CN113348572A - 双极板、电池框架、电池组及氧化还原液流电池 - Google Patents

双极板、电池框架、电池组及氧化还原液流电池 Download PDF

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CN113348572A CN202080011040.XA CN202080011040A CN113348572A CN 113348572 A CN113348572 A CN 113348572A CN 202080011040 A CN202080011040 A CN 202080011040A CN 113348572 A CN113348572 A CN 113348572A
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Abstract

一种双极板，与氧化还原液流电池的电极相对并具备电解液的导入路和排出路，所述导入路和所述排出路中的一方是形成于表面的槽状流路，另一方是形成于内部的管状流路，所述双极板具备从所述表面连通到所述管状流路的连通孔。

Description

双极板、电池框架、电池组及氧化还原液流电池
技术领域
本公开涉及双极板、电池框架、电池组及氧化还原液流电池。
本申请要求基于2019年2月14日的日本申请的特愿2019-024664的优先权，并引用所述日本申请所记载的所有记载内容。
背景技术
在专利文献1至4中记载了层叠多个电池框架、正极电极、隔膜、负极电极及电池框架并用供排板夹入该层叠体而成的电池组及使用该电池组的氧化还原液流电池。电池框架具备与电极相对的双极板和配置于该双极板的外周的框体。在该结构中，在相邻的各电池框架的双极板之间形成一个电池。
在专利文献1至4中公开了如下结构：为了使电解液充分地遍布电池内的正极电极和负极电极，而在双极板的与正极电极相对的面和与负极电极相对的面具备多个槽。这些槽作为电解液的导入路及排出路发挥功能。导入路主要起到使电解液扩散到双极板的整个面并向配置于双极板的电极导入电解液的作用。排出路主要起到从电极回收电解液并从双极板排出电解液的作用。
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
本公开的双极板是与氧化还原液流电池的电极相对并具备电解液的导入路和排出路的双极板，所述导入路和所述排出路中的一方是形成于表面的槽状流路，另一方是形成于内部的管状流路，所述双极板具备从所述表面连通到所述管状流路的连通孔。
本公开的电池框架包括：本公开的双极板；及框体，设置于所述双极板的外周。
本公开的电池组具备本公开的电池框架。
本公开的氧化还原液流电池具备本公开的电池组。
附图说明
图1是第一实施方式的氧化还原液流电池的动作原理的说明图。
图2是第一实施方式的氧化还原液流电池的概略结构图。
图3是实施方式1的电池组的概略结构图。
图4是从第一面侧观察实施方式1的电池框架的俯视图。
图5是从第一面的背侧的面即第二面侧观察实施方式1的电池框架的俯视图。
图6是图4所示的双极板的横剖视图。
图7是图4所示的双极板的纵剖视图。
图8是实施方式2的双极板的纵剖视图。
图9是从第一面侧观察实施方式3的电池框架的俯视图。
图10是从第一面侧观察实施方式4的电池框架的俯视图。
图11是从第一面侧观察实施方式5的电池框架的俯视图。
图12是从第一面侧观察变形例5-1的电池框架的俯视图。
图13是图12所示的双极板的纵剖视图。
图14是从第一面侧观察实施方式7的电池框架的俯视图。
图15是从第一面侧观察实施方式8的电池框架的俯视图。
图16是从第一面侧观察实施方式9的电池框架的俯视图。
具体实施方式
[发明所要解决的课题]
近年来，期望构建考虑了自然环境的能量系统，作为其一环，期待氧化还原液流电池的电池性能的提高。发明人着眼于氧化还原液流电池的电池框架所具备的双极板的流路，研究了能够提高氧化还原液流电池的电池性能的结构。
本公开以提供使氧化还原液流电池的电池性能提高的双极板作为目的之一。另外，本公开以提供使氧化还原液流电池的电池性能提高的电池框架及电池组作为目的之一。而且，本公开以提供电池性能优异的氧化还原液流电池作为目的之一。
