CN109769399A - 氧化还原液流电池单元、氧化还原液流电池单元组和氧化还原液流电池 - Google Patents

Abstract

一种氧化还原液流电池单元，包括正极电极、负极电极和介于所述正极电极与负极电极之间的隔膜。所述正极电极和负极电极具有重叠区域，在所述重叠区域处，在所述隔膜介于所述正极电极和负极电极之间的状态下，所述正极电极和负极电极彼此重叠，并且所述正极电极和负极电极中的至少一个具有非重叠区域，在所述非重叠区域处，在所述隔膜介于所述正极电极和负极电极之间的状态下，所述正极电极和负极电极彼此不重叠。所述非重叠区域的总面积是所述重叠区域的面积的0.1％至20％。

Description

氧化还原液流电池单元、氧化还原液流电池单元组和氧化还 原液流电池

技术领域

本发明涉及一种氧化还原液流电池单元、氧化还原液流电池单元组以及氧化还原液流电池。

背景技术

作为大容量蓄电池中的一种，氧化还原液流电池(下文可称为“RF电池”)已为人所知，该氧化还原液流电池通过使电解液循环到正极电极和负极电极来执行充电和放电，正极电极与负极电极布置有介于其间的隔膜(参考专利文献1)。专利文献1公开了一种单元组，在该单元组中，单元框架、正极电极、隔膜(离子交换隔膜)和负极电极被重复堆叠。单元框架包括框架本体以及与框架本体集成的双极板。在单元组中，在相邻单元框架的双极板之间，正极电极与负极电极布置有介于其间的隔膜，由此构成单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本未审专利申请公开2012-99368

发明内容

根据本公开的氧化还原液流电池单元包括正极电极、负极电极和介于正极电极与负极电极之间的隔膜。正极电极和负极电极具有重叠区域，在重叠区域处，在隔膜介于正极电极和负极电极之间的状态下，正极电极和负极电极彼此重叠，并且正极电极和负极电极中的至少一个具有非重叠区域，在非重叠区域处，在隔膜介于正极电极和负极电极之间的状态下，正极电极和负极电极彼此不重叠。非重叠区域的总面积是重叠区域的面积的0.1％至20％。

根据本公开的氧化还原液流电池单元组包括根据本公开的氧化还原液流电池单元，所述氧化还原液流电池单元被重复堆叠。

根据本公开的氧化还原液流电池包括根据本公开的氧化还原液流电池单元或根据本公开的氧化还原液流电池单元组。

附图说明

[图1]图1是根据实施例的氧化还原液流电池的操作原理图。

[图2]图2是根据实施例的氧化还原液流电池的示意图。

[图3]图3是根据实施例的单元组的示意图。

[图4]图4是从其一个表面侧观察的根据实施例的单元组中的单元框架的示意平面图。

[图5]图5是透视地示出根据实施例的单元中的正极电极和负极电极的布置的示例的示意平面图。

具体实施方式

[本公开解决的问题]

在RF电池中，期望在电力系统中的电力故障期间操作能够自行重新启动。

RF电池通过使用泵通过使电解液循环到单元中来执行充电和放电，在所述单元中，在隔膜介于正极电极和负极电极之间的状态下，正极电极和负极电极布置成彼此面对。通常，在RF电池中，通过从外部电力系统向泵供应电力来驱动该泵。当在电力系统中发生电力故障时，泵停止，并因此电解液流动停止。因此，即使期望放电，也不能执行从RF电池向电力系统的放电。因此，需要从单元(或单元组)供应必要的电力以启动该泵，使得在电力系统中的电力故障期间RF电池的操作能够自行重新启动。

在RF电池中，即使当在电力系统中的电力故障期间泵停止时，由于电解液保留在单元中，所以能够通过使用由电解液在单元中的正极电极与负极电极之间放电所产生的电力来启动该泵。然而，在现有的RF电池单元中，通常正极电极的面积等于负极电极的面积，并且在隔膜介于正极电极和负极电极之间的状态下，正极电极和负极电极布置成使得两个电极的整个表面彼此重叠。因此，电池反应发生在两个电极的整个表面上。因此，在现有的单元中，例如，当在RF电池的放电期间在电力系统中发生电力故障时，作为放电反应的结果，单元中的电解液处于放电状态中，并且在某些情况下可能不能够通过使用保留在单元中的电解液来足够地确保启动泵必要的电力。此外，在两个电极之间的电解液的自放电可能会进行，并且在泵的停机时间期间，存储在单元中的电解液中的电力可能通过自放电而被消耗。因此，存在对从由于电力系统中的电力故障引起的泵停止直到泵启动为止的时段的严格的时间限制。

