CN111819722B - 电池组以及氧化还原液流电池 - Google Patents

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Abstract

一种电池组，具备：层叠体，包括用框体支撑双极板的外周而成的多个电池单体框架；以及一对端板，从所述层叠体的层叠方向的两侧将所述层叠体夹紧，其中，从所述层叠体的层叠方向观察的所述电池单体框架的面积S[cm2]与所述层叠体的层叠方向的长度W[mm]满足0.05≤W/S≤0.9的关系。

Description

电池组以及氧化还原液流电池
技术领域
本发明涉及一种电池组以及氧化还原液流电池。
背景技术
在专利文献1～4中，记载了将电池单体框架、正极电极、隔膜、负极电极及电池单体框架多个层叠并且用端部给排板将该层叠体夹入而成的电池组以及使用该电池组的氧化还原液流电池。电池单体框架具备夹在正极电极与负极电极之间的双极板以及从外周支撑该双极板的框体。在该结构中，在相邻的各电池单体框架的双极板之间形成一个电池单体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-122230号公报
专利文献2：日本特开2015-122231号公报
专利文献3：日本特开2015-138771号公报
专利文献4：日本特开2015-210849号公报
发明内容
本公开的电池组具备：
层叠体，包括用框体支撑双极板的外周而成的多个电池单体框架；以及
一对端板，从所述层叠体的层叠方向的两侧将所述层叠体夹紧，其中，
从所述层叠体的层叠方向观察的所述电池单体框架的面积S[cm2]与所述层叠体的层叠方向的长度W[mm]满足0.05≤W/S≤0.9的关系。
附图说明
图1是氧化还原液流电池的动作原理的说明图。
图2是氧化还原液流电池的概略结构图。
图3是氧化还原液流电池的电池单体的概略结构图。
图4是实施方式1的电池组的概略立体图。
图5是实施方式1的电池组的概略侧视图。
图6是用于实施方式2的电池组的电池单体框架的俯视图。
图7A是实施方式3的电池组的局部纵剖视图。
图7B是与图7A不同的电池组的局部纵剖视图。
图7C是与图7A、图7B不同的电池组的局部纵剖视图。
图7D是与图7A～图7C不同的电池组的局部纵剖视图。
图7E是与图7A～图7D不同的电池组的局部纵剖视图。
图7F是与图7A～图7E不同的电池组的局部纵剖视图。
图8是实施方式4的电池组的局部纵剖视图。
图9是实施方式5的电池组的局部纵剖视图。
图10是示出试验例1的结果的图表。
具体实施方式
[本公开所要解决的课题]
近年来，对利用风力、太阳能等自然能源而得到的电力进行蓄电的氧化还原液流电池受到关注，要求氧化还原液流电池的高输出化、大容量化。为了实现氧化还原液流电池的高输出化，使电池单体的层叠数量、即电池单体框架的层叠数量增多即可，但这样一来，层叠体的中间部容易发生挠曲，有可能产生电解液的液体泄漏、电池单体框架的偏移等不良情况。
本公开的目的之一在于，提供一种即使电池单体框架的层叠数量变多、也不易产生与此相伴的不良情况的电池组以及氧化还原液流电池。
[本申请的发明的实施方式的说明]
本申请发明人详细调查了在使电池单体框架的层叠数量增多时产生的不良情况的原因。如果使电池单体框架的层叠数量增多、即使层叠体的层叠方向的长度W[mm]变长，则层叠体的中间部容易发生挠曲，在该中间部，电池单体框架有可能发生偏移。为了抑制层叠体的中间部的挠曲而使从层叠体的层叠方向观察的电池单体框架的面积S[cm2]增大是有效的。但是，电池单体框架的框体是通过注塑成形等得到的树脂成形体的情况较多，所以，如果使面积S增大，则电池单体框架的框体的平面方向的厚度容易产生偏差。如果框体的厚度存在偏差，则在相邻的电池单体框架间容易产生间隙，存在电解液的液体泄漏的问题。根据这样的调查的结果，本申请发明人得到了这样的见解：取得层叠体的层叠方向的长度W与电池单体框架的面积S的平衡这一点在抑制液体泄漏等不良情况这方面是重要的。下面，列举本申请的发明的实施方式的内容来进行说明。
＜1＞实施方式的电池组具备：
层叠体，包括用框体支撑双极板的外周而成的多个电池单体框架；以及
一对端板，从所述层叠体的层叠方向的两侧将所述层叠体夹紧，其中，
从所述层叠体的层叠方向观察的所述电池单体框架的面积S[cm2]与所述层叠体的层叠方向的长度W[mm]满足0.05≤W/S≤0.9的关系。
如后述的试验例1所示，通过将W/S设为0.05以上，从而能够抑制相邻的电池单体框架间的密封不良，能够抑制从电池单体框架间的液体泄漏。另外，通过将W/S设为0.9以下，从而能够抑制电池单体框架的偏移。
＜2＞作为实施方式的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
所述W为1800mm以下。
