CN110892573A - 双极板、单电池框架、单电池、单电池堆及氧化还原液流电池 - Google Patents

Abstract

一种与被供给电解液而进行电池反应的电极相向配置的双极板，在上述双极板中，在上述双极板的表背面中的至少一面具备使上述电解液流通的多个槽部和分隔相邻的上述槽部的垄部，上述垄部包括特定垄部，上述特定垄部具备与上述电极接触的接触面和在上述接触面开口的一个以上的凹部。

Description

双极板、单电池框架、单电池、单电池堆及氧化还原液流电池

技术领域

本发明涉及双极板、单电池框架、单电池、单电池堆及氧化还原液流电池。

本申请基于2017年07月13日的日本申请的特愿2017-137469主张优先权，并引用上述日本申请所述的全部记载内容。

背景技术

作为蓄电池中的一种，存在将电解液供给于电极而进行电池反应的氧化还原液流电池(以下有时称为RF电池)。RF电池如专利文献1所述那样，以单电池作为主要素，上述单电池具备被供给正极电解液的正极电极、被供给负极电解液的负极电极及夹设于两电极间的隔膜。一个单电池以将夹持隔膜的表背的正极电极及负极电极的层叠物进一步夹持的方式配置有一组双极板而构成(专利文献1的图19)。在具备多个单电池的多单电池中，按双极板、正极电极、隔膜、负极电极这样的顺序反复层叠，各双极板的表背由正极电极和负极电极夹持。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-122230号公报

发明内容

本公开的双极板是与被供给电解液而进行电池反应的电极相向配置的双极板，在上述双极板的表背面中的至少一面具备使上述电解液流通的多个槽部和分隔相邻的上述槽部的垄部，上述垄部包括特定垄部，上述特定垄部具备与上述电极接触的接触面和在上述接触面开口的一个以上的凹部。

本公开的单电池框架具备上述的本公开的双极板和设置于上述双极板的外周的框体。

本公开的单电池具备上述的本公开的单电池框架和电极。

本公开的单电池堆具备上述的本公开的单电池。

本公开的氧化还原液流电池具备上述的本公开的单电池或者上述的本公开的单电池堆。

附图说明

图1A是示意性地表示实施方式1的双极板的俯视图。

图1B是在实施方式1的双极板中对区域等进行说明的说明图。

图2是示意性地表示通过图1A所示的(II)-(II)切断线切断实施方式1的双极板的状态的局部剖视图。

图3是示意性地表示实施方式2的双极板的局部的部分俯视图。

图4是示意性地表示通过图3所示的(IV)-(IV)切断线切断实施方式2的双极板的状态的局部剖视图。

图5是示意性地表示实施方式3的双极板的局部的部分俯视图。

图6是示意性地表示通过图5所示的(VI)-(VI)切断线切断实施方式3的双极板的状态的局部剖视图。

图7是表示实施方式的氧化还原液流电池的基本结构和基本的动作原理的说明图。

图8是表示具备实施方式1的双极板的单电池框架及实施方式的单电池堆的一个例子的概略结构图。

图9是表示具备实施方式的单电池堆的氧化还原液流电池的概略结构的说明图。

图10是表示在试验例1的各试料的氧化还原液流电池中放电时间(s)与放电电压(V)的关系的坐标图。

具体实施方式

[本公开要解决的课题]

相对于氧化还原液流电池期望放电容量的进一步提高。

在专利文献1的图1中，公开在双极板的表背面设置使电解液流通的多个槽部。但是，即便具备该带槽的双极板，也不可以说充分改善放电容量。如后述的试验例所示，得到以下见解，在具备上述的带槽的双极板的以往的RF电池中，特别是若以高输出放电，则放电时间短，放电容量的降低显著。因此，期望即便以高输出放电的情况下也使放电时间长、放电容量大的RF电池。

因此，目的之一在于提供能够增大放电容量的双极板。另外，其他目的之一在于提供能够增大放电容量的单电池框架、单电池、单电池堆及氧化还原液流电池。

[本公开的效果]

上述的本公开的双极板、上述的本公开的单电池框架、上述的本公开的单电池、上述的本公开的单电池堆及上述的本公开的氧化还原液流电池能够增大放电容量。

[本申请发明的实施方式的说明]

首先列举本申请发明的实施方式进行说明。

(1)本发明的一方式所涉及的双极板与被供给电解液而进行电池反应的电极相向配置，其中，在上述双极板的表背面中的至少一面具备使上述电解液流通的多个槽部和分隔相邻的上述槽部的垄部，上述垄部包括特定垄部，上述特定垄部具备与上述电极接触的接触面和在上述接触面开口的一个以上的凹部。

上述的双极板在其表背面中的与电极相向配置的至少一面具备多个槽部和设置于相邻的槽部之间的垄部。具备这样的双极板的RF电池由于能够将双极板的槽部用作向电极供给电解液的供给路、从电极排出电解液的排出路，能够将电极中的与双极板的垄部对应的区域(以下有时称为垄相向区域)用作进行电池反应的反应区域，因此可高效地进行电池反应。另外，该RF电池通过具备多个槽部而电解液的流通性优异，也能够减少泵损等损失。因此，通过将上述的双极板用于RF电池的构成要素，从而有助于电池反应的效率的提高、损失的减少等。

并且，上述的双极板具备设置有与电极接触的接触面和凹部的特定垄部。具备这样的双极板的RF电池如后述的试验例所示，与不具有特定垄部的情况比较，能够使放电时间变长，能够增大放电容量。虽该理由尚不确定，但认为这是由于通过具备槽部和凹部这双方，从而能够使电解液的流速根据流通位置而改变。具体而言在槽部内能够使电解液的流速相对快而确保电解液的流通性，并且在凹部内能够使电解液的流速相对慢而能够在凹部暂时存积电解液。认为通过能够从凹部对电极供给电解液，从而能够减少电极中的电解液的扩散阻力，电解液容易在电极扩散而可更高效地进行电池反应。另外，认为通过具备上述接触面，可在电极与上述的双极板之间良好地进行电子的移动，因此即便以高输出放电，也能够使放电时间较长。详情将后述。

上述的双极板在仅具备一个单电池的单个单电池和层叠并具备多个单电池的多单电池的任一个中均能够利用。

(2)作为上述的双极板的一个例子，可举出以下形式：上述槽部具备导入上述电解液的一个以上的导入槽和排出上述电解液的一个以上的排出槽，具备上述导入槽、上述特定垄部及上述排出槽依次排列的区域。

上述形式具备导入槽、特定垄部及排出槽这三者依次排列的区域(以下有时称为特定凹凸区域)。这样的双极板能够将导入槽作为未反应的电解液的流路，将排出槽作为用于电池反应的反应结束的电解液的流路。并且，与这样的双极板相向配置的电极能够将与包括特定垄部在内的分隔导入槽和排出槽的垄部对应的垄相向区域作为进行电池反应的反应区域，而更可靠地利用。因此，具备上述形式的双极板的RF电池可更高效地进行电解液向电极的供给及电解液从电极的排出以及电池反应。特别是，在上述的电极的垄相向区域中的与特定垄部对应的区域中，容易从双极板的凹部供给电解液而使电解液扩散，因此可更高效地进行电池反应，而且特定垄部具有接触面，因此也可在与特定垄部之间良好地进行电子的移动。因此，上述形式有助于RF电池的放电容量的增大。

(3)作为上述(2)的双极板的一个例子，可举出以下形式：在由上述导入槽和上述排出槽夹持的上述特定垄部中，全部上述凹部的合计平面面积相对于将上述接触面和存在于该特定垄部的全部上述凹部合计而得到的合计平面面积的比例为5％以上且70％以下。

上述形式由于在满足上述的面积比例的范围内具备凹部，所以得到与上述的流速调整相伴的电解液的扩散性的提高效果，并且适当地确保电极的垄相向区域而可在特定垄部的接触面与电极之间良好地进行电子的移动。这样的形式有助于RF电池的放电容量的进一步的增大。

(4)作为上述(2)或者(3)的双极板的一个例子，可举出以下形式：双极板具有上述导入槽和上述排出槽交替配置的交错区域，上述交错区域的上述垄部包括上述特定垄部。

上述形式交替具备导入槽和排出槽，并且具备特定凹凸区域。具备这样的双极板的RF电池可更高效地进行电解液向电极的供给及电解液从电极的排出及电池反应，而且能够期待放电容量的进一步的增大。特别是，若交错区域所具备的全部垄部为特定垄部，则可更高效地进行上述的电解液的供给、排出、电池反应，而且能够期待放电容量的进一步的增大。

