochtempera­ turzelle bereitgestellt, die ein Gehäuse hat, das eine Anode und eine Kathode enthält, wobei das Gehäuse ein Inneres hat, das durch einen Festelektrolytsepara­ tor in ein Paar von Elektrodenabteilen geteilt ist, nämlich ein Anodenabteil und ein Kathodenabteil, die jeweils aktives Anodenmaterial und aktives Kathodenmaterial enthalten, wobei das aktive Anodenmaterial Natrium ist und die Zelle eine Betriebs­ temperatur hat, bei welcher das Natrium geschmolzen ist, der Separator ein Leiter von Natriumionen ist, der Separator rohrförmig oder becherförmig geformt ist und ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende und mehrere, um den Umfang angeordnete, radial nach außen vorstehende Rippen oder Lappen hat, das Gehäuse die Form eines Kanisters hat, der im Querschnitt polygonal ist, so daß es eine Mehrzahl von im Umfang angeordneten Ecken aufweist, die in ihrer Zahl der Anzahl von Lappen des Separators entsprechen und der Separator konzentrisch im Gehäuse sitzt, wobei jeder Lappen des Separators um den Umfang herum mit einer dieser Ecken ausgerichtet ist und radial vom Separator gegen eine dieser Ecken vorspringt.

Der Kanister kann eine Basis zur Unterstützung der Zelle in einem aufrechten Betriebszustand auf einer flachen, nach oben horizontalen Stützfläche haben, wobei das geschlossene Ende des Separators nach unten schaut, die Kathode eine elektronisch leitfähige, poröse, elektrolytdurchlässige Matrix mit einem porösen Inneren hat, die mit einem geschmolzenen Natrium-Aluminiumchlorid-Salzelektroly­ ten imprägniert ist, der bei der Betriebstemperatur der Zelle geschmolzen ist und in dem das Atomverhältnis von Al-Kationen : Na-Kationen 1 : 1 ist, wobei die Matrix verteilt in ihrem porösen Inneren das aktive Kathodenmaterial enthält und das aktive Kathodenmaterial wenigstens ein Übergangsmetall aus der Gruppe Fe, Ni, Cr, Co, Mn und Cu enthält und die Zelle einen geladenen Zustand hat, bei dem das aktive Kathodenmaterial chloriert ist.

Das Gehäuse kann regelmäßig polygonal sein, z. B. ein quadratischer oder hexago­ naler Metallkanister im Querschnitt, wobei der Querschnitt es gestattet, daß die Zelle Seite an Seite eng mit einer Mehrzahl von identischen Zellen gepackt werden kann, in welchem Fall die Anzahl von Lappen je nachdem vier bzw. sechs sein kann, die regelmäßig um den Umfang herum angeordnet sind.

Vorzugsweise hat die Zelle sowohl eine Kathode in Form einer Matrix wie oben beschrieben als auch ein Gehäuse von polygonalem Querschnitt wie ebenfalls oben beschrieben. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist, obwohl das Gehäuse im Prinzip im Querschnitt kreisförmig sein kann, dieser Querschnitt des Gehäuses vorzugsweise rechteckig, z. B. quadratisch, wobei der Separator im horizontalen Querschnitt kreuzförmig ist und vier solcher Lappen hat. Die gesam­ ten Volumen der Anode und der Kathode können jeweils in den zugeordneten Elektrodenabteilen enthalten sein, so daß kein äußeres Reservoir von Elektroden­ material vorliegt, wobei die Kapazität der Anode im Anodenabteil mit derjenigen der Kathoden im Kathodenabteil in Einklang gebracht wird. In anderen Worten kann alles aktive Anodenmaterial im Anodenabteil, innerhalb des Gehäuses, und alles aktive Kathodenmaterial im Kathodenabteil, innerhalb des Gehäuses, angeord­ net sein und das Volumenverhältnis von Kathodenabteil : Anodenabteil liegt im Bereich von 1,8 : 1 bis 2,2 : 1. Die anodenseitige Oberfläche des Separators kann mit Dochtmaterial bekleidet sein, um geschmolzenes Natrium über diese Ober­ fläche anzusaugen. Dieses Dochtmaterial kann in Form einer Auskleidung von Metallnetz oder Gaze vorliegen, z. B. aus rostfreiem Stahl, in Kontakt mit oder in engem, kapillaren Abstand von der Separatoroberfläche. Somit kann insbesondere die anodenseitige Oberfläche des Separators mit einer Dochtbekleidung zum Ansaugen von geschmolzenem Natrium über diese Oberfläche belegt sein, wobei der Separator in Form eines gesinterten einheitlichen polykristallinen keramischen Erzeugnisses vorliegt, das aus einem Festelektrolyt, ausgewählt aus Natrium-β- Aluminiumoxid, Natrium-β′′-Aluminiumoxid und Nasicon gebildet ist.