如果层叠体的层叠方向的长度W变得过长，则为了避免构成层叠体的电池单体框架发生偏移，夹紧层叠体的力有可能变得过强。如果夹紧力变强，则根据电池单体框架(框体)的材质，有可能电池单体框架发生蠕变变形，从电池单体框架间发生液体泄漏。与此相对地，如果W为1800mm以下，则容易抑制由一般用于电池单体框架的框体的材质构成的电池单体框架的蠕变变形。当然，如果电池单体框架的材质是不易发生蠕变变形的材质，则只要满足0.05≤W/S≤0.9的关系，即使W超过1800mm，也没关系。
＜3＞作为实施方式的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
所述S为10000cm2以下。
如果使电池单体框架的面积S变得过大，则层叠体内的电池单体的容积变大，在电池单体中流通的电解液的压力有可能变得过高。如果电解液的压力变高，则根据电池单体框架(框体)的材质，有可能在电池单体框架处产生龟裂等，从电池单体框架间发生液体泄漏。与此相对地，如果S为10000cm2以下，则容易抑制由一般用于电池单体框架的框体的材质构成的电池单体框架的破损。当然，如果电池单体框架的材质是高刚性的材质，则只要满足0.05≤W/S≤0.9的关系，即使S超过10000cm2，也没关系。
＜4＞作为实施方式的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
所述电池单体框架的所述框体具备框架相对面，该框架相对面与在所述层叠方向上相邻的其他电池单体框架的框体相对，
所述框架相对面的表面粗糙度Ra为0.03μm以上且3.2μm以下。
如果层叠的电池单体框架的框体的表面(框架相对面)过于光滑，则由于将电池组搬运到设置场所时的振动、冲击、使电解液在电池组的内部循环时的电解液的内压等，相邻的电池单体框架有可能大幅偏移。如果相邻的电池单体框架大幅偏移，则有可能产生在电池组内循环的电解液泄漏到外部这样的不良情况。另一方面，如果层叠的电池单体框架的框体的表面过于粗糙，则在框体之间容易产生大的间隙，有可能产生在电池组内循环的电解液泄漏到外部这样的不良情况。
针对上述问题，如果框架相对面的表面粗糙度Ra是0.03μm以上，则在搬运电池组时、使电解液在电池组的内部循环时，相邻的电池单体框架不易发生偏移。另外，如果框架相对面的表面粗糙度Ra是3.2μm以下，则在相邻的电池单体框架的框体之间不易产生大的间隙。因此，如果是具备上述结构的电池组，则在使电解液在其内部循环时，电解液不易泄漏到外部。在这里，本说明书中的Ra是JIS B0601(2001年)中规定的算术平均粗糙度。
＜5＞作为实施方式的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
所述框体具有规定宽度的外周部，该外周部包括外周端部，
所述外周部具备随着从所述框体的中心侧朝向所述外周端部侧而逐渐变成薄壁的薄壁区域。
在以往的电池单体框架的框体中，外周部的沿着厚度方向的截面形状是矩形。因此，在层叠多个电池单体框架时，以及在夹紧所层叠的多个电池单体框架等时，在相邻的一方的电池单体框架所具备的框体的外周端部处形成的角部有时使另一方的电池单体框架的框体损伤。电池组的电池单体框架通过向模具内射出树脂的注塑成形来制造的情况较多，所以，还有可能由于由上述角部导致的损伤而产生裂纹。
针对上述问题，如果是上述＜5＞的框体，则在将多个电池单体框架层叠时、夹紧所层叠的电池单体框架时，能够抑制相邻的一方的电池单体框架的角部接触到另一方的电池单体框架的框体而另一方的电池单体框架受到损伤。其结果是，能够避免伴随着电池单体框架的框体的损伤的不良情况、例如电解液从相邻的电池单体框架间泄漏等不良情况。在这里，既可以遍布外周部的整周地形成有薄壁区域，也可以在一部分形成有薄壁区域。
＜6＞作为上述＜5＞所示的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
在所述框体的沿着厚度方向的剖面上，所述薄壁区域的截面形状具有倒铅笔形状、实施了倒圆角的形状、实施了倒角的形状中的任意一种。
通过做成上述截面形状，从而能够抑制在所层叠的多个电池单体框架的各框体处发生损伤。
＜7＞作为实施方式的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
所述框体具有沿着所述框体的轴向的厚度以及在与所述轴向正交且相互垂直的方向上延伸的长度及宽度，
所述厚度比所述长度短，并且比所述宽度短。
在上述＜7＞中，在框体的长度、宽度、厚度中，厚度最短。由于框体的厚度小，从而在将具备框体的电池单体框架层叠时，能够抑制电池组过度地变长。在这里，如果基于框体的长度方向、宽度方向、厚度方向的定义，则上述＜5＞中的外周端部是从厚度方向俯视框体时的形成外周轮廓线的部分。
＜8＞作为上述＜7＞所示的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
所述框体的所述长度比所述框体的所述宽度长。
在上述结构中，框体的厚度＜框体的宽度＜框体的长度。根据电池组的设置空间的形状，电池组的设置变得容易。