[发明效果]
根据本公开的双极板，可以构建电池性能优异的氧化还原液流电池。
根据本公开的电池框架，可以构建电池性能优异的氧化还原液流电池。
根据本公开的电池组，可以构建电池性能优异的氧化还原液流电池。
本公开的氧化还原液流电池在电池性能方面优于现有结构。
[本公开的实施方式的说明]
首先列出本公开的实施方式的内容来进行说明。
<1>实施方式涉及的双极板是与氧化还原液流电池的电极相对并具备电解液的导入路和排出路的双极板，所述导入路和所述排出路中的一方是形成于表面的槽状流路，另一方是形成于内部的管状流路，所述双极板具备从所述表面连通到所述管状流路的连通孔。
实施方式的双极板能够使导入路和排出路的数量比以往多。在以往的双极板中，若增多形成于双极板的表面的导入路和排出路的数量，则在电池反应前从双极板排出的电解液的量容易变多。与此相对，在实施方式的双极板中，即使增多导入路和排出路的数量，也能够抑制在反应前从双极板排出的电解液的量增加的情况。这是因为，在实施方式的双极板中，由于导入路和排出路位于双极板的厚度方向的不同位置，因此在导入路与排出路之间容易调整电解液的流动。另外，根据从双极板的表面连通到管状流路(导入路或排出路)的连通孔的数量容易调整上述电解液的流动，这也是能够抑制未反应的电解液量的增加的主要原因之一。如果使用该实施方式的双极板，则能够使电解液充分地进行电池反应，并且能够迅速地回收反应完毕的电解液，因此能够制作充放电效率优异的氧化还原液流电池。
在实施方式的双极板中，通过增多导入路的数量，能够使电解液迅速地遍布双极板的整个面，由此能够向与双极板相对的电极的整个面均匀地供给电解液。另外，通过增多排出路的数量，能够从电极的整个面迅速地回收反应完毕的电解液。若排出路多，则能够降低电解液流通时的压力损失，因此能够降低使电解液循环的泵的输出。其结果是，伴随氧化还原液流电池的运转的电力消耗量降低。
<2>作为实施方式涉及的双极板的一个方式，可列举所述导入路是所述槽状流路，所述排出路是所述管状流路出的方式。
由于导入路为形成于双极板的表面的槽状流路，从而容易使电解液迅速地遍布双极板的整个面。另外，由于排出路为形成于双极板的内部的管状流路，从而能够从双极板的表面迅速地回收反应完毕的电解液。其结果是，能够抑制双极板的表面所配置的电极中的电池反应被反应完毕的电解液阻碍。
<3>作为实施方式涉及的双极板的一个方式，可列举所述槽状流路和所述管状流路沿相互交叉的方向延伸的方式。
由于槽状流路的延伸方向与管状流路的延伸方向交叉，从而能够提高双极板的抗弯刚度。如果槽状流路的延伸方向与管状流路的延伸方向平行，则双极板向特定方向的弯曲强度有可能不足。
<4>作为上述<3>的双极板的一个方式，可举所述槽状流路和所述管状流路沿相互正交的方向延伸的方式。
由于槽状流路的延伸方向与管状流路的延伸方向正交，从而能够进一步提高双极板的抗弯刚度。另外，根据上述结构，双极板中的电解液的流动变得顺畅。
<5>作为实施方式涉及的双极板的一个方式，可列举如下方式：具备多个所述槽状流路，在被相邻的一个所述槽状流路与另一个所述槽状流路夹着的槽间区域配置有至少一个所述连通孔。
由于在被相邻的两个槽状流路夹着的位置具有连通孔，从而槽状流路与管状流路之间的电解液的移动变得顺畅。例如，在导入路为槽状流路的情况下，从槽状流路向双极板的平面方向扩散的电解液被迅速地回收到位于被两个槽状流路夹着的位置的连通孔。在排出路为槽状流路的情况下，从连通孔向双极板的平面方向扩散的电解液被迅速地回收到夹着连通孔的两个槽状流路。
<6>作为上述<5>的双极板的一个方式，可列举在所述槽间区域中具备多个所述连通孔在沿着所述槽状流路的方向上排列的连通孔组的方式。
由于在相邻的两个槽状流路之间设置有在沿着槽状流路的方向上排列的多个连通孔，从而槽状流路与管状流路之间的电解液的移动变得更加顺畅。
<7>作为上述<6>的双极板的一个方式，可列举具备将所述连通孔组中的接近的所述连通孔彼此相连的连接槽的方式。
由于连通孔组中的各连通孔彼此经由连接槽相连，从而槽状流路与管状流路之间的电解液的移动变得顺畅。