(5)作为上述的双极板的一个例子，可举出以下形式：上述凹部包括未在上述槽部开口的结构。

未在槽部开口的凹部具有与槽部的内周空间独立的内周空间，因此凹部内的电解液的流速与槽部内的电解液的流速容易不同，容易在凹部内暂时存积电解液。这样的形式更容易获得与上述的流速调整相伴的电解液的扩散性的提高效果，有助于更高效地进行电池反应的RF电池的构建。

(6)作为上述的双极板的一个例子，可举出以下形式：作为上述特定垄部，包括在一个上述特定垄部具备多个上述凹部、且上述多个凹部的合计周长为该特定垄部的长度的1/4以上的结构。

此处，将在一个特定垄部中具备一个设置于接触面的开口缘的周长比较长的凹部(以下有时称为大凹部)的情况、与具备多个上述周长比较短的凹部(以下有时称为小凹部)且小凹部的合计周长与一个大凹部的周长相同的情况进行比较。可以说与具备一个大凹部的情况比较，后者的具备多个小凹部的情况更容易使接触面和凹部平衡地存在于特定垄部。作为其结果，认为更容易使电解液在电极扩散，而且容易促进特定垄部的接触面与电极之间的电子的移动。上述形式包括具备多个凹部的特定垄部，因此可更高效地进行电池反应，而且有助于放电容量大的RF电池的构建。

(7)作为上述的双极板的一个例子，可举出以下形式：作为上述特定垄部，包括是沿着上述电解液的流通方向设置的上述垄部、且具备在上述电解液的流通方向上分离的多个上述凹部的结构。

上述形式包括具备多个凹部的特定垄部，因此与凹部为一个的特定垄部比较，容易使电解液的存积量更多。具备这样的双极板的RF电池更容易使电解液在电极(特别是垄相向区域)扩散。另外，上述形式由于沿着电解液的流通方向而存在凹部，所以与该双极板相向配置的电极能够沿着电解液的流通方向具有电解液的扩散区域。因此，具备上述形式的双极板的RF电池可更可靠更高效地进行电池反应，容易使放电容量更加增大。另外，被上述形式的特定垄部分隔的槽部也沿着电解液的流通方向设置，因此上述形式中电解液的流通性更优异。

(8)作为上述的双极板的一个例子，可举出以下形式：上述特定垄部的最小宽度为上述槽部的最小开口宽度以上。

上述形式具备比较宽的宽度的特定垄部，因此容易在该特定垄部具备大的凹部或具备更多的凹部，容易使电解液的存积量更多。因此，具备上述形式的双极板的RF电池更容易使电解液在电极(特别是垄相向区域)扩散，更容易使放电容量增大。

(9)本申请发明的一方式所涉及的单电池框架具备上述(1)～(8)中任一个所述的双极板和设置于上述双极板的外周的框体。

上述的单电池框架具备设置有上述的多个槽部和包括特定垄部的垄部的上述的双极板，因此通过用于RF电池的构成要素，有助于电池反应的效率的提高、损失的减少，并且能够增大放电容量。

(10)本申请发明的一方式所涉及的单电池具备上述(9)的单电池框架和电极。

上述的单电池具备设置有上述的多个槽部和包括特定垄部的垄部的上述的双极板，因此通过用于RF电池的构成要素，有助于电池反应的效率的提高、损失的减少，并且能够增大放电容量。

(11)作为上述的单电池的一个例子，可举出以下形式：上述电极的厚度为50μm以上且1mm以下。

上述形式能够构建薄型的RF电池。

(12)本申请发明的一方式所涉及的单电池堆具备上述(10)或者(11)的单电池。

上述的单电池堆具备设置有上述的多个槽部和包括特定垄部的垄部的上述的双极板，因此通过用于RF电池的构成要素，有助于电池反应的效率的提高、损失的减少，并且能够增大放电容量。

(13)本申请发明的一方式所涉及的氧化还原液流电池具备上述(10)或(11)的单电池或者上述(12)的单电池堆。

上述的RF电池具备设置有上述的多个槽部和包括特定垄部的垄部的上述的双极板，因此能够高效地进行电池反应，或减少损失，并且与不具备上述的特定垄部的以往的RF电池比较，能够增大放电容量。

(14)作为上述的RF电池的一个例子，可举出以下形式：RF电池具备正极电解液，上述正极电解液包括锰离子、钒离子、铁离子、多元酸、醌衍生物及胺中的至少一种来作为正极活性物质。

上述形式是具备包括上述列举的正极活性物质的正极电解液的RF电池，与不具备上述的特定垄部的以往的RF电池比较，能够构建放电容量大的结构。

(15)作为上述的RF电池的一个例子，可举出以下形式：RF电池具备负极电解液，上述负极电解液包括钛离子、钒离子、铬离子、多元酸、醌衍生物及胺中的至少一种来作为负极活性物质。

上述形式是具备包括上述列举的负极活性物质的负极电解液的RF电池，与不具备上述的特定垄部的以往的RF电池比较，能够构建放电容量大的结构。

[本申请发明的实施方式的详情]

以下，参照附图，对本申请发明的实施方式具体地进行说明。图中，相同附图标记表示相同名称物。

[实施方式]

＜双极板＞

参照图1A、图1B、图2对实施方式1的双极板2进行说明。

图1A、图2中为了容易理解而将槽部20及垄部23强调示出，有时不满足后述的尺寸等。这点在后述的图3～图6中也相同。

图1B是与图1A相同的俯视图，为了容易说明双极板2的各区域等，由虚线表示双极板2，由实线或者粗实线表示各区域。

图2是将图1A所示的双极板2沿其厚度方向(图1A中纸面垂直方向)切断的剖视图。图2中，假想地由双点划线表示电极13、隔膜11，且为了容易理解双极板2而与双极板2分离地示出电极13、隔膜11。这点在后述的图4、图6中也相同。

(概要)

实施方式1的双极板2代表而言为流通电流但不流通电解液的导电性的平板材料，以覆盖其周缘区域的方式设置框体120(参照后述的图8)并以单电池框架12(图8)的状态用于RF电池的构成要素。如图2所示，双极板2在组装于RF电池的状态下与被供给电解液而进行电池反应的电极13相向配置。

如图1A所示，实施方式1的双极板2在其表背面中的至少电极13所相向配置的一面具备使电解液流通的多个槽部20和分隔相邻的槽部20、20的垄部23。代表而言，在双极板2中，除去由框体120覆盖的周缘区域之外的内侧区域从框体120的窗部露出，主要配置有电极13(参照图8)。图1A示出双极板2中的从框体120的窗部露出的内侧区域，省略周缘区域。另外，图1A中，例示在上述内侧区域具备多个槽部20及多个垄部23的情况，但也能够在包括上述的周缘区域的双极板2的整体具备槽部20及垄部23。

在实施方式1的双极板2中，不是由没有凹凸的平滑的面构成垄部23中的与电极13相向配置的区域整体，而是成为局部具有凹部232的结构。详细而言，在实施方式1的双极板2中，垄部23包括特定垄部230，上述特定垄部230具备与电极13接触的接触面231和在接触面231开口的一个以上的凹部232。

如图1A、图1B所示，本例的双极板2还具备以下的结构。

(1)槽部20具备导入电解液的一个以上的导入槽21和排出电解液的一个以上的排出槽22，且具备导入槽21、特定垄部230和排出槽22依次排列的区域(特定凹凸区域24、图1B中由粗实线围起的纵长的长方形的区域)。

(2)具有导入槽21和排出槽22交替配置的交错区域25(图1B中由实线围起的长方形的区域)，存在于交错区域25的垄部23包括特定垄部230。

(3)作为特定垄部230，包括是沿着电解液的流通方向设置的垄部23且具备在电解液的流通方向上分离的多个凹部232的结构。

图1A例示多个垄部23全部为特定垄部230且在各特定垄部230分离设置有多个凹部232的情况。

此外，在该例子中，将双极板2中的从框体120露出的内侧区域的平面形状设为长方形、将构成该区域的周缘的四边中的图1A所示的下端缘设为在被供给电解液的一侧配置的供给缘200、且将上端缘设为在将电解液向双极板2外排出的一侧配置的排出缘202来进行说明。在这种情况下，电解液主要从供给缘200侧朝向排出缘202侧流动。另外，在该例子中，将图1A的上下方向作为电解液的流通方向进行说明。