＜9＞作为上述＜7＞所示的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
所述框体的所述长度比所述框体的所述宽度短。
在上述结构中，框体的厚度＜框体的长度＜框体的宽度。根据电池组的设置空间的形状，电池组的设置变得容易。
＜10＞作为实施方式的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
所述框体的所述厚度是3mm以上且10mm以下。
通过将框体的厚度设为上述范围，从而能够确保框体的刚性。
＜11＞作为实施方式的电池组的一种方式，能够列举如下方式：
当将在所述层叠方向上相邻的一对所述电池单体框架分别设为第一电池单体框架与第二电池单体框架，并将所述第一电池单体框架与所述第二电池单体框架的组合设为电池单体框架对时，
在所述电池单体框架对中，
在与所述层叠方向交叉的方向上，所述第一电池单体框架所具备的所述框体的外周端部相对于所述第二电池单体框架所具备的所述框体的外周端部偏移0.5mm以上且20mm以下。
电池单体框架所具备的框体通过向模具内射出树脂的注塑成形来制造的情况较多。但是，在通过注塑成形制造的框体的外周端部附近的位置，容易产生局部变厚的部分。该局部变厚的部分并非希望增厚的部分，而是依据注塑成形的特性而变厚了的部分，容易在框体中的相同的位置处产生。因此，在将多个电池单体框架层叠并夹紧时，各框体的局部变厚的部分相重叠，应力集中于该变厚的部分，电池单体框架的框体有可能受到损伤。
针对上述问题，根据上述＜11＞的结构，能够抑制框体的裂纹等损伤。这是由于，通过以第一电池单体框架的外周端部与第二电池单体框架的外周端部发生偏移的方式使两电池单体框架重叠，从而第一电池单体框架的框体中的局部变厚的部分与第二电池单体框架的框体中的局部变厚的部分在电池单体框架的平面方向上发生偏移。
＜12＞实施方式的氧化还原液流电池具有上述＜1＞至＜11＞中的任一方的电池组。
作为氧化还原液流电池的电池组，采用实施方式的电池组，从而容易实现氧化还原液流电池的高输出化。这是由于，实施方式的电池组能够抑制伴随着使电池单体框架的层叠数量增多这一情况的不良情况，所以，能够使该层叠数量增多而使氧化还原液流电池高输出化。
[本申请的发明的实施方式的详细内容]
下面，说明作为氧化还原液流电池的结构部件的本公开的框体、电池单体框架以及电池组的实施方式。此外，本申请的发明并非限定于实施方式所示的结构，而是通过权利要求书来表示，旨在包括与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。
＜实施方式1＞
在说明实施方式的电池组之前，基于图1～图3来说明氧化还原液流电池(下面称为RF电池)的基本结构。其后，进行实施方式的电池组的详细说明。
《RF电池》
RF电池是电解液循环型的蓄电池之一，被利用于太阳能发电、风力发电这样的新能源的蓄电等中。在图1中示出该RF电池1的动作原理。RF电池1是利用在正极用电解液中包括的活性物质离子的氧化还原电位与在负极用电解液中包括的活性物质离子的氧化还原电位之差来进行充放电的电池。RF电池1具备用使氢离子透过的隔膜101分离成正极电池单体102和负极电池单体103的电池单体100。
将正极电极104内置于正极电池单体102，并且将贮存正极用电解液的正极电解液用罐106经由导管108、110连接到正极电池单体102。将泵112设置于导管108，通过这些部件106、108、110、112构成使正极用电解液循环的正极用循环机构100P。同样地，将负极电极105内置于负极电池单体103，并且将贮存负极用电解液的负极电解液用罐107经由导管109、111连接到负极电池单体103。将泵113设置于导管109，通过这些部件107、109、111、113构成使负极用电解液循环的负极用循环机构100N。贮存于各罐106、107的电解液在充放电时，通过泵112、113而在电池单体102、103内循环。在不进行充放电的情况下，使泵112、113停止，电解液不循环。
如图2所示，上述电池单体100通常以从其层叠方向用一对端板220夹紧将电池单体框架120(参照图3)、正极电极104、隔膜101以及负极电极105多个层叠而成的层叠体而得到的电池组200的方式来使用。
如图3所示，电池单体框架120具有拥有贯通窗的框体122以及堵住贯通窗的双极板121。即，框体122对双极板121从其外周侧进行支撑。这样的电池单体框架120例如能够通过使框体122一体地成形于双极板121的外周部来制作(还结合图2进行参照)。另外，还能够通过准备使贯通窗的外周附近形成为薄壁的框体122以及与框体122独立地制作出的双极板121，使双极板121的外周部嵌入到框体122的薄壁部，从而制作电池单体框架120。在该情况下，双极板121既可以仅重叠于框体122，也可以粘接于框体122。在该电池单体框架120的双极板121的一面侧，以相接触的方式配置正极电极104，在双极板121的另一面侧，以相接触的方式配置负极电极105。在该结构中，在嵌入到相邻的各电池单体框架120的双极板121之间，形成一个电池单体100。