Die Kathode kann außerhalb des Separators, zwischen dem Separator und dem Gehäuse, angeordnet sein und den Separator umgeben, wobei die Anode innerhalb des Inneren des Separators ist, in welchem Fall der Separator einen Anodenstrom­ sammler haben kann, z. B. in Form eines Metallstabes, wie eines Stahl- oder Nickelstabes, der nach unten in sein Inneres von seinem oberen Ende zu einer Stellung angrenzend an sein unteres Ende und im nahen Abstand davon herabragt. Statt dessen kann die Anode außerhalb des Separators zwischen dem Separator und dem Gehäuse liegen und den Separator umgeben, wobei die Kathode innerhalb des Separators ist und einen entsprechenden Metallstab als Stromleiter hat, von dem gegebenenfalls Verlängerungen sich in jeden Lappen erstrecken können, um die Stromsammlung zu verbessern. Es ist ersichtlich, daß das Innere des Gehäuses durch diesen Separator in das Anodenabteil und das Kathodenabteil geteilt wird, von denen eines im Inneren des Separators und das andere zwischen Separator und Gehäuse angeordnet ist. Gleichgültig, ob die Anode innerhalb des Separators mit der Kathode außerhalb des Separators ist oder umgekehrt, kann das Volumen­ verhältnis von Kathodenabteil : Anodenabteil wie oben angegeben 1,8 : 1 bis 2,2 : 1, vorzugsweise 2 : 1, betragen.

Der Separator kann in Form eines gesinterten Preßlings vorliegen, der in ähnlicher Weise wie herkömmliche Separatorrohre von kreisförmigem Querschnitt durch Pressen einer Schicht von Pulver auf einen Dorn, z. B. durch isostatisches Pressen, hergestellt ist, wobei das Pulver aus einem Festelektrolyten oder einem Vorläufer davon besteht, der durch Sintern in den Festelektrolyten überführt wird und der Dorn nach dem Pressen entfernt wird, um einen grünen Separator zu hinterlassen, und der grüne Separator gesintert wird, um den Separator in Form eines gesinter­ ten polykristallinen keramischen Erzeugnisses zu liefern. Der Separator kann, wie oben angegeben, aus β-Aluminiumoxid, Nasicon oder vorzugsweise β′′-Aluminium­ oxid sein.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine wiederaufladbare elek­ trochemische Hochtemperaturzelle bereitgestellt, die ein Gehäuse hat, das eine Anode und eine Kathode enthält, wobei das Gehäuse ein Inneres hat, das durch einen Festelektrolytseparator in ein Paar von Elektrodenabteilen geteilt ist, nämlich ein Anodenabteil und ein Kathodenabteil, die jeweils aktives Anodenmaterial bzw. aktives Kathodenmaterial enthalten, wobei das aktive Anodenmaterial Natrium ist und die Zelle eine Betriebstemperatur hat, bei welcher das Natrium geschmolzen ist, der Separator ein Leiter für Natriumionen ist, die Kathode eine elektronisch leitfähige, poröse, elektrolytdurchlässige Matrix mit einem porösen Inneren auf­ weist, die mit einem geschmolzenen Natrium-Aluminiumchlorid-Salzelektrolyten imprägniert ist, der bei der Betriebstemperatur der Zelle geschmolzen ist und bei dem das Atomverhältnis von Al-Kationen : Na-Kationen 1 : 1 ist, wobei die Matrix, verteilt in ihrem porösen Inneren, aktives Kathodenmaterial enthält, das wenigstens ein Übergangsmetall aus der Gruppe Fe, Ni, Cr, Co, Mn und Cu auf­ weist, die Zelle einen geladenen Zustand hat, in welchem das aktive Kathodenma­ terial chloriert ist, das Gehäuse in Form eines Kanisters vorliegt, der eine Basis zum Abstützen der Zelle in einem aufrechten Betriebszustand auf einer flachen, nach oben zeigenden, horizontalen Stützoberfläche hat, der Separator rohrförmig oder becherförmig ist und ein geschlossenes unteres Ende und ein offenes oberes Ende hat und eine Mehrzahl von um den Umfang herum angeordneten, radial nach außen vorstehenden Rippen oder Lappen hat, wobei das Verhältnis maximaler Durchmesser : minimaler Durchmesser des Separators höchstens 4 : 1 ist.

