CN111033851A - 氧化还原液流电池 - Google Patents

Abstract

氧化还原液流电池(1)具有单体堆(2)、第1正极侧罐(11)、第2正极侧罐(12)、第1负极侧罐(21)和第2负极侧罐(22)。单体堆(2)分别被分割成由多个电池单体(4)构成的多个单体组(3)。多个单体组(3)与第1以及第2正极侧罐(11、12)连接，以使含正极活性物质的正极流体在多个单体组(3)并联地流动，且与第1以及第2负极侧罐(21、22)连接，以使含负极活性物质的负极流体在多个单体组(3)并联地流动。各单体组(3)的多个电池单体(4)相互连接，以使正极流体在多个正极单体(5)串联地流动，且相互连接，以使负极流体在多个负极单体(6)串联地流动。

Description

氧化还原液流电池

技术领域

本发明涉及利用电池单体内的正极活性物质以及负极活性物质的氧化还原反应来进行充放电的氧化还原液流电池。

背景技术

过去以来，作为电力贮存用的二次电池，已知利用电解液中所含的活性物质的氧化还原反应来进行充放电的氧化还原液流电池。氧化还原液流电池有大容量化容易、长寿命、能正确监视电池的充电状态等特征。根据这样的特征，近年来，特别是作为发电量的变动大的可再生能量的输出稳定化、电力负载平均化的用途，氧化还原液流电池受到大的关注。

另一方面，氧化还原液流电池为了得到给定的电压而一般是具有将多个电池单体层叠的单体堆的结构，在这样的结构中，有通过电解液而产生电流损失(分流电流损失)的课题。为了减低这样的分流电流损失来使能量效率提升，例如在专利文献1中提出使电解液在构成单体堆的多个电池单体串联流通的方法。在该方法中，期待将电解液导致的短路仅限定在相邻的电池单体间来将分流电流损失抑制在最小限。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第6475661号说明书

发明内容

发明要解决的课题

但在专利文献1记载的方法中，电解液通过单体堆时的压力损失变得过大，用于移送电解液的泵动力会增大。为此消耗电力变大，结果难以使能量效率提升。

为此本发明的目的在于，提供作为系统整体而实现能量效率的提升的氧化还原液流电池。

用于解决课题的手段

为了达成上述的目的，本发明的氧化还原液流电池利用电池单体内的正极活性物质以及负极活性物质的氧化还原反应来进行充放电，该氧化还原液流电池具有：单体堆，其具有层叠的多个电池单体，电池单体具有收容正极电极并被提供含正极活性物质的正极流体的正极单体、收容负极电极、被提供含负极活性物质的负极流体的负极单体和将正极单体和负极单体分离的隔膜；第1正极侧罐，其存积充电状态相对低的正极流体；第2正极侧罐，其存积充电状态相对高的正极流体；第1负极侧罐，其存积充电状态相对低的负极流体；和第2负极侧罐，其存积充电状态相对高的负极流体，单体堆被分割成分别由多个电池单体构成的多个单体组，多个单体组与第1正极侧罐和第2正极侧罐连接，以使在第1正极侧罐与第2正极侧罐之间，正极流体在多个单体组并联地流动，且与第1负极侧罐和第2负极侧罐连接，以使在第1负极侧罐与第2负极侧罐之间，负极流体在多个单体组并联地流动，各单体组的多个电池单体相互连接，以使流入到各单体组的正极流体在多个正极单体串联地流动并从各单体组流出，且各单体组的多个电池单体相互连接，以使流入到各单体组的负极流体在多个负极单体串联地流动并从各单体组流出。

