基于鎳-鐵的電化學電池以鎳/鐵蓄電池（愛迪生蓄電池）的形式早已為人所知。在基于鎳/鐵的電化學元件的充電和放電中的電極反應可通過下列方程描述：

充電

2 Ni(OH)₂ + 2 OH^- → 2 NiO(OH) + 2 H₂O + 2 e^-

Fe(OH)₂ + 2 e^- → Fe + 2 OH^-

[方程1]

放電

2 NiO(OH) + 2 H₂O + 2 e^- → 2 Ni(OH)₂ + 2 OH^-

Fe + 2 OH^- → Fe(OH)₂ + 2 e^-

[方程2]

所用電解質(zhì)通常是氫氧化鉀溶液。

鎳-鐵蓄電池非常可靠并具有長壽命，但它們通常不適合作為高強度脈沖電流源。例如在EP 1 011 163 A1中描述了可再充電的鎳-金屬氫化物電池組形式的更適合該用途的蓄電池。在鎳-金屬氫化物電池組的充電和放電中的電極反應可通過下列方程描述：

充電

Ni(OH)₂ + OH^- → NiO(OH) + H₂O + e^-

M + H₂O + e^- → M-H + OH^-

[方程3]

放電

NiO(OH) + H₂O + e^- → Ni(OH)₂ + OH^-

M-H + OH^- → M + H₂O + e^-

[方程4]

在此也常使用氫氧化鉀溶液作為電解質(zhì)。

EP 1 011 163 A1中描述的鎳-金屬氫化物電池組適用于保障數(shù)據(jù)處理單元的易失性存儲器——必須在極短時間內(nèi)提供強電流的用途。

用于保障數(shù)據(jù)處理單元的易失性存儲器的能源也可以是電容器，尤其是所謂的雙層電容器（“超級電容器”）。對此的一個實例可見于DE 20 2004 017 545 U1。雙層電容器的優(yōu)點是它們可以極快輸送極高脈沖電流。但是，根據(jù)電容器的性質(zhì)，它們的容量有限。此外，大多數(shù)雙層電容器具有有機電解質(zhì)體系，其在發(fā)生過充電時可能構(gòu)成安全風險。

EP 1 011 163 A1中描述的電池組具有比雙層電容器高得多的容量。但是，在數(shù)據(jù)處理單元中的運行中主導的相對高溫可能容易造成過充電。通常沒有與其相關(guān)的安全風險。但是，過充電會造成電池組的預期壽命降低。

本發(fā)明的目的是提供可釋放高強度脈沖電流并且不具有或只以減弱的形式具有現(xiàn)有技術(shù)的所述缺點的能源。

通過下述電化學電池，尤其也通過具有權(quán)利要求1的特征的電化學電池（下文被描述為變體1的電池的一個優(yōu)選實施方案）實現(xiàn)這一目的。在從屬權(quán)利要求2至12中給出根據(jù)權(quán)利要求1的電化學電池的優(yōu)選實施方案。此外，具有權(quán)利要求13的特征的方法也有助于實現(xiàn)所提出的目的。所有權(quán)利要求的措辭經(jīng)此引用并入本說明書的內(nèi)容。

下述所有電化學電池具有負極、正極、將負極和正極相分隔的多孔隔膜、浸漬電極和隔膜的含水堿性電解質(zhì)和包封電極、隔膜和電解質(zhì)的外殼。該電池是二次電化學電池。換言之，充電和放電操作可逆。

電化學電池的負極存在于多個實施方案中：

在根據(jù)變體1的電池中 – 能夠形成雙電層的負極

該負極包含集流體（Stromableiter）和能夠通過形成雙電層（亥姆霍茲雙層）而將電荷存儲在該電極中的碳基存儲材料。

在根據(jù)變體2的電池中 – 具有贗電容的負極

在這一實施方案中，該負極除集流體和能夠通過形成所提到的雙電層而將電荷存儲在該電極中的碳基存儲材料外還包含可化學吸附氫氣和/或以金屬氫化物的形式存儲氫氣的非碳基存儲材料（下文被稱作H2存儲材料）。

在根據(jù)變體3的電池中 – 具有贗電容的負極

在這一實施方案中，該負極除集流體和能夠通過形成所提到的雙電層而將電荷存儲在該電極中的碳基存儲材料外（和作為根據(jù)變體2的非碳基存儲材料的替代物）還包含金屬形式（氧化態(tài)0）和/或氧化形式（氧化態(tài)2或3）的鐵。當鐵為氧化形式時，其優(yōu)選作為氫氧化鐵存在于電極中。如從一開始列出的方程可以推斷，氧化形式和金屬形式之間的平衡在充電和放電過程中移動。