因此，本公开的目的是提供氧化还原液流电池单元和氧化还原液流电池单元组，其中，在电力系统中的电力故障期间能够供应用于启动泵的电力。本公开的另一目的是提供氧化还原液流电池，该氧化还原液流电池能够在电力系统中的电力故障期间自行重新启动操作。

[本公开的有利效果]

根据本公开，能够提供氧化还原液流电池单元和氧化还原液流电池单元组，其中，能够在电力系统中的电力故障期间供用于启动泵的电力。此外，根据本公开，能够提供氧化还原液流电池，该氧化还原液流电池能够在电力系统中的电力故障期间自行重新启动操作。

[本发明的实施例的描述]

首先，将列举和描述本发明的实施例的内容。

(1)根据实施例的氧化还原液流电池单元包括正极电极、负极电极和介于正极电极与负极电极之间的隔膜。正极电极和负极电极具有重叠区域，在该重叠区域处，在隔膜介于正极电极和负极电极之间的状态下，正极电极和负极电极彼此重叠，并且正极电极和负极电极中的至少一个具有非重叠区域，在该非重叠区域处，在隔膜介于正极电极和负极电极之间的状态下，正极电极和负极电极彼此不重叠。非重叠区域的总面积是重叠区域面积的0.1％至20％。

在氧化还原液流电池单元中，正极电极和负极电极被布置成具有正极电极和负极电极的重叠区域和非重叠区域，并且两个电极中的非重叠区域的总面积是重叠区域面积的0.1％至20％。术语“重叠区域”是指当从一侧透视观察正极电极和负极电极时、正极电极和负极电极彼此重叠的区域。另一方面，术语“非重叠区域”是指除了重叠区域之外的、正极电极和负极电极彼此不重叠的区域。重叠区域是有助于两个电极之间的电池反应的部分，非重叠区域是无助于两个电极之间的电池反应的部分。

在氧化还原液流电池单元中，正极电极和负极电极中的至少一个具有非重叠区域。由于非重叠区域无助于电池反应，所以还未参与电池反应的未反应电解液存在于非重叠区域中。也就是说，在电力系统中的电力故障期间泵停止并且电解液流动停止的情况下，未反应电解液部分地保留在单元中。在泵的停机期间，存在于非重叠区域中的未反应电解液扩散到重叠区域中，因此，由于在两个电极之间放电，所以能够从单元供应启动泵必要的电力。因此，例如，即使当RF电池的放电期间在电力系统中发生电力故障并且泵停止时，也能够通过还未参与电池反应且存在于非重叠区域中的电解液来确保启动泵必要的电力。此外，即使在泵的停机时间期间电解液的自放电在两个电极之间的重叠区域中进行，由于存在于非重叠区域中的未反应电解液扩散到重叠区域中，所以存储在未反应电解液中的电力也能够被在长时间段内放电。因此，能够缓和对从由于电力系统中的电力故障所引起的泵停止直到泵启动为止的时段的时间限制。因此，在氧化还原液流电池单元中，能够供应在电力系统中的电力故障期间用于启动泵的电力，并且即使在不从外部向泵供应电力的条件下，泵也能够启动。

在氧化还原液流电池单元中，由于非重叠区域的总面积为重叠区域的面积的0.1％或更多，所以通过确保在非重叠区域中流动的电解液的量，容易确保在电力系统中的电力故障期间启动泵必要的电力。另一方面，随着非重叠区域的面积比增加，在非重叠区域中流动的电解液的比例增加，并且在重叠区域中流动的电解液的量减少。由于非重叠区域的总面积为重叠区域的面积的20％或更少，所以通过确保有助于电池反应的重叠区域，能够抑制在充电和放电期间的输出的减少。

