CN108475803B - 液流电池 - Google Patents

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Abstract

现有技术中期望实现高能量密度的液流电池。本公开提供一种液流电池，其具备第1液体、第1电极和第1循环机构，第1液体溶解有稠环芳族化合物和锂，第1电极浸渍于第1液体，第1循环机构具备第1容纳部和第1透过抑制部，溶解有稠环芳族化合物的第1液体具有使锂的溶剂化电子放出，将锂以阳离子形式溶解的性质，溶解于第1液体的锂通过在第1电极上析出而产生锂析出粒子，第1循环机构使第1液体在第1电极与第1容纳部之间循环，第1循环机构使第1电极上产生的锂析出粒子向第1容纳部移动，第1透过抑制部设置在第1液体从第1容纳部流向第1电极的路径，抑制锂析出粒子透过。

Description

液流电池
技术领域
本公开涉及液流电池。
背景技术
专利文献1公开了一种氧化还原液流电池，其使用包含非水系溶剂和含有金属粒子的固体状负极活性物质粒子的浆料状负极液体。
在先技术文献
专利文献1：日本特许第5417441号公报
发明内容
发明要解决的课题
现有技术中，期望实现高能量密度的液流电池。
用于解决课题的手段
本公开的一个技术方案中的液流电池，具备第1液体、第1电极和第 1循环机构，所述第1液体溶解有稠合芳族化合物和锂，所述第1电极浸渍于所述第1液体，所述第1循环机构具备第1容纳部和第1透过抑制部，溶解有所述稠合芳族化合物的所述第1液体，具有使所述锂的溶剂化电子放出，将所述锂以阳离子形式溶解的性质，溶解于所述第1液体的所述锂通过在所述第1电极上析出而产生锂析出粒子，所述第1循环机构使所述第1液体在所述第1电极与所述第1容纳部之间循环，所述第1循环机构使所述第1电极上产生的所述锂析出粒子向所述第1容纳部移动，所述第 1透过抑制部设置在所述第1液体从所述第1容纳部流向所述第1电极的路径，所述第1透过抑制部抑制所述锂析出粒子透过。
发明的效果
根据本公开，能够实现高能量密度的液流电池。
附图说明
图1是表示实施方式1中的液流电池1000的大致结构的框图。
图2是表示稠环芳族化合物的电位的测定结果的图。
图3是表示实施方式2中的液流电池2000的大致结构的框图。
图4是表示稠环芳族化合物的电位的测定结果的图。
图5是表示联苯溶液的电位的测定结果的图。
图6是表示联苯溶液的电位的测定结果的图。
图7是表示联苯溶液的电位的测定结果的图。
图8是表示联苯溶液的电位的测定结果的图。
图9是表示反式二苯乙烯溶液的电位的测定结果的图。
图10是表示联苯溶液的电位的测定结果的图。
图11是表示反式二苯乙烯溶液的电位的测定结果的图。
图12是表示第1液体的样品的图。
图13是表示第1液体的另一样品的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1中的液流电池1000的大致结构的框图。
实施方式1中的液流电池1000具备第1液体110、第1电极210和第 1循环机构510。
第1液体110是溶解有稠环芳族化合物和锂的液体。
第1电极210是浸渍于第1液体110的电极。
第1循环机构510具备第1容纳部511和第1透过抑制部512。
溶解有稠环芳族化合物的第1液体110，具有使锂的溶剂化电子放出，将锂以阳离子形式溶解的性质。
溶解于第1液体110的锂通过在第1电极210上析出而产生锂析出粒子700。
第1循环机构510使第1液体110在第1电极210与第1容纳部511 之间循环。
第1循环机构510使在第1电极210上产生的锂析出粒子700向第1 容纳部511移动。
第1透过抑制部512设置在第1液体110从第1容纳部511流向第1 电极210的路径(图1所示的例子中为配管513)。
第1透过抑制部512抑制锂析出粒子700透过。
根据以上的技术构成，能够实现兼具高能量密度和长循环寿命的液流电池。
即、根据以上的技术构成，能够使第1电极210的对电极侧具有的锂的量超过溶解有稠环芳族化合物的第1液体110所能够溶解的量。因此，基于由第1液体110溶解的锂和锂析出粒子700而确定的大量的锂，能够得到高容量密度。由此，能够实现高能量密度和高容量。
另外，根据以上的技术构成，在第1液体110从第1容纳部511流向第1电极210的路径中，能够不使锂析出粒子700本身循环，而仅使溶解有锂的第1液体110循环。因此，能够减少发生由锂析出粒子700导致配管等的堵塞等情况。因此，能够实现循环寿命长的液流电池。
另外，根据以上的技术构成，能够使用平衡电位(vs.Li/Li+)较低的物质作为稠环芳族化合物。由此，能够实现电位更低的液流电池的负极。因此，能够实现具有高的电池电压(放电电压)的液流电池。
再者，实施方式1的液流电池1000中，可以在液流电池1000的充电时(即、从液流电池1000的外部向第1电极210供给电子的状态下)，稠环芳族化合物在第1电极210上被还原，并且溶解于第1液体110的锂在第1电极210上析出，由此产生锂析出粒子700。
另外，可以在液流电池1000的放电时(即、从第1电极210向液流电池1000的外部释放电子的状态下)，稠环芳族化合物在第1电极210上被氧化，并且锂析出粒子700以锂的形式溶解于第1液体110。
根据以上的技术构成，能够在充电时产生更多的锂析出粒子700。另外，能够在放电时利用大量的锂析出粒子700作为锂源。由此，能够增加充放电的容量。
例如，通过第1液体110与第1电极210接触，稠环芳族化合物被第 1电极210氧化或还原。
再者，实施方式1的液流电池1000中，稠环芳族化合物可以是选自菲、联苯、邻三联苯、反式二苯乙烯、三亚苯、蒽之中的至少一种。
根据以上的技术构成，能够实现溶解有具有电位低的性质的稠环芳族化合物的第1液体110。包含稠环芳族化合物的溶液(例如醚溶液)，具有溶解锂(例如锂金属)的能力。锂容易释放电子而成为阳离子。因此，向溶液中的稠环芳族化合物传递电子而成为阳离子，溶解于该溶液。此时，接受了电子的稠环芳族化合物与电子溶剂化。通过与电子溶剂化，稠环芳族化合物作为阴离子发挥作用。因此，包含稠环芳族化合物的溶液本身具有离子导电性。在此，包含稠环芳族化合物的溶液中，Li阳离子与电子当量存在。因此，能够使包含稠环芳族化合物的溶液自身具有还原性强的(换言之为电位低的)性质。
例如，如果将不与锂反应的电极浸渍于溶解有稠环芳族化合物的第1 液体110，测定与锂金属的电位，则观察到相当低的电位。所观察的电位取决于稠环芳族化合物与电子的溶剂化程度(即稠环芳族化合物的种类)。作为产生低电位的稠环芳族化合物，可举出菲、联苯、邻三联苯、反式二苯乙烯、三亚苯、蒽等。
图2是表示稠环芳族化合物的电位的测定结果的图。
将2×2cm的铜箔用聚丙烯制微多孔隔膜包覆，再将其整体用大量的锂金属箔包覆。将极耳安装于铜箔和锂金属。然后安装层压外包装。对其注入以图2所示的各摩尔浓度(M)溶解有稠环芳族化合物的2MeTHF之后，将层压外包装热熔融从而密封。通过以上方式针对每种稠环芳族化合物制作电位测定用电池。图2中示出使用该电位测定用电池以锂金属基准测定的电位(V vs.Li/Li+)。
再者，实施方式1的液流电池1000中，第1液体110可以是醚溶液。
根据以上的技术构成，作为第1液体110，能够实现包含稠环芳族化合物的电解液。即、稠环芳族化合物的溶剂是不具有电子导电性的醚溶液，因此该醚溶液自身能够具有作为电解液的性质。
作为醚，可使用通常公知的环状醚和链状醚之中的至少一种。作为环状醚，可使用四氢呋喃(THF)、二
Figure BDA0001720219930000051
烷(DO)、2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)、 4-甲基二
Figure BDA0001720219930000052