(槽部)

设置于双极板2的槽部20作为电解液的流路发挥功能。如图1A所示，多个槽部20例如可举出是沿相同的方向(此处电解液的流通方向)延伸的直线状的槽且隔开预定间隔并列配置。此处，如图1A所示，例示各槽部20的槽长及槽宽W₂₁、W₂₂以及槽深d₂₁、d₂₂(图2)实质相等、多个槽部20相对于双极板2的宽度W₂以等间隔设置的情况。另外，此处，例示各槽部20遍及其长边方向的全域而槽宽W₂₁、W₂₂及槽深d₂₁、d₂₂实质相等、其平面形状为细长的长方形的情况。这样的本例的双极板2起到以下(a)～(d)的效果。

(a)在各槽部20内不易产生电解液的流通压力的变动，电解液的流通性优异。

(b)虽然也取决于槽宽W₂₁、W₂₂等，但容易使槽部20的个数增多，电解液的流通性更优异。

(c)分隔相邻的槽部20、20的垄部23也沿着这些槽部20、20的形状成为在电解液的流通方向上延伸的细长的长方形，宽度W₂₃遍及其长边方向的全域实质相等。电极13中的与上述垄部23对应的垄相向区域也沿着电解液的流通方向设置，因此能够较大地确保进行电池反应的反应区域，可良好地进行电池反应。

(d)是具有多个槽部20及垄部23的结构的简单的形状，制造性优异。

此外，上述的槽长成为沿着槽部20中的电解液的流通方向的大小。槽宽W₂₁、W₂₂、双极板2的宽度W₂及包含特定垄部230的垄部23的宽度W₂₃(后述)成为与电解液的流通方向正交的方向的大小(图1A中左右方向的长度)。槽深d₂₁、d₂₂及凹部232的深度d₂₃(后述)成为沿着双极板2的厚度方向(图2中上下方向)的大小。槽宽W₂₁、W₂₂也是与槽长及槽深d₂₁、d₂₂双方正交的方向的大小。槽长、槽宽W₂₁、W₂₂、槽深d₂₁、d₂₂能够根据双极板2的长度(此处沿着电解液的流通方向的大小、图1A中上下方向的大小)、宽度W₂、厚度、槽部20的个数、垄部23的大小等而适当地选择。另外，槽部20的平面形状也能够适当地变更。在本例中，如图2所示，使槽部20的截面形状为长方形，但能够适当地变更。

定量而言，槽部20的槽长例如可举出双极板2的长度的70％以上且95％以下、进而80％以上且90％以下。槽部20的槽宽W₂₁、W₂₂例如可举出双极板2的宽度W₂的0.1％以上且5％以下、进而0.5％以上且3％以下。可举出双极板2的长度及宽度W₂为双极板2中的从框体120露出的内侧区域的长度、宽度。槽部20的槽深d₂₁、d₂₂例如可举出双极板2的厚度的10％以上且45％以下、进而10％以上且35％以下。若槽深d₂₁、d₂₂满足上述范围，则即便在双极板2的表背面具备槽部20的情况下，也能够成为容易抑制机械强度的降低、强度优异的双极板2。

槽部20若如本例那样具备相互独立的导入槽21和排出槽22，则可高效地进行从导入槽21向电极13供给未反应的电解液及将在电极13中用于电池反应的反应结束的电解液从电极13排出双方，从而优选。导入槽21与排出槽22相互独立是指设置为在导入槽21流动的电解液和在排出槽22流动的电解液没有在包含供给缘200及排出缘202的双极板2上混合。代表而言，可举出导入槽21为后述的终端关闭槽、排出槽22为后述的始端关闭槽。

导入槽21例如可举出槽部20的一端部在供给缘200开口、槽部20的另一端部在离开一端部的位置关闭的终端关闭槽。导入槽21的一端部成为电解液的导入口。如图1A所示，导入槽21中的离开一端部的位置例如若处于排出缘202附近，则槽长较长，电解液的流通性优异而容易使电解液在电极13的较大的范围扩散。排出缘202附近例如可举出从排出缘202至沿着双极板2中的电解液的流通方向的长度的15％的地点为止的范围。

排出槽22例如可举出槽部20的一端部在排出缘202开口、槽部20的另一端部在离开一端部的位置关闭的始端关闭槽。排出槽22的一端部成为电解液的排出口。如图1A所示，排出槽22中的离开一端部的位置例如若处于供给缘200附近，则槽长较长，电解液的流通性优异而容易排出反应结束的电解液。供给缘200附近例如可举出从供给缘200至沿着双极板2中的电解液的流通方向的长度的15％的地点为止的范围。

或者，例如可举出在双极板2沿着供给缘200而存在整流槽(未图示)、导入槽21的一端部在该整流槽开口的终端关闭槽的情况。另外，例如可举出在双极板2沿着排出缘202而存在整流槽(未图示)、排出槽22的一端部在该整流槽开口的始端关闭槽的情况。

或者，例如可举出导入槽21的一端部在供给缘200或者供给缘200侧的整流槽开口、另一端部在排出缘202或者排出缘202侧的整流槽开口的两端开口槽的情况(参照后述的图3)。另外，例如可举出排出槽22的一端部在排出缘202或者排出缘202侧的整流槽开口、另一端部在供给缘200或者供给缘200侧的整流槽开口的两端开口槽的情况(参照后述的图3)。对于两端开口槽而言，即便在电解液中混入杂质等也容易将杂质等向电极13外排出，容易防止杂质等附着于电极13而使电极13堵塞等。

上述的两端开口槽即导入槽21设置为，电解液从设置于供给缘200侧的导入口的流入量比电解液从设置于排出缘202侧的排出口的排出量多。另外，上述的两端开口槽即排出槽22设置为，电解液从设置于排出缘202侧的排出口的排出量比电解液从设置于供给缘200侧的导入口的流入量多。具体而言，可举出两端开口槽中的导入口侧的区域的大小(槽宽、槽深、截面积等)与排出口侧的区域的大小(槽宽、槽深、截面积等)不同。例如，如图3中双点划线假想地所示，在导入槽21中，可举出导入口侧的槽宽W₂₁比排出口侧的槽宽Wo小。在排出槽22中，可举出排出口侧的槽宽W₂₂比导入口侧的槽宽Wi小。

或者，可举出如下情况：取代在为上述的两端开口槽的情况下槽宽等局部不同，而成为两端开口槽的大小(槽宽、槽深、截面积等)从导入口朝向排出口连续或者阶段地变化的形状。例如，在导入槽21中，可举出截面积等从导入口朝向排出口变小。在排出槽22中，可举出截面积等从排出口朝向导入口变小。可举出槽宽、槽深、截面积的最大值为大于最小值的1倍且2倍以下左右。

或者，可举出如下情况：取代在为上述的两端开口槽的情况下槽宽等在导入口侧和排出口侧不同，而在导入槽21中在排出口侧的区域具备阻碍电解液的排出的障碍物。可举出在排出槽22中在导入口侧的区域具备阻碍电解液的导入的障碍物。

在将双极板2组装于单电池框架12的状态下，以导入槽21、排出槽22的一端部侧、酌情为另一端部侧在成为框体120的窗部的内周缘开口的方式设置这些槽部20，从而能够形成上述的始端关闭槽、终端关闭槽、两端开口槽。

此外，例如可举出导入槽21的一端部在供给缘200附近关闭、并且另一端部在以一定程度接近排出缘202的位置关闭的两端关闭槽的情况。在这种情况下，导入槽21中的从供给缘200至一端部为止的距离比从排出缘202至另一端部为止的距离长。另外，例如可举出排出槽22的一端部在排出缘202附近关闭、并且另一端部在以一定程度接近供给缘200的位置关闭的两端关闭槽的情况。在这种情况下，排出槽22中的从排出缘202至一端部为止的距离比从供给缘200至另一端部为止的距离长。此外，与导入槽21、排出槽22为两端关闭槽的情况相比，在为上述的始端关闭槽、终端关闭槽的情况下可良好地进行电解液的供给、排出，而且电解液的流通性优异。

导入槽21、排出槽22可采用上述的始端或者终端关闭槽、两端开口槽、两端关闭槽中的任一个，因此可以说使供给缘200侧的端部的截面积相对于排出缘202侧的端部的截面积在0％以上且200％以下左右的范围变化。