(2)在根据实施例的氧化还原液流电池单元中，正极电极和负极电极中的每一个均可以具有非重叠区域。

当正极电极和负极电极中的每一个均具有非重叠区域时，未反应电解液存在于每个电极的非重叠区域中。因此，能够可靠地引起两个电极之间的电解液的放电，并且通过供应在电力系统中的电力故障期间启动泵必要的电力，能够可靠地启动泵。

(3)在根据实施例的氧化还原液流电池单元中，正极电极的面积可以等于负极电极的面积。

在正极电极的面积等于负极电极的面积的情况下，在正极电极和负极电极中形成具有相同面积的非重叠区域，并且相同量的电解液在每个电极的非重叠区域中流动。因此，能够足够地引起两个电极之间的电解液的放电，并且能够足够地供应在电力系统中的电力故障期间启动泵必要的电力。术语“正极电极的面积等于负极电极的面积”意味着两个电极具有大致相同的面积。例如，当两个电极之间的面积差为每个电极的面积的0.01％或更小时，两个电极的面积被认为是彼此相等的。这里，正极电极的面积和负极电极的面积指的是电极的彼此面对平面的平面面积。

(4)在根据实施例的氧化还原液流电池单元中，正极电极和负极电极均可以具有0.05mm或更大的厚度。

当两个电极均具有0.05mm或更大的厚度时，足够容易地确保在非重叠区域中流动的电解液的量。因此，足够容易地确保在电力系统中的电力故障期间启动泵必要的电力。这里，正极电极和负极电极中的每个的厚度是当布置在单元内部时电极的厚度。在电极在单元中保持压缩状态中的情况下，每个电极的厚度指的是处于压缩状态中的电极的厚度。

(5)在根据实施例的氧化还原液流电池单元中，正极电极和负极电极的面积均可为250cm²或更多。

当两个电极的面积均为250cm²或更多时，足够容易地确保重叠区域和非重叠区域中的每个的面积，并且足够容易地确保在每个区域中流动的电解液的量。因此，能够确保在充电和放电期间的输出，并且足够容易地确保在电力系统中的电力故障期间启动泵必要的电力。

(6)根据实施例的氧化还原液流电池单元组包括根据项目(1)至(5)中的任一项的氧化还原液流电池单元，该氧化还原液流电池单元被重复堆叠。

由于氧化还原液流电池单元组包括根据实施例的氧化还原液流电池单元，所以能够供应在电力系统中的电力故障期间用于启动泵的电力。氧化还原液流电池单元组包括多个单元，并且能够通过使用存在于每个单元中的非重叠区域中的未反应电解液来确保启动泵必要的电力。因此，能够从单元组足够地供应启动泵必要的电力。

(7)根据实施例的氧化还原液流电池包括根据项目(1)至(5)中的任一项的氧化还原液流电池单元或根据项目(6)的氧化还原液流电池单元组。

由于氧化还原液流电池包括根据实施例的氧化还原液流电池单元或氧化还原液流电池单元组，所以能够从单元或单元组供应在电力系统中的电力故障期间启动泵必要的电力，并且能够启动泵。因此，在电力系统中的电力故障期间，氧化还原液流电池能够自行重新启动操作。

[本发明的实施例的详细描述]

下面将参考附图描述根据本发明的实施例的氧化还原液流电池单元(在下文中，可以简称为“单元”)、氧化还原液流电池单元组(在下文中，可以简称为“单元组”)和氧化还原液流电池(RF电池)的具体示例。在附图中，相同的附图标记表示相同或等同的部件。本发明不限于这些示例，但是本发明的范围由所附权利要求书限定，并且旨在包括与权利要求书的含义和范围等同的含义和范围内的所有修改。

《RF电池》

将参考图1至图5描述根据实施例的RF电池1以及设置在RF电池1中的单元100和单元组2的示例。图1和图2中所示的RF电池1使用正极电极电解液和负极电极电解液作为活性材料，正极电极电解液和负极电极电解液均包含通过氧化还原而改变化合价的金属离子，并且RF电池1使用包含在正极电极电解液中的离子的氧化还原电位与包含在负极电极电解液中的离子的氧化还原电位之间的差来执行充电和放电。图1中所示的RF电池1的示例是钒基RF电池，其使用含有V离子的钒电解液，以用作用于正极电极电解液和负极电极电解液中的每一个的活性材料。在图1中所示的单元100中，实线箭头表示充电反应，虚线箭头表示放电反应。RF电池1通过交流/直流转换器C连接到电力系统L，并且例如用于负载均衡，用于电压骤降(voltage sag)补偿和应急电源，以及用于使自然能量的输出、诸如大规模引入的太阳能发电或风力发电平滑。