在碳基存儲材料和非碳基H2存儲材料或鐵（變體2和3）的組合存在下，負極能夠不僅僅通過形成所提到的雙層存儲電荷。相反，還可通過可逆氧化還原反應的繞道途徑來化學存儲電荷。簡言之：在這些情況中，負極可具有贗電容性質(zhì)。

該電化學電池的正極在所有情況下含有集流體和另外氫氧化鎳（Ni(OH)₂）和/或羥基氧化鎳（NiO(OH)）。

在正極充電過程中，氫氧化鎳吸收氫氧根離子以轉(zhuǎn)化成羥基氧化鎳并隨之釋放水分子和電子。相反，在放電過程中，羥基氧化鎳吸收電子并用水轉(zhuǎn)化成氫氧化鎳，隨之釋放氫氧根離子。因此，正極理論上有可能在完全充電狀態(tài)下僅包含羥基氧化鎳并且在完全放電狀態(tài)下僅包含氫氧化鎳。但是，在實踐中，這兩種化合物通常彼此一起存在于電極中，其中化合物相對于彼此的量比取決于電極的充電狀態(tài)。

輔助電極

在優(yōu)選實施方案中，電池在所有變體中可具有與各自的負極電連接以消散任選在電池外殼中生成的氧氣超壓（überdruck）的輔助電極。這種輔助電極已知用于其它電化學系統(tǒng)；例如，EP 0 218 028 A1描述了用于鎳/鎘蓄電池的輔助電極。

該輔助電極可以例如是由促進氧氣滲入的疏水和非導電第一層、親水第二層和支持催化氧氣還原并與負主電極電接觸的疏水第三層構(gòu)成的三層電極。這樣的三層電極從EP 0 416 244 A1中獲知。第三層因此優(yōu)選由含活性炭的軋制混合物構(gòu)成（例如由50重量%至80重量%的活性炭、3重量%至20重量%的導電炭黑和10重量%至30重量%的聚四氟乙烯（PTFE）構(gòu)成）。第一和第二層優(yōu)選基于單層塑料纖維無紡布，在其一面上施加含水纖維素醚混合物。其細節(jié)可見于EP 0 416 244 A1。

更優(yōu)選地，該輔助電極也可以配置為單層電極。為了消散任選在外殼中生成的氧氣壓力，可以將例如活性炭、炭黑和聚四氟乙烯（PTFE）的混合物施加到負極上，例如作為厚度50至100微米的層。

在另一優(yōu)選實施方案中，輔助電極，如同與其電連接的各自負極，除所提到的組分外還可具有一定含量的金屬和/或氧化形式的鐵或一定含量的非碳基H2存儲材料。

電池中的輔助電極具有雙功能特性。一方面，如已經(jīng)提到，其可有助于消散任選在外殼中生成的氧氣超壓。但是，另一方面，特別由于活性炭和炭黑的含量，其如同負極那樣能夠存儲電荷。其因此提高陽極側(cè)上的雙層電容。

該電池的正極優(yōu)選具有比負極小的絕對容量。換言之，負極用于吸收電能的容量優(yōu)選超過正極在這方面的容量。當該電池具有所提到的輔助電極時尤其如此。在這種情況下，負極和輔助電極的相加絕對容量優(yōu)選超過正極的絕對容量。

負極的容量優(yōu)選為正極的容量的至少1.1倍，優(yōu)選1.1至2.0倍。在發(fā)生電池過充電時，由此確保形成氧氣而非例如氫。

與傳統(tǒng)鎳-鐵蓄電池和鎳-金屬氫化物電池組相比，本文所述的新發(fā)展，在不存在輔助電極的情況下就已提高在高溫下的過充電穩(wěn)定性。通過輔助電極還增強這一作用。電池的提高的過充電穩(wěn)定性可以尤其歸因于負極中的碳基存儲材料，其可有助于消耗由過充電生成的氧氣。

由于過充電穩(wěn)定性，電池外殼可以配置為氣密和液密。具有這樣的外殼的電池優(yōu)選還具有如上所述的輔助電極。

氣密密封在本文中應被理解為是指在電池中形成的氣體在正常運行中不能逸出外殼。外殼因此通常不含用于針對性排氣的裝置，例如閥。但是，出于安全原因，可以設置爆裂膜，其在超過壓力閾值時不可逆破壞。