若槽部20如本例那样具备多个导入槽21和多个排出槽22，并具有导入槽21和排出槽22交替配置的交错区域25，则可更高效地进行未反应的电解液的供给、电池反应、反应结束的电解液的排出，从而优选。详细而言，在具备交错区域25的双极板2配置的电极13若从导入槽21接受未反应的电解液，则可在电极13中与垄部23对应的垄相向区域进行电池反应。并且，该电极13能够将电池反应后的电解液从上述的垄相向区域向相邻的排出槽22排出。

双极板2的一面且从框体120露出的内侧区域中的交错区域25所占的面积比例越大，则越容易较多地确保电极13中的进行电池反应的区域(垄相向区域)，而且越容易高效地进行电解液向该区域的供给及反应结束的电解液从该区域的排出。上述面积比例例如可举出60％以上、进而70％以上、80％以上。以上述面积比例满足上述的范围的方式调整槽部20的槽长、个数等较佳。

(垄部)

设置于双极板2的垄部23作为在与电极13之间进行电子的交接的区域而利用，并且分隔相邻的槽部20、20，有助于确保电解液的流通性及确保电极13中的进行电池反应的区域。

垄部23由相邻的槽部20、20夹持，因此代表而言，具有沿着这些槽部20、20的平面形状。该例的垄部23的平面形状为细长的长方形，但能够根据相邻的槽部20、20的形状而适当地变更。

实施方式1的双极板2包括具备接触面231和凹部232的特定垄部230。认为在双极板2组装于RF电池的状态下，接触面231在与电极13之间作为电子的交接位置发挥功能，凹部232具有暂时保持电解液并且将所保持的电解液向电极13供给的功能。参照图2对这些功能及其效果详细地进行说明。

首先，对没有凹部232的情况进行说明。在这种情况下，如图2的虚线箭头所示，被某垄部23分隔而在相邻的槽部20、20中的一方的槽部20(此处导入槽21)流动的电解液经由电极13中的与该槽部20对应的位置向与该位置相邻的区域即与垄部23对应的垄相向区域供给，在电池反应中利用。用于电池反应的反应结束的电解液从上述的电极13的垄相向区域经由电极13中的与另一方的槽部20(此处排出槽22)对应的位置，向另一方的槽部20排出。

此处，考虑例如提高放电电流而以高输出放电、并且为了增大放电容量而增大电解液的流量。在这种情况下，能够增大向垄相向区域供给的电解液量，作为其结果，能够增大能够向电极13供给的活性物质量。因此，理论上，可在电解液与电极13之间、进而电极13与双极板2之间充分地进行电子的交接，能够增多放电时间。但是，实际上，即便增大电解液的流量，也无法在电解液与电极13之间充分地进行电子的交接，导致电解液在槽部20内流动。即，电解液无法在电极13充分扩散，进而无法增大向电极13供给的活性物质量，作为结果，有时放电时间减少。另外，电解液的流量的增大可产生压损，因此流量的增大存在极限。

另一方面，当在双极板2具备凹部232的情况下，如上述那样在电解液从一方的槽部20(导入槽21)向电极13(垄相向区域)供给、电池反应后从另一方的槽部20(排出槽22)排出电解液的过程中，如图2的实线箭头所示，能够经由电极13而在特定垄部230的凹部232暂时存积电解液。另外，能够将该存积的电解液从双极板2的凹部232向电极13的垄对应区域供给。认为除了槽部20之外还能够从凹部232对电极13(垄对应区域)供给电解液，从而电解液更容易在电极13扩散(容易充分确保电解液扩散的时间)，能更可靠地进行电池反应。认为即便在增大电解液的流量而槽部20内的电解液的流速比较大的情况下，凹部232内与槽部20内相比电解液的流速小，也能够从凹部232对电极13供给电解液，从而容易充分确保上述扩散时间。另外，认为双极板2相对于一个垄部23局部具备凹部232，并具有与电极13接触的接触面231，因此确保与电极13的接触面积，能更可靠地在与电极13之间进行电子的交接。即，认为电子容易在双极板2与电极13之间移动。

此处，若着眼于双极板2与电极13之间的电子的移动，则在垄部23中的与电极13接触的接触面231具备凹部232可以说是减少双极板2中的与电极13接触的接触面积、不易在与电极13之间进行电子的交接的结构。但是，特定垄部230如上述那样局部具备凹部232而确保接触面231，从而能够确保良好地进行与电极13之间的电子的移动，并且提高电解液的扩散性。

根据上述的功能，凹部232优选如图1A、图2例示的那样，在被特定垄部230分隔的槽部20、20双方没有开口，而仅在接触面231开口。换句话说，凹部232的开口缘优选存在于接触面231内，与槽部20的开口缘完全独立地存在。这是由于这样的凹部232成为与槽部20独立地能够存积电解液的盲孔，因此能够使凹部232内的电解液的流速可靠地慢于槽部20内的流速，容易在凹部232内暂时存积电解液。另外，根据上述的功能，若满足在一个特定垄部230具备多个凹部232(图1A)及包括多个具备凹部232的特定垄部230(图1A)中的至少一方，则能够更可靠地存积电解液，从而优选。更优选如本例那样满足上述事项双方。此外，也能够如后述的实施方式2、3所示，凹部232的开口缘与槽部20的开口缘相接或者交叉。

凹部232的平面形状、开口部的大小(开口面积、开口径R₂₃₂(图1A)、开口宽度等)、深度d₂₃(图2)、截面形状、个数、相邻的凹部232、232的间隔等能够在具有上述功能的范围适当地选择。在图1A、图2中，例示各凹部232为相同形状、相同尺寸、且以等间隔设置于各特定垄部230的情况。另外，作为各凹部232，例示半球状的结构(平面形状为圆形(图1A)、截面形状为半圆(图2)的结构)、开口径R₂₃₂(此处相当于最大幅度)比特定垄部230的宽度W₂₃小并且比槽部20的槽宽W₂₁、W₂₂大、深度d₂₃比槽部20的深度d₂₁、d₂₂小的情况。具备这样的本例的双极板2的RF电池容易增大放电容量。

若凹部232为半球状，则凹部232的成形性优异。通过使开口径R₂₃₂比宽度W₂₃小，从而凹部232的开口缘可靠地存在于接触面231内。通过使开口径R₂₃₂比槽宽W₂₁、W₂₂大，从而即便深度d₂₃一定程度较小(此处比深度d₂₁、d₂₂小)，也容易使电解液的存积量在一定程度上较多，容易使电解液在电极13扩散。凹部232的开口径R₂₃₂或者凹部232的最大幅度例如可举出该凹部232存在的特定垄部230的宽度W₂₃的10％以上且90％以下、进而15％以上且85％以下、20％以上且80％以下。

通过使深度d₂₃比深度d₂₁、d₂₂小，不易阻碍电解液的流通性，能够确保良好的流通性，并且保持电解液。深度d₂₃例如可举出：槽部20的最大深度(此处深度d₂₁、d₂₂)的5％以上且90％以下、进而10％以上且80％以下、15％以上且70％以下。虽也取决于双极板2的厚度，但深度d₂₃例如可举出0.1mm以上且10mm以下、进而1mm以上且5mm以下。

若特定垄部230的最小宽度(此处宽度W₂₃)为槽部20的最小开口宽度(此处槽宽W₂₁、W₂₂)以上，则容易在该特定垄部230具备较大的凹部232、或具备更多的凹部232。因此，容易使电解液的存积量更多，容易使电解液在电极13扩散，进而容易更加增大放电容量。例如，特定垄部230的最小的宽度可举出槽部20的最小开口宽度的1.2倍以上、进而1.5倍以上、2倍以上、2.5倍以上、3倍以上。若特定垄部230的宽度过大，则槽部20的个数容易变少，因此特定垄部230的最小的宽度可举出槽部20的最小的开口宽度的10倍以下、进而8倍以下、5倍以下。

一个特定垄部230能够包括设置于接触面231的开口缘的周长以一定程度较长的大凹部、周长以一定程度较短的小凹部中的任一个作为凹部232。但是，在凹部232相对于一个特定垄部230的合计周长恒定的情况下，与具备一个大凹部相比，优选具备多个小凹部。在具备多个小凹部的情况下，与具备一个大凹部的情况比较，接触面231和凹部232容易更平衡地存在于特定垄部230。因此，这是由于认为在具备多个小凹部的情况下，容易使电解液进一步在电极13扩散，而且容易促进接触面231与电极13之间的电子的移动。定量而言，可举出存在于一个特定垄部230的凹部232的合计周长为该特定垄部230的长度的1/4以上。上述合计周长越长，则存在于一个特定垄部230的凹部232的个数越容易变多，越容易获得上述的电解液的扩散性的提高效果及良好的电子的移动效果。因此，上述合计周长优选为特定垄部230的长度的1/2以上。