Wenn der Separator die Kathode enthalten soll, kann das Verhältnis von Maximal­ durchmesser: Minimaldurchmesser des Separators im Bereich von 1,8 : 1 bis 2,2 : 1, vorzugsweise 1,95 : 1 bis 2,05 : 1 sein. Wenn er die Anode enthalten soll, kann dieses Verhältnis 2,4 : 1 bis 4 : 1, vorzugsweise 3,0 : 1 bis 3,4 : 1 sein.

Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel und die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Zelle gemäß der Erfindung von der Seite, in Richtung der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 zeigt einen schematischen horizontalen Querschnitt oder eine Draufsicht der Zelle von Figur i in Richtung der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Ansicht ähnlich zu Fig. 2 einer Abänderung der Zelle von Fig. 1; und

Fig. 4 zeigt eine Kurve des Innenwiderstandes in mΩ einer Zelle gemäß Fig. 1 und einer Kontrollzelle gegen den Zellzustand der Beladung in Ah.

In Fig. 1 der Zeichnung bedeutet die Bezugszahl 10 eine wiederaufladbare elek­ trochemische Hochtemperaturstromspeicherzelle gemäß der vorliegenden Erfin­ dung. Die Zelle 10 umfaßt ein Weichstahlgehäuse in Form eines Kanisters 12, der in senkrechter Richtung verlängert ist und im Querschnitt praktisch quadratisch ist und bei 14 (Fig. 2) abgerundete Ecken hat. Die Zelle 10 hat einen rohrförmigen, etwa becherartigen β′′-Aluminiumoxidseparator 16, der konzentrisch im Inneren des Gehäuses 12 angeordnet ist, wobei der Separator ein geschlossenes unteres Ende und ein offenes oberes Ende hat und später noch mehr im einzelnen be­ schrieben wird.

Der Kanister 12 hat Seitenwände 18 und ein unteres Ende, das mit einer quadrati­ schen Bodenplatte versehen ist, die an die unteren Kanten der Wände 18 ge­ schweißt ist, wobei die Platte 20 mit den unteren Rändern der Wände 18 eine Basis 21 für das Abstützen der Zelle in aufrechter Lage auf einer flachen horizonta­ len, nach oben zeigenden Stützoberfläche 22 liefert, wie in Fig. 1 gezeigt. Das geschlossene untere Ende des Separators 16 ist über dieser Bodenplatte 20 im Abstand angeordnet. Das obere Ende des Kanisters 12 ist durch einen quadrati­ schen oberen Verschluß in Form einer Weichstahlverschlußplatte 24 geschlossen, die an die oberen Kanten der Wände 18 geschweißt ist. Die Verschlußplatte 24 hat eine zentrale Öffnung, die durch elektronisch isolierendes Material in Form eines α-Aluminiumoxid-Isolationsringes 26 von in der Draufsicht mehr oder weniger quadratischer Form abgedichtet ist, wobei der Ring 24 eine flache obere Ober­ fläche hat, die durch Thermokompression an die untere Oberfläche der Platte 24 an der Peripherie der zentralen Öffnung in der Platte 24 gebunden ist. Der Ring 26 hat eine zentrale Öffnung, die durch eine Weichstahlverschlußscheibe 28 ver­ schlossen ist, die durch Thermokompression an seine flache obere Oberfläche gebunden ist und radial nach innen durch einen isolierenden Raum von der Platte 24 Abstand hat. Das offene obere Ende des Separators 16 ist durch Glasschweißung bei 29 in einer Nut 30 befestigt, die dafür im Umfang der unteren Oberfläche des Ringes 26 vorgesehen ist, wobei die untere Oberfläche flach ist. Ein Nickel­ stromsammlerstab 32 ragt vom äußeren des Gehäuses 12 nach innen durch die Verschlußscheibe 28, wobei der Stab ein oberes Ende hat, das nach oben über die Scheibe 28 herausragt, was einen Zellkathodenanschluß 32 liefert. Das untere Ende des Stabes, der sich entlang der Achse der Zelle 10 erstreckt, ist im Abstand über dem geschlossenen unteren Ende des Separators 16 in seinem Inneren angeordnet.