<8>作为实施方式涉及的双极板的一个方式，可列举如下方式：所述导入路是所述槽状流路，所述排出路是所述管状流路，所述连通孔在相邻的一个所述槽状流路与另一个所述槽状流路之间至少设有一个，所述导入路和所述排出路沿相互正交的方向延伸。
根据上述双极板，能够得到<1>至<5>的结构的全部效果。
<9>实施方式涉及的电池框架具备：实施方式涉及的双极板；及框体，设置于所述双极板的外周。
通过使用上述电池框架来制造氧化还原液流电池，氧化还原液流电池的电池性能提高。这是因为通过实施方式的双极板能够提高电解液的充放电效率。另外，通过实施方式的双极板能够降低使电解液循环的泵等的消耗电力，这也有助于氧化还原液流电池的电池性能的提高。
<10>实施方式涉及的电池组具备实施方式涉及的电池框架。
通过使用上述电池组来制造氧化还原液流电池，氧化还原液流电池的电池性能提高。这是因为电池组所使用的电池框架的双极板是实施方式涉及的双极板。
<11>实施方式涉及的氧化还原液流电池具备实施方式涉及的电池组。
实施方式涉及的氧化还原液流电池具备实施方式的电池组，因此电池性能优异。
[本公开的实施方式的详细内容]
以下说明本公开的双极板、电池框架、电池组及氧化还原液流电池(RF电池)的实施方式。另外，本发明并不限定于实施方式所示的结构，而是由权利要求书示出，意在包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有改变。
<实施方式1>
基于图1至图7来说明实施方式的氧化还原液流电池(以下称为RF电池)。图1、2所示的本例的RF电池1包括具有实施方式的双极板31(图2)的电池框架3。如图4、5所示，实施方式的双极板31的特征之一在于，在双极板31的厚度方向的不同位置形成有导入路4、6和排出路5、7。在本例中，首先参照图1至图3来说明RF电池1的概要。此后，主要参照图4至图7来详细说明实施方式的双极板31。
《RF电池》
RF电池是电解液循环型的蓄电池之一。该RF电池1的动作原理被示于图1。在图1中，作为RF电池1的一例，示出了正极电解液及负极电解液使用含有V离子的钒电解液的钒系RF电池。电池10内的实线箭头表示充电反应，虚线箭头表示放电反应。RF电池1经由交流/直流转换器等电力转换器100C与电力系统100连接而被利用。电力系统100包括发电部、变电设备和负载，电力转换器100C与变电设备相连。RF电池1例如用于负载均衡化用途、瞬低补偿、紧急用电源等用途、太阳能发电、风力发电这样的自然能量发电的输出平滑化用途。在此，电解液并不限定于钒系电解液。例如，RF电池1所使用的电解液可举出铁-铬系电解液、钛-锰系电解液等。
RF电池1具备：进行充放电的电池10；使正极电解液向电池10循环的正极循环机构10P；及使负极电解液向电池10循环的负极循环机构10N。
电池10具备正极电极14、负极电极15和隔膜11。隔膜11介于正极电极14与负极电极15之间。正极电极14和负极电极15可以由碳毡、碳布或碳纸等含有碳纤维的碳纤维集合体构成。碳纤维集合体的电极为多孔质，在电极内具有空隙。因此，电解液在电极内流通，能够使电解液浸透、扩散。隔膜11例如可以由透过氢离子的离子交换膜构成。
正极循环机构10P(负极循环机构10N)具有：从正极罐16(负极罐17)向电池10输送正极电解液(负极电解液)的往路配管16A(17A)；及从电池10向罐16(17)返回电解液的返路配管16B(17B)。在往路配管16A(17A)设置有对贮存于罐16(17)的正极电解液(负极电解液)进行压送的泵18(19)，通过泵18(19)使正极电解液(负极电解液)向电池10循环。
《电池组》
电池10通常以如图2所示的层叠多个电池10而成的被称为电池组2的方式使用。如图3所示，电池组2通过层叠多个子电池组20并用两片端板22夹入该层叠体而构成。由两个端板22夹持的层叠体被紧固机构23紧固。子电池组20具备在层叠多个电池框架3、正极电极14、隔膜11及负极电极15而成的层叠体配置供排板21(在图2中省略图示)的构造。各循环机构10P、10N(参照图1、图2)的往路配管16A、17A及返路配管16B、17B与供排板21连接。