此外，特定垄部230的长度可举出成为沿着垄部23的形成方向(本例中电解液的流通方向)的距离。此处的特定垄部230的长度设为在存在于交错区域25的相邻的导入槽21和排出槽22重复存在的范围内沿着垄部23的形成方向的最大距离L(参照图1B)。凹部232的开口缘的周长设为当凹部232不在槽部20开口的情况下设置于接触面231的开口缘的长度。当凹部232在槽部20开口的情况下(参照后述的实施方式3)，凹部232的开口缘的周长设为在俯视观察双极板2的状态下在凹部232中与槽部20的开口缘重复的开口缘(后述的图5中相当于成为凹部232的局部的弧所对应的弦的部分)和接触面231中的开口缘的合计长度。

若在一个特定垄部230具备多个凹部232，则与仅具备一个凹部232的情况比较，容易使电解液的存积量变多，容易使电解液在电极13扩散。另外，若多个凹部232以等间隔设置，则容易使电极13中的电解液的扩散状态均匀，而且能够在相邻的凹部232、232间确保接触面231，也可良好地进行在与电极13之间的电子的交接。与设置有多个这样的特定垄部230的双极板2相向配置的电极13容易使电解液遍及其整体扩散。进而，容易进一步增大放电容量。

在双极板2具备多个特定垄部230、各特定垄部230具备多个凹部232的情况下，至少一个特定垄部230如图1A所示优选为是沿着电解液的流通方向设置的垄部23且具备在电解液的流通方向上分离的多个凹部232。这是由于在这种情况下，除如上述那样电解液的存积量的增大、电极13的电解液的扩散性的提高、与电极13之间的电子的移动性的提高之外，还起到以下的效果。在这种情况下，与双极板2相向配置的电极13能够与沿着电解液的流通方向存在的凹部232对应地沿着电解液的流通方向而具有电解液的扩散区域。因此，具备该双极板2的RF电池可更可靠更高效地进行电池反应，作为结果，容易进一步增大放电容量。另外，这是由于在这种情况下，被特定垄部230分隔的槽部20、20也沿着电解液的流通方向设置，因此电解液的流通性也优异。相邻的凹部232、232的间隔能够在可适当地确保接触面231的范围内适当地选择。

在具备导入槽21及排出槽22的情况下，优选在相邻排列的导入槽21与排出槽22之间具备夹持特定垄部230的区域(特定凹凸区域24)。在具备交错区域25的情况下，优选交错区域25所具备的多个垄部23中的过半以上的垄部23、进而全部垄部23为特定垄部230。换句话说，如图1A例示的那样，特定垄部230优选将彼此相邻并列的导入槽21和排出槽22分隔。这是由于若具备交错区域25，则如上述那样可更高效地进行电解液向电极13的供给及电解液从电极13的排出以及电池反应。并且，这是由于若交错区域25的至少一部分包括特定凹凸区域24，则在电极13的垄相向区域中的与特定垄部230对应的区域中，容易也从双极板2的凹部232供给电解液并使电解液扩散，可进一步高效地进行电池反应。而且，这是由于特定垄部230也具有接触面231，可在与电极13之间良好地进行电子的移动。具备这样的双极板2的RF电池容易进一步增大放电容量。此外，交错区域25所具备的多个垄部23中的一部分垄部23能够成为不是特定垄部230的形式，但优选如本例那样交错区域25所具备的多个垄部23全部均为特定垄部230，换言之在交错区域25的整体包括特定凹凸区域24。

在具备特定凹凸区域24的情况下，在由导入槽21和排出槽22夹持的特定垄部230中，若凹部232所占的比例以一定程度较多，则由于具备凹部232而更可靠地获得与上述的流速调整相伴的电解液的扩散性的提高效果。若凹部232所占的比例以一定程度较少，则防止与具备凹部232相伴的接触面231的减少，适当地确保电极13的垄相向区域，可在接触面231与电极13之间良好地进行电子的移动。定量而言，例如可举出如下情况：在一个特定垄部230中，相对于将接触面231与存在于该特定垄部230的所有凹部232合计而得到的合计平面面积Sa，所有凹部232的合计平面面积S₂₃₃的比例(S₂₂₃/Sa)×100为5％以上且70％以下。

上述的面积比例越大，则越容易获得上述的电解液的扩散性的提高效果。上述面积比例越小，则越容易良好地进行上述的电子的移动。根据上述方面，可举出上述面积比例为10％以上且60％以下、进而15％以上且50％以下。此外，上述合计平面面积Sa是在分隔槽部20、20的垄部23中导入槽21与排出槽22重复存在的范围的平面面积和凹部232的平面面积的合计。图1A中，在上述合计平面面积Sa中，对除去凹部232之外的垄部23的平面面积标注双点划线的交叉剖面线而示出。

(表背面的凹部的配置)

双极板2可举出以下的任一个形态。

(α)在双极板2的表背面的一面具备多个槽部20和包括特定垄部230的垄部23、在另一面不具备槽部20及垄部23的形态，

(β1)在双极板2的表背两面具备槽部20及垄部23、在一面具备特定垄部230、在另一面不具备特定垄部230的形态，

(β2)在双极板2的表背两面具备槽部20和包括特定垄部230的垄部23的形态。

上述的任一个形态也能够在仅具备一个单电池10C(后述的图7～图9)的单个单电池、具备多个单电池10C的多单电池中利用。特别是可举出形态(α)、形态(β1)的双极板2作为在单个单电池、多单电池中配置于层叠方向的端部的集电板而使用。在这种情况下，在将夹持隔膜11的表背的正极电极14(后述的图7)及负极电极15(后述的图7)的层叠物夹持的一组双极板2中，组装为使具备多个槽部20和包含特定垄部230的垄部23的一面与电极13相向。特别是可举出形态(β2)的双极板2在多单电池中使用。在这种情况下，能够容易使电解液在配置于双极板2的一面的电极13(例如正极电极14)和配置于另一面的电极13(例如负极电极15)双方扩散。

(构成材料)

实施方式1的双极板2的构成材料能够适当地利用电阻小的导电性材料且不与电解液反应并具有相对于电解液的耐受性(耐化学性、耐酸性等)的材料。针对电阻，优选双极板2的厚度方向的体积固有电阻率为100mΩ·cm以下、进而50mΩ·cm以下、10mΩ·cm以下。而且，若为具有适度的刚性的构成材料，则槽部20、凹部232的形状、尺寸长期不易变化，容易维持因具备槽部20、凹部232而产生的上述效果，从而优选。

作为双极板2的构成材料的具体例，可举出以下的(a)～(c)等。

(a)从以下的(1)～(4)选择的一种导电性材料，

(b)包括从以下的(1)～(4)选择的多种导电性材料的复合材料，

(c)包括从以下的(1)～(4)选择的至少一种导电性材料和有机材料的有机复合材料。

(1)包括从Ru、Ti、Ir及Mn选择的至少一种金属的化合物，

(2)从Pt、Au及Pd选择的一种金属，

(3)导电聚合物，

(4)从石墨、玻璃碳、导电金刚石、导电类金刚石碳(DLC)、炭黑、碳纳米管及碳纤维选择的至少一种碳系材料。

上述(c)的有机材料可举出热塑性树脂、聚烯烃系有机化合物、氯化有机化合物等。上述(c)的有机复合材料能够利用所谓的导电性塑料。上述的有机复合材料除了导电性材料和有机材料的混合物之外，还可举出例如在由上述的有机材料构成的基材涂覆(3)导电聚合物的材料等。

实施方式1的双极板2能够通过利用公知的方法(例如若为导电性塑料则注射成型、冲压成型、真空成型等)使上述的构成材料以板状成形、并且也使槽部20及凹部232成形来制造。若使槽部20及凹部232同时成形则双极板2的制造性优异。也能够在不具有槽部20及凹部232的至少一方的板材进行切削加工等而形成槽部20、凹部232。

(主要效果)