Das Innere des Separators 16 enthält eine Kathode 34, die eine poröse Eisenmatrix 36 mit einem porösen flüssigkeitsdurchlässigen Inneren aufweist, deren Poren mit NaAlCl₄ gesättigt sind, das ein praktische äquimolares Gemisch von NaCl und AlCl₃ ist und das bei der Zellbetriebstemperatur geschmolzen ist, wobei das Gehäuse 12 außerhalb des Separators 16 eine Anode 38 aus Natrium enthält, die entsprechend bei der Betriebstemperatur der Zelle geschmolzen ist. NaCl in fein verteilter Form ist im porösen Inneren der Matrix 36 in allen Zuständen der Ladung der Zelle verteilt und die Matrix 36 ist in den geschmolzenen NaAlCl₄-Salzelektrolyten eingetaucht, wie bei 40 gezeigt, wobei dieser Elektrolyt mit einer dotierenden Menge an FeS und NaF dotiert ist, wie dies auf diesem Gebiet bekannt ist. Der Stab 32 im Inneren des Separators 16 ist in die Matrix 36 eingebettet. Die äußere Oberfläche des Separators 16 ist mit einer Gaze 42 aus rostfreiem Stahldraht bekleidet, um geschmolzenes Natrium auf diese Oberfläche anzusaugen und der Kanister 12, der einen Anodenstromsammler bildet, ist mit einem Anodenanschluß 44 ausgestattet.

In Fig. 2, in der die gleichen Bezugszahlen für die gleichen Teile wie in Fig. 1 stehen, wenn nichts anderes angegeben ist, ist ersichtlich, daß der Separator kreuzförmigen Querschnitt, das heißt in der Draufsicht, hat und vier Lappen 46 aufweist, die regelmäßig um den Umfang verteilt 90° voneinander im Abstand angeordnet sind und jeweils in die Ecken 14 des Kanisters 12 vorspringen, von dem sie einen Abstand haben und jeweils einen Lappen 47 der Matrix 36 der Kathode 34 aufweisen. Jeder Lappen 46 hat ein inneres Volumen, radial auswärts von seiner Wurzel bei 48, wo er mit dem benachbarten Lappen 46 verbunden ist, das etwa 1/5 des inneren Volumens des Separators 16 aufweist, wobei das Volumen des mittleren Teils des Separatorinneren, radial nach innen von den Wurzeln 48 der Lappen 46 ebenfalls 1/5 des Volumens des Separators 16 aus­ macht. Die äußeren Enden der Lappen 46 sind bei 50 aufeinander zulaufend, um rechteckige Ecken 52 zu bilden, die sich an die Ecken 14 des Behälters 12 an­ schmiegen. Wahlweise Verlängerungen 53 (gestrichelte Linien) des Stromsammlers 32 sind gezeigt, die sich in die jeweiligen Lappen 47 der Matrix 36 der Kathode 34 erstrecken. Das Verhältnis maximaler Außendurchmesser: minimaler Außendurch­ messer D1 : D2, das in Fig. 2 gezeigt ist, ist etwa 2,9 : 1.

Die Fig. 1 und 2 zeigen demgemäß eine Zelle der sogenannten Innenkathode/- Außenanode-Konstruktion, während Fig. 3, die nachfolgend beschrieben wird, das umgekehrte zeigt, nämlich eine Zelle von Innenanode/Außenkathode-Kon­ struktion.