負極

在優(yōu)選實施方案中，電化學電池的負極在所有變體中包含至少5重量%的含量的碳基存儲材料。

在特別優(yōu)選的實施方案中，該負極可含有大于5重量%的含量的碳基存儲材料。這一含量更優(yōu)選為5重量%至100重量%，優(yōu)選5重量%至90重量%，更優(yōu)選5重量%至75重量%，尤其是5重量%至50重量%。在后一范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是5重量%至25重量%，尤其是5重量%至15重量%的重量含量。5重量%至100重量%的范圍當然只有在根據(jù)變體1的電池的情況下才可達到其上限。提到的所有其它封閉范圍可優(yōu)選用于各種變體。但是，它們更優(yōu)選適用于根據(jù)變體1的電池。

代替上一段中提到的范圍下限，所提到的范圍中的碳基存儲材料含量的下限也可以是5.5重量%，優(yōu)選6重量%，尤其是6.5重量%。

提到的所有百分比數(shù)據(jù)優(yōu)選涉及在干狀態(tài)下的負極總重量（即無電解質(zhì)）減去不考慮的集流體重量。

如果負極包含碳基存儲材料和非碳基H2存儲材料的組合（在根據(jù)變體2的電池的情況下），負極中的H2存儲材料的含量優(yōu)選為25重量%至95重量%，更優(yōu)選50重量%至95重量%，尤其優(yōu)選75重量%至95重量%，特別是85重量%至95重量%。

當負極根據(jù)變體3包含碳基存儲材料和金屬形式（氧化態(tài)0）和/或氧化形式（氧化態(tài)2或3）的鐵的組合時，負極中的鐵的含量優(yōu)選為25重量%至95重量%，更優(yōu)選50重量%至95重量%，尤其優(yōu)選75重量%至95重量%，特別是85重量%至95重量%。

提到的所有百分比數(shù)據(jù)在此也優(yōu)選涉及在干狀態(tài)下的負極總重量（即無電解質(zhì)）減去集流體重量。

在所有變體的電池的情況下，可用的能夠形成雙電層的碳基存儲材料尤其是活性炭和石墨烯。眾所周知，活性炭是具有極高內(nèi)表面積的多孔細粒碳。特別優(yōu)選的活性炭具有

– 至少800平方米/克，優(yōu)選至少900平方米/克的BET表面積（在每種情況下根據(jù)DIN ISO 9277測定）

和/或

– 至少60 F/g的電容值（根據(jù)DIN IEC 62391測定）。

石墨烯是具有二維結(jié)構(gòu)的碳多晶型物（Modifikation）。多個鏈接的苯環(huán)形成蜂窩形圖案，其中每個碳原子被另外三個碳原子呈120°角圍繞且其中所有碳原子sp²雜化。石墨烯提供理論上用碳可實現(xiàn)的最大的每單位重量表面積，因此目前是與超級電容器的發(fā)展有關(guān)的大量研究的對象。石墨烯和活性炭都另外能夠儲氫。尤其這一性質(zhì)使它們作為電池負極的活性電極材料引起極大的興趣。

當然，石墨烯和活性炭也可互相組合使用。在此可想到各種混合比。

所用H2存儲材料優(yōu)選是鎳-金屬氫化物電池組領(lǐng)域中已知的儲氫合金。在這方面特別應提到AB₂合金和AB₅合金。另外的選項是雷尼鎳（催化活性鎳-鋁合金）和高電化學高活性的金屬鎳（INCO鎳）。

AB₂合金通?；?:2有效比率的鈦和鎳。在實踐中，鈦和鎳常被一種或多種尤其選自鉻、釩或鋯的添加物部分替代。

AB₅合金通常是鑭和鎳的1:5有效比率的混合物。在實踐中，鑭和鎳常被一種或多種尤其選自錳、鎳、銅、鉻、鋁、鈷、鋅、鋯或鈰的添加物部分替代。

或者或另外，代替所提到的合金或除其以外，也可以使用A₂B₇或AB₃合金。也已聯(lián)系鎳-金屬氫化物電池組論述了這些合金類型。這種合金的實例是例如La_16.3Mg_7.0Ni_65.1Co_11.6（A₂B₇）或La_0.7Mg_0.3Ni_3-xFe_x（AB₃，其中x = 0-0.4）。

所用碳基存儲材料優(yōu)選為微粒形式，即粉末形式。在負極（在所有變體中）的制造中，其尤其以具有50納米至500微米的平均粒度，尤其具有10微米至50微米的平均粒度的粉末形式使用。

所用H2存儲材料和鐵（氧化和還原形式）同樣優(yōu)選為微粒形式。在根據(jù)變體2和3的負極的制造中，H2存儲材料和鐵尤其以具有10納米至100微米的平均粒度，尤其具有10納米至1微米的平均粒度的粉末形式使用。