《单元》

RF电池1包括单元100，该单元100包括正极电极104、负极电极105和介于正极电极104与负极电极105之间的隔膜101(参考图1)。在这个示例中，单元100通过允许氢离子透过其中的隔膜101而被分成正极电极单元102和负极电极单元103，并且正极电极单元102和负极电极单元103分别包含正极电极104和负极电极105。正极电极单元102经由导管108和110连接到存储正极电极电解液的正极电极电解液箱106。导管108设置有用于使正极电极电解液从正极电极电解液箱106循环到正极电极单元102的泵112，并且构件106、108、110和112构成正极电解液循环机构100P以用于使正极电极电解液循环。类似地，负极电极单元103经由导管109和111连接到存储负极电极电解液的负极电极电解液箱107。导管109设置有用于使负极电极电解液从负极电极电解液箱107循环到负极电极单元103的泵113，并且构件107、109、111和113构成负极电解液循环机构100N以用于使负极电极电解液循环。在执行充电和放电的操作期间，泵112和113被驱动使得正极电解液和负极电解液在单元100(正极电极单元102和负极电极单元103)内循环。在不执行充电和放电的待机期间，泵112和113停止，使得电解液的循环停止。在这个示例中，在通常的操作期间，泵112、113通过从电力系统L向泵112和113供应电力而被驱动。

《单元组》

在这个示例中，如在图2和图3中所示，RF电池1包括单元组2，在单元组2中，单元100被重复堆叠。单元组2被构造成使得被称为子组200(参考图3)的层状体夹在两个端板220之间，并且两侧上的端板220通过紧固机构230来紧固(在图3中所示的构造中，包括多个子组200)。子组200具有单元框架3、正极电极104、隔膜101和负极电极105被重复堆叠的构造，并且供应/排放板210(参考图3的下部中所示的视图；在图2中省略)布置在层状体的两端上。在单元组2中，堆叠的单元100的数目例如是5个或更多个，50个或更多个，或者100个或更多个。堆叠的单元100的数目的上限没有被特别限制，但例如是200个或更少。

《单元框架》

如图2和图3中所示，单元框架3包括：双极板31，双极板31被布置在正极电极104与负极电极105之间；以及框架本体32，框架本体32设置在双极板31周围。正极电极104被布置成与双极板31的一个表面侧接触，并且负极电极105被布置成与双极板31的另一个表面侧接触。双极板31设置在框架本体32的内部，并且凹部32o由双极板31和框架本体32形成(也参考图4)。凹部32o形成在双极板31的两侧上(在图4中，纸面的前侧和背侧上)，并且在双极板31位于正极电极104和负极电极105之间的状态下，正极电极104和负极电极105被放置在其各自的凹部32o中。在子组200(单元组2)中，两个相邻单元框架3中的一个单元框架的框架本体32的一个表面侧面向另一个单元框架3的框架本体32的另一个表面侧，并且单元100形成在两个相邻单元框架3的双极板31之间。

双极板31例如由碳塑料等制成，并且框架本体32例如由塑料(诸如氯乙烯树脂(PVC)、聚丙烯、聚乙烯、氟树脂或环氧树脂)制成。双极板31通过诸如注射成型、压制成型或真空成形的已知方法形成。在该示例中所示的单元框架3中，框架本体32通过注射成型等被集成在双极板31周围。在这个示例中，双极板31的平面形状(在平面图观察的形状)是矩形，并且框架本体32是矩形框架形状。