电解液向电池单体100的流通是通过形成于电池单体框架120的供液用歧管123、124以及排液用歧管125、126来进行的。正极用电解液从供液用歧管123经由形成于电池单体框架120的一面侧(纸面正面)的入口狭缝123s供给到正极电极104，并经由形成于电池单体框架120的上部的出口狭缝125s排出到排液用歧管125。同样地，负极用电解液从供液用歧管124经由形成于电池单体框架120的另一面侧(纸面背面)的入口狭缝124s供给到负极电极105，并经由形成于电池单体框架120的上部的出口狭缝126s排出到排液用歧管126。在各电池单体框架120之间，配置O环、扁平填料等环状密封部件127，抑制电解液从电池单体框架120间泄漏。
《实施方式的电池组》
在以上说明的RF电池1的基本结构的基础上，基于图4、5来说明实施方式的电池组3。在图4、5中，省略图2所示的端板220的图示。
图4、5的电池组3具备将电池单体框架120多个层叠而成的层叠体30。本例的层叠体30包括端部给排板210和中间给排板211，但也可以没有中间给排板211。给排板210、211如专利文献1的图18等所记载的那样，是使电解液从电池组3的外部向电池单体100(图3)内流通的部件。
本例的电池组3的特征之一在于，层叠体30的层叠方向的长度W[mm]与朝向层叠体30的层叠方向的电池单体框架120的面积S[cm2]之比即W/S处于规定范围。在这里，电池单体框架120的面积S是相比电池单体框架120所具备的框体122的外周轮廓线位于内侧的面积，也包括从框体122露出的双极板121(图3)的面积。在本例中，从层叠体30的层叠方向观察时的端部给排板210的形状与电池单体框架120大致相同。因此，可以认为图4的交叉阴影线所示的端部给排板210的一面侧的面积与电池单体框架120的面积S相等。另一方面，如图5所示，层叠体30的长度W是配置于层叠体30的一端的端部给排板210的外表面与配置于另一端的端部给排板210的外表面之间的长度。
如果使电池单体框架120的面积S增大，则电池单体框架120的面内厚度的偏差变大，在电池单体框架120间容易发生密封不良。如果层叠体30的长度W变大，电池单体框架120的层叠数量变多，则该密封不良降低。这是由于，如果电池单体框架120的层叠数量变多，则各电池单体框架120的面内厚度的偏差对层叠体30造成的影响变小。但是，如果电池单体框架120的层叠数量变得过多，则层叠体30的中间部容易发生挠曲，容易发生电池单体框架120的偏移。像这样，抑制在为了提高RF电池1(图1)的容量而使面积S增大、或者为了提高输出而使长度W变长时产生于层叠体30的各种不良情况时，取得面积S与长度W的平衡是重要的。
具体来说，W/S设为0.05以上且0.9以下。通过将W/S设为0.05以上，从而能够抑制相邻的电池单体框架120间的密封不良，能够抑制从电池单体框架120间的液体泄漏。这是由于，因为相对于长度W，面积S没有过度地大，所以各电池单体框架120的框体122的面内厚度的偏差的影响变小。另外，通过将W/S设为0.9以下，从而能够抑制层叠体30的中间部发生挠曲、电池单体框架120发生偏移。这是由于，相对于面积S，长度W没有变得过长。W/S优选设为0.1以上且0.8以下。
层叠体30的长度W只要满足0.05≤W/S≤0.9以下，就没有特别限定。但是，如果长度W变得过长，则为了避免构成层叠体30的电池单体框架120、给排板210、211发生偏移，夹紧层叠体30的力变强。如果夹紧力变强，则根据电池单体框架120的框体122(图3)的材质，有可能框体122发生蠕变变形，从电池单体框架120间发生液体泄漏。因此，长度W优选设为1800mm以下。如果长度W为1800mm以下，则容易抑制由一般用于电池单体框架120的框体122的材质构成的电池单体框架120的蠕变变形。长度W的上限值进一步地优选设为1700mm以下。
长度W的下限优选设为100mm。这是由于，长度W与电池单体框架120的层叠数量、即电池单体100(图2、3)的串联连接数量存在相关关系。通过将长度W设为100mm以上，从而能够使电池单体100的串联连接数量增多，能够做成具有足够的输出的RF电池1(图1)。如果要实现RF电池1的高输出化，则优选将长度W设为200mm以上。这是由于，长度W越长，则电池单体框架120的层叠数量越多。在这里，一般的电池单体框架120的厚度是3mm以上且10mm以下(或者5mm以上且8mm以下)左右，所以，能够根据长度W和电池单体框架120的厚度，通过计算求出电池单体框架120的层叠数量。但是，由于在层叠体30中配置有给排板210、211，所以，需要在从长度W减去给排板210、211的厚度之后，计算电池单体框架120的层叠数量。