根据这样的氧化还原液流电池，含活性物质的流体仅在单体组内在多个电池单体串联流动。为此，在实现分流电流损失的减低的同时能极力抑制压力损失的增大导致的泵动力的增大。

发明的效果

以上根据本发明，能作为系统整体实现能量效率的提升。

附图说明

图1A是本发明的第1实施方式所涉及的氧化还原液流电池的概略结构图。

图1B是构成第1实施方式所涉及的氧化还原液流电池的单体组的概略结构图。

图2是表示第1以及第2正极侧流通配管的变形例的概略结构图。

图3A是表示在单体组内将多个电池单体连接的流路的变形例的概略结构图。

图3B是表示在单体组内将多个电池单体连接的流路的变形例的概略结构图。

图3C是表示在单体组内将多个电池单体连接的流路的变形例的概略结构图。

图4是本发明的第2实施方式所涉及的氧化还原液流电池的概略结构图。

图5是本发明的第3实施方式所涉及的氧化还原液流电池的概略结构图。

具体实施方式

以下参考附图来说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

图1A是本发明的第1实施方式所涉及的氧化还原液流电池的概略结构图。图1B是构成本实施方式的氧化还原液流电池的单体组的概略结构图。

氧化还原液流电池1利用电池单体4内的正极活性物质以及负极活性物质的氧化还原反应来进行充放电，具备单体堆2，其具有层叠的多个电池单体4。在本实施方式中，单体堆2分别被分割成由多个电池单体4构成的多个单体组3。

各电池单体4具有：收容正极电极5a、被提供含正极活性物质的流体(正极流体)的正极单体5；收容负极电极6a、被提供含负极活性物质的流体(负极流体)的负极单体6；和将正极单体5和负极单体6分离的隔膜7。在正极单体5中，在充电动作时引起还原状态的正极活性物质变化为氧化状态的氧化反应，在放电动作时引起氧化状态的正极活性物质变化为还原状态的还原反应。换言之，在正极单体5中，由于充电动作而正极流体的充电状态上升，由于放电动作而正极流体的充电状态降低。另一方面，在负极单体6中，在充电动作时引起氧化状态的负极活性物质变化为还原状态的还原反应，在放电动作时引起还原状态的负极活性物质变化为氧化状态的氧化反应。换言之，在负极单体6中，由于充电动作而负极流体的充电状态上升，由于放电动作而负极流体的充电状态降低。

另外，这里说的“正极流体”以及“负极流体”分别是指含正极活性物质以及负极活性物质的所有流体，并不限定于活性物质的电解液。例如作为正极流体，可以是在液相中使粒状的正极活性物质悬浮、分散而形成的浆料，也可以是成为液状的正极活性物质本身。另外，作为负极流体也同样。

另外，充电状态(SOC)是表示充电的程度(深度)的指标，依赖于流体中的氧化状态的活性物质的量和还原状态的活性物质的量。关于SOC，能进行从各种观点出发的定义，例如还能使用这样的活性物质的量来表征流体的SOC。在该情况下，正极流体的SOC还能作为相对于流体中的氧化状态的活性物质浓度与还原状态的活性物质浓度之和的氧化状态的活性物质浓度的比例来表征。另外，负极流体的SOC还能作为相对于流体中的氧化状态的活性物质浓度与还原状态的活性物质浓度之和的还原状态的活性物质浓度的比例来表征。越是充电动作(氧化反应)进展而还原状态的正极活性物质减少，氧化状态的正极活性物质增加，正极流体的SOC越是变高，越是放电动作(还原反应)进展而氧化状态的正极活性物质减少，还原状态的正极活性物质增加，正极流体的SOC越是变低。另一方面，越是充电动作(还原反应)进展而氧化状态的负极活性物质减少，还原状态的负极活性物质增加，负极流体的SOC越是变高，越是放电动作(氧化反应)进展而还原状态的负极活性物质减少，氧化状态的负极活性物质增加，负极流体的SOC越是变低。

在本实施方式中，经过放电动作而SOC相对变低的正极流体和经过充电动作而SOC相对变高的正极流体分别分开存积。同样地，经过放电动作而SOC相对变低的负极流体和经过充电动作而SOC相对变高的负极流体分别分开存积。即，氧化还原液流电池1具有：存积SOC相对低的正极流体的第1正极侧罐11；存积SOC相对高的正极流体的第2正极侧罐12；存积SOC相对低的负极流体的第1负极侧罐21；和存积SOC相对高的负极流体的第2负极侧罐22。换言之，在第1正极罐11中存积与氧化状态的正极活性物质相比还原状态的正极活性物质相对多的正极流体，在第2正极罐12中存积与还原状态的正极活性物质相比氧化状态的正极活性物质相对多的正极流体。另外，在第1负极罐21中存积与还原状态的负极活性物质相比氧化状态的负极活性物质相对多的负极流体，在第2负极罐22中存积与氧化状态的负极活性物质相比还原状态的负极活性物质相对多的负极流体。