正極

氫氧化鎳和/或羥基氧化鎳優(yōu)選以球形顆粒的形式使用。與此無關(guān)，所用氫氧化鎳和/或羥基氧化鎳的顆?？蓛?yōu)選具有至少部分被鈷涂覆的表面。

在所有情況下，正極含有10重量%至100重量%，優(yōu)選25重量%至100重量%，尤其是50重量%至100重量%的含量的氫氧化鎳和/或羥基氧化鎳。這些百分比數(shù)據(jù)優(yōu)選基于在干狀態(tài)下的正極總重量（即無電解質(zhì)）減去所含的集流體重量。

電極的優(yōu)選實施方案

為了制造根據(jù)變體1至3的電池的負極的特別優(yōu)選的實施方案，在變體1的情況中的碳基存儲材料、在變體2的情況中的碳基存儲材料和H2存儲材料和在變體3的情況中的碳基存儲材料和鐵例如以糊形式加工。但是，常還將一種或多種附加組分添加到所提到的組分中。相應地，根據(jù)變體1至3的電池的負極和正極除所提到的組分外還可任選包含一種或多種附加組分。下面更詳細論述這些附加組分。

可用于所有變體的電池的負極的尤其是下列含量的下列附加組分的至少一種：

- 0.1重量%至10重量%，優(yōu)選1重量%至5重量%的電極粘合劑

- 0.1重量%至10重量%，優(yōu)選1重量%至5重量%的導電劑（Leitmittel）

這些附加組分可以獨立或組合著添加到負極中。

當負極不含一定含量的H2存儲材料也不含一定含量的鐵時（變體1），其更優(yōu)選包含下列含量的下列組分：

- 90重量%至99.9重量%，尤其是95重量%至99.9重量%的碳基存儲材料

- 0.1重量%至10重量%，優(yōu)選0.1重量%至5重量%的電極粘合劑

在碳基存儲材料和非碳基H2存儲材料的組合存在下（變體2），負極在一個擴展方案中更優(yōu)選包含下列含量的下列組分：

- 75重量%至94.9重量%，尤其是85重量%至94.9重量%的H2存儲材料

- 5重量%至19.9重量%，尤其是5重量%至14.9重量%的碳基存儲材料

- 0.1重量%至10重量%，優(yōu)選0.1重量%至5重量%的電極粘合劑

在碳基存儲材料和鐵的組合存在下（變體3），負極在第一個擴展方案中更優(yōu)選包含下列含量的下列組分：

- 75重量%至94.9重量%，尤其是85重量%至94.9重量%的鐵

- 5重量%至19.9重量%，尤其是5重量%至14.9重量%的碳基存儲材料

- 0.1重量%至10重量%，優(yōu)選0.1重量%至5重量%的電極粘合劑

可用于正極的尤其是下列含量的下列附加組分：

- 0.1重量%至10重量%，優(yōu)選1重量%至5重量%的電極粘合劑

- 0.1重量%至90重量%，優(yōu)選0.1重量%至50重量%，更優(yōu)選0.1重量%至40重量%，尤其是0.1重量%至20重量%的導電劑

- 能夠通過形成雙電層（亥姆霍茲雙層）而將電荷存儲在該電極中的碳基存儲材料，尤其為0.1重量%至20重量%的含量

這些組分可以獨立或組合著添加到正極中。

在一個擴展方案中，正極更優(yōu)選包含下列含量的下列組分：

- 50重量%至99.8重量%的氫氧化鎳和/或羥基氧化鎳

- 0.1重量%至40重量%，優(yōu)選0.1重量%至45重量%的導電劑

- 0.1重量%至10重量%，優(yōu)選0.1重量%至5重量%的電極粘合劑

對于所有這些優(yōu)選實施方案還優(yōu)選適用的是，這些百分比數(shù)據(jù)各自基于在干狀態(tài)下的正極和負極總重量（即無電解質(zhì)）減去各自的集流體重量。

在用于正極和負極的所有給出的組合物中和在可由上述說明推導出的所有組合物中，各自所含的組分的百分比含量還優(yōu)選合計為100重量%。

該導電劑優(yōu)選是金屬粉末，尤其是鎳和/或鈷粉末?；蛘呋蛄硗?，也可以使用碳基導電劑，如炭黑、石墨、碳納米管（CNT）、納米碳或在正極的情況下，石墨烯。

所用電極粘合劑優(yōu)選是纖維素基粘合劑，例如羧甲基纖維素或羧甲基纖維素的衍生物。水溶性纖維素醚，例如甲基羥乙基纖維素（MHEC）、甲基羥丙基纖維素（MHPC）和羥乙基纖維素（HEC）也特別合適。替代選項包括聚丙烯酸酯或塑料基粘合劑，例如PTFE粘合劑（PTFE = 聚四氟乙烯）或基于SBR（苯乙烯-丁二烯橡膠）的粘合劑。