In Fig. 3, wenn nicht anders angegeben, bedeuten die gleichen Bezugszahlen die gleichen Teile wie in Fig. 1. Bezüglich der Konstruktion des Kanisters 12 und seiner Verschlußplatte 24 und der Verbindung der Verschlußplatte 24 mit dem Separator 14 ist die Zelle 10 von Fig. 3 im wesentlichen gleich der von Fig. 1 und 2 mit der Ausnahme, daß natürlich (da der Separator 16 einen etwas von Fig. 2 verschiedenen horizontalen Querschnitt, wie in Fig. 3 gezeigt, hat) die Nut des Rings 26 einen etwas verschiedenen peripheren Umriß hat, gegenüber dem der Nut 30 von Fig. 1, wobei der Umriß in der Draufsicht der Nut 30 in Fig. 1 dem Querschnitt des Separators 16 von Fig. 2 entspricht und die Nut der Zelle von Fig. 3 dem Querschnitt des Separators in Fig. 3 entspricht.

In Fig. 3 ist der Separator etwas kleiner und hat weniger Innenvolumen als der von Fig. 2 und seine Lappen 46 sind in radialer Richtung kürzer und schmäler und sind einen beträchtlichen Abstand von den Kanisterecken 14 entfernt, mit denen sich jedoch ausgerichtet sind, in die sie sich jedoch nicht einschmiegen. Jeder Lappen hat wieder ein Volumen ähnlich dem des mittleren Teils des Inneren des Separators 16 radial nach innen von den Wurzeln 48 der Lappen von etwa 1/5 des Separatorvolumens. Natürlich ist im Falle von Fig. 3 der Anschluß 33 der Ano­ denanschluß, und der Kathodenanschluß (nicht gezeigt) befindet sich am Kanister 12, wobei der Stab 32 ein Anodenstromsammler ist und der Kanister 12 der Kathodenstromsammler ist, und die Matrix 36 ist außerhalb des Separators 16, der das Natrium 38 enthält, wobei die Innenoberfläche des Separators 16 durch ein Sieb oder eine Gaze 42 ausgekleidet ist. Das Verhältnis maximaler Außendurch­ messer : minimaler Außendurchmesser in Fig. 3 ist etwa 2,4 : 1.

In jedem Fall (Fig. 2 und 3) ist das Volumen der Kathode etwa das Doppelte der der Anode, um eine wirksame volumetrische Effizienz zu begünstigen. In jedem Fall kann der Separator 16 als eine Zusammensetzung von vier Separatorrohen betrachtet werden, nämlich den Lappen 46, die jeweils äquivalent im Volumen zu jeder dieser kleineren Rohre sind, welche Rohre als miteinander entlang ihrer Längen um einen mittleren Raum verbunden betrachtet werden können, der einem fünften Rohr äquivalent ist, um einen zusammengesetzten monolithischen Körper zu bilden. Das zusammengesetzte Rohr 16 hat eine Oberfläche, die etwa gleich der von vier solch kleinerer Rohre ist und ein Volumen, das etwa gleich ist fünf solcher kleinerer Rohre. Das zusammengesetzte Rohr 16 hat somit Kraft bzw. Strommerk­ male ähnlich zu vier solchen kleineren Rohren in paralleler Anordnung und eine Kapazität, die gleich ist der von fünf solch kleinerer Rohre, wobei das Volumen des mittleren Raumes befähigt ist, als Kapazitätsreserve von etwa 20% zu dienen, wenn die Kapazitäten der Lappen 46 verbraucht sind. Überdies, und dies ist wichtig, liefert der gelappte kreuzförmige Querschnitt des zusammengesetzten Rohres 16 eine wesentlich größere Oberfläche als ein rein zylindrisches Rohr der gleichen Höhe und des gleichen Volumens, was somit für die gleiche Kapazität eine erhöhte Leistung bzw. Stromlieferung bedeutet.

In Fig. 4 ist die Zelle von Fig. 1 und 2 mit einer entsprechenden Kontrollzelle verglichen, die die gleiche Konstruktion hat wie die von Fig. 1 und 2 mit einem Kanister 12, ebenfalls von entsprechend quadratischem horizontalen Querschnitt und einem reinzylindrischen Separatorrohr 16 der gleichen Wanddicke wie die von Fig. 1 und 2, wobei die Anodenkapazitäten der Zellen die gleichen sind und die Kathodenkapazitäten der Zellen die gleichen sind und dieses Kathoden- : Anoden­ volumenverhältnis von 2 : 1 in jeder Zelle das gleiche ist. Von Fig. 4 ist ersicht­ lich, daß während der frühen Stadien der Entladung (d. h. < 5 Ah im Entladezy­ klus) der Innenwiderstand der Kontrollzelle und diejenigen der Zellen gemäß Fig. 1 und 2 ähnlich sind. Jedoch, bei weiterem Fortschreiten (< 5 Ah) des Entladezy­ klus hat die Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung einen geringeren Innenwider­ stand als die Kontrollzelle. Dieser geringere Innenwiderstand rührt von der ver­ größerten Separatoroberfläche der Zelle gemäß der Erfindung her im Vergleich zu der Kontrollzelle und führt zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit der Zelle gemäß der Erfindung. Ähnlich verbesserte Ergebnisse sind aus den gleichen Gründen für die Zelle von Fig. 3 zu erwarten, verglichen mit einer äquivalenten Kontrollzelle.