构成单体堆2的多个单体组3在第1正极侧罐11与第2正极侧罐12之间相互并联连接，且在第1负极侧罐21与第2负极侧罐22之间相互并联连接。具体地，多个单体组3经由第1正极侧流通配管L11与第1正极侧罐11连接，经由第2正极侧流通配管L12而与第2正极侧罐12连接。另外，多个单体组3经由第1负极侧流通配管L21与第1负极侧罐21连接，经由第2负极侧流通配管L22与第2负极侧罐22连接。

与此相对，各单体组3内的多个电池单体4相互连接，使得正极流体以及负极流体分别在多个正极单体5以及多个负极单体6串联流动。具体地，多个正极单体5形成使第1正极侧流通配管L11和第2正极侧流通配管L12连通的串联流路，多个负极单体6形成使第1负极侧流通配管L21和第2负极侧流通配管L22连通的串联流路。

在本实施方式中，作为在第1正极侧罐11与第2正极侧罐12之间使正极流体流通的手段，都能使用泵。具体地，在第1正极侧流通配管L11设有将第1正极侧罐11内的正极流体向第2正极侧罐12送出的第1正极侧泵13，在第2正极侧流通配管L12设有将第2正极侧罐12内的正极流体向第1正极侧罐11送出的第2正极侧泵14。另外，除了一部分特殊的泵以外，在泵内部使流体从喷出侧向吸入侧逆流是困难的。为此，第1正极侧流通配管L11优选如图示那样分岔成2部分来与第1正极侧罐11连接，在其一方设置第1正极侧泵13。另外，第2正极侧流通配管L12也优选如图示那样分岔成2部分来与第2正极侧罐12连接，在其一方设置第2正极侧泵14。例如通过在各个分岔配管设置阀，或者在分岔部设置三通止回阀，能在充电时和放电时切换正极流体的流的方向。

同样地，在本实施方式中，作为在第1负极侧罐21与第2负极侧罐22之间使负极流体流通的手段，都能使用泵。具体地，在第1负极侧流通配管L21设置将第1负极侧罐21内的负极流体向第2负极侧罐22送出的第1负极侧泵23，在第2负极侧流通配管L22设置将第2负极侧罐22内的负极流体向第1负极侧罐21送出的第2负极侧泵24。另外，除了一部分特殊的泵以外，在泵内部使流体从喷出侧向吸入侧逆流是困难的。为此，第1负极侧流通配管L21优选如图示那样分岔成2部分来与第1负极侧罐21连接，在其一方设置第1负极侧泵23。另外，第2负极侧流通配管L22也优选分岔成2部分来与第2负极侧罐22连接，在其一方设置第2负极侧泵24。例如，通过在各个分岔配管设置阀，或者在分岔部设置三通止回阀，能在充电时和放电时切换负极流体的流的方向。

氧化还原液流电池1的充电动作如以下那样进行。首先，经过第1正极侧流通配管L11将第1正极侧罐11内的正极流体提供到正极单体5，经过第1负极侧流通配管L21将第1负极侧罐21内的负极流体提供到负极单体6。在正极单体5内，正极流体中所含的还原状态的正极活性物质变化为氧化状态的氧化反应连续地进展，在负极单体6内，负极流体中所含的氧化状态的负极活性物质变化为还原状态的还原反应连续地进展。如此地，经过正极单体5以及负极单体6中的氧化还原反应来进行充电。然后，含通过充电动作变化为氧化状态的正极活性物质的正极流体经过第2正极侧流通配管L12存积到第2正极侧罐12。另外，含通过充电动作变化为还原状态的负极活性物质的负极流体经过第2负极侧流通配管L22存积到第2负极侧罐22。