電池的電極不需要一定含有電極粘合劑。它們也可以例如以無粘合劑形式作為燒結(jié)電極或作為壓坯制造。

對于在優(yōu)選實施方案中可包含于正極中的碳基存儲材料，可用的是與負極的情況中相同的材料。其特別是具有上述性質(zhì)的活性炭和石墨烯。

除提到的添加物外，正極和/或負極還可含有其它添加物。在這方面特別應提到例如氧化鈷、氫氧化鈷、硫化鐵、硫化鉀、硫酸鋅、碳酸銨或氫氧化鈣。

集流體

在優(yōu)選實施方案中，正極和/或負極的集流體形成三維導電基質(zhì)，其中在陽極側(cè)上嵌入各自的存儲材料并在陰極側(cè)上嵌入氫氧化鎳和/或羥基氧化鎳（適用于所有變體的電池）。

在優(yōu)選實施方案中，在正極側(cè)和/或負極側(cè)上使用的集流體是金屬的或金屬涂覆的開孔泡沫或由金屬的或金屬涂覆的無紡布制成的集流體（Ableiter）。這類集流體傳統(tǒng)上特別用在紐扣電池形式的鎳-鎘或鎳-金屬氫化物蓄電池的正極側(cè)上。在這方面例如參考EP 0 658 949 A1。提到的泡沫和提到的無紡布都可購得。它們優(yōu)選由鎳或銅構(gòu)成或已用這些金屬之一涂覆。

在一個特別優(yōu)選的實施方案中，在負極側(cè)上使用形成三維導電基質(zhì)的集流體，尤其為被銅涂覆或由銅構(gòu)成的泡沫或無紡布形式，而在正極側(cè)上使用鋼或不銹鋼，尤其是鎳涂覆的鋼或不銹鋼的薄箔。

在一些實施方案中可能優(yōu)選的是，由提到的泡沫或無紡布制成的三維集流體僅用在負極側(cè)上，而在正極側(cè)上使用平坦的二維集流體，例如金屬箔或金屬網(wǎng)。在這種情況下，正極通常通過燒結(jié)法制成。

當然，也可以優(yōu)選在正極側(cè)和/或負極側(cè)上使用平坦的二維集流體，例如金屬箔代替三維集流體。

在碳基存儲材料和非碳基H2存儲材料（變體2）或鐵（變體3）的組合存在下，碳基存儲材料的顆粒和鐵的顆?；騂2存儲材料的顆粒存在于負極中，在優(yōu)選實施方案中存在于由集流體制成的上述三維基質(zhì)中，優(yōu)選以均勻分布的形式。這特別歸因于負極的各組分的上述混合。為實現(xiàn)這樣的布置，可以將H2存儲材料或鐵和碳基存儲材料加工成混合物，尤其是已提到的糊料，任選在添加上述附加組分的至少一種的情況下。通過組分的劇烈混合確保該混合物的所有組分處于一致均勻的分布。隨后，將該混合物，尤其是糊料引入由集流體制成的上述三維基質(zhì)中或以薄層形式施加到二維集流體上。

但是，在一些實施方案中，負極也可優(yōu)選具有富集碳基存儲材料的第一子區(qū)域，尤其是第一層，和相應地具有富集非碳基H2存儲材料或鐵的第二子區(qū)域，尤其是第二層。為實現(xiàn)這樣的布置，H2存儲材料或鐵和碳基存儲材料通常不在一個步驟中加工。例如，可以

·在第一步驟中將H2存儲材料或鐵引入由集流體制成的上述三維基質(zhì)中，然后將該集流體在其外部上用碳基存儲材料涂覆

或

·在第一步驟中將H2存儲材料或鐵引入由鎳泡沫制成的帶狀集流體中，然后在該帶的一面或甚至兩面上布置碳基存儲材料層。

優(yōu)選地，該電化學電池的負極因此可具有多層結(jié)構(gòu)，尤其是雙層結(jié)構(gòu)。在這種情況下，例如，該集流體和鐵一起形成所提到的第二層，而碳基存儲材料形成所提到的第一層。

隔膜/電極-隔膜復合體

隔膜和正極和負極都優(yōu)選為薄層形式。它們可以例如以帶或平帶的形式提供。在電極的情況下，具有50微米至500微米厚度的層是優(yōu)選的。所用隔膜的厚度優(yōu)選為10微米至100微米。