实施方式1的双极板2具备多个槽部20，因此通过利用为RF电池的构成要素，可高效地进行电解液向电极13的供给、电解液从电极13的排出及电极13中的电池反应。另外，电解液的流通性优异，泵损等也能够减少。并且，实施方式1的双极板2具备包括与电极13接触的接触面231和凹部232的特定垄部230，因此通过利用为RF电池的构成要素，容易使电解液在电极13扩散，可更高效地进行电池反应，而且也可在与电极13之间良好地进行电子的交接。具备这样的实施方式1的双极板2的RF电池与不具有特定垄部230的情况比较，能够使放电时间变长，能够增大放电容量。

特别是，本例的双极板2具备以下的结构，因此容易增大放电容量。该效果由后述的试验例具体示出。

(A)多个槽部20及多个垄部23在电解液的流通方向上延伸，而且它们在与电解液的流通方向正交的方向上并列。

(B)具备导入槽21、特定垄部230及排出槽22排列的特定凹凸区域24，分隔相邻的导入槽21与排出槽22的垄部23是特定垄部230。

(C)多个槽部20具备导入槽21和排出槽22交替排列的交错区域25，交错区域25包括特定凹凸区域24而且具备多个特定垄部230。

(D)凹部232未在槽部20开口。

(E)各特定垄部230在电解液的流通方向上分离而具备多个凹部232。

＜其他双极板＞

以下，参照图3～图6，对实施方式2、3的双极板2A、2B进行说明。

在图3、图5中，仅示出在双极板2A、2B中从框体120(图8)的窗部露出的内侧区域的局部，省略被框体120覆盖的周缘区域。

实施方式2、3的双极板2A、2B的基本结构与实施方式1的双极板2相同，具备多个槽部20和垄部23，并且具备具有与电极13(图4、图6)接触的接触面231和多个凹部232的特定垄部230。作为实施方式2、3的与实施方式1的一个差异点，可举出凹部232中的接触面231的开口缘与槽部20的开口缘相接(实施方式2的双极板2A)或者交叉(实施方式3的双极板2B)。以下，详细说明与实施方式1的差异点，对与实施方式1共用的结构及效果等省略详细的说明。

此外，示出本例的双极板2A、2B均具备导入槽21和排出槽22、并且具备特定凹凸区域24及交错区域25的情况，但能够适当地变更。另外，例示出导入槽21及排出槽22设置为在电解液的流通方向上延伸、平面形状为细长的长方形的终端关闭槽、始端关闭槽的情况，但能够适当地变更。凹部232的形状、大小等参照实施方式1较佳。

图3中，例示出作为实施方式2的双极板2A而设置为平面形状为圆形状的凹部232与槽部20(此处导入槽21)的开口缘中的沿电解液的流通方向延伸的位置(图3中沿上下方向延伸的侧壁形成的周缘)线接触的情况。如图4所示，通过导入槽21的开口缘的局部与凹部232的接触面231的开口缘的局部接触，凹部232的内周面与形成导入槽21的侧壁的内周面接近。因此，如图4的实线箭头所示，认为与实施方式1(图2)比较，凹部232容易接受来自导入槽21的电解液，容易从凹部232向电极13供给电解液。在本例中，由于以与导入槽21接触而不是与排出槽22接触的方式设置凹部232，所以也可期待容易使来自导入槽21的电解液从凹部232向电极13扩散。另外，在本例中，以夹持导入槽21的方式在导入槽21的两侧具备凹部232，而且凹部232相对于导入槽21对称配置，因此也可期待容易使电解液在电极13扩散。这点在后述的实施方式3的双极板2B也相同。

图5中，作为实施方式3的双极板2B，例示出凹部232在槽部20(此处导入槽21)开口、且在接触面231和槽部20的内周面具有凹部232的开口缘的情况。通过凹部232在导入槽21开口，如图6所示，成为凹部232形成的内周空间和导入槽21形成的内周空间连通的空间。因此，认为图6的实线箭头所示凹部232与上述的实施方式2比较，容易接受来自导入槽21的电解液，容易从凹部232向电极13供给电解液。本例的凹部232不是在排出槽22而是在导入槽21开口，因此也可期待容易使来自导入槽21的电解液从凹部232向电极13扩散。当凹部232在槽部20开口的情况下，以能够在凹部232暂时存积电解液的方式调整凹部232的最大深度d₂₃。具体而言，如图6所示，可举出将最大深度d₂₃调整为比凹部232中的形成于槽部20的内周面的开口缘的最大深度d大。

此外，在实施方式2、3中，例示凹部232的配置位置、个数等，能够适当地变更。

例如，可举出在隔着一个槽部20而在该槽部20的两侧具备凹部232的情况下，在一侧和另一侧，使沿着流通方向的位置错开而具备凹部232，或使凹部232的形状、大小不同。

或者，例如可举出取代导入槽21或者与导入槽21一起相对于排出槽22而设置凹部232。在图3、图5中，通过双点划线假想地示出相对于排出槽22的凹部232。图3、图5例示出以分别与导入槽21和排出槽22接触或者交叉的方式具备凹部232的情况、在与导入槽21接触或者交叉的凹部232且沿长边方向相邻的两个凹部232、232之间设置与排出槽22接触或者交叉的凹部232的情况。

此外，作为实施方式3的变形例，可举出在图1A所示的凹部232与槽部20之间另外设置连接该两者的连结槽(未图示)、连结槽在槽部20开口的形态。连结槽例如可举出平面形状具有圆形状的凹部232的直径以下的槽宽的直线状的槽等。

＜单电池框架、单电池、单电池堆、RF电池＞

参照图7～图9，对实施方式的单电池框架12、实施方式的单电池10C、实施方式的单电池堆30、实施方式的RF电池10进行说明。

图7、图9的正极罐16内及负极罐17内所示的离子示出各极的电解液中所含的离子种类的一个例子。图7中实线箭头是指充电，虚线箭头是指放电。

实施方式的单电池框架12代表而言，用于RF电池的构成要素，如图8所示具备双极板2和设置于双极板2的外周的框体120。特别是，实施方式的单电池框架12具备具有上述的多个槽部20和包含特定垄部230的垄部23的实施方式的双极板2。示出本例的单电池框架12具备实施方式1的双极板2的情况，但也能够具备实施方式2、3的双极板2A、2B。

实施方式的单电池10C具备实施方式的单电池框架12和电极13(正极电极14、负极电极15)。

实施方式的单电池堆30具备实施方式的单电池10C。如图8、图9所示，该单电池堆30是将多个单电池10C以多层层叠而成的层叠体，作为至少一个单电池10C的构成要素，具备实施方式的单电池框架12。

实施方式的RF电池10是具备一个实施方式的单电池10C的单个单电池(图7)、或者具备实施方式的单电池堆30的多单电池(图8、图9)。

以下，更具体地进行说明。

(RF电池的概要)

如图7所示，RF电池10具备单电池10C和对单电池10C循环供给电解液的循环机构。代表而言，RF电池10经由交流/直流转换器400、变电设备410等，与发电部420和电力系统、顾客等的负载440连接，将发电部420作为电力供给源进行充电，将负载440作为电力提供对象进行放电。发电部420例如可举出太阳能发电机、风力发电机、其他一般发电站等。

(RF电池的基本结构)

〈单电池〉

如图7所示，单电池10C具备被供给正极电解液的正极电极14、被供给负极电解液的负极电极15、夹设在正极电极14与负极电极15之间的隔膜11及将夹持隔膜11的正极电极14及负极电极15进一步夹持的一组双极板2、2(图8)。

正极电极14及负极电极15是各极的电解液所含的活性物质(离子)进行电池反应的反应场。作为各电极13的构成材料，例如可举出从以下的(1)～(7)选择的一种等。

(1)包括从Ru、Ti、Ir及Mn选择的至少一种金属和从TiO₂、RuO₂、IrO₂及MnO₂选择的至少一种金属的氧化物在内的由碳编织物构成的尺寸稳定电极(DSE)，

(2)从Pt、Au及Pd选择的一种金属，

(3)导电聚合物，

(4)从石墨、玻璃碳、导电金刚石及导电类金刚石碳(DLC)选择的一种碳质材料，

(5)由碳纤维构成的无纺布或者织物，

(6)由纤维素构成的无纺布或者织物，

(7)由碳纤维及导电助剂构成的复写纸。

由上述的碳纤维构成的无纺布(纤维集合体)之类的多孔体通过具有气孔而电解液的流通性优异。

电极13的厚度例如可举出50μm以上且1mm以下。若电极13的厚度在该范围内，则能够构建薄型的单电池10C、单电池堆30。另外，若电极13的厚度在上述范围内，则单电池10C不会变得过厚，不易招致导电电阻的增大，而且电极13不会过薄，所以适当地确保电池反应面积，并且容易使电解液流通，也不易招致压力损失。电极13的厚度能够为100μm以上且800μm以下、进而200μm以上且700μm以下。在期望更薄型的情况下电极13的厚度能够为500μm以下。