另外，氧化还原液流电池1的放电动作如以下那样进行。首先，经过第2正极侧流通配管L12将第2正极侧罐12内的正极流体提供到正极单体5，经过第2负极侧流通配管L22将第2负极侧罐22内的负极流体提供到负极单体6。在正极单体5内，正极流体中所含的氧化状态的正极活性物质变化为还原状态的还原反应连续地进展，在负极单体6内，负极流体中所含的还原状态的负极活性物质变化为氧化状态的氧化反应连续地进展。如此地，经过正极单体5以及负极单体6中的氧化还原反应来进行放电。然后，含通过放电动作变化为还原状态的正极活性物质的正极流体经过第1正极侧流通配管L11存积到第1正极侧罐11。另外，含通过放电动作变化为氧化状态的负极活性物质的负极流体经过第1负极侧流通配管L21存积到第1负极侧罐21。

根据本实施方式，在第1正极侧罐11与第2正极侧罐12之间，正极流体并联地流动多个单体组3，与此相对，流入各单体组3的正极流体串联地流动多个正极单体5而从各单体组3流出。同样地，在第1负极侧罐21与第2负极侧罐22之间，负极流体并联地流动多个单体组3，与此相对，流入各单体组3的负极流体串联地流动多个负极单体6而从各单体组3流出。即，由于各流体仅在单体组3内串联地流动多个电池单体4，因此与串联地流动单体堆2的全部电池单体4的情况相比，能减小通过单体堆2时的压力损失。因此，在通过使各流体在多个电池单体4串联地流通来实现分流电流损失的减低的同时，还能极力抑制需要的泵动力的增大。其结果，作为系统整体能实现能量效率的提升。

另外，在本实施方式中，由于经过放电动作而SOC相对变低的正极流体和经过充电动作而SOC相对变高的正极流体分别分开存积，因此它们不会混合提供到正极单体5。同样地，由于经过放电动作而SOC相对变低的负极流体和经过充电动作而SOC相对变高的负极流体也是分别分开存积，因此它们不会混合提供到负极单体6。与此相伴，在充电以及放电的各动作中，能将充电状态固定的流体提供到电池单体4，还能实现氧化还原液流电池1的稳定的运用。例如，在氧化还原液流电池中有如下类型：存积正极流体的罐和存积负极流体的罐分别各具备1个，提供到电池单体的流体返回与提供源的罐相同的罐。在这样的氧化还原液流电池中，伴随充放电动作的进展而提供到电池单体的流体的充电状态发生变化，对应于该变化而充放电性能发生变化。为此，为了发挥稳定的充放电性能，需要向电池单体的正极流体以及负极流体的提供量的调整。与此相对，在本实施方式中，即使充放电动作进展，也能将各罐11、12、21、22内的流体的充电状态保持固定。在该情况下，在充电以及放电的各动作中，提供到电池单体4的流体的充电状态也保持固定。由此，不进行上述那样的提供量的调整，也能始终发挥稳定的充放电性能。作为将活性物质送出的泵13、14、23、24，不需要选定前述那样的考虑送出量的调整的泵，能选定比较小容量的泵，在这点上也是有利的。

然而，在各罐11、12、21、22中，为了抑制有因副反应产生的可能性的气体(例如氢)、滞留的大气成分(特别是氧、二氧化碳)给氧化还原液流电池1的各处带来不良影响，优选填充惰性气体(例如氮气)。在本实施方式中，为了将该惰性气体的消耗量抑制在最小限，第1正极侧罐11和第2正极侧罐12通过正极侧均压配管15连接，第1负极侧罐21和第2负极侧罐22通过负极侧均压配管25连接。正极侧均压配管15具有将第1正极侧罐11内的气相部的压力和第2正极侧罐12内的气相部的压力保持均匀的功能。为此，在正极流体在第1正极侧罐11与第2正极侧罐12之间移动时，能使惰性气体向与该移动方向相反的方向移动。另外，负极侧均压配管25具有将第1负极侧罐21内的气相部的压力和第2负极侧罐22内的气相部的压力保持均匀的功能。为此，在负极流体在第1负极侧罐21与第2负极侧罐22之间移动时，能使惰性气体向与该移动方向相反的方向移动。由此，不再需要伴随充放电时的正极流体以及负极流体的移动而将各罐11、12、21、22内的惰性气体无谓地排出到外部，能大幅削减惰性气体的消耗量。

另外，各罐11、12、21、22与单体堆2的连接使得正极流体以及负极流体在多个单体组3并联地流动即可，并不限定于图示的结构。图2是表示第1以及第2正极侧流通配管的变形例的概略结构图。