经由供应/排放板210(参考图3的下部)，通过供液歧管33和34以及排液歧管35和36来执行电解液向单元100的循环，该供液歧管33和34以及排液歧管35和36被设置成穿过图3中所示的单元框架3的框架本体32以及形成于框架本体32上的供液狭缝33s、34s以及排液狭缝35s、36s(也参考图4)。在该示例中的单元框架3(框架本体32)的情况下，正极电极电解液从设置在框架本体32的下部上的供液歧管33通过形成在框架本体32的一个表面侧上(在图4中的纸面的前侧上)的供液狭缝33s供应到正极电极104，并且通过形成在框架本体32的上部上的排液狭缝35s排放到排液歧管35。类似地，负极电解液从设置在框架本体32的下部上的供液歧管34通过形成在框架本体32的另一个表面侧上(在图4中的纸面的背侧上)的供液狭缝34s供应到负极电极105，并且通过形成在框架本体32的上部上的排液狭缝36s排放到排液歧管36。整流部分(未示出)可沿着框架本体32的设置有双极板31的内部下边缘和内部上边缘形成。整流部分功能用于使从供液狭缝33s和34s供应的电解液沿着电极104和105的下边缘扩散，并且收集从电极104和105的上边缘排放到排液狭缝35s和36s的电解液。

在这个示例中的单元100中，从正极电极104和负极电极105的下侧供应电解液，并且从电极104和105的上侧排放电解液。在电极104和105中的每个电极中，电解液从下边缘朝向上边缘流动(在图4中，在纸面的左侧上的粗线箭头表示电解液流动的总体方向)。多个沟槽部分(未示出)可以形成在双极板31的与电极104和105接触的表面上，以在电解液流动的方向上延伸。由此，能够降低电解液流动阻力，并且能够减少电解液压力损失。沟槽部分的横截面形状(与电解液流动方向正交的横截面的形状)不被特别限制，并且可以是例如矩形、三角形(V形)、梯形、半圆形或半椭圆形。

另外，在单元框架3的框架本体32之间布置有环形密封构件37，诸如O型环和扁平填密件等(参考图2和图3)，使得能够抑制电解液的泄漏。框架本体32设置有用于布置密封构件37的密封沟槽38(参考图4)。

根据实施例的单元100的特性之一是正极电极104和负极电极105的布置，在隔膜101介于正极电极104和负极电极105之间的状态下，正极电极104和负极电极105布置成彼此面对。具体地，正极电极104和负极电极105具有重叠区域OA，在该重叠区域OA中，在隔膜101介于正极电极104和负极电极105之间的状态下，正极电极104和负极电极105彼此重叠，并且正极电极104和负极电极105中的至少一个具有非重叠区域SA，在该非重叠区域SA中，在隔膜101介于正极电极104和负极电极105之间的状态下，正极电极104和负极电极105彼此不重叠(参考图5)。下面将主要参考图5描述单元100中的正极电极104和负极电极105的布置。在图5中，省略了隔膜。

《正极电极和负极电极》

正极电极104和负极电极105中的每一个是包含在电解液中的活性材料(离子)引起电池反应的反应部位。电极104和105均能够由已知材料制成，并且例如由碳纤维组成的非编织织物(碳毡)或编织织物(碳布)、纸(碳纸)等制成。在这个示例中，电极104和105中的每个电极的平面形状是矩形的。

电极104、105中的每个电极的厚度不被特别限制，但例如为0.05mm或更大，或者0.2mm或更大。当电极104和105中的每个电极的厚度为0.05mm或更大时，通过确保在电极104和105中的每个电极中流动的电解液的量，容易确保在充电和放电期间的输出。这里，电极104和105中的每个电极的厚度是在单元100(参考图3)被组装的状态下的电极的厚度。在电极104和105中的每个电极在单元100(单元框架3的凹部32o)中在厚度方向上被保持在压缩状态中的情况下，厚度指的是处于压缩状态中的电极的厚度。在这种情况下，凹部32o的深度对应于电极104和105中的每个电极的厚度。电极104和105中的每个电极的厚度的上限例如为3.0mm或更小。

电极104,105中的每个电极的面积不被特别限制，但例如为250cm²或更大，或者500cm²或更大。当电极104和105中的每个电极的面积为250cm²或更大时，通过确保在电极104和105中的每个电极中流动的电解液的量，容易确保在充电和放电期间的输出。这里，电极104的面积和电极105的面积指的是电极的彼此面对的平面的平面面积。电极104和105可以具有相同的面积或不同的面积。在这个示例中，电极104的面积等于电极105的面积。电极104和105中的每个电极的面积的上限例如为约8000cm²。