Überdies sind die Lappen 46 verhältnismäßig dünn, verglichen mit dem, das der Kathodendurchmesser der Kontrollzelle wäre (von gleicher Höhe und gleichem Kathodenvolumen). Dies bedeutet, daß ein größerer Anteil des aktiven Kathoden­ materials der Zellen der Erfindung sich näher am Separator befindet als in der Kontrollzelle, so daß die Zelleninnenpolarisation und die zugeordneten Verluste in den erfindungsgemäßen Zellen vermindert sind im Vergleich mit der Kontrollzelle.

Beide dieser Merkmale, nämlich die Lappendicke des Separators der Erfindung, die relativ gering ist verglichen mit dem Kathodendurchmesser der Kontrollzelle, und die Oberfläche des Separators, die verhältnismäßig hoch ist im Vergleich zu der der Kontrollzelle, tragen in jedem Falle zu der verbesserten Leistung der Zellen gemäß der Erfindung bei beim Vergleich mit den Kontrollzellen. Diese Beiträge sind un­ abhängig voneinander, verstärken einander jedoch bei der Erhöhung der Zellenlei­ stung.

Überdies ist es wichtig, festzustellen, daß das Merkmal der Zellen gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Lappen der Zellen in die Ecken des Gehäuses vorspringen, erwünschte Volumenverhältnisse Kathodenabteil : Anodenabteil im Bereich von 1,8 : 1 bis 2,2 : 1 in einer dichten Packungskonfiguration von Zellen leicht erreichbar machen, was wichtig für die effiziente Volumenausnutzung ist. Der Separatorquerschnitt trägt dazu bei, während er gleichzeitig verbesserte Leistungsmerkmale wie oben angegeben liefert, und die Verhältnisse maximaler Durchmesser : minimaler Durchmesser des Separators von 1,8 : 1 bis 2,2 : 1 bzw. 2,4 : 1 bis 4 : 1 für die Innenkathodenzellen bzw. Außenkathodenzellen tragen weiter zu der Kombination von hoher Leistung, gekoppelt mit einem erwünschten Volumenverhältnis Kathodenabteil : Anodenabteil bei.

Claims (7)

1. Wiederaufladbare elektrochemische Hochtemperaturzelle (10) mit einem Gehäuse (12), enthaltend eine Anode (38) und eine Kathode (34), wobei das Gehäuse ein Inneres hat, das durch einen Festelektrolytseparator (16) in ein Paar von Elektrodenabteilen geteilt ist, nämlich ein Anodenabteil und ein Kathodenabteil, die aktives Anodenmaterial (38) bzw. aktives Kathoden­ material enthalten, wobei das aktive Anodenmaterial Natrium ist und die Zelle eine Betriebstemperatur hat, bei welcher das Natrium geschmolzen ist, der Separator ein Leiter für Natriumionen ist, der Separator rohrförmig oder becherförmig ist und ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator eine Mehrzahl von im Umfang angeordneten, radial nach außen vorspringenden Rippen oder Lappen (46) hat, das Gehäuse in Form eines rohrförmigen Kanisters vorliegt, der polygo­ nalen Querschnitt hat, so daß es eine Mehrzahl von im Umfang angeord­ neten Ecken (14) hat, die in der Anzahl der Zahl der Lappen (46) des Sepa­ rators (16) entsprechen, der Separator konzentrisch im Gehäuse (12) an­ geordnet ist und jeder Lappen (46) des Separators (16) im Umfang mit einer der Ecken (14) ausgerichtet ist und radial vom Separator gegen eine dieser Ecken vorspringt.