电池单体框架120的面积S只要满足0.05≤W/S≤0.9以下，就没有特别限定。但是，如果使面积S变得过大，则层叠体30内的电池单体100(图2、3)的容积变大，在电池单体100中流通的电解液的压力有可能变得过高。如果电解液的压力变高，则根据电池单体框架120的框体122(图3)的材质(刚性)，有可能在框体122处产生龟裂等，从电池单体框架120间发生液体泄漏。因此，面积S优选设为10000cm2以下。如果面积S为10000cm2以下，则容易抑制由一般用于框体122的材质构成的电池单体框架120的破损。面积S的上限值进一步地优选设为9000cm2以下。
面积S的下限优选设为500cm2。这是由于，面积S与电池单体框架120的双极板121的大小、即RF电池1(图1)的容量存在相关关系。通过将面积S设为500cm2以上，从而能够使双极板121增大，能够做成具有足够的容量的RF电池1(图1)。如果要实现RF电池1的高容量化，则优选将面积S设为1000cm2以上。
＜实施方式2＞
在实施方式2中，基于图6来说明将电池单体框架2的框体22的表面粗糙度设为规定值的电池组。
图6所示的本例的电池单体框架2与以往的电池单体框架120(图3)同样地具备双极板21和框体22。在框体22的纸面下侧的框片处配置有供液用歧管123、124，在纸面上侧的框片处配置有排液用歧管125、126。即，在图6的电池单体框架2中，从纸面下侧向上侧的方向是电解液的流通方向，该电池单体框架2是与流通方向正交的方向的长度比流通方向的长度长的横宽的电池单体框架2。
电池单体框架2的框体22具有在层叠了电池单体框架2时与其他电池单体框架2的框体22相对的框架相对面20f(参照交叉阴影线部分)。框架相对面20f是电池单体框架2中的除歧管123～126、狭缝123s～126s以外的部分。在本例中，作为电解液从电池组3的漏泄应对措施，将该框架相对面20f的表面粗糙度Ra(JIS B0601：2001的算术平均粗糙度)设为0.03μm以上且3.2μm以下。表面粗糙度Ra能够通过用市面销售的测定器测定框架相对面20f上的10处以上的区域，并对这些测定结果进行平均来求出。
如果框架相对面20f的表面粗糙度Ra是0.03μm以上，则在层叠后的电池单体框架2的框架相对面20f之间产生适度的摩擦力。其结果是，在搬运电池组3(图4、5)时、使电解液在电池组3的内部循环时，相邻的电池单体框架2不易发生偏移。另外，如果框架相对面20f的表面粗糙度Ra是3.2μm以下，则在相邻的电池单体框架2的框体22间，不易产生大的间隙。因此，如果使用具备表面粗糙度Ra是0.03μm以上且3.2μm以下的框架相对面20f的电池单体框架2来制造电池组3，则在使电解液在电池组3的内部循环时，电解液不易从电池组3泄漏。框架相对面20f的表面粗糙度Ra优选设为0.03μm以上且3.2μm以下，进一步地优选设为0.05μm以上且1.5μm以下。
＜实施方式3＞
在实施方式3中，基于图7A～图7F来说明具备在框体22的包括外周端部22E的规定宽度的外周部形成有薄壁区域22R的电池单体框架2的电池组3。图7A～图7F是电池组3的局部纵剖视图(沿着框体22的厚度方向的剖视图)。
如图7A～7F所示，薄壁区域22R是随着从框体22的中心朝向外周端部22E而逐渐变成薄壁的区域。通过将薄壁区域22R设置于框体22，从而能够抑制在层叠了多个电池单体框架2时、已将层叠后的电池单体框架2夹紧时，相邻的一方的电池单体框架2所具备的框体22的外周端部22E的角部接触到另一方的电池单体框架2的框体22而另一方的电池单体框架2受到损伤。其结果是，能够避免伴随着电池单体框架2的框体22的损伤的不良情况、例如电解液从相邻的电池单体框架2间泄漏等不良情况。
薄壁区域22R的截面形状只要是随着朝向外周端部22E而逐渐变成薄壁的形状，则没有特别限定。在图7A中，薄壁区域22R的截面形状形成为细长的等腰梯形形状。优选将薄壁区域22R与平面部的连接点部分(参照反白箭头)设为曲面(在截面上是曲线)。本例的薄壁区域22R的截面形状是对等腰梯形的尖端附加圆形而成的形状、即所谓的倒铅笔形状。因此，沿着电池单体框架2的平面的方向上的从薄壁区域22R的形成开始位置至外周端部22E的长度L1长于电池单体框架2的厚度方向上的从外周端部22E至使电池单体框架2的平面延长而得到的假想面的长度L2。长度L1例如优选设为1mm以上且30mm以下，进一步地优选设为5mm以上且10mm以下。另外，长度L2只要是电池单体框架2的厚度的1/2以下，则没有特别限定，例如，优选设为0.1mm以上且2.5mm以下，进一步地优选设为1mm以上且1.5mm以下。
在图7B所示的例子中，薄壁区域22R的截面形状形成为对矩形的角部(参照虚线)实施了倒圆角的形状。倒角半径R的值只要是电池单体框架2的厚度的1/2以下，则没有特别限定。例如，倒角半径R优选设为0.1mm以上且2.5mm以下，进一步地优选设为1.0mm以上且1.5mm以下。