在图1A所示的结构中，从各罐11、12到单体组3的距离越远，则从第1以及第2正极侧流通配管L11、L12的各罐11、12到单体组3的压力损失越大。其结果，在与第1以及第2正极侧流通配管L11、L12连接的多个单体组3中，越是距各罐11、12的距离远的单体组3，正极流体有可能越难流到。即，有可能在多个单体组3流动的正极流体的流中产生偏流。与此相对，在图2所示的变形例中，第1以及第2正极侧流通配管L11、L12分别具有从各罐11、12向多个单体组3分层地分岔的锦标赛(tournament)形状。为此，从各罐11、12到单体组3的压力损失变得大致相等，能抑制上述的偏流的产生，从而将充放电性能发挥到最大限。另外，根据图2所示的锦标赛形状的流通配管L11、L12，与图1A所示的结构相比，能更加减低正极流体引起的单体组3间的短路的可能性，能更进一步抑制分流电流损失。另外，这样的锦标赛形状也能适用于第1以及第2负极侧流通配管L21、L22这点不言自明。

另一方面，关于单体组3内的流路结构，也是多个正极单体5形成串联流路，多个负极单体6形成串联流路即可，并不限定于图示的示例。图3A到图3C是表示在单体组内将多个电池单体连接的流路的几个变形例的概略结构图。在图3A到图3C中，用箭头表示填充时的各流体的流动方向。

图3A所示的流路结构在各电池单体4内的正极流体和负极流体的流动方向上与图1B所示的流路结构不同。即，在图1B所示的流路结构中，在各电池单体4内，正极流体和负极流体向相反方向流动，但在图3A所示的流路结构中，在各电池单体4内，正极流体和负极流体向相同方向流动。

另外，图3B所示的流路结构中，在单体组3内各流体进行流入以及流出的电池单体4的位置与图1B所示的流路结构不同。例如在充电时，在图1B所示的流路结构中，正极流体在单体组3当中一方的端部的电池单体4流入并从另一方的端部的电池单体4流出，负极流体在另一方的端部的电池单体4流入并从一方的端部的电池单体4流出。与此相对，在图3B所示的流路结构中，正极流体以及负极流体都在单体组3当中一方的端部的电池单体4流入并从另一方的端部的电池单体4流出。

另外，图3C所示的流路结构中，各电池单体4内的正极流体和负极流体的流动方向与图1B所示的流路结构不同，在单体组3内，各流体进行流入以及流出的电池单体4的位置与图3A所示的流路结构不同。即，在图1B所示的流路结构中，在各电池单体4内，正极流体和负极流体向相反方向流动，但在图3C所示的流路结构中，在各电池单体4内，正极流体和负极流体向相同方向流动。进而在图3A所示的流路结构中，正极流体在单体组3当中一方的端部的电池单体4流入并从另一方的端部的电池单体4流出，负极流体在另一方的端部的电池单体4流入并从一方的端部的电池单体4流出。与此相对，在图3C所示的流路结构中，正极流体以及负极流体都在单体组3当中一方的端部的电池单体4流入并从另一方的端部的电池单体4流出。

(第2实施方式)

图4是本发明的第2实施方式所涉及的氧化还原液流电池的概略结构图。以下对与第1实施方式同样的结构，在附图中标注相同附图标记并省略其说明，仅说明与第1实施方式不同的结构。

本实施方式是第1实施方式的变形例，在省略第1实施方式的第2正极侧泵14和第2负极侧泵24这点上与第1实施方式不同。与此相伴，在本实施方式中，作为将第2正极侧罐12内的正极流体和第2负极侧罐22内的负极流体移送的方法，都能使用利用液头差的方法。即，第2正极侧罐12配置在比第1正极侧罐11高的位置，以使第2正极侧罐12内的正极流体由于液头差而流到第1正极侧罐11。另外，第2负极侧罐22配置在比第1负极侧罐21高的位置，以使第2负极侧罐22内的负极流体由于液头差而流向第1负极侧罐21。另外，这里说的「液体压头」是指正极流体或负极流体的位置压头。