《电极的布置》

在这个实施例中，如在图5中所示，当在平面中观察时，正极电极104和负极电极105被布置成使得电极104和105具有重叠区域OA，并且电极104和105中的每个电极具有非重叠区域SA。图5示出了当从正极电极104侧透视观察时单元100中的正极电极104和负极电极105的布置状态。在图5中所示的电极的布置的示例中，正极电极104和负极电极105被布置成倾斜地移位。具体地，从正极电极104和负极电极105在其中心彼此重合的情况下彼此重叠的状态，正极电极104朝向左上倾斜地移动，并且负极电极105朝向右下倾斜地移动。在该示例中，正极电极104的面积等于负极电极105的面积，并且正极电极104和负极电极105中的每个电极均具有非重叠区域SA。此外，正极电极104的非重叠区域SA和负极电极105的非重叠区域SA具有相同的面积。在图5中，为了便于理解，正极电极104和负极电极105的重叠区域OA由双阴影线表示，正极电极104的非重叠区域SA由向右上倾斜的阴影线表示，并且负极电极105的非重叠区域SA由向右下倾斜的阴影线表示。

图5示出了正极电极104和负极电极105布置成倾斜地移位的示例。然而，正极电极104和负极电极105可以布置成在上下方向上(在纵向方向上)移位，或者可以布置成在左右方向上(在水平方向上)移位。

此外，正极电极104和负极电极105可以具有不同的面积，并且具有小面积的一个电极可以布置成与具有大面积的另一个电极完全重叠。在这种情况下，正极电极104和负极电极105中的具有大面积的仅一个具有非重叠区域SA，并且具有小面积的另一个电极仅具有重叠区域OA。另外，在正极电极104和负极电极105具有不同面积的情况下，具有小面积的一个电极能够布置成从具有大面积的另一个电极部分地突出。在这种情况下，具有小面积的电极也能够具有非重叠区域SA。

在电极尺寸相对于单元框架3的放置电极104和105的凹部32o(参考图3)较小的情况下，为了定位电极，可以在框架本体32的内周表面上形成朝向电极侧突出的突出部分(未示出)，或者可以在电极的外周表面上形成朝向框架本体32突出的突出部分。突出部分的尺寸可以被设定成使得电极能够被支撑。在突出部分形成在电极的外周表面上的情况下，突出部分的尺寸可以被设定得尽可能小，以便避免重叠区域中的过度增加。可替代地，能够通过在框架本体32的内周表面与电极104和105中的每个电极的外周表面之间插入单独的定位件(未示出)来定位电极。定位件可以由具有适度柔性和电解液耐性(耐电解液性)的材料(诸如，橡胶、海绵橡胶或树脂)形成。构成定位件的树脂的示例包括聚乙烯泡沫、氨基甲酸乙酯泡沫和聚苯乙烯泡沫。

如在图5中所示，在正极电极104和负极电极105中的至少一个(在该示例中每个)具有非重叠区域SA的情况下，还未参与电池反应的未反应电解液存在于非重叠区域SA中。针对此的原因是，由于非重叠区域SA是无助于电极104和105之间的电池反应的部分，所以电解液在非重叠区域SA中在未反应状态下流动。也就是说，在电力系统L中的电力故障期间泵112和113停止并且电解液流动停止的情况下(参考图1和图2)，未反应电解液部分地保留在单元100中。存在于非重叠区域SA中的未反应电解液扩散到重叠区域OA中以引起电极104和105之间的电池反应，并由此，能够在电力故障期间从单元100(单元组2)供应启动泵112和113必要的电力。在这个示例中，由于正极电极104和负极电极105中的每一个具有非重叠区域SA，所以未反应电解液存在于每个非重叠区域SA中。因此，能够可靠地引起电极104和105之间的电池反应。此外，正极电极104中的非重叠区域SA和负极电极105中的非重叠区域SA具有相同的面积，并且相同量的电解液在每个电极中的非重叠区域SA中流动。因此，能够足够地引起电极104和105之间的电池反应。