本發(fā)明的電化學電池的隔膜優(yōu)選為多孔塑料薄膜，尤其是聚烯烴、PEEK（聚醚醚酮）或PES（聚醚砜）的薄膜。但是，也可以無困難地使用由紙制成或由無紡布制成的隔膜?；旧希灰蟾裟ぞ哂凶銐虻目紫堵室员浑娊赓|(zhì)滲透并且對此穩(wěn)定。

該電池優(yōu)選為具有正極/隔膜/負極的層序的復合體形式。該電化學電池更優(yōu)選可以為雙電池（Bizelle）的形式，即具有正極/隔膜/負極/隔膜/正極或負極/隔膜/正極/隔膜/負極的層序。

當如上所述的負極具有富集碳基存儲材料的第一層時，這一層優(yōu)選布置在負極和相鄰隔膜之間。

該電化學電池的電極優(yōu)選在與彼此和與隔膜組合前壓延。

具有正極/隔膜/負極的層序的復合體在一些優(yōu)選實施方案中為螺旋形卷材（Wickel）的形式。為了制造這樣的螺旋形卷材，可以例如借助層壓或粘合操作將帶狀正極和帶狀負極與兩個隔膜帶組合以產(chǎn)生具有隔膜/負極/隔膜/正極的層序的復合體，然后將其卷繞。

電池復合體/雙極布置

由多個所述電池形成電池復合體。在該復合體內(nèi)，電池可以互相并聯(lián)或串聯(lián)。在此類電池復合體的平衡中，可發(fā)現(xiàn)所述高的過充電穩(wěn)定性特別有利。為了使該復合體中的所有電池再達到相同電壓水平，可以有針對性地將該電池復合體過充電。在并不無可挽回地破壞該復合體中的至少個別電池的情況下，這通常不可能實現(xiàn)。但是，由于該電池的負極中的碳基存儲材料可有助于消耗在過充電時產(chǎn)生的氧氣，在本情況下，將這種破壞的風險減至最低。當該復合體的一個或多個電池，優(yōu)選所有電池具有所提到的輔助電極時尤其如此。

當然，也可以彼此堆疊多個由正極和負極和一個或多個隔膜構(gòu)成的電化學電池。相應堆疊體的一個可能的構(gòu)造描述在例如EP 1 011 163 A1中。

在優(yōu)選實施方案中，將兩個或更多個電池以雙極布置互相組合。電化學電池的雙極布置的一個特征在于各個電化學電池充當子電池并通過導電間隔壁串聯(lián)。各子電池具有被浸透電解質(zhì)的隔膜彼此分隔的正極和負極。在相鄰子電池之間存在連接壁。其建立一個電池的正極和另一電池的負極之間的電連接。同時，其將子電池的電解質(zhì)空間彼此分開。

外殼

電池的外殼可以是例如紐扣電池外殼的形式，尤其是如已提到的EP 1 011 163 A1中描述的外殼的形式?；蛘撸撾姵匾部梢允侨缋鏓P 1 391 947 A1中描述的扁平電池形式。在這種情況下，其外殼由經(jīng)密封層互相粘合的薄金屬箔形成。

尤其在具有正極/隔膜/負極的層序的上述復合體為螺旋形卷材形式時，該外殼也可以是圓柱形的圓形電池外殼形式。

該電池的外殼更優(yōu)選是金屬外殼，例如由不銹鋼或由鍍鎳鋼或不銹鋼制成的外殼。

電解質(zhì)

該電化學電池的含水電解質(zhì)優(yōu)選包含0.1 M至10 M的至少一種溶解形式的氫氧化物化合物。該電解質(zhì)更優(yōu)選包含至少一種金屬氫氧化物作為氫氧化物化合物，尤其是氫氧化鈉、氫氧化鋰或氫氧化鉀。

該電解質(zhì)更優(yōu)選除氫氧化物化合物外還包含至少一種硫酸鹽化合物，尤其是堿金屬或堿土金屬硫酸鹽。所述至少一種硫酸鹽化合物優(yōu)選以0.001重量%至0.1重量%的濃度包含于電解質(zhì)中。

在優(yōu)選實施方案中，該電解質(zhì)含有具有PO₄^3-、NO₃^-或Cl^-陰離子和金屬反荷離子的第二導電鹽。

另外還可以向該電解質(zhì)中加入添加劑，例如增稠劑、緩蝕劑、潤濕劑和防凍劑。

該電解質(zhì)更優(yōu)選包含壬基酚乙氧基化物（NPEO）作為添加劑。NPEO通常是指衍生自壬基酚并且聚乙二醇側(cè)鏈的親水乙氧基單元數(shù)不同的一類非離子表面活性劑。特別優(yōu)選的是下式的NPEO