根据这样的结构，不再需要用于在放电时移送正极流体以及负极流体的泵动力，能实现能量的进一步的有效利用。另外，利用这样的液头差的结构特别适合以减低氧化还原液流电池1的设置面积为目的而将氧化还原液流电池1的(罐、泵等的)构成要素配置于3层楼以上的建筑物等的构造物中的情况。即，在将氧化还原液流电池1设置于3层楼以上的建筑物的情况下，在比第1正极侧罐11以及第1负极侧罐21的设置楼层更上层的楼层设置单体堆2，在比单体堆2的设置层更上层的楼层设置第2正极侧罐12以及第2负极侧罐22，由此能减低其设置面积。在这样的建筑物结构中，能如本实施方式那样适合地使用利用液头差的方法。

另外，第2正极侧流通配管L12不一定非要分岔成2部分来与第2正极侧罐12连接。另外，第2负极侧流通配管L22也不一定非要分岔成2部分来与第2负极侧罐22连接。即，在本实施方式那样省略第2正极侧泵14以及第2负极侧泵24的情况下，还能省略第2正极侧流通配管L12以及第2负极侧流通配管L22的各分岔配管。这在不需要对第2正极侧流通配管L12以及第2负极侧流通配管L22分别设置用于切换流体的流动方向的阀等的点上是有利的。

(第3实施方式)

图5是本发明的第3实施方式所涉及的氧化还原液流电池的概略结构图。以下对与上述的实施方式同样的结构，在附图中标注相同附图标记并省略其说明，仅说明与上述的实施方式不同的结构。

本实施方式是第1实施方式的变形例，在省略第1实施方式的第2正极侧泵14和第1负极侧泵23的点上与第1实施方式不同。与此相伴，在本实施方式中，作为将第2正极侧罐12内的正极流体和第1负极侧罐21内的负极流体移送的方法，使用利用罐内的压力差的方法。即，第2正极侧罐12内的压力比第1正极侧罐11内的压力高，第1负极侧罐21内的压力比第2负极侧罐22内的压力高。进而省略第1实施方式的正极侧均压配管15和负极侧均压配管25，取而代之设置低压侧均压配管8和高压侧均压配管9。低压侧均压配管8具有将第1正极侧罐11和第2负极侧罐22连接、将第1正极侧罐11内的气相部的压力和第2负极侧罐22内的气相部的压力保持均匀的功能。高压侧均压配管9具有将第2正极侧罐12和第1负极侧罐21连接、将第2正极侧罐12内的气相部的压力和第1负极侧罐21内的气相部的压力保持均匀的功能。

在本实施方式的充电动作中，第1正极侧罐11内的正极流体通过第1正极侧泵13移送到第2正极侧罐12，与此相对，第1负极侧罐21内的负极流体通过第1负极侧罐21内的压力与第2负极侧罐22内的压力之差而移送到第2负极侧罐22。同样地，在本实施方式的放电动作中，第2负极侧罐22内的负极流体通过第2负极侧泵24移送到第1负极侧罐21，与此相对，第2正极侧罐12内的正极流体通过第2正极侧罐12内的压力与第1正极侧罐11内的压力之差移送到第1正极侧罐11。

如此地，在本实施方式中，能在充电时以及放电时分别将动作的泵的数量减少到1个，与第1实施方式相比，能实现能量的进一步的有效利用。另外，无论在充电时还是放电时，都能通过低压侧均压配管8进行第1正极侧罐11与第2负极侧罐22之间的惰性气体的交换，通过高压侧均压配管9进行第2正极侧罐12与第1负极侧罐21之间的惰性气体的交换。因此，在本实施方式中，也能抑制惰性气体的无谓的排出，能大幅削减惰性气体的消耗量。

作为将第2正极侧罐12内的正极流体和第1负极侧罐21内的负极流体进行移送的方法，还能将第2实施方式中的利用液头差的方法和利用罐内的压力差的方法并用。即，可以将第2正极侧罐12配置在比第1正极侧罐11高的位置，以使第2正极侧罐12内的正极流体由于液头差而流到第1正极侧罐11。另外，也可以将第1负极侧罐21配置在比第2负极侧罐22高的位置，以使第1负极侧罐21内的负极流体由于液头差而流到第2负极侧罐22。通过利用液头差，能使第2正极侧罐12内的气相部的压力和第1负极侧罐21内的气相部的压力分别相对低。另外，也可以在第2正极侧罐12和第1负极侧罐21的任意一方利用液头差。这在为了正极流体流动所需的压力和为了负极流体流动所需的压力不同的情况中特别有效。