《电池框架》
电池框架3具有双极板31和设置于双极板31外周的框体32。双极板31例如由塑料碳等导电材料构成。另一方面，框体32例如由氯乙烯树脂(PVC)、聚丙烯、聚乙烯、氟树脂、环氧树脂等塑料形成。电池框架3可以通过在双极板31的周围注塑成型框体32来制作。也可以分别制作双极板31和框体32，并组合两者31、32来制作电池框架3。
如图3所示，在框体32的内侧，由双极板31和框体32形成凹部32o。凹部32o分别形成于双极板31的两侧。在一个凹部32o收纳正极电极14，在另一个凹部32o收纳负极电极15。在组装电池10时，各电极14、15以沿厚度方向被压缩的状态收纳在框体32的各凹部32o内。在相邻的一个电池框架3的框体32与另一个电池框架3的框体32之间，配置有抑制电解液的泄漏的O形环、平衬垫等环状的密封构件37。在层叠多个这样的电池框架3而成的电池组2(子电池组20)中，在相邻的一个电池框架3的双极板31与另一个电池框架3的双极板31之间形成一个电池10。
下面基于图4～7来说明电池框架3的详细结构。图4是电池框架3的配置正极电极14(图3)的一侧的主视图。图5是电池框架3的配置负极电极15(图3)的一侧的主视图。图6是图4的双极板31的VI-VI剖视图(横剖视图)。图7是图4的双极板31的VII-VII剖视图(纵剖视图)。在图6、7中，夸张地示出了双极板31的厚度。实际的双极板31的厚度比图示的例子薄。如图4、5所示，电池框架3中的正极电极14侧的结构与负极电极15侧的结构相同。
[框体]
框体32可以是圆环形状，也可以是多边形状。本例的框体32是在纸面左右方向上变长的矩形。框体32具有沿其厚度方向贯通的供液歧管33、34及排液歧管35、36。供液歧管33(34)是向电池框架3供给正极电解液(负极电解液)的孔，设置于框体32的下片。另一方面，排液歧管35(36)是从电池框架3排出正极电解液(负极电解液)的孔，设置于框体32的上片。因此，电池框架3中的整体的电解液的流动方向(以下称为第一流通方向)为纸面上方向。
如图4所示，正极电解液从供液歧管33经由供液狭缝33s、导入侧整流部330供给到双极板31的第一面侧。供液狭缝33s是形成于框体32的表面的槽。导入侧整流部330设置于框体32的下片(矩形的长片)的内周侧的缘部，是沿着该缘部延伸的槽。因此，从供液狭缝33s导入到导入侧整流部330的正极电解液沿着导入侧整流部330扩散，被导入到双极板31的第一面侧。导入侧整流部330也可以设置于后述的双极板31。在该情况下，可以省略框体32的导入侧整流部330。
从双极板31向排液歧管35的排液经由排液孔351、排出侧整流部350及排液狭缝35s进行。排液孔351形成于框体32的内部，并沿与第一流通方向正交的框体32的宽度方向延伸。排液孔351的内方侧(双极板31侧)的端部与后述的双极板31所具备的排出路5的出口59连通。排液孔351的外方侧的端部与排出侧整流部350连通。排出侧整流部350是形成于框体32的侧片(矩形的短片)的表面的槽。该排出侧整流部350具有调整从双极板31排出的正极电解液的流动并将正极电解液向排液狭缝35s引导的功能。排液狭缝35s是形成于框体32的表面的槽。排液狭缝35s与排出侧整流部350相比宽度较窄、深度较浅。
如图5所示，负极电解液从供液歧管34经由供液狭缝34s、导入侧整流部340供给到双极板31的第一面侧。供液狭缝34s及导入侧整流部340的结构与正极侧的供液狭缝33s及导入侧整流部330相同。
负极电解液从双极板31向排液歧管36的排液经由排液孔361、排出侧整流部360及排液狭缝36s进行。排液孔361、排出侧整流部360及排液狭缝36s的结构与正极侧的排液孔351、排出侧整流部350及排液狭缝36s相当。排液孔361、排出侧整流部360及排液狭缝36s的配置、尺寸、数量可以与正极侧的排液孔351、排出侧整流部350及排液狭缝36s完全相同，也可以至少一部分不同。
[双极板]