《重叠区域与非重叠区域之间的面积比》

在这个实施例中，正极电极104和负极电极105中的非重叠区域的总面积为重叠区域OA的面积的0.1％至20％。由于非重叠区域SA的总面积为重叠区域OA的面积的0.1％或更多，所以通过确保在非重叠区域SA中流动的电解液的量，容易确保在电力故障期间启动泵112和113必要的电力。另一方面，随着非重叠区域SA的面积比(非重叠区域SA的总面积/重叠区域OA的面积)增加，在非重叠区域中流动的电解液的比例增加，并且在重叠区域OA中流动的电解液的量减少。由于非重叠区域SA的总面积为重叠区域OA的面积的20％或更少，所以通过确保有助于电池反应的重叠区域OA，能够抑制在充电和放电期间的输出的降低。优选地，非重叠区域SA的总面积例如为重叠区域OA的面积的0.2％至15％。

{实施例的有利效果}

根据实施例的单元100、单元组2和RF电池1具有以下操作优点。

《单元》

在根据实施例的单元100中，正极电极104和负极电极105中的至少一个具有非重叠区域SA。由此，在电力系统L中的电力故障期间泵112和113停止的情况下，存在于非重叠区域SA中的未反应电解液扩散到重叠区域OA中，并因此，由于在电极104和105之间的放电，启动泵112和113必要的电力能够被放电。因此，在根据实施例的单元100中，能够在电力系统L中的电力故障期间供应用于启动泵112和113的电力。

在包括单元100的RF电池1中，即使在没有从外部向泵112和113供应电力的条件下，也能够通过从单元100向泵112和113供应电力来启动泵。例如，即使当在RF电池1的放电期间在电力系统L中发生电力故障并且泵112和113停止时，也能够通过还未参与电池反应且存在于单元100中的非重叠区域SA中的电解液来确保启动泵112和113必要的电力。此外，即使在泵112和113的停机时间期间电解液的自放电在电极104和105之间的重叠区域OA中进行，由于存在于非重叠区域SA中的未反应电解液扩散到重叠区域OA中，所以存储在未反应电解液中的电力能够在长时间段内被放电。因此，能够缓和对从由于电力故障所引起的泵112和113的停止直到泵112和113的启动为止的时段的时间限制。

当非重叠区域SA的总面积为重叠区域OA的面积的0.1％至20％时，适度地容易地确保在非重叠区域SA和重叠区域OA中的每一个中流动的电解液的量，确保在电力故障期间启动泵112和113必要的电力，并且在正常操作中容易确保在充电和放电期间的输出。

如在根据实施例的单元100中，在正极电极104和负极电极105中的每一个具有非重叠区域SA的情况下，未反应电解液存在于电极104和105中的每个电极的非重叠区域SA中。因此，能够可靠地引起电极104和105之间的电解液的排放，并且通过在电力故障期间供应必要的电力以启动泵112和113，能够可靠地启动泵112和113。此外，在正极电极104的面积等于负极电极105的面积的情况下，在正极电极104和负极电极105中形成具有相同面积的非重叠区域SA。因此，能够足够地引起电极104和105之间的电解液的排放，并且能够足够地供应在电力故障期间启动泵112和113必要的电力。

此外，当正极电极104和负极电极105均具有0.05mm或更大的厚度时，足够容易地确保在非重叠区域SA中流动的电解液的量。因此，足够容易确保在电力故障期间启动泵112和113必要的电力。当正极电极104和负极电极105均具有250cm²或更大的面积时，足够容易地确保重叠区域OA和非重叠区域SA中的每一个的面积，并且足够容易地确保在每个区域中流动的电解液的量。因此，能够确保在充电和放电期间的输出，并且足够容易地确保在电力故障期间启动泵112和113必要的电力。

《单元组》

由于根据实施例的单元组2包括根据实施例的单元100，所以能够供应用于在电力系统L中的电力故障期间启动泵112和113的电力。单元组2包括多个单元100，并且易于通过使用存在于每个单元100中的非重叠区域SA中的未反应电解液来确保启动泵112和113必要的电力。因此，能够从单元组2足够地供应启动泵112和113必要的电力。

《RF电池》

由于根据实施例的RF电池1包括根据实施例的单元100或单元组2，所以能够从单元100或单元组2供应在电力系统L中的电力故障期间启动泵112和113必要的电力，并且能够启动泵112和113。因此，根据实施例的RF电池1能够在电力系统L中的电力故障期间自行重新启动操作。