在图7C所示的例子中，薄壁区域22R的截面形状形成为对矩形的角部(参照虚线)实施了倒角的形状。优选将薄壁区域22R与平面部的连接点部分(参照反白箭头)设为曲面(在截面上是曲线)。倒角长度C的值只要是电池单体框架2的厚度的1/2以下，则没有特别限定。例如，倒角长度C优选设为0.1mm以上且2.5mm以下，进一步地优选设为1.0mm以上且1.5mm以下。
在图7D所示的例子中，薄壁区域22R的截面形状形成为半圆形(即曲线)形状。通过该结构，也能够抑制相邻的一方的电池单体框架2的连接点部分损伤另一方的电池单体框架2。
在这里，如果薄壁区域22R的截面形状仅由曲线构成，则该截面形状并非限定于半圆形。例如，该截面形状既可以是半椭圆形，也可以是使图7A的等腰梯形的直线部分变圆那样的形状。
在图7E所示的例子中，在电池单体框架2的框体22的外周部中，仅一面侧在厚度方向上倾斜，从而形成薄壁区域22R。因此，薄壁区域22R的截面形状形成为直角梯形形状。通过该结构，也能够抑制相邻的电池单体框架2的损伤。
如图7F所示，相邻的电池单体框架2的薄壁区域22R的形成宽度也可以不同。在本例中，左右的电池单体框架2的薄壁区域22R是扁平的等腰梯形形状，正中间的电池单体框架2的薄壁区域22R是细长的等腰梯形形状，但并非限定于该组合。
＜实施方式4＞
在实施方式4中，基于图8来说明使相邻的电池单体框架2A、2B(2B、2C)的外周端部22E错开而得到的电池组3。图8是电池组3的局部纵剖视图。
在图8中，由电池单体框架2A(第一电池单体框架)与电池单体框架2B(第二电池单体框架)构成电池单体框架对4，由电池单体框架2B(第一电池单体框架)与电池单体框架2C(第二电池单体框架)构成电池单体框架对5。如图8所示，电池单体框架对4中的第一电池单体框架2A的框体22中的外周端部22E与第二电池单体框架2B的框体22中的外周端部22E偏移了长度L3。另外，电池单体框架对5中的第一电池单体框架2B的框体22的外周端部22E与第二电池单体框架2C的外周端部22E偏移了长度L4。像这样，不同的电池单体框架对4、5中的偏移量(长度L3、L4)也可以不同。
外周端部22E的偏移量(长度L3、L4)设为0.5mm以上且20mm以下。如果外周端部22E的偏移量是0.5mm以上，则电池单体框架2A(2B)的框体22中的局部变厚的部分与电池单体框架2B(2C)的框体22中的局部变厚的部分在电池单体框架2A、2B(2B、2C)的平面方向上偏移。其结果是，在夹紧时，过大的应力不易作用于各电池单体框架2A、2B、2C的框体22中的局部变厚的部分，在该部分不易产生裂纹等不良情况。另一方面，如果外周端部22E的偏移量是20mm以下，则不存在相邻的电池单体框架2A、2B(2B、2C)的歧管123～126(图4等)发生偏移、歧管123～126堵塞的情况。上述外周端部22E的偏移量优选设为0.8mm以上且10mm以下，进一步地，更优选设为1.2mm以上且5mm以下。
在图8中，仅对于两个电池单体框架对4、5进行了说明，但在本例中，在电池组3所具备的全部电池单体框架对中，第一电池单体框架与第二电池单体框架的外周端部22E发生偏移。通过这样，能够抑制在电池组3所具备的全部电池单体框架局部地作用过量的应力。即使与本例不同，是在一部分电池单体框架对中第一电池单体框架与第二电池单体框架的外周端部22E发生偏移的结构，也能够抑制过量的应力作用于电池单体框架。此外，优选将电池组3所具备的全部电池单体框架的最大偏移量设为20mm以下。最大偏移量是指全部电池单体框架中的处于最低位置的电池单体框架与处于最高位置的电池单体框架的偏移量。
《其他》
在图8所示的例子中，说明了相邻的两个电池单体框架以设置电池组的设置面为基准在上下方向(沿着铅垂方向的长度方向)上发生了偏移的状态，但也可以设为在左右方向(宽度方向)上发生了偏移的状态。另外，也可以设为相邻的两个电池单体框架以设置面为基准在上下方向和左右方向这两个方向上发生了偏移的状态。在该情况下，上下方向的偏移量与左右方向的偏移量分别设为0.5mm以上且20mm以下。
此外，也可以做成在相邻的第一电池单体框架与第二电池单体框架中使局部变厚的部分在电池单体框架的平面方向上错开的结构，使第一电池单体框架所具备的框体的大小与第二电池单体框架所具备的框体的大小不同。如果使具备大小不同的框体的电池单体框架重叠，则从与层叠方向正交的方向观察的第一电池单体框架所具备的框体的外周端部与第二电池单体框架所具备的框体的外周端部发生偏移，而且，第一电池单体框架的框体中的局部变厚的部分与第二电池单体框架的框体中的局部变厚的部分在电池单体框架的平面方向上发生偏移。
＜实施方式5＞
在实施方式5中，基于图9来说明将实施方式3的结构与实施方式4的结构组合而成的电池组3。图9是实施方式5的电池组3的局部纵剖视图。
如图9所示，在本例的电池组3中，不仅使相邻的电池单体框架2A、2B(2B、2C)的外周端部22E错开，还在各电池单体框架2A、2B、2C的框体22处形成有薄壁区域22R。通过这样，从而通过框体22的外周端部22E的角部，能够抑制过度的应力作用于相邻的电池单体框架2A、2B、2C。在这里，在图9所示的例子中，薄壁区域22R的截面形状是倒铅笔形状，但也可以是实施了倒圆角的形状、实施了倒角的形状等。