如图4所示，双极板31的正极侧具备导入路4、排出路5和连通孔50。导入路4、排出路5和连通孔50构成双极板31中的正极电解液的流路。如图5所示，双极板31的负极侧具备构成双极板31中的负极电解液的流路的导入路6、排出路7和连通孔70。正极电解液的流路的结构与负极电解液的流路的结构相同。在以下的说明中，参照图4、6、7以正极电解液的流路的结构为中心进行说明。在此，参照图5，如果将以下说明中的“正极电解液”、“导入路4”、“排出路5”、“连通孔50”、“连通孔组5G”及“出口59”分别替换为“负极电解液”、“导入路6”、“排出路7”、“连通孔70”、“连通孔组7G”及“出口79”，则成为负极电解液的流路的结构的说明。
[[导入路]]
导入路4起到使正极电解液扩散到双极板31的第一面侧的整个面并向配置于双极板31的第一面侧的正极电极14导入电解液的作用。导入路4是在将双极板31形成为电池框架3时其一端配置于向双极板31导入正极电解液的导入部位或其附近、另一端配置于从导入部位离开的位置的流路。本例的导入路4是形成于双极板31的表面并从正极电解液的导入侧(供液歧管33侧)向排出侧(排液歧管35侧)延伸的槽状流路(纵槽)。本例的三条纵槽沿着第一流通方向笔直地延伸。如果是这样的纵槽，则如图4中用粗线箭头所示，正极电解液沿着纵槽移动，并且正极电解液向与纵槽的延伸方向交叉的方向扩散。其结果是，向双极板31的表面均匀地供给正极电解液。
作为与本例不同的纵槽，也可以设为以锯齿状蜿蜒的纵槽。另外，纵槽也可以相对于第一流通方向倾斜。在该情况下，纵槽的倾斜角度优选设为30°以下。而且，导入路4也可以除了纵槽以外，还具备横槽及整流槽中的至少一方。横槽是沿与纵槽的延伸方向交叉的方向延伸的槽状流路。横槽也可以设置成将相邻的纵槽相连。整流槽是沿着双极板31的表面中的框体32的下片设置的横槽。在设置整流槽的情况下，也可以省略框体32的导入侧整流部330。
导入路4的延伸方向的端部可以到达框体32，也可以不到达框体32。在本例中，导入路4的导入侧的端部到达框体32的下片，导入路4的排出侧的端部未到达框体32的上片。如后述的实施方式3所示，构成导入路4的纵槽的排出侧的端部彼此也可以通过沿纸面横向延伸的横槽连接。此外，导入路4也可以是具备将纵槽的端部之外的中间部、特别是构成连通孔组5G的相邻的连通孔50之间沿横向相连的横槽的格子状。
[[排出路]]
排出路5起到从双极板31排出正极电解液的作用。本例的排出路5是形成于双极板31的内部的管状流路。排出路5可以在沿着导入路4的方向上延伸，也可以在与导入路4交叉的方向上延伸。本例的三个排出路5是沿与导入路4正交的方向延伸的横孔。由于排出路5的延伸方向与导入路4的延伸方向交叉，从而双极板31的抗弯刚度提高。
由于排出路5为形成于双极板31的内部的管状流路，从而能够从双极板31的表面迅速地回收反应完毕的电解液。其结果是，能够抑制配置于双极板31的表面的电极14(图3等)中的电池反应被反应完毕的电解液阻碍的情况。
排出路5的延伸方向的一端部和另一端部中的至少一方到达框体32。这是因为需要从双极板31向框体32的排液歧管35排出正极电解液。在本例中，排出路5的纸面左侧的端部(出口59)与排液孔351相连。另一方面，图4中的排出路5的纸面右侧的端部未到达框体32(一并参照图6)。如后述的实施方式4所示，在为排出路5的纸面右侧的端部到达框体32的结构的情况下，优选在框体32的右片也设置排液孔351、排出侧整流部350及排液狭缝35s。如后述的实施方式3所示，构成排出路5的横孔的纸面右侧的端部彼此也可以通过沿纸面纵向延伸的纵孔相连。此外，排出路5也可以是具备将横孔的端部之外的中间部、特别是在纸面横向上相邻的连通孔50之间沿纵向相连的纵孔的格子状。
[[连通孔]]
连通孔50从双极板31的表面连通到排出路5(管状流路)。连通孔50起到从双极板31的表面回收反应完毕的电解液并将该电解液导入到排出路5的作用。连通孔50优选沿双极板31的厚度方向(纸面进深方向)笔直地延伸。
连通孔50的开口形状没有特别限定。例如，连通孔50的开口形状可以为狭缝状的矩形，也可以如图所示那样为圆形。通过调整连通孔50的数量及开口面积，来调整双极板31中的正极电解液的流通阻力。