烷(4MeDO)等。作为链状醚，可使用甘醇二甲醚类等。
再者，图1中，作为一例，第1电极210标记为负极，并且第2电极 220标记为正极。
再者，作为第2电极220，如果使用电位相对低的电极，则第1电极 210也可以成为正极。
即、也可以设为第1电极210是正极，并且第2电极220是负极。
第1电极210可以是具有作为稠环芳族化合物的反应场发挥作用的表面的电极。
该情况下，作为第1电极210，可使用相对于第1液体110稳定的材料。另外，作为第1电极210，可使用相对于作为电极反应的电化学反应稳定的材料。例如，作为第1电极210，可使用金属(不锈钢、铁、铜、镍等)、碳等。
第1电极210可以是使其表面积增大了的结构(例如网、无纺布、表面粗糙化处理板、烧结多孔体等)。由此，第1电极210的比表面积增大。从而，能够更容易进行稠环芳族化合物的氧化反应或还原反应。
第2电极220可以是具备集电体和设置在集电体上的活性物质的结构。由此，例如能够使用高容量的活性物质。作为第2电极220的活性物质，可使用具有可逆地吸藏和释放锂离子的特性的化合物。
或者，第2电极220也可以是锂金属。作为第2电极220使用锂金属的情况下，作为金属正极的溶解析出的控制变得容易，并且能够实现高容量。
再者，实施方式1中的液流电池1000可以还具备隔离部400。
隔离部400将第1电极210和第1液体110、与第2电极220之间隔离开。
隔离部400可以是公知的二次电池所使用的微多孔膜(多孔体)。
或者，隔离部400可以是将玻璃纤维织入无纺布而得到的玻璃纸等多孔膜。
或者，隔离部400可以是具有离子传导性(锂离子传导性)的隔膜。例如，隔离部400可以是离子交换树脂膜(例如阳离子交换膜、阴离子交换膜等)或固体电解质膜等。
第1循环机构510可以是具备例如配管、罐、泵、阀等的机构。
再者，实施方式1中，第1容纳部511例如可以是罐。
另外，第1容纳部511中可以容纳有溶解了稠环芳族化合物的第1液体110。
另外，如图1所示，实施方式1中的液流电池1000可以还具备电化学反应部600、正极端子221和负极端子211。
电化学反应部600可以通过隔离部400而分隔为负极室610和正极室 620。
在负极室610中配置成为负极的电极(在图1所示的例子中为第1电极210)。
负极端子211与成为负极的电极连接。
在正极室620中配置成为正极的电极(在图1所示的例子中为第2电极220)。
正极端子221与成为正极的电极连接。
负极端子211和正极端子221例如与充放电装置连接。通过充放电装置，对负极端子211与正极端子221之间施加电压，或者从负极端子211 与正极端子221之间取出电力。
另外，如图1所示，实施方式1的液流电池1000中，第1循环机构 510可以具备配管514、配管513和泵515。
配管514的一端与负极室610和正极室620之中配置第1电极210的一方(在图1所示的例子中为负极室610)连接。
配管514的另一端与第1容纳部511的第1液体110的流入口侧连接。
配管513的一端与第1容纳部511的第1液体110的流出口侧连接。
配管513的另一端与负极室610和正极室620之中配置有第1电极210 的一方(在图1所示的例子中为负极室610)连接。
泵515例如设置于配管514。或者，泵515也可以设置于配管513。
第1透过抑制部512例如可以设置在第1容纳部511与配管513的接合部。
再者，实施方式1的液流电池1000中，第1透过抑制部512可以是将锂析出粒子700过滤出的过滤器。
此时，该过滤器可以是玻璃纤维滤纸、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布、不与金属锂反应的金属网之中的至少一者。
根据以上的技术构成，能够进一步抑制锂析出粒子700向第1电极210 侧流出。因此，能够进一步防止由析出锂离子700导致第1循环机构510 的构件(例如配管)内部堵塞。
过滤器可以是具有比锂析出粒子700的预定粒径(例如能够造成堵塞的粒径)小的孔的构件。作为过滤器的材料，可使用不与锂析出粒子700 和第1液体110等反应的材料。
根据以上的技术构成，在第1容纳部511的内部，即使伴随第1液体 110的流动而发生锂析出粒子700的流动，也能够防止锂析出粒子700从第1容纳部511流出。
图1所示的例子中，容纳于第1容纳部511中的第1液体110，从第1 透过抑制部512和配管513通过，供给至负极室610。
由此，溶解于第1液体110中的稠环芳族化合物，被第1电极210氧化或还原。
然后，溶解有被氧化或还原了的稠环芳族化合物的第1液体110，从配管514和泵515通过，供给至第1容纳部511。
再者，第1液体110的循环的控制例如可以通过泵515进行。即、通过泵515适当进行第1液体110的供给的开始、供给的停止、或供给量等的调整。
或者，第1液体110的循环的控制，可以通过泵515以外的其它手段 (例如阀等)进行。
再者，可以隔着隔离部400，在负极室610侧和正极室620侧分别使用组成不同的电解液(溶剂)。
或者，也可以在正极室620侧和负极室610侧使用组成相同的电解液 (溶剂)。
＜充放电过程的说明＞
以下，对实施方式1中的液流电池1000的充放电过程进行说明。
再者，具体而言，例示出下述的技术构成即操作实例，对充放电过程进行说明。
即、在本操作实例中，第1电极210是负极，为不锈钢。
另外，在本操作实例中，第1液体110为溶解有稠环芳族化合物的醚溶液。
另外，在本操作实例中，稠环芳族化合物为菲(以下记为PNT)。
另外，在本操作实例中，第2电极220是正极，具备集电体(不锈钢) 和设置于集电体上的活性物质即磷酸铁锂(LiFePO4)的结构。
另外，在本操作实例中，使正极侧具有超过第1液体110(溶解有稠环芳族化合物的醚溶液)所能够溶解的锂量的锂。设计该锂量以支配电池容量。
[充电过程的说明]
首先，对充电反应进行说明。
通过对第1电极210与第2电极220之间施加电压，进行充电。
(正极侧的反应)
通过电压的施加，在作为正极的第2电极220发生正极侧的活性物质的氧化反应。即、从正极侧的活性物质中释放锂离子。由此，从第2电极 220向液流电池的外部释放电子。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
LiFePO4→FePO4+Li++e-
再者，产生的锂离子(Li+)的一部分会从隔离部400通过，向第1液体110移动。
在放电状态下，在组装成电池的情况下，锂存在于正极侧。如上所述，通过正极被氧化而取出的锂，穿过隔膜向负极侧移动。
(负极侧的反应)
通过电压的施加，从液流电池的外部向作为负极的第1电极210供给电子。由此，在第1电极210上接收了电子的锂离子成为锂原子。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
Li++e-→Li
但是，该锂原子溶解于在其周围存在的第1液体110。即、在第1电极210上，发生稠环芳族化合物的还原反应。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
Li→Li++e-
PNT+Li++e-→PNT·Li
如果进一步进行充电，则第1液体110中的锂浓度达到饱和状态。在该饱和状态下生成的锂，无法完全溶解于第1液体110。其结果，在该饱和状态下生成的锂，在第1电极210上以锂析出粒子700的形式析出。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
Li++e-→Li
通过第1循环机构510，使在第1电极210上析出的锂析出粒子700 移动(供给)到第1容纳部511。