＜试验例1＞
在试验例1中，制作出使图5所示的层叠体30的长度W和图4所示的电池单体框架120的面积S变化而得到的试验体No.1～16。然后，检查在各试验体中有无液体泄漏、有无电池单体框架120的偏移、有无蠕变变形以及有无液压损坏。将该测定结果与各试验体的长度W、面积S以及W/S一起在表1中示出。
【表1】
关于表1中的各试验体有无液体泄漏，使He气在电池组的电解液的流路内流通，根据是否不伴随着电池单体框架120的机械性的变形、损坏而He漏出到层叠体30的外部来进行判断。He的测定灵敏度设为10-4Pa·m3/s以上。关于各试验体的电池单体框架120的偏移，在将试验体抬起并使其进行了振动时，根据在层叠体30的某处电池单体框架120是否偏移了0.5mm以上来进行判断。关于蠕变变形(常温)，将层叠体30夹紧到能够抬起试验体的程度，在经过规定时间后将层叠体30解体时，根据在电池单体框架120是否发生蠕变变形来进行判断。关于试验体的液压损坏，当在液压300kPa以上的情况下在试验体内使电解液进行了循环时，根据在电池单体框架120(框体122)是否产生裂纹来进行判断。在这里，液压300kPa是与通常的RF电池1的运行时相比稍微过量的压力。
如表1所示，在W/S满足0.05以上且0.9以下、并且长度W为1800mm以下、面积S为10000cm2以下的试验体No.1～11中，未产生任何不良情况。另一方面，在W/S低于0.05的试验体No.13、14中，虽然不发生电池单体框架120的偏移，但发生了液体泄漏。另外，在W/S超过0.9的试验体No.12中，虽然不发生液体泄漏，但发生了电池单体框架120的偏移。根据这些结果可知，W/S满足0.05以上且0.9以下这一点对于抑制从层叠体30的液体泄漏以及电池单体框架120的偏移是重要的。
在虽然W/S满足0.05以上且0.9以下、但长度W超过1800mm的试验体No.15中，在电解液的循环初始，未发生液体泄漏，而且也未发生电池单体框架120的偏移。但是，由于在试验体No.15的电池单体框架120发生了蠕变变形，所以，如果继续进行电解液的循环，则有可能发生液体泄漏。另外，在虽然W/S满足0.05以上且0.9以下、但面积S超过10000cm2的试验体No.16中，也是在电解液的循环初始，未发生液体泄漏，而且也未发生电池单体框架120的偏移。但是，在试验体No.16的电池单体框架120中，在电解液的流通量发生了增加时，由于内压而发生液压损坏，电解液发生了泄漏。根据该结果可以明确，即使长度W长或者面积S大，通过将W/S设为0.05以上且0.9以下，从而也至少能够抑制不伴随着电池单体框架120的机械性的变形/损坏的液体泄漏以及电池单体框架120的偏移。根据电池单体框架120的框体122的材质，能够抑制蠕变变形、液压损坏。
接下来，将表1所示的测定结果图表化，研究了表1所示的未产生任何不良情况的W/S的范围。图10是标绘出表1的测定结果的图表。图10的横轴是电池单体框架120的面积S，纵轴是层叠体30的层叠方向的长度W。未产生任何不良情况的试验体No.1～11的标绘点用菱形标号表示，发生了电池单体框架120的偏移的试验体No.12用四角标号表示，发生了液体泄漏的试验体No.13、14用三角标号表示，发生了蠕变变形的试验体No.15用叉标号表示，发生了液压损坏的试验体No.16用星号标号表示。
如图10所示，求出形成包含试验体No.1～11的区域的五条直线。各直线根据实验结果通过计算来求出。
·纵轴方向的虚线…S＝500cm2，W＝25mm以上且450mm以下
·向右上倾斜点线…W＝0.9S，S＝500cm2以上且2000cm2以下
·横轴方向的双点划线…W＝1800mm，S＝2000cm2以上且10000cm2以下
·纵轴方向的单点划线…S＝10000cm2，W＝500mm以上且1800mm以下
·向右上倾斜点线…W＝0.05S
只要是长度W与面积S处于由图10的五条直线包围而成的范围的层叠体30，则可以认为未产生任何不良情况。
＜试验例2＞
在试验例2中，检查了图6所示的电池单体框架2的框架相对面20f的表面粗糙度的差异对电池组3中的电解液的漏泄造成的影响。准备框架相对面20f的表面粗糙度不同的5个电池组(试验体Q～U)，使电解液在各电池组的内部循环，针对电解液是否泄漏到电池组的外部进行试验。试验体Q～U的概略结构如下所述。
·试验体Q…框架相对面20f的表面粗糙度Ra＝0.03μm
·试验体R…框架相对面20f的表面粗糙度Ra＝1.5μm
·试验体S…框架相对面20f的表面粗糙度Ra＝3.2μm
·试验体T…框架相对面20f的表面粗糙度Ra＝0.01μm
·试验体U…框架相对面20f的表面粗糙度Ra＝3.5μm