隔膜11是使正极电极14与负极电极15之间分离并且使预定的离子透过的部件，例如能够利用离子交换膜、多孔质膜等。

〈单电池框架〉

单电池框架12如上述那样具备双极板2和框体120，形成收纳电极13并且使电解液流通的空间。在单个单电池中，具备一组单电池框架12、12。在多单电池中，具备多组单电池框架12。

针对双极板2如上述那样。

框体120是支承双极板2、并用于电解液向配置在双极板2上的电极13的供给、电解液从电极13的排出的部件。图8中，作为框体120，例示出在中央部具有长方形的窗部(贯通部)的长方形的框。在框体120设置有电解液的供给路及排出路。供给路具备供液孔(正极为124i、负极为125i)和从供液孔至窗部的狭缝等。排出路具备排液孔(正极为124o、负极为125o)和从窗部至排液孔的狭缝等。以与框体120中的连接于上述供给路的内周缘接触的方式配置双极板2的供给缘200(图1A)及其附近。另外，以与框体120中的连接于上述排出路的内周缘接触的方式配置双极板2的排出缘202(图1A)及其附近。

能够在上述的狭缝与窗部的内周缘之间设置整流槽(未图示)。例如，图8中，可举出将供给侧的整流槽沿着窗部的下端缘设置、并将排出侧的整流槽沿着窗部的上端缘设置。若具备整流槽，则容易沿双极板2及电极13的宽度方向(图8中沿着下端缘或者上端缘的方向)均匀地导入或排出电解液。也能够不在框体120设置整流槽，而如上述那样在双极板2具备整流槽(未图示)。在这种情况下，可举出沿着双极板2的供给缘200(图1A)、排出缘202(图1A)设置整流槽。

框体120例如可举出具备在框体120的厚度方向上被分割的一对框体片、且以从双极板2的表背在框体片间夹持的方式支承双极板2的周缘区域的形态等。夹持双极板2的一对框体片适当地接合。在这种情况下，双极板2的周缘区域被框体片的内周缘附近的区域覆盖，双极板2的其他区域(内侧区域)从窗部露出。在双极板2具备上述的多个槽部20及包括特定垄部230的垄部23的情况下，这些槽部20及垄部23设置于从框体120的窗部露出的内侧区域较佳。在这种情况下，根据露出区域的大小，调整槽部20的大小、垄部23的大小、交错区域25的大小等较佳。

框体120代表而言由相对于电解液的耐受性、电绝缘性优异的树脂等构成。

〈单电池堆〉

如图8、图9所示，单电池堆30具备：单电池框架12(双极板2)、正极电极14、隔膜11及负极电极15依次多个层叠的层叠体；夹持层叠体的一对端板32、32；以及连接端板32、32之间的长螺栓等连结件34及螺母等紧固部件。若通过紧固部件将端板32、32之间紧固，则层叠体通过该层叠方向的紧固力被保持层叠状态。

单电池堆30有时将预定量的单电池10C设为子单电池堆30S，以层叠多个子单电池堆30S的形态利用。

对于子单电池堆30S、单电池堆30中的位于单电池10C的层叠方向的两端的单电池框架而言，利用在框体120配置有集电板的结构。集电板例如可举出层叠双极板2和由铜等构成的金属板的结构。

在相邻的框体120、120之间配置有密封部件，液密地保持层叠体。

〈循环机构〉

如图7、图9所示，循环机构具备：对向正极电极14循环供给的正极电解液进行存积的正极罐16；对向负极电极15循环供给的负极电解液进行存积的负极罐17；将正极罐16与单电池10C(单电池堆30)之间连接的配管162、164；将负极罐17与单电池10C(单电池堆30)之间连接的配管172、174；及在向单电池10C的供给侧的配管162、172设置的泵160、170。配管162、164、172、174分别与由层叠的多个单电池框架12的供液孔124i、125i及排液孔124o、125o形成的电解液的流通管路等连接而构建各极的电解液的循环路径。

RF电池10、单电池堆30的基本结构、材料等能够适当地参照公知的结构、材料等。

(RF电池的具体的结构例)

在实施方式的RF电池10为单个单电池的情况下，构成单电池10C的一组单电池框架12、12中的至少一方的单电池框架12具备实施方式的双极板2。若双方的单电池框架12、12具备实施方式的双极板2，则容易使两极的电解液扩散，可更高效地进行两极的电池反应，进而提高放电容量，从而优选。在这种情况下，实施方式的双极板2也可以是上述的形态(α)、(β1)、(β2)的任一个。

在实施方式的RF电池10为多单电池的情况下，至少一个单电池框架12具备实施方式的双极板2。在这种情况下，实施方式的双极板2优选为上述的(β2)。这是由于容易使两极的电解液扩散，可更高效地进行两极的电池反应，进而提高放电容量，从而优选。更优选实质上所有单电池框架12具备形态(β2)的双极板2。

(电解液)

电解液可举出包含成为活性物质的离子的溶液。代表而言，可举出包含成为活性物质的金属离子和硫酸等酸的水溶液。

正极电解液例如可举出包括锰离子、钒离子、铁离子、多元酸、醌衍生物及胺中的至少一种的材料来作为正极活性物质。

负极电解液例如可举出包括钛离子、钒离子、铬离子、多元酸、醌衍生物及胺中的至少一种的材料来作为负极活性物质。

实施方式的RF电池10能够利用包含上述列举的各种活性物质的电解液。在具备任一种电解液的情况下，由于实施方式的RF电池10具备实施方式的双极板2，所以可期待与不具备特定垄部230的情况比较，容易使电解液扩散，可更高效地进行电池反应，放电容量大。特别是，实施方式的RF电池10在具备包括锰离子作为正极活性物质的正极电解液、具备包括钛离子作为负极活性物质的负极电解液的情况下，即便进行高输出的放电也使放电时间较长，放电容量大(参照后述的试验例)。

正极活性物质的浓度及负极活性物质的浓度能够适当地选择。例如可举出正极活性物质的浓度及负极活性物质的浓度的至少一方为0.3M以上且5M以下。上述浓度的单位“M”是摩尔浓度，是指“摩尔/升”。

(主要效果)

实施方式的单电池框架12、实施方式的单电池10C及实施方式的单电池堆30具备实施方式的双极板2，因此能够用于RF电池的构成要素，从而可高效地进行电解液向电极13的供给、电解液从电极13的排出及电极13的电池反应，而且也能够减少泵损等。并且，实施方式的单电池框架12、实施方式的单电池10C及实施方式的单电池堆30容易使电解液在电极13扩散，可更高效地进行电池反应，而且也可在双极板2与电极13之间良好地进行电子的交接，能够增大放电容量。

实施方式的RF电池10具备实施方式的单电池10C或者实施方式的单电池堆30，因此可高效地进行电解液向电极13的供给、电解液从电极13的排出及电极13的电池反应，而且也能够减少泵损等。并且，实施方式的RF电池10容易使电解液在电极13扩散，可更高效地进行电池反应，而且也可在与电极13之间良好地进行电子的交接，与具备未设置特定垄部230的双极板的情况比较，能够增大放电容量。该效果通过以下的试验例具体地示出。

[试验例1]

构建了具备具有特定垄部的双极板的RF电池和具备没有特定垄部的双极板的RF电池，调查了放电时间。

该试验中制作的RF电池所具备的双极板除去特定垄部的有无之外，其他为相同的规格。双极板的规格如以下所示。

(双极板的规格)

从单电池框架的框体露出的区域的平面形状：横长的长方形

电解液的流通方向：沿着上述横长的长方形的短边的方向

槽部：沿电解液的流通方向延伸且在沿着双极板的长边的方向上以等间隔并列地具备平面形状为细长的长方形的多个槽部。多个槽部具备导入槽和排出槽，并且具有导入槽和排出槽交替配置的交错区域。各槽部的槽长、槽宽、槽深、截面形状均相等。