即、在第1电极210的附近总是存在流动。因此，伴随该流动，生成的锂析出粒子700流出，向第1容纳部511输送。
被输送到第1容纳部511的锂析出粒子700，进一步伴随流动，想要再次从第1容纳部511流向第1电极210侧。但是，锂析出粒子700被设置于第1容纳部511的送出口的第1透过抑制部512捕集。因此，锂析出粒子700不会向第1电极210侧送出。所以，锂析出粒子700存储于第1 容纳部511内。
以上的充电反应可以进行到正极侧的活性物质达到完全充电状态为止。
[放电过程的说明]
接着，对从满充电开始的放电反应进行说明。
满充电中，正极侧的活性物质成为充电状态。
放电反应中，从第1电极210与第2电极220之间取出电力。
(正极侧的反应)
通过电池的放电，从液流电池的外部向作为正极的第2电极220供给电子。由此，在第2电极220上发生活性物质的还原反应。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
FePO4+Li++e-→LiFePO4
再者，锂离子(Li+)的一部分会从隔离部400通过，并由第1液体110 供给。
(负极侧的反应)
通过电池的放电，在作为负极的第1电极210上发生稠环芳族化合物的氧化反应。由此，从第1电极210向液流电池的外部释放电子。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
PNT·Li→PNT+Li++e-
即、在放电时，溶解于第1液体110的锂进行放电。由此，溶解于第 1液体110的锂量减少。
通过第1循环机构510，使被第1电极210氧化了的稠环芳族化合物移动(供给)到第1容纳部511。
储存于第1容纳部511的锂析出粒子700，溶解于溶解有被第1电极 210氧化了的稠环芳族化合物的第1液体110中。即、在第1容纳部511 发生稠环芳族化合物的还原反应。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
Li→Li++e-
PNT+Li++e-→PNT·Li
像这样，在第1容纳部511内过剩地存在锂析出粒子700。因此，即使第1液体110中的锂量在第1电极210减少，该减少量的锂量也能立即通过存储于第1容纳部511的锂析出粒子700溶解于第1液体110中而被补充。
通过第1循环机构510，使在第1容纳部511中被还原了的稠环芳族化合物移动(供给)到设置第1电极210的场所。由此，再次发生稠环芳族化合物的氧化反应。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
PNT·Li→PNT+Li++e-
如上所述，直到放电末期，第1液体110中的锂量始终保持饱和状态。因此，能够进行稳定的放电。
以上的放电反应可以进行到正极侧的活性物质达到完全放电状态为止。
(实施方式2)
以下，对实施方式2进行说明。再者，适当省略与上述实施方式1重复的说明。
作为实施方式2，示出使电解液在第1电极侧和第2电极侧这两侧循环的结构。
图3是表示实施方式2中的液流电池2000的大致结构的框图。
实施方式2中的液流电池2000，除了上述实施方式1中的液流电池 1000的结构以外，还具备下述结构。
即、实施方式2中的液流电池2000还具备第2液体120、第2电极220 和第2活性物质320。
第2液体120是溶解有第2电极侧介体121的液体。
第2电极220是第1电极210的对电极。第2电极220是浸渍于第2 液体120的电极。
第2活性物质320是浸渍于第2液体120的活性物质。
第2电极侧介体121被第2电极220氧化和还原。
第2电极侧介体121被第2活性物质320氧化和还原。
根据以上的技术构成，能够实现兼具更高的能量密度和更长的循环寿命的液流电池。
即、根据以上的技术构成，能够实现利用活性物质，并且不使活性物质本身循环的结构的液流电池。因此，作为第2活性物质320，例如可以使用在充放电反应中高容量的粉末活性物质。由此，能够实现更高的能量密度和高容量。另外，电池容量由“正极容量密度×负极容量密度/(正极容量密度+负极容量密度)”确定。因此，通过在第1电极210侧和第2 电极220侧这两侧采用介体型的液流电池结构，能够大大提高容量密度。
另外，根据以上的技术构成，能够不使粉末活性物质本身循环，仅使溶解有第2电极侧介体121的第2液体120循环。因此，能够抑制发生由粉末活性物质导致配管等的堵塞等。所以，能够实现循环寿命更长的液流电池。
另外，根据以上的技术构成，通过使用平衡电位(vs.Li/Li+)较高的活性物质(例如磷酸铁锂)作为第2活性物质320，能够使用平衡电位 (vs.Li/Li+)较高的物质(例如四硫富瓦烯)作为第2电极侧介体121。由此，能够实现电位更高的液流电池的正极。因此，能够实现具有更高的电池电压(放电电压)的液流电池。
再者，实施方式2的液流电池2000中，锂可以溶解于第2液体120。
第2活性物质320可以是具有吸藏和释放锂的性质的物质。
可以在液流电池2000的充电时(即、从液流电池2000的外部向第1 电极210供给电子并且从第2电极220向液流电池2000释放电子的状态下)，第2电极侧介体121在第2电极220上被氧化，在第2电极220上被氧化了的第2电极侧介体121被第2活性物质320还原，并且第2活性物质320释放锂。
可以在液流电池2000的放电时(即、从第1电极210向液流电池2000 释放电子并且从液流电池2000的外部向第2电极220供给电子的状态下)，第2电极侧介体121在第2电极220上被还原，在第2电极220上被还原了的第2电极侧介体121被第2活性物质320氧化，并且第2活性物质320 吸藏锂。
根据以上的技术构成，能够使用例如具有可逆地吸藏和释放锂(例如锂离子)的性质的物质作为第2活性物质320。由此，第2活性物质320 的材料设计更加容易。并且，能够实现更高容量。
例如，通过第2液体120与第2电极220接触，第2电极侧介体121 被第2电极220氧化或还原。
例如，通过第2液体120与第2活性物质320接触，第2电极侧介体 121被第2活性物质320氧化和还原。
再者，实施方式2的液流电池2000中，第2电极侧介体121的氧化还原电位区域与第2活性物质320的氧化还原电位区域可以具有重复区域。
根据以上的技术构成，能够通过第2活性物质320进行第2电极侧介体121的氧化和还原。
另外，实施方式2的液流电池2000中，第2电极侧介体121的氧化还原电位区域的上限值可以高于第2活性物质320的氧化还原电位区域的上限值。
此时，第2电极侧介体121的氧化还原电位区域的下限值可以低于第 2活性物质320的氧化还原电位区域的下限值。
根据以上的技术构成，能够充分利用第2活性物质320的容量(例如接近100％)。因此，能够实现更高容量的液流电池。
作为第2电极侧介体121，可以使用具有多个氧化还原电位的1种氧化还原物种。
或者，作为第2电极侧介体121，可以使用多个具有一定的氧化还原电位的氧化还原物种混合而成的物质。
另外，实施方式2的液流电池2000中，第2电极侧介体121可以是具有氧化和还原的特性的有机化合物。
根据以上的技术构成，能够提高第2电极侧介体121在第2液体120 (例如非水溶剂)中的溶解度。
另外，实施方式2的液流电池2000中，第2电极侧介体121可以是具有多阶段的氧化还原电位(例如两种以上氧化还原电位)的有机化合物。
作为这样的能够进行多阶段的氧化还原的有机化合物，可举出作为具有π共轭电子云的有机化合物的四硫富瓦烯衍生物、醌衍生物、TCNQ等。
再者，实施方式2的液流电池2000中，第2电极侧介体121可以是四硫富瓦烯。
根据以上的技术构成，能够实现具有较高的两阶段的氧化还原电位(以锂基准电位计大致下限值为3.4V、上限值为3.7V)的第2电极侧介体121。由此，能够实现电位更高的液流电池的正极。因此，能够实现具有高的电池电压(放电电压)的液流电池。