使电解液在各试验体Q～U的内部流通。此时，使流通的电解液的压力逐渐地增大。其结果是，试验体T中的相邻的电池单体框架的一部分发生偏移，电解液从该偏移后的部分发生了泄漏。另外，在试验体U中，在相邻的电池单体框架处未发生偏移，但电解液发生了泄漏。与此相对地，在使电解液在相同的压力下流通的试验体Q、R、S中，相邻的电池单体框架的偏移以及电解液的泄漏都未发生。
根据该试验例的结果可知，将电池单体框架的框架相对面的表面粗糙度设为规定范围内这一点在抑制电解液从电池组泄漏这方面是有效的。
＜试验例3＞
在试验例3中，准备了电池组3(图8)所具备的全部电池单体框架对4、5中的外周端部22E的偏移量是0.5mm～3.0mm左右的电池组(试验体W)。另外，准备了电池组3所具备的全部电池单体框架对4、5中的外周端部22E的偏移量是0.3mm左右的电池组(试验体X)。然后，使电池组3的夹紧机构的夹紧力逐渐地增大。其结果是，在成为规定的夹紧力时，在试验体X所具备的电池单体框架2的框体22处产生裂纹，但在以相同的夹紧力夹紧的试验体W所具备的电池单体框架2的框体22处未产生裂纹。
根据该试验例3的结果可知，使构成电池单体框架对4、5的第一电池单体框架2A(2B)所具备的框体22的外周端部22E与第二电池单体框架2B(2C)所具备的框体22的外周端部22E错开0.5mm以上这一点在抑制电池组3的夹紧时的电池单体框架2A、2B、2C的裂纹这方面是有效的。
＜用途＞
实施方式的电池组能够适当地利用于RF电池等流体流通型的蓄电池的构筑。另外，具备实施方式的电池组的RF电池针对太阳能发电、风力发电等新能源的发电，能够用作以发电输出的变动的稳定化、发电电力剩余时的蓄电、负荷均衡化等为目的的蓄电池。此外，具备实施方式的电池组的RF电池还能够用作在一般的发电站中一并设置的、以应对瞬间降低/停电、负荷均衡化为目的的大容量的蓄电池。
标号说明
1RF电池(氧化还原液流电池)
2、2A、2B、2C、120电池单体框架
21、121双极板
22、122框体 22E外周端部 22R薄壁区域
20f框架相对面
123、124供液用歧管 125、126排液用歧管
123s、124s入口狭缝 125s、126s出口狭缝
127环状密封部件
3电池组
30层叠体
4、5电池单体框架对
100电池单体 101隔膜 102正极电池单体 103负极电池单体
100P正极用循环机构 100N负极用循环机构
104正极电极 105负极电极 106正极电解液用罐
107负极电解液用罐 108、109、110、111导管
112、113泵
200 电池组
210端部给排板 211中间给排板
220端板

Claims (9)

1.一种电池组，具备：
层叠体，包括用框体支撑双极板的外周而成的多个电池单体框架；以及
一对端板，从所述层叠体的层叠方向的两侧将所述层叠体夹紧，其中，
从所述层叠体的层叠方向观察的所述电池单体框架的面积S cm2与所述层叠体的层叠方向的长度W mm满足0.05≤W/S≤0.9的关系，
所述框体具有规定宽度的外周部，该外周部包括外周端部，
所述外周部具备随着从所述框体的中心侧朝向所述外周端部侧而逐渐变成薄壁的薄壁区域，
所述电池单体框架的所述框体具备框架相对面，该框架相对面与在所述层叠方向上相邻的其他电池单体框架的框体相对，
所述框架相对面的表面粗糙度Ra为0.03μm以上且3.2μm以下。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述W为1800mm以下。
3.根据权利要求1或2所述的电池组，其中，
所述S为10000cm2以下。
4.根据权利要求1或2所述的电池组，其中，
在所述框体的沿着厚度方向的剖面上，所述薄壁区域的截面形状具有对等腰梯形的尖端附加圆形而成的倒铅笔形状、对矩形的角部实施了倒圆角的形状、对矩形的角部实施了倒角的形状中的任意一种。
5.根据权利要求1或2所述的电池组，其中，
所述框体具有沿着所述框体的轴向的厚度以及在与所述轴向正交且相互垂直的方向上延伸的长度及宽度，
所述厚度比所述长度短，并且比所述宽度短。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，
所述框体的所述长度比所述框体的所述宽度长。
7.根据权利要求5所述的电池组，其中，
所述框体的所述厚度是3mm以上且10mm以下。
8.根据权利要求1或2所述的电池组，其中，
当将在所述层叠方向上相邻的一对所述电池单体框架分别设为第一电池单体框架与第二电池单体框架，并将所述第一电池单体框架与所述第二电池单体框架的组合设为电池单体框架对时，
在所述电池单体框架对中，
在与所述层叠方向交叉的方向上，所述第一电池单体框架所具备的所述框体的外周端部相对于所述第二电池单体框架所具备的所述框体的外周端部偏移0.5mm以上且20mm以下。
9.一种氧化还原液流电池，其中，具有权利要求1至8中的任一项所述的电池组。
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