其中n = 1至50，優(yōu)選n = 1-25，更優(yōu)選n = 1至10，尤其是n = 2至6。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，令人驚訝地，NPEO的添加導致活化特性改進，導致改進的低溫性能并相當通常導致根據(jù)變體1至3的電池的電極的效能增強。還應該特別強調(diào)具有堿性電解質(zhì)的電池的穩(wěn)定性的顯著改進。作為添加劑，NPEO看起來提高KOH的分解電壓并且甚至在相對低濃度下就如此。

NPEO更優(yōu)選以0.001重量%至0.1重量%的濃度包含于電解質(zhì)中，優(yōu)選0.001重量%至0.1重量%。

電壓窗口

根據(jù)變體2的電池優(yōu)選具有0.6-1.5 V的電壓窗口（電池在正常運行中的工作范圍）。

所有變體的電池表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫特性。該電池通常毫無困難（無外殼溶脹或甚至泄漏）地耐受在105℃下2小時的儲存。原則上甚至可以在這些溫度下放電。

實施例

(1) 根據(jù)變體2的電化學電池的制造

為了形成正極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 90重量%的Ni(OH)₂，

- 4重量%的鈷粉作為導電劑

- 4重量%的炭黑作為另一導電劑

- 2重量%的水溶性纖維素醚作為粘合劑

為了形成負極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 7.5重量%的具有> 900平方米/克的BET表面積的活性炭

- 90重量%的A₂B₇合金

- 2.5重量%的水溶性纖維素醚作為粘合劑

將各電極干燥并施以軋制操作。此后，它們具有大約250微米的厚度。

在負極的一面上，隨后以50微米至100微米的厚度通過軋制施加活性炭、炭黑和聚四氟乙烯（PTFE）的混合物作為用于消散任選在外殼中生成的氧氣壓力的輔助電極。確切組成為75重量%的活性炭、大約7.5重量%的導電炭黑和大約17.5重量%的PTFE。

隨后，將電極與聚丙烯隔膜（無紡布，厚度80微米）組合以產(chǎn)生具有下列層序的電極-隔膜復合體：

輔助電極/負極/隔膜/正極

該復合體用含水電解質(zhì)（6M KOH溶液）浸漬并如圖1中所示安裝在由鍍鎳不銹鋼制成的外殼中。

由此制成的電池具有0.8-1.5 V的電壓窗口。

(2) 根據(jù)變體1的電化學電池的制造

為了形成正極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 50重量%的Ni(OH)₂，

- 8重量%的炭黑作為導電劑

- 40重量%的石墨作為另一導電劑

- 2重量%的水溶性纖維素醚作為粘合劑

為了形成負極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 97.5重量%的具有> 900平方米/克的BET表面積的活性炭

- 2.5重量%的水溶性纖維素醚作為粘合劑

在負極的一面上，隨后以50微米至100微米的厚度通過軋制施加活性炭、炭黑和聚四氟乙烯（PTFE）的混合物作為用于消散任選在外殼中生成的氧氣壓力的輔助電極。確切組成為75重量%的活性炭、大約7.5重量%的導電炭黑和大約17.5重量%的PTFE。

隨后，將電極與聚丙烯隔膜（無紡布，厚度80微米）組合以產(chǎn)生具有下列層序的電極-隔膜復合體：

輔助電極/負極/隔膜/正極

該復合體用含水電解質(zhì)（6M KOH溶液）浸漬并如圖1中所示安裝在由鍍鎳不銹鋼制成的外殼中。

由此制成的電池具有0-1.6 V的電壓窗口。

(3) 根據(jù)變體2的另一電化學電池的制造

為了形成正極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 60重量%的Ni(OH)₂，

- 8重量%的炭黑作為導電劑

- 30重量%的石墨作為另一導電劑

- 2重量%的水溶性纖維素醚作為粘合劑

為了形成負極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 87.5重量%的具有> 900平方米/克的BET表面積的活性炭

- 10重量%的A₂B₇合金

- 2.5重量%的水溶性纖維素醚作為粘合劑

在負極的一面上，隨后以50微米至100微米的厚度通過軋制施加活性炭、炭黑和聚四氟乙烯（PTFE）的混合物作為用于消散任選在外殼中生成的氧氣壓力的輔助電極。確切組成為75重量%的活性炭、大約7.5重量%的導電炭黑和大約17.5重量%的PTFE。