另外，第2正极侧流通配管L12不一定非要分岔成2部分来与第2正极侧罐12连接。另外，第1负极侧流通配管L21也不一定非要分岔成2部分来与第1负极侧罐21连接。即，在本实施方式那样省略第2正极侧泵14以及第1负极侧泵23的情况下，还能省略第2正极侧流通配管L12以及第1负极侧流通配管L21的各分岔配管。这在不需要对第2正极侧流通配管L12以及第1负极侧流通配管L22分别设置用于切换流体的流动方向的阀等的点上也是有利的。

在本实施方式中，相对于第1实施方式而省略了第2正极侧泵14和第1负极侧泵23，但也可以取而代之省略第1正极侧泵13和第2负极侧泵24，这对本领域技术人员来说是不言自明的。

附图标记的说明

1 氧化还原液流电池

2 单体堆

3 单体组

4 电池单体

5 正极单体

5a 正极电极

6 负极单体

6a 负极电极

7 隔膜

8 低压侧均压配管

9 高压侧均压配管

11 第1正极侧罐

12 第2正极侧罐

13 第1正极侧泵

14 第2正极侧泵

15 正极侧均压配管

21 第1负极侧罐

22 第2负极侧罐

23 第1负极侧泵

24 第2负极侧泵

25 负极侧均压配管

L11 第1正极侧流通配管

L12 第2正极侧流通配管

L21 第1负极侧流通配管

L22 第2负极侧流通配管

Claims (16)

1.一种氧化还原液流电池，利用电池单体内的正极活性物质以及负极活性物质的氧化还原反应来进行充放电，所述氧化还原液流电池的特征在于，具有：

单体堆，其具有层叠的多个所述电池单体，所述电池单体具有收容正极电极并被提供含所述正极活性物质的正极流体的正极单体、收容负极电极并被提供含所述负极活性物质的负极流体的负极单体以及将所述正极单体和所述负极单体分离的隔膜；

第1正极侧罐，其存积充电状态相对低的所述正极流体；

第2正极侧罐，其存积充电状态相对高的所述正极流体；

第1负极侧罐，其存积充电状态相对低的所述负极流体；和

第2负极侧罐，其存积充电状态相对高的所述负极流体，

所述单体堆被分割成分别由所述多个电池单体构成的多个单体组，

所述多个单体组与所述第1正极侧罐和所述第2正极侧罐连接，以使在所述第1正极侧罐与所述第2正极侧罐之间，所述正极流体在所述多个单体组并联地流动，且与所述第1负极侧罐和所述第2负极侧罐连接，以使在所述第1负极侧罐与所述第2负极侧罐之间，所述负极流体在所述多个单体组并联流动，

所述各单体组的所述多个电池单体相互连接，以使流入到所述各单体组的所述正极流体在多个所述正极单体串联地流动并从所述各单体组流出，且所述各单体组的所述多个电池单体相互连接，以使流入到所述各单体组的所述负极流体在多个所述负极单体串联地流动并从所述各单体组流出。

2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述氧化还原液流电池具有：

将所述第1正极侧罐内的所述正极流体向所述第2正极侧罐送出的第1正极侧泵；

将所述第2正极侧罐内的所述正极流体向所述第1正极侧罐送出的第2正极侧泵；

将所述第1负极侧罐内的所述负极流体向所述第2负极侧罐送出的第1负极侧泵；和

将所述第2负极侧罐内的所述负极流体向所述第1负极侧罐送出的第2负极侧泵。

3.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述氧化还原液流电池具有：

将所述第1正极侧罐内的所述正极流体向所述第2正极侧罐送出的正极侧泵；和

将所述第1负极侧罐内的所述负极流体向所述第2负极侧罐送出的负极侧泵，

所述第2正极侧罐配置在比所述第1正极侧罐高的位置，以使所述第2正极侧罐内的所述正极流体由于液头差而流到所述第1正极侧罐，

所述第2负极侧罐配置在比所述第1负极侧罐高的位置，以使所述第2负极侧罐内的所述负极流体由于液头差而流向所述第1负极侧罐。

4.根据权利要求3所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述氧化还原液流电池配置在3层楼以上的建筑物，