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanister einen Boden (21) zum Abstützen der Zelle in aufrechtem Betriebszustand auf einer flachen, nach oben gerichteten, horizontalen Stützoberfläche (22) hat, wobei das geschlossene Ende des Separators unten ist, die Kathode eine elektronisch leitfähige, poröse, elektrolytdurchlässige Matrix (36) mit einem porösen Inneren aufweist, die mit einem geschmolzenen Natrium-Alumini­ umchlorid-Salzelektrolyten imprägniert ist, der bei der Zellbetriebstemperatur geschmolzen ist und worin das Atomverhältnis von Al-Kationen : Na-Katio­ nen 1 : 1 ist, wobei die Matrix verteilt in ihrem porösen Inneren das aktive Kathodenmaterial enthält und das aktive Kathodenmaterial wenig­ stens ein Übergangsmetall aus der Gruppe Fe, Ni, Cr, Co, Mn und Cu ent­ hält und die Zelle einen geladenen Zustand hat, in dem das aktive Kathoden­ material chloriert ist.

3. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alles aktive Anoden­ material im Anodenabteil innerhalb des Gehäuses enthalten ist, alles aktive Kathodenmaterial im Kathodenabteil innerhalb des Gehäuses enthalten ist und das Volumenverhältnis von Kathodenabteil : Anodenabteil 1,8 : 1 bis 2,2 : 1 beträgt.

4. Zelle nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse regelmäßig polygonalen Querschnitt hat und der Querschnitt es erlaubt, die Zelle mit einer Mehrzahl von identischen Zellen dicht gepackt Seite an Seite zu füllen.

5. Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Gehäuses rechteckig ist, der Separator im horizontalen Querschnitt kreuzför­ mig ist und vier Lappen (46) hat.

6. Zelle nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die anodenseitige Oberfläche des Separators (16) mit einer Dochtverkleidung (42) zum Ansaugen von geschmolzenem Natrium über diese Oberfläche verkleidet ist, wobei der Separator in Form eines gesinter­ ten einheitlichen polykristallinen Keramikerzeugnisses vorliegt, das aus einem Festelektrolyten, ausgewählt aus Natrium-β-Aluminiumoxid, Natrium- β-Aluminiumoxid und Nasicon gebildet ist.

7. Wiederaufladbare elektrochemische Hochtemperaturzelle (10) mit einem Gehäuse (12), enthaltend eine Anode (38) und eine Kathode (34), wobei das Gehäuse ein Inneres hat, das durch einen Festelektrolytseparator (16) in ein Paar von Elektrodenabteilen geteilt ist, nämlich ein Anodenabteil und ein Kathodenabteil, die aktives Anodenmaterial (38) bzw. aktives Kathoden­ material enthalten, wobei das aktive Anodenmaterial Natrium ist und die Zelle eine Betriebstemperatur hat, bei welcher das Natrium geschmolzen ist und der Separator ein Leiter für Natriumionen ist, die Kathode eine elektro­ nisch leitfähige, poröse, elektrolytdurchlässige Matrix (36) mit einem porö­ sen Inneren aufweist, die mit einem geschmolzenen Natrium-Aluminium­ chlorid-Salzelektrolyten imprägniert ist, der bei der Zellbetriebstemperatur geschmolzen ist und bei dem das Atomverhältnis von Al-Kationen : Na- Kationen 1 : 1 ist, wobei die Matrix verteilt in ihrem porösen Inneren aktives Kathodenmaterial enthält, das wenigstens ein Übergangsmetall aus der Gruppe Fe, Ni, Cr, Co, Mn und Cu aufweist und die Zelle einen gelade­ nen Zustand hat, bei dem das aktive Kathodenmaterial chloriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse die Form eines Kanisters (12) mit einem Boden (21) zum Abstützen der Zelle in aufrechter Betriebsstellung auf einer flachen, nach oben gerichteten, horizontalen Stützoberfläche (22) hat, der Separator (18) rohrförmig oder becherförmig ist und ein geschlossenes unteres Ende und ein offenes oberes Ende aufweist und eine Mehrzahl von im Umfang angeordneten, radial nach außen vorspringenden Rippen oder Lappen (46) hat, wobei das Verhältnis maximaler Durchmesser : minimaler Durchmesser des Separators höchstens 4 : 1 ist.