另外，实施方式2的液流电池2000中，第2活性物质320可以是具有可逆地吸藏和释放锂离子的特性的物质。例如，作为第2活性物质320，可使用通常公知的二次电池用活性物质(例如过渡金属氧化物、氟化物、聚阴离子、氟化聚阴离子、过渡金属硫化物等)。
再者，实施方式2的液流电池2000中，第2活性物质320可以是磷酸铁锂。
根据以上的技术构成，能够使第2活性物质320的平衡电位(vs.Li/Li+) 较高。因此，能够使用平衡电位(vs.Li/Li+)较高的物质(例如四硫富瓦烯)作为第2电极侧介体121。由此，能够实现电位更高的液流电池的正极。从而能够实现具有高的电池电压(放电电压)的液流电池。
含有铁或锰或锂的化合物(例如LiFePO4、LiMnO2等)、含有钒的化合物(例如V2O5等)等，以锂基准计在3.2V～3.7V具有氧化还原电位。因此，在使用LiFePO4等作为第2活性物质320的情况下，可以使用四硫富瓦烯作为第2电极侧介体121。
再者，实施方式2的液流电池2000中，第2电极侧介体121可以是醌衍生物。醌衍生物例如以锂基准计在1V～3V具有多段的氧化还原电位。该情况下，可以使用以锂基准计在1V～3V具有氧化还原电位的材料作为第2 活性物质320。作为以锂基准计在1V～3V具有氧化还原电位的材料，可举出含有钛或铌或锂的化合物(例如Li4Ti5O12、LiNbO3等)等。
另外，实施方式2的液流电池2000中，第2电极侧介体121可以是含有金属的离子。作为含有金属的离子，例如可举出具有多段的氧化还原电位的钒离子、锰离子、钼离子等。例如，在为钒离子的情况下，具有宽的反应阶段(2价和3价、3价和4价、4价和5价)。
再者，作为第2活性物质320，可以使用粉末状的活性物质。在将第2 活性物质320以未加工的粉末状态填充到罐中的情况下，能够使制造简化，并且能够降低制造成本。
或者，作为第2活性物质320，可以使用颗粒状(例如对粉末进行了颗粒成型的状态)的活性物质。在将第2活性物质320以颗粒状填充到罐中的情况下，能够使制造简化，并且能够降低制造成本。
或者，作为第2活性物质320，可以使用由通常公知的粘合剂(例如聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺等)粘固成颗粒状的活性物质。
或者，作为第2活性物质320，可以使用在金属箔上固定化为膜状的状态的活性物质。
或者，作为第2活性物质320，可以使用混合有通常公知的导电助剂 (例如炭黑、聚苯胺等)或离子传导体(例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷等)的活性物质。
再者，第2活性物质320可以是不溶解于第2液体120的物质。由此，能够实现第2电极侧介体121与第2液体120一起循环、但不使第2活性物质320循环的结构的液流电池。
第2液体120例如可以是通常公知的二次电池用的非水电解液。此时，该非水电解液例如含有通常公知的电解质盐(例如锂离子和阴离子的电解质盐)和溶解电解质盐的非水溶剂。
作为非水溶剂，可使用通常公知的二次电池用的非水溶剂。即、作为非水溶剂，可使用环状和链状的碳酸酯、环状和链状的酯、环状和链状的醚、腈、环状和链状的砜、环状和链状的亚砜等。
再者，第1液体110和第2液体120可以使用彼此不同的溶剂，也可以使用彼此相同的溶剂。
再者，图3中，作为一例，第1电极210标记为负极，并且第2电极 220标记为正极。
再者，作为第2电极220，如果使用电位相对低的电极，则第1电极 210也可以成为正极。
即、可以为第1电极210是正极，并且第2电极220是负极。
第2电极220可以是具有作为第2电极侧介体121的反应场发挥作用的表面的电极。
该情况下，作为第2电极220，可使用相对于第2液体120的溶剂、支持盐稳定的材料。另外，作为第2电极220，可使用相对于作为电极反应的电化学反应稳定的材料。例如，作为第2电极220，可使用金属(不锈钢、铁、铜、镍等)、碳等。
第2电极220可以是使其表面积增大了的结构(例如网、无纺布、表面粗糙化处理板、烧结多孔体等)。由此，第2电极220的比表面积增大。从而能够更容易进行第2电极侧介体121的氧化反应或还原反应。
再者，第1电极210和第2电极220可以使用彼此不同的材料的电极，也可以使用彼此相同的材料的电极。
再者，实施方式2中的液流电池2000可以还具备隔离部400。
隔离部400将第1电极210和第1液体110、与第2电极220和第2 液体120之间隔离开。
作为隔离部400，可使用在上述实施方式1中所示的结构。
再者，实施方式2中的液流电池2000可以还具备第2循环机构520。
第2循环机构520是使第2液体120在第2电极220与第2活性物质 320之间循环的机构。
根据以上的技术构成，能够使第2电极侧介体121和第2液体120一起在第2电极220与第2活性物质320之间循环。由此，能够更有效率地进行各材料之间的氧化反应和还原反应。
第2循环机构520可以是具备例如配管、罐、泵、阀等的机构。
再者，实施方式2的液流电池2000中，第2循环机构520可以具备第 2容纳部521。
第2活性物质320和第2液体120可以容纳于第2容纳部521。
第2循环机构520可以使第2液体120在第2电极220与第2容纳部 521之间循环。
可以通过在第2容纳部521中第2活性物质320与第2液体120接触，使第2电极侧介体121被第2活性物质320氧化和还原。
根据以上的技术构成，能够在第2容纳部521中使第2液体120与第 2活性物质320接触。由此，例如能够进一步增大第2液体120与第2活性物质320的接触面积。另外，能够进一步延长第2液体120与第2活性物质320的接触时间。因此，能够更有效率地进行由第2活性物质320实现的第2电极侧介体121的氧化反应和还原反应。
再者，实施方式2中，第2容纳部521例如可以是罐。
另外，第2容纳部521例如可以在所填充的第2活性物质320的间隙中容纳有溶解了第2电极侧介体121的第2液体120。
另外，如图3所示，实施方式2的液流电池2000中，第2循环机构 520可以具备配管523、配管524和泵525。
配管524的一端与正极室620和负极室610之中配置第2电极220的一方(在图3所示的例子中为正极室620)连接。
配管524的另一端与第2容纳部521的第2液体120的流入口侧连接。
配管523的一端与第2容纳部521的第2液体120的流出口侧连接。
配管523的另一端与正极室620和负极室610之中配置第2电极220 的一方(在图3所示的例子中为正极室620)连接。
泵525例如设置于配管524。或者，泵525也可以设置于配管523。
再者，实施方式2的液流电池2000中，第2循环机构520可以具备第 2透过抑制部522。
第2透过抑制部522抑制第2活性物质320透过。
第2透过抑制部522设置于第2液体120从第2容纳部521流向第2 电极220的路径(在图3所示的例子中为配管523)。
根据以上的技术构成，能够抑制第2活性物质320向第2容纳部521 以外(例如第2电极220侧)流出。即、第2活性物质320留在第2容纳部521中。由此，能够实现不使第2活性物质320本身循环的结构的液流电池。因此，能够防止第2循环机构520的构件(例如配管)内部由第2 活性物质320导致的堵塞。另外，能够防止由第2活性物质320向第2电极220侧流出导致的电阻损失的发生。
第2透过抑制部522例如可以设置在第2容纳部521与配管523的接合部。