所述单体堆设置在比所述第1正极侧罐和所述第1负极侧罐的设置楼层更上层的楼层，

所述第2正极侧罐和第2负极侧罐设置在比所述单体堆的设置层更上层的楼层。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述第1正极侧罐和所述第2正极侧罐通过将所述第1正极侧罐内的气相部的压力和所述第2正极侧罐内的气相部的压力保持均匀的均压配管连接，

所述第1负极侧罐和所述第2负极侧罐通过将所述第1负极侧罐内的气相部的压力和所述第2负极侧罐内的气相部的压力保持均匀的均压配管连接。

6.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述氧化还原液流电池具有：

将所述第1正极侧罐内的所述正极流体向所述第2正极侧罐送出的正极侧泵；和

将所述第2负极侧罐内的所述负极流体向所述第1负极侧罐送出的负极侧泵，

所述第2正极侧罐内的压力比所述第1正极侧罐内的压力高，所述第1负极侧罐内的压力比所述第2负极侧罐内的压力高。

7.根据权利要求6所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述第1正极侧罐和所述第2负极侧罐通过将所述第1正极侧罐内的气相部的压力和所述第2负极侧罐内的气相部的压力保持均匀的均压配管连接，

所述第2正极侧罐和所述第1负极侧罐通过将所述第2正极侧罐内的气相部的压力和所述第1负极侧罐内的气相部的压力保持均匀的均压配管连接。

8.根据权利要求6或7所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述第2正极侧罐配置在所述比第1正极侧罐高的位置，以使所述第2正极侧罐内的所述正极流体由于液头差而流到所述第1正极侧罐，

所述第1负极侧罐配置在比所述第2负极侧罐高的位置，以使所述第1负极侧罐内的所述负极流体由于液头差而流向所述第2负极侧罐。

9.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述氧化还原液流电池具有：

将所述第2正极侧罐内的所述正极流体向所述第1正极侧罐送出的正极侧泵；和

将所述第1负极侧罐内的所述负极流体向所述第2负极侧罐送出的负极侧泵，

所述第1正极侧罐内的压力比所述第2正极侧罐内的压力高，所述第2负极侧罐内的压力比所述第1负极侧罐内的压力高。

10.根据权利要求9所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述第2正极侧罐和所述第1负极侧罐通过将所述第2正极侧罐内的气相部的压力和所述第1负极侧罐内的气相部的压力保持均匀的均压配管连接，

所述第1正极侧罐和所述第2负极侧罐通过将所述第1正极侧罐内的气相部的压力和所述第2负极侧罐内的气相部的压力保持均匀的均压配管连接。

11.根据权利要求9或10所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述第1正极侧罐配置在比所述第2正极侧罐高的位置，以使所述第1正极侧罐内的所述正极流体由于液头差而流到所述第2正极侧罐，

所述第2负极侧罐配置在比所述第1负极侧罐高的位置，以使所述第2负极侧罐内的所述负极流体由于液头差而流向所述第1负极侧罐。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述多个单体组通过从所述各罐向所述多个单体组分层地分岔的锦标赛形状的流通配管来与所述各罐连接。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述各单体组的所述多个电池单体相互连接，以使在所述各电池单体内，所述正极流体和所述负极流体向相反方向流动。

14.根据权利要求1～12中任一项所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述各单体组的所述多个电池单体相互连接，以使在所述各电池单体内，所述正极流体和所述负极流体向相同方向流动。

15.根据权利要求1～14中任一项所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述各单体组的所述多个电池单体相互连接，以使所述正极流体流入所述单体组当中一方的端部的电池单体并从另一方的端部的电池单体流出，所述负极流体流入所述另一方的端部的电池单体并从所述一方的端部的电池单体流出。

16.根据权利要求1～14中任一项所述的氧化还原液流电池，其特征在于，

所述各单体组的所述多个电池单体相互连接，以使所述正极流体以及所述负极流体都流入所述单体组当中一方的端部的电池单体并从另一方的端部的电池单体流出。

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