[测试例1]

组装在单元中具有正极电极和负极电极的不同布置的RF电池(试样A至C)，并且通过使用RF电池进行泵启动测试。

通过接连重复堆叠单元框架、正极电极、隔膜和负极电极来形成多层体，并且制造单元组。由具有相同形状和尺寸的碳毡制成的电极用作正极电极和负极电极。所使用的正极电极和负极电极具有矩形平面形状、相同的面积和相同的厚度。面积为250cm²，并且厚度为0.3mm。在每个单元组中，堆叠的单元的数目为5个。

在这种测试中，制造了三种类型的单元组，其中，电极被布置成使得在构成单元组的每个单元中的正极电极和负极电极中非重叠区域的总面积为重叠区域的面积的0.1％、20％、0.05％或0％。用于使电解液循环的循环机构安装在每个单元组上，由此，组装RF电池试样A至C。这里，术语“非重叠区域的总面积为重叠区域的面积的0％”意味着两个电极的整个表面彼此重叠。

在该测试方法中，在对每个RF电池试样充电之后，执行放电，在放电期间泵停止，并且在泵的停机时间期间通过从单元组向泵供应电力，检查泵是否被启动。表1示出泵是否能够被启动。启动所使用的泵必要的功率为5W。在表1中，“A”代表泵能够被启动的情况，“B”代表泵不能够被启动的情况。

[表1]

试样	非重叠区域的总面积/重叠区域的面积	启动或不启动
			A	0.1％	A
B	20％	A
			C	0.05％	B
D	0％	B

从表1中所示的结果已经确认，当非重叠区域的总面积为重叠区域面积的0.1％或更多时，能够供应启动泵的电力。

{实施例的应用}

根据实施例的氧化还原液流电池单元和氧化还原液流电池单元组能够适用于氧化还原液流电池。

附图标记列表

1 氧化还原液流电池(RF电池)

L 电力系统

C 交流/直流转换器

2 氧化还原液流电池单元组(单元组)

3 单元框架

31 双极板

32 框架本体

32o 凹部

33、34 供液歧管

35、36 排液歧管

33s、34s 供液狭缝

35s、36s 排液狭缝

37 密封构件

38 密封沟槽

100 氧化还原液流电池单元(单元)

101 隔膜

102 正极电极单元

103 负极电极单元

100P 正极电解液循环机构

100N 负极电解液循环机构

104 正极电极

105 负极电极

106 正极电极电解液箱

107 负极电极电解液箱

108、109、110、111 导管

112、113 泵

200 子组

210 供应/排放板

220 端板

230 紧固机构

OA 重叠区域

SA 非重叠区域

Claims (7)

1.一种氧化还原液流电池单元，包括正极电极、负极电极和介于所述正极电极与所述负极电极之间的隔膜，

其中，所述正极电极和所述负极电极具有重叠区域，在所述重叠区域处，在所述隔膜介于所述正极电极和所述负极电极之间的状态下，所述正极电极和所述负极电极彼此重叠；并且所述正极电极和所述负极电极中的至少一个具有非重叠区域，在所述非重叠区域处，在所述隔膜介于所述正极电极和所述负极电极之间的状态下，所述正极电极和所述负极电极彼此不重叠，

其中，所述非重叠区域的总面积为所述重叠区域的面积的0.1％至20％。

2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池单元，其中，所述正极电极和所述负极电极中的每一个具有所述非重叠区域。

3.根据权利要求1或2所述的氧化还原液流电池单元，其中，所述正极电极的面积等于所述负极电极的面积。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的氧化还原液流电池单元，其中，所述正极电极和所述负极电极均具有0.05mm或更大的厚度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的氧化还原液流电池单元，其中，所述正极电极和所述负极电极的面积均为250cm²或更多。

6.一种氧化还原液流电池单元组，包括根据权利要求1至5中任一项所述的氧化还原液流电池单元，所述氧化还原液流电池单元被重复堆叠。

7.一种氧化还原液流电池，包括权利要求1至5中任一项所述的氧化还原液流电池单元或根据权利要求6所述的氧化还原液流电池单元组。