第2透过抑制部522例如可以是将第2活性物质320过滤出的过滤器。此时，过滤器可以是具有比第2活性物质320的粒子的最小粒径小的孔的构件。作为过滤器的材料，可使用不与第2活性物质320和第2液体120 等反应的材料。过滤器例如可以是玻璃纤维滤纸、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布、不与金属锂反应的金属网等。
根据以上的技术构成，在第2容纳部521的内部，即使伴随第2液体 120的流动而发生第2活性物质320的流动，也能够防止第2活性物质320 从第2容纳部521流出。
图3所示的例子中，容纳于第2容纳部521的第2液体120，从第2 透过抑制部522和配管523通过，供给至正极室620。
由此，溶解于第2液体120的第2电极侧介体121，被第2电极220 氧化或还原。
然后，溶解有被氧化或还原了的第2电极侧介体121的第2液体120，从配管524和泵525通过，供给至第2容纳部521。
由此，溶解于第2液体120的第2电极侧介体121，被第2活性物质 320氧化或还原。
再者，第2液体120的循环的控制例如可以通过泵525进行。即，通过泵525适当进行第2液体120的供给的开始、供给的停止、或供给量等的调整。
或者，第2液体120的循环的控制也可以通过泵525以外的其它手段 (例如阀等)进行。
＜充放电过程的说明＞
以下，对实施方式2中的液流电池2000的充放电过程进行说明。
再者，具体而言，例示出下述的技术构成即操作实例，对充放电过程进行说明。
即、在本操作实例中，第1电极210是负极，为不锈钢。
另外，在本操作实例中，第1液体110为溶解有稠环芳族化合物的醚溶液。
另外，在本操作实例中，稠环芳族化合物为菲(以下记为PNT)。
另外，在本操作实例中，第2电极220为正极，为不锈钢。
另外，在本操作实例中，第2液体120为溶解有第2电极侧介体121 的醚溶液。
另外，在本操作实例中，第2电极侧介体121为四硫富瓦烯(以下记为TTF)。
另外，在本操作实例中，第2活性物质320为磷酸铁锂(LiFePO4)。
另外，在本操作实例中，隔离部400为锂离子导电性的固体电解质膜。
另外，在本操作实例中，使正极侧具有超过第1液体110(溶解有稠环芳族化合物的醚溶液)所能够溶解的锂量的锂。设计该锂量以支配电池容量。
[充电过程的说明]
首先，对充电反应进行说明。
通过对第1电极210与第2电极220之间施加电压，进行充电。
(正极侧的反应)
通过电压的施加，在作为正极的第2电极220发生第2电极侧介体121 的氧化反应。即、在第2电极220的表面，第2电极侧介体121被氧化。由此，从第2电极220向液流电池的外部释放电子。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
TTF→TTF++e-
TTF+→TTF2++e-
通过第2循环机构520，使被第2电极220氧化了的第2电极侧介体 121移动(供给)到设置第2活性物质320的场所。
此时，在第2电极220上被氧化了的第2电极侧介体121，被第2活性物质320还原。即、第2活性物质320被第2电极侧介体121氧化。由此，第2活性物质320释放锂。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
LiFePO4+TTF2+→FePO4+Li++TTF+
通过第2循环机构520，使被第2活性物质320还原了的第2电极侧介体121移动(供给)到设置第2电极220的场所。
此时，在第2电极220的表面，第2电极侧介体121被氧化。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
TTF+→TTF2++e-
再者，产生的锂离子(Li+)的一部分会从隔离部400通过，向第1液体110移动。
在放电状态下，在组装成电池的情况下，锂存在于正极侧。如上所述，通过正极被氧化而取出的锂，穿过隔膜向负极侧移动。
如上所述，以包括循环的总反应来看，第2电极侧介体121没有变化。
另一方面，位于远离第2电极220的场所的第2活性物质320成为充电状态。
在完全充电状态下，第2液体120中存在TTF2+，第2活性物质320 成为FePO4。此时，充电电位由向TTF2+的氧化电位确定。
(负极侧的反应)
通过电压的施加，从液流电池的外部向作为负极的第1电极210供给电子。由此，在第1电极210上接收了电子的锂离子成为锂原子。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
Li++e-→Li
但是，该锂原子溶解于在其周围存在的第1液体110。即、在第1电极210上发生稠环芳族化合物的还原反应。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
Li→Li++e-
PNT+Li++e-→PNT·Li
如果进一步进行充电，则第1液体110中的锂浓度达到饱和状态。在该饱和状态下生成的锂，无法完全溶解于第1液体110。其结果，在该饱和状态下生成的锂，在第1电极210上以锂析出粒子700的形式析出。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
Li++e-→Li
通过第1循环机构510，使在第1电极210上析出的锂析出粒子700 移动(供给)到第1容纳部511。
即、在第1电极210的附近总是存在流动。因此，伴随该流动，生成的锂析出粒子700流出，向第1容纳部511输送。
被输送到第1容纳部511的锂析出粒子700，进一步伴随流动，想要再次从第1容纳部511流向第1电极210侧。但是，锂析出粒子700被设置于第1容纳部511的送出口的第1透过抑制部512捕集。因此，锂析出粒子700不会向第1电极210侧送出。所以，锂析出粒子700存储于第1 容纳部511内。
以上的充电反应可以进行到第2活性物质320达到完全充电状态为止。
[放电过程的说明]
接着，对从满充电开始的放电反应进行说明。
满充电中，第2活性物质320成为充电状态。
放电反应中，从第1电极210与第2电极220之间取出电力。
(正极侧的反应)
通过电池的放电，从液流电池的外部向作为正极的第2电极220供给电子。由此，在第2电极220上发生第2电极侧介体121的还原反应。即、在第2电极220的表面，第2电极侧介体121被还原。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
TTF2++e-→TTF+
TTF++e-→TTF
通过第2循环机构520，使被第2电极220还原了的第2电极侧介体 121移动(供给)到设置第2活性物质320的场所。
此时，在第2电极220上被还原了的第2电极侧介体121，被第2活性物质320氧化。即、第2活性物质320被第2电极侧介体121还原。由此，第2活性物质320吸藏锂。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
FePO4+Li++TTF→LiFePO4+TTF+
通过第2循环机构520，使被第2活性物质320氧化了的第2电极侧介体121移动(供给)到设置第2电极220的场所。
此时，在第2电极220的表面，第2电极侧介体121被还原。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
TTF++e-→TTF
再者，锂离子(Li+)的一部分会从隔离部400通过，由第1液体110 供给。
如上所述，以包括循环的总反应来看，第2电极侧介体121没有变化。
另一方面，位于远离第2电极220的场所的第2活性物质320成为放电状态。
在完全放电状态下，第2液体120中存在TTF，第2活性物质320成为LiFePO4。此时，放电电位由向TTF的还原电位确定。
(负极侧的反应)