隨后，將電極與聚丙烯隔膜（無紡布，厚度80微米）組合以產(chǎn)生具有下列層序的電極-隔膜復合體：

輔助電極/負極/隔膜/正極

該復合體用含水電解質(zhì)（6M KOH溶液）浸漬并如圖1中所示安裝在由鍍鎳不銹鋼制成的外殼中。

由此制成的電池具有0.6-1.5 V的電壓窗口。

(4) 根據(jù)變體3的電化學電池的制造

為了形成正極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 80重量%的Ni(OH)₂，

- 4重量%的鈷粉作為導電劑

- 14重量%的鎳粉作為另一導電劑

- 2重量%的水溶性纖維素醚作為粘合劑

為了形成負極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 20重量%的具有> 900平方米/克的BET表面積的活性炭

- 74.5重量%的具有100納米至200納米的平均粒度的鐵顆粒（至少部分氧化成Fe(OH)₂），和

- 5重量%的SBR作為粘合劑

- 0.5重量%的附加水溶性CMC粘合劑/增稠劑

在負極的一面上，隨后以50微米至100微米的厚度通過軋制施加活性炭、炭黑和聚四氟乙烯（PTFE）的混合物作為用于消散任選在外殼中生成的氧氣壓力的輔助電極。確切組成為75重量%的活性炭、大約7.5重量%的導電炭黑和大約17.5重量%的PTFE。

隨后，將電極與聚丙烯隔膜（無紡布，厚度80微米）組合以產(chǎn)生具有下列層序的電極-隔膜復合體：

輔助電極/負極/隔膜/正極

該復合體用含水電解質(zhì)（6M KOH溶液）浸漬并如圖1中所示安裝在由鍍鎳不銹鋼制成的外殼中。

由此制成的電池具有0.6-1.5 V的電壓窗口。

(5) 根據(jù)變體3的另一電化學電池的制造

為了形成正極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 60重量%的Ni(OH)₂，

- 32重量%的活性炭

- 3重量%的炭黑作為導電劑

- 3重量%的Ca(OH)2作為添加劑

- 2重量%的水溶性纖維素醚作為粘合劑

為了形成負極，將含水活性材料糊施加到開孔鎳泡沫上。該糊料的固體成分由下列組分構(gòu)成：

- 87.0重量%的具有> 900平方米/克的BET表面積的活性炭

- 10重量%的具有100至200納米的平均粒度的鐵顆粒（至少部分氧化成Fe(OH)₂）

- 2.5重量%的水溶性SBR粘合劑

- 0.5重量%的附加水溶性CMC粘合劑/增稠劑

在負極的一面上，隨后以50微米至100微米的厚度通過軋制施加活性炭、炭黑和聚四氟乙烯（PTFE）的混合物作為用于消散任選在外殼中生成的氧氣壓力的輔助電極。確切組成為75重量%的活性炭、大約7.5重量%的導電炭黑和大約17.5重量%的PTFE。

隨后，將電極與聚丙烯隔膜（無紡布，厚度80微米）組合以產(chǎn)生具有下列層序的電極-隔膜復合體：

輔助電極/負極/隔膜/正極

該復合體用含水電解質(zhì)（6M KOH溶液）浸漬并如圖1中所示安裝在由鍍鎳不銹鋼制成的外殼中。

由此制成的電池具有0.6-1.5 V的電壓窗口。

附圖描述

圖1以示意性形式顯示可根據(jù)上述實施例制造的本發(fā)明的電化學元件的一個實施方案的構(gòu)造。在由外殼部件1和2制成的外殼中安置由正極4、隔膜6和負極5制成的復合體。該外殼借助密封件3液密和氣密密封。在遠離隔膜的負極面上，通過軋制施加輔助電極7。借助彈簧8應抵消由充電和放電操作造成的該復合體的體積變化。

圖2以示意性形式顯示可根據(jù)上述實施例制造的電極-隔膜復合體。層狀正極帶有標號4，層狀負極帶有標號5，隔膜帶有標號6，層狀輔助電極帶有標號7。

圖3以示意性形式顯示根據(jù)本發(fā)明的電化學元件的一個實施方案的另一電極-隔膜復合體。在此，層狀正極也帶有標號4，層狀負極帶有標號5，隔膜帶有標號6，層狀輔助電極帶有標號7。不同于根據(jù)圖2的實施方案，輔助電極7在此布置在負極5和隔膜6之間。

圖4以示意性形式顯示根據(jù)本發(fā)明的電化學元件的一個實施方案中的另一可選的本發(fā)明的電極-隔膜復合體。在此，層狀正極也帶有標號4，層狀負極帶有標號5，隔膜帶有標號6。但是，帶有標號7a和7b的輔助電極布置在負極5的兩個相反面上。