垄部：分隔相邻的导入槽和排出槽，沿电解液的流通方向延伸，且在沿着双极板的长边的方向以等间隔并列地具备平面形状为细长的长方形的多个垄部。垄部的最小宽度比槽部的最小开口宽度大，此处为槽部的最小开口宽度的5倍以下。

在具有特定垄部的试料No.1的双极板中，在由导入槽和排出槽夹持的所有垄部具备在电解液的流通方向上以等间隔分离的多个凹部。换句话说，在相邻排列的导入槽与排出槽之间包括特定垄部，并且交错区域的垄部也成为特定垄部。此处，在一个特定垄部具备10个以上且20个以下的凹部，各凹部未在导入槽及排出槽开口。在一个特定垄部中，全部凹部的合计面积相对于接触面和全部凹部的合计平面面积的比例为17％左右，全部凹部的合计周长为特定垄部的长度的87％左右。各凹部的形状、大小均相等。各凹部的最大深度为导入槽及排出槽的槽深的50％，且为双极板的厚度的8％。凹部的开口径是特定垄部的宽度的77％左右，比凹部的最大深度小。特定垄部的长度为10cm以上且15cm以下，特定垄部的个数为30个以上且40个以下。这样的试料No.1的双极板的平面形状与上述的图1A类似。另外，此处，准备在双极板的表背面具备多个凹部的结构。

在没有特定垄部的试料No.101的双极板中，所有垄部不具有凹部，各垄部中的与电极相向的相向区域由平坦的面构成。

正极电解液使用包括锰离子作为正极活性物质的材料。负极电解液使用包括钛离子作为负极活性物质的材料。锰离子的浓度及钛离子的浓度均为0.3M以上且5M以下。

在该试验中，准备具备一组具有试料No.1的双极板的单电池框架的单个单电池。作为比较，准备具备一组具有试料No.101的双极板的单电池框架的单个单电池。此处，任一个单个单电池均成为使电极与隔膜紧密接触的所谓的零间隙结构。任一个单个单电池电极面积均为250cm²。电极的厚度为700μm。

针对准备好的各试料的RF电池，使放电开始电压为1.45V，以恒定的电流密度进行放电，调查了至电压成为0.8V为止的放电时间。其结果如图10所示。此处，使电流密度为144mA/cm²，以相对于1cm²的电极成为1.2ml/min的方式调整电解液的流量。

图10的坐标图示出横轴为放电时间(s)、纵轴为放电电压(V)。如图10所示，可知：与具备没有特定垄部的双极板的试料No.101的RF电池(细实线)比较，具备具有特定垄部的双极板的试料No.1的RF电池(粗实线)放电时间更长。此处，试料No.101的RF电池的放电时间为6870秒左右，相对于此，试料No.1的RF电池的放电时间超过8060秒，增大至1.15倍以上。特别是，在该试验中，电流密度较大至144mA/cm²，成为高输出的放电，并且放电时间增长。此外，其结果与单个单电池相关，但针对多单电池也期待得到相同的趋势。

根据该试验，示出具备具有上述的多个槽部和包括设置有凹部的特定垄部的垄部的双极板的RF电池与仅具备多个槽部的情况比较，能够使放电时间较长，能够增大放电容量。

[变形例]

针对实施方式1～3的双极板2、2A、2B、实施方式的单电池框架12、实施方式的单电池10C、实施方式的单电池堆30、实施方式的RF电池10，能够进行以下的至少一个变更。

(1)变更双极板中的从框体120露出的内侧区域的平面形状。

例如可举出椭圆、赛道状等在双极板的周缘的至少局部包含曲线的形状、六边形、八边形等多边形形状等。

(2)变更槽部20的平面形状、垄部23的平面形状。

例如可举出槽宽W₂₁、W₂₂、垄部23的宽度局部不同、局部具有较粗的位置、较细的位置的形状、波线状、之字形状等曲折形状等。此外，可举出宽度从槽部20、垄部23的一端部朝向另一端部变细的锥形状等。

(3)变更槽部20的截面形状。

例如可举出半圆弧状、V字状、U字状、槽的开口宽度比底面的宽度宽的梯形、槽的开口宽度比底面的宽度窄的燕尾槽状等。

(4)具备多个导入槽21和多个排出槽22，且两者没有交替排列。

例如可举出多个导入槽21的组和多个排出槽22的组交替排列等。

(5)变更凹部232的平面形状、凹部232的截面形状。

平面形状例如可举出长方形(包括正方形)、椭圆状等。截面形状例如可举出长方形、V字状、U字状等。

(6)当在一个特定垄部230具备多个凹部232的情况下，对于多个凹部232中的一部分凹部232与其他凹部232，平面形状、截面形状及尺寸的至少一个不同。

(7)当在一个特定垄部230具备多个凹部232的情况下，包含相邻的凹部232、232之间的间隔不均衡、不同的部分。

例如可举出：在特定垄部230中，在接近供给缘200、排出缘202的区域密集地具备凹部232，在离开两缘200、202的中间区域稀疏地具备凹部232等。

(8)具备多个垄部23中的一部分为特定垄部230、其他部分不具有凹部232的结构。

例如可举出交替具备特定垄部230和没有凹部232的垄部23等。

本发明不限定于这些例示，而是由权利要求书示出，旨在包括与权利要求书相同的意思及范围内的全部变更。

附图标记说明

2、2A、2B...双极板

20...槽部 21...导入槽 22...排出槽

23...垄部

230...特定垄部 231...接触面 232...凹部

24...特定凹凸区域

25...交错区域

200...供给缘 202...排出缘

10...氧化还原液流电池(RF电池)

10C...单电池

11...隔膜 13...电极 14...正极电极 15...负极电极

16...正极罐 17...负极罐

160、170...泵 162、164、172、174...配管

12...单电池框架

120...框体 124i、125i...供液孔 124o、125o...排液孔

30...单电池堆

30S...子单电池堆 32...端板 34...连结件

400...交流/直流转换器 410...变电设备 420...发电部 440...负载

Claims (15)

1.一种双极板，与被供给电解液而进行电池反应的电极相向配置，其中，

在所述双极板的表背面中的至少一面具备使所述电解液流通的多个槽部和分隔相邻的所述槽部的垄部，

所述垄部包括特定垄部，所述特定垄部具备与所述电极接触的接触面和在所述接触面开口的一个以上的凹部。

2.根据权利要求1所述的双极板，其中，

所述槽部具备导入所述电解液的一个以上的导入槽和排出所述电解液的一个以上的排出槽，

所述双极板具备所述导入槽、所述特定垄部及所述排出槽依次排列的区域。

3.根据权利要求2所述的双极板，其中，

在由所述导入槽和所述排出槽夹持的所述特定垄部中，全部所述凹部的合计平面面积相对于将所述接触面和存在于该特定垄部的全部所述凹部合计而得到的合计平面面积的比例为5％以上且70％以下。

4.根据权利要求2或3所述的双极板，其中，

所述双极板具有所述导入槽和所述排出槽交替配置的交错区域，

所述交错区域的所述垄部包括所述特定垄部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的双极板，其中，

所述凹部包括未在所述槽部开口的结构。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的双极板，其中，

作为所述特定垄部，包括在一个所述特定垄部具备多个所述凹部、且所述多个凹部的合计周长为该特定垄部的长度的1/4以上的结构。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的双极板，其中，

作为所述特定垄部，包括是沿着所述电解液的流通方向设置的所述垄部、且具备在所述电解液的流通方向上分离的多个所述凹部的结构。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的双极板，其中，

所述特定垄部的最小宽度为所述槽部的最小开口宽度以上。

9.一种单电池框架，具备权利要求1～8中任一项所述的双极板和设置于所述双极板的外周的框体。

10.一种单电池，具备权利要求9所述的单电池框架和电极。

11.根据权利要求10所述的单电池，其中，

所述电极的厚度为50μm以上且1mm以下。

12.一种单电池堆，具备权利要求10或11所述的单电池。

13.一种氧化还原液流电池，具备权利要求10或11所述的单电池或者权利要求12所述的单电池堆。

14.根据权利要求13所述的氧化还原液流电池，其中，

所述氧化还原液流电池具备正极电解液，所述正极电解液包括锰离子、钒离子、铁离子、多元酸、醌衍生物及胺中的至少一种来作为正极活性物质。

15.根据权利要求13或14所述的氧化还原液流电池，其中，

所述氧化还原液流电池具备负极电解液，所述负极电解液包括钛离子、钒离子、铬离子、多元酸、醌衍生物及胺中的至少一种来作为负极活性物质。

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