通过电池的放电，在作为负极的第1电极210上发生稠环芳族化合物的氧化反应。由此，从第1电极210向液流电池的外部释放电子。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
PNT·Li→PNT+Li++e-
即、在放电时，溶解于第1液体110的锂进行放电。由此，溶解于第 1液体110的锂量减少。
通过第1循环机构510，使被第1电极210氧化了的稠环芳族化合物移动(供给)到第1容纳部511。
存储于第1容纳部511的锂析出粒子700，溶解于溶解有被第1电极 210氧化了的稠环芳族化合物的第1液体110中。即、在第1容纳部511 发生稠环芳族化合物的还原反应。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
Li→Li++e-
PNT+Li++e-→PNT·Li
像这样，在第1容纳部511内过剩地存在锂析出粒子700。因此，即使在第1电极210中，第1液体110中的锂量减少，该减少量的锂量也能立即通过存储于第1容纳部511的锂析出粒子700溶解于第1液体110中而得到补充。
通过第1循环机构510，使在第1容纳部511中被还原了的稠环芳族化合物移动(供给)到设置第1电极210的场所。由此，再次发生稠环芳族化合物的氧化反应。
例如，在本操作实例中发生下述反应。
PNT·Li→PNT+Li++e-
如上所述，直到放电末期，第1液体110中的锂量始终保持饱和状态。因此，能够进行稳定的放电。
以上的放电反应可以进行到第2活性物质320达到完全放电状态为止。
(实施方式3)
以下，对实施方式3进行说明。再者，适当省略与上述实施方式1或实施方式2重复的说明。
图4是表示稠环芳族化合物的电位的测定结果的图。
将2×2cm的铜箔用聚丙烯制微多孔隔膜包覆，再将其整体用大量的锂金属箔包覆。将极耳安装于铜箔和锂金属。然后安装层压外包装。对其注入以图4所示的各摩尔浓度(M)溶解有稠环芳族化合物的2MeTHF之后，将层压外包装热熔融从而密封。通过以上针对每种稠环芳族化合物制作电位测定用电池。图4中示出使用该电位测定用电池以锂金属基准测定的电位(V vs.Li/Li+)。再者，该测定中作为醚使用了2MeTHF，但其它醚也可以同样地使用。
实施方式3中的液流电池，除了上述实施方式1或2中的液流电池的结构以外，还具备下述结构。
即、实施方式3的液流电池中，稠环芳族化合物是选自菲、联苯、邻三联苯、反式二苯乙烯、三亚苯、蒽、苯基丙基酮、苯基丁基酮、苊、苊烯、荧蒽、偶苯酰之中的至少一种。
根据以上的技术构成，能够实现溶解了具有电位低的性质的稠环芳族化合物的第1液体110。包含稠环芳族化合物的溶液(例如醚溶液)具有溶解锂(例如锂金属)的能力。锂容易释放电子而成为阳离子。因此，向溶液中的稠环芳族化合物传递电子而成为阳离子，溶解于该溶液。此时，接收到电子的稠环芳族化合物与电子溶剂化。通过与电子溶剂化，稠环芳族化合物作为阴离子发挥作用。因此，包含稠环芳族化合物的溶液本身具有离子导电性。在此，包含稠环芳族化合物的溶液中，Li阳离子与电子当量存在。因此，能够使包含稠环芳族化合物的溶液自身具有还原性强的(换言之为电位低的)性质。
(实施方式4)
以下，对实施方式4进行说明。再者，适当省略与上述实施方式1～3 的任一方式重复的说明。
实施方式4中的液流电池，除了上述实施方式1～3的任一方式中的液流电池的结构以外，还具备下述结构。
即、实施方式4中的液流电池具备第1液体110、第1电极210、第2 液体120、第2电极220和电解质盐。
第1液体110是溶解有稠环芳族化合物的液体。
第1电极210是浸渍于第1液体110的电极。
第2电极220是第1电极210的对电极。第2电极220是浸渍于第2 液体120的电极。
电解质盐溶解于第1液体110和第2液体120之中的至少一者。
第1液体110中的电解质盐的浓度小于等于第1液体110中的稠环芳族化合物的浓度。
根据以上的技术构成，能够实现高的能量密度的液流电池。即、在第 1液体110中，设定电解质盐的浓度为稠环芳族化合物的浓度以下，由此能够进一步维持稠环芳族化合物所具有的平衡电位。换言之，能够抑制稠环芳族化合物所具有的平衡电位的大幅上升(由电解质盐导致的上升)。由此，能够抑制稠环芳族化合物的平衡电位高于第2电极220侧的平衡电位。
另外，根据以上的技术构成，通过使电解质盐溶解于第1液体110和第2液体120之中的至少一个液体中，能够提高该液体的离子传导性。
再者，实施方式4中，第1液体110中的电解质盐的浓度可以小于第 1液体110中的稠环芳族化合物的浓度。
根据以上的技术构成，能够进一步维持稠环芳族化合物所具有的平衡电位。换言之，能够进一步抑制稠环芳族化合物所具有的平衡电位的大幅上升(由电解质盐导致的上升)。其结果，能够实现能量密度更高的液流电池。
再者，实施方式4中的液流电池可以还具备隔离部400。
隔离部400将第1电极210和第1液体110、与第2电极220和第2 液体120之间隔离开。
此时，第1液体110中的电解质盐的浓度可以低于第2液体120中的电解质盐的浓度。
根据以上的技术构成，能够进一步维持稠环芳族化合物所具有的平衡电位(能够进一步减少平衡电位的变动)。因此，能够实现具有高的电池电压(放电电压)的液流电池。另外，能够实现高能量密度的液流电池。
再者，实施方式4中，电解质盐可以溶解于第2液体120。此时，电解质盐可以不溶解于第1液体110。即、第1液体110中的电解质盐的浓度可以为0M。
根据以上的技术构成，能够进一步维持稠环芳族化合物所具有的平衡电位(能够进一步减少平衡电位的变动)。因此，能够实现具有更高的电池电压(放电电压)的液流电池。另外，能够实现能量密度更高的液流电池。
再者，实施方式4中，可以为第1电极210是负极，并且第2电极220 是正极。
再者，实施方式4中，电解质盐可以是锂盐。作为该锂盐，可使用LiBF4、 LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、 LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2等。作为锂盐，可单独使用选自这些之中的一种锂盐。或者，作为锂盐，可以使用选自这些之中的两种以上锂盐的混合物。
再者，实施方式4中，电解质盐可以是选自LiBF4、LiN(SO2CF3)2、 LiN(SO2F)2、LiCF3SO3之中的至少一者。
图5、图6、图7和图8是表示联苯溶液的电位的测定结果的图。
在2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)溶液中，以各图所示的摩尔浓度(M) 分别溶解作为稠环芳族化合物的联苯和电解质盐，准备各试样。图5所示的试样中，使用LiBF4作为电解质盐。图6所示的试样中，使用 LiN(SO2CF3)2作为电解质盐。图7所示的试样中，使用LiN(SO2F)2作为电解质盐。图8所示的试样中，使用LiCF3SO3作为电解质盐。制作注入了这些各试样的电位测定用电池，测定各自的电位。各图中示出以锂金属基准测定的电位(Vvs.Li/Li+)。
如图5～图8所示，可知在电解质盐的浓度大于联苯的浓度的情况下，随着电解质盐浓度增加，相对于金属锂电位的联苯的平衡电位上升。
另一方面，可知在电解质盐的浓度小于等于联苯的浓度的情况下，联苯的平衡电位的大幅上升得到抑制。例如，在电解质盐的浓度为联苯的浓度以下的情况下，能够将联苯的平衡电位维持在0.2Vvs.Li/Li+以下。
图9是表示反式二苯乙烯溶液的电位的测定结果的图。
在2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)溶液中，以图9所示的摩尔浓度(M) 分别溶解作为稠环芳族化合物的反式二苯乙烯和作为电解质盐的LiBF4，准备各试样。制作注入了这些各试样的电位测定用电池，测定各自的电位。图9中示出以锂金属基准测定的电位(Vvs.Li/Li+)。
如图9所示，可知在电解质盐的浓度大于反式二苯乙烯的浓度的情况下，随着电解质盐浓度增加，相对于金属锂电位的反式二苯乙烯的平衡电位上升。
另一方面，可知在电解质盐的浓度为反式二苯乙烯的浓度以下的情况下，反式二苯乙烯的平衡电位的大幅上升得到抑制。例如，在电解质盐的浓度为反式二苯乙烯的浓度以下的情况下，能够将反式二苯乙烯的平衡电位维持在0.2～0.6Vvs.Li/Li+的范围。
(实施方式5)
以下，对实施方式5进行说明。再者，适当省略与上述实施方式1～4 的任一方式重复的说明。
实施方式5中的液流电池，除了上述实施方式1～3的任一方式中的液流电池的结构以外，还具备下述结构。
即、实施方式5的液流电池中，第1液体110是溶解有稠环芳族化合物和电解质盐的液体。
溶解于第1液体110的电解质盐是LiPF6。
根据以上的技术构成，能够实现高能量密度的液流电池。即、在第1 液体110中通过将电解质盐设为LiPF6，即使相对于稠环芳族化合物的浓度任意设定电解质盐浓度，也能够维持稠环芳族化合物所具有的平衡电位。换言之，能够抑制稠环芳族化合物所具有的平衡电位的大幅上升(由电解质盐导致的上升)，并且实现由添加充分量的LiPF6而带来的离子传导性的提高。由此，能够提高离子传导性，并且抑制稠环芳族化合物的平衡电位高于第2电极220侧的平衡电位。
再者，实施方式5中的液流电池可以还具备第2液体120和第2电极 220。
第2电极220是第1电极210的对电极。第2电极220是浸渍于第2 液体120的电极。
此时，作为电解质盐的LiPF6可以溶解于第2液体120。
根据以上的技术构成，通过使第1液体110和第2液体120之中的至少一个液体中溶解作为电解质盐的LiPF6，能够提高该液体的离子传导性。
再者，实施方式5中的液流电池可以还具备隔离部400。隔离部400 将第1电极210和第1液体110、与第2电极220和第2液体120之间隔离开。
根据以上的技术构成，能够进一步维持稠环芳族化合物所具有的平衡电位(能够进一步减少平衡电位的变动)。因此，能够实现具有更高的电池电压(放电电压)的液流电池。另外，能够实现能量密度更高的液流电池。
再者，实施方式5中，可以为第1电极210是负极，并且第2电极220 是正极。
图10是表示联苯溶液的电位的测定结果的图。
在2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)溶液中，以图10所示的摩尔浓度(M) 分别溶解作为稠环芳族化合物的联苯和作为电解质盐的LiPF6，准备各试样。制作注入了这些各试样的电位测定用电池，测定各自的电位。图10 中示出以锂金属基准测定的电位(Vvs.Li/Li+)。如图10所示，即使在电解质盐LiPF6浓度大于联苯的浓度的情况下(以及小于的情况下)，相对于金属锂电位的联苯的平衡电位也能够维持在0.2Vvs.Li/Li+以下。
图11是表示反式二苯乙烯溶液的电位的测定结果的图。
在2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)溶液中，以图11所示的摩尔浓度(M) 分别溶解作为稠环芳族化合物的反式二苯乙烯和作为电解质盐的LiPF6，准备各试样。制作注入了这些各试样的电位测定用电池，测定各自的电位。图11中示出以锂金属基准测定的电位(Vvs.Li/Li+)。如图11所示，即使在电解质盐LiPF6浓度大于反式二苯乙烯的浓度的情况下(以及小于的情况下)，相对于金属锂电位的反式二苯乙烯的平衡电位也能够维持在 0.3Vvs.Li/Li+左右。
(实施方式6)
以下，对实施方式6进行说明。再者，适当省略与上述实施方式1～5 的任一方式重复的说明。
实施方式6中的液流电池，除了上述实施方式1～5的任一方式中的液流电池的结构以外，还具备下述结构。
即、实施方式6的液流电池中，第1液体110是在选自四氢呋喃、2- 甲基四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、2,5-二甲基四氢呋喃、二乙氧基乙烷、二丁氧基乙烷、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、3-甲基环丁砜、四氢糠胺之中的至少一种溶剂中溶解有稠环芳族化合物而成的液体。
根据以上的技术构成，能够实现具有使与稠环芳族化合物配对而由锂释放的溶剂化电子稳定化的作用、并且能够溶解锂(例如锂金属)的第1 液体110。
图12是表示第1液体的试样的图。
图12所示的各试样(溶剂)，向使用联苯作为稠环芳族化合物并以 0.1M的浓度使其溶解而调制的各溶液中投入锂金属片。对于各溶液，在静置之后通过目测确认锂金属的溶解性。
如果锂金属向溶液传递溶剂化电子而成为锂离子溶解，则无色的溶液变化为有色。像这样，通过锂金属消失，能够判断锂金属是否溶解。
在图12中，对于确认了锂金属的溶解的试样标记为“○”。另外，在图12中，对于没能确认锂金属的溶解的试样标记为“×”。
图13是表示第1液体的另一试样的图。
图13所示的各试样，是将图13所示的溶剂X和溶剂Y以各体积混合比混合而成的试样。
对于图13所示的各试样，也进行了与上述图12所示的试样相同的实验，确认了锂金属是否溶解。
如图12所示，在单独使用二丁氧基甲烷、苯甲醚、苯乙醚的情况下，没有显示出锂金属的溶解能力。但是，如图13所示，通过与二丁氧基乙烷混合，二丁氧基甲烷、苯甲醚、苯乙醚显示出溶解锂金属的能力。
像这样，确认通过使显示溶解锂金属的能力的溶剂共存，能够对不显示溶解锂金属的能力的溶剂赋予溶解锂金属的能力。
再者，上述实施方式1～6的各自记载的结构可以适当地相互组合。
产业可利用性
本公开的液流电池例如能够很好地用作蓄电设备。
附图标记说明
110 第1液体
120 第2液体
121 第2电极侧介体
210 第1电极
220 第2电极
320 第2活性物质
400 隔离部
510 第1循环机构
511 第1容纳部
512 第1透过抑制部
520 第2循环机构
521 第2容纳部
522 第2透过抑制部
600 电化学反应部
610 负极室
620 正极室
1000、2000 液流电池

Claims (17)

1.一种液流电池，具备锂析出粒子、第1液体、第1电极和第1循环机构，
所述第1液体中溶解有稠环芳族化合物和锂，
所述第1电极浸渍于所述第1液体，
所述第1循环机构具备第1容纳部和第1透过抑制部，
溶解有所述稠环芳族化合物的所述第1液体，具有使所述锂的溶剂化电子放出，将所述锂以阳离子形式溶解的性质，
溶解于所述第1液体的所述锂通过在所述第1电极上析出而产生所述锂析出粒子，
所述第1循环机构使所述第1液体在所述第1电极与所述第1容纳部之间循环，
所述第1循环机构使在所述第1电极上产生的所述锂析出粒子向所述第1容纳部移动，
所述第1容纳部收纳所述锂析出粒子，
所述第1透过抑制部设置在所述第1液体从所述第1容纳部流向所述第1电极的路径，
所述第1透过抑制部抑制所述锂析出粒子透过，
所述锂析出粒子是仅由锂构成的粒子。
2.根据权利要求1所述的液流电池，
在充电时，所述稠环芳族化合物在所述第1电极上被还原，并且溶解于所述第1液体的所述锂通过在所述第1电极上析出而产生所述锂析出粒子，
在放电时，所述稠环芳族化合物在所述第1电极上被氧化，并且所述锂析出粒子以前述锂的形式溶解于所述第1液体。
3.根据权利要求1所述的液流电池，
所述第1透过抑制部是将所述锂析出粒子过滤出的过滤器，
所述过滤器是玻璃纤维滤纸、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布、不与所述锂反应的金属网之中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的液流电池，
所述稠环芳族化合物是选自菲、联苯、邻三联苯、反式二苯乙烯、三亚苯、蒽、苯基丙基酮、苯基丁基酮、苊、苊烯、荧蒽、偶苯酰之中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的液流电池，
所述第1液体中溶解有电解质盐，且所述电解质盐是LiPF6。
6.根据权利要求1所述的液流电池，
所述第1液体包含选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、2,5-二甲基四氢呋喃、二乙氧基乙烷、二丁氧基乙烷、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、3-甲基环丁砜、四氢糠胺之中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的液流电池，
还具备第2液体、第2电极、第2活性物质和隔离部，
所述第2液体中溶解有第2电极侧介体，
所述第2电极是所述第1电极的对电极，且浸渍于所述第2液体，
所述第2活性物质浸渍于所述第2液体，
所述隔离部将所述第1电极和所述第1液体与所述第2电极和所述第2液体之间隔离开，
所述第2电极侧介体被所述第2电极氧化和还原，
所述第2电极侧介体被所述第2活性物质氧化和还原。
8.根据权利要求7所述的液流电池，
还具备电解质盐，
所述电解质盐溶解于所述第1液体和所述第2液体之中的至少一者，
所述第1液体中的所述电解质盐的浓度小于等于所述第1液体中的所述稠环芳族化合物的浓度。
9.根据权利要求8所述的液流电池，
所述第1液体中的所述电解质盐的浓度小于所述第2液体中的所述电解质盐的浓度。
10.根据权利要求9所述的液流电池，
所述电解质盐溶解于所述第2液体，且不溶解于所述第1液体。
11.根据权利要求8所述的液流电池，
所述电解质盐是选自LiBF4、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2、LiCF3SO3之中的至少一者。
12.根据权利要求7所述的液流电池，
所述第2液体中溶解有锂，
所述第2活性物质是具有吸藏和释放所述锂的性质的物质，
在充电时，所述第2电极侧介体在所述第2电极上被氧化，并且在所述第2电极上被氧化了的所述第2电极侧介体被所述第2活性物质还原，同时所述第2活性物质释放所述锂，
在放电时，所述第2电极侧介体在所述第2电极上被还原，并且在所述第2电极上被还原了的所述第2电极侧介体被所述第2活性物质氧化，同时所述第2活性物质吸藏所述锂。
13.根据权利要求7所述的液流电池，
所述第2电极侧介体是四硫富瓦烯。
14.根据权利要求7所述的液流电池，
所述第2活性物质是磷酸铁锂。
15.根据权利要求7所述的液流电池，
还具备第2循环机构，
所述第2循环机构使所述第2液体在所述第2电极与所述第2活性物质之间循环。
16.根据权利要求15所述的液流电池，
所述第2循环机构具备第2容纳部，
所述第2活性物质和所述第2液体容纳于所述第2容纳部，
所述第2循环机构使所述第2液体在所述第2电极与所述第2容纳部之间循环，
在所述第2容纳部中通过所述第2活性物质与所述第2液体接触，使所述第2电极侧介体被所述第2活性物质氧化和还原。
17.根据权利要求16所述的液流电池，
所述第2循环机构具备抑制所述第2活性物质透过的第2透过抑制部，
所述第2透过抑制部设置在所述第2液体从所述第2容纳部流向所述第2电极的路径。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2019220845A1 (ja) * 2018-05-17 2021-04-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池
CN111261923B (zh) * 2018-11-30 2021-07-16 北京好风光储能技术有限公司 一种圆柱形电池组系统及其安全运行、回收方法
GB201902695D0 (en) * 2019-02-28 2019-04-17 Imperial Innovations Ltd Redox flow cell
JP7008193B2 (ja) 2019-05-20 2022-01-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013037856A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Sumitomo Electric Ind Ltd レドックスフロー電池
CN104716372A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 中国人民解放军63971部队 一种水系锂离子液流电池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5417441B2 (zh) 1971-12-29 1979-06-29
WO2010143634A1 (ja) 2009-06-09 2010-12-16 シャープ株式会社 レドックスフロー電池
WO2013048383A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 United Technologies Corporation Flow battery with two-phase storage
US8889300B2 (en) * 2012-02-27 2014-11-18 California Institute Of Technology Lithium-based high energy density flow batteries
US9362583B2 (en) * 2012-12-13 2016-06-07 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes having high rate capability
JP2015049969A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 富士重工業株式会社 フロー蓄電デバイスの再生方法
US9859583B2 (en) * 2014-03-04 2018-01-02 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Polyarene mediators for mediated redox flow battery
US9548509B2 (en) * 2014-03-25 2017-01-17 Sandia Corporation Polyoxometalate active charge-transfer material for mediated redox flow battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013037856A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Sumitomo Electric Ind Ltd レドックスフロー電池
CN104716372A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 中国人民解放军63971部队 一种水系锂离子液流电池

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