连通孔50优选在被相邻的两个槽状流路(在本例中为导入路4)夹着的槽间区域40至少设置有一个。如本例所示，更优选为，在槽间区域40设置有连通孔组5G。连通孔组5G是在沿着槽状流路4的方向上排列的多个连通孔50的总称。
另外，连通孔50优选在夹着各槽状流路(在本例中为导入路4)的一侧区域和另一侧区域分别设置有至少一个。如本例所示，优选在夹着各槽状流路4的一侧区域(纸面左侧的区域)和另一侧区域(纸面右侧的区域)分别设置有连通孔组5G。
[[效果]]
根据本例的双极板31，即使增多导入路4、6和排出路5、7的数量，也能够抑制在反应前从双极板31排出的电解液的量增加的情况。这是因为，在本例的双极板31中，由于导入路4(6)和排出路5(7)位于双极板的厚度方向的不同的位置，因此在导入路4(6)与排出路5(7)之间容易调整电解液的流动。另外，根据从双极板31的表面连通到排出路5(7)的连通孔50(70)的数量，容易调整上述电解液的流动，这也是能够抑制未反应的电解液量的增加的主要原因之一。如果使用该实施方式的双极板31，则能够使电解液充分地进行电池反应，并且能够迅速地回收反应完毕的电解液，因此能够制作出充放电效率优异的RF电池1(图1、2)。
在本例的双极板31中，通过增多导入路4、6的数量，能够使电解液迅速地遍布双极板31的整个面，由此能够向与双极板31相对的电极14、15(图3等)的整个面均匀地供给电解液。另外，通过增多排出路5、7的数量，能够从电极14、15的整个面迅速地回收反应完毕的电解液。若排出路5、7多，则能够降低电解液流通时的压力损失，因此能够降低使电解液循环的泵18、19(参照图1、2)的输出。其结果是，伴随RF电池1(图1、2)的运转的电力消耗量降低。
另外，根据本例的双极板31，伴随电解液的电池反应而产生的气体、电解液中原本混入的气体容易从电池10(图1、2)内排出。这是因为，连通孔50(70)在与电极14(15)接触的双极板31的表面开口，该连通孔50(70)与排出路5(7)连接。电极14(15)的气体经由连通孔50(70)迅速地排出到排出路5(7)，气体不易滞留在电池10内。因此，能够抑制因气体而导致电解液与电极14、15的接触面积减少等不良情况。
[[其他]]
槽状流路(导入路4、6)和管状流路(排出路5、7)的数量可以适当选择。本例的槽状流路和管状流路分别为三个，但也可以是两个以下，还可以是四个以上。通过增加槽状流路、管状流路的数量，能够降低电解液的流通阻力。另外，连通孔50、70优选至少设置于夹着槽状流路的位置。
相邻的两个槽状流路的间隔及相邻的两个管状流路的间隔优选为2mm以上且20mm以下。如果上述间隔为2mm以上，则容易确保双极板31的机械强度。另外，如果上述间隔为20mm以下，则电解液容易遍布双极板31的整个面。另外，两个管状流路的间隔优选为2mm以上且10mm以下。
与槽状流路的延伸方向正交的截面形状没有特别限定。本例的槽状流路的截面形状为矩形，但也可以是V字形，还可以是半圆形。另外，管状流路的截面形状没有特别限定。本例的管状流路的截面形状为矩形，但也可以为圆形。
槽状流路的宽度没有特别限定。例如，可举出槽状流路的宽度为0.5mm以上且7.0mm以下。而且，可举出槽状流路的宽度为0.8mm以上且3.5mm以下。
槽状流路的深度没有特别限定。例如，可举出槽状流路的深度为0.5mm以上且7.0mm以下。而且，可举出槽状流路的深度为1.0mm以上且3.5mm以下。这里，本说明书中的槽状流路的深度是指从双极板31的表面到槽状流路的最深部分的长度。
可举出与槽状流路的延伸方向正交的槽状流路的截面积为0.5mm2以上且35mm2以下。而且，可举出槽状流路的截面积为1mm2以上且10mm2以下、或者为2mm2以上且6mm2以下。通过增大截面积，能够降低电解液的流通阻力，但双极板31的强度降低。考虑电解液的流通阻力与双极板31的强度的平衡来决定槽状流路的截面积。
另一方面，与管状流路的延伸方向正交的管状流路的截面形状优选为尽可能简单的形状。这是因为，如果管状流路的截面形状为复杂的形状，则其形成不容易，并且电解液的流通阻力容易变大。作为管状流路的截面形状，除了本例所示的矩形(包括正方形)以外，还可以为圆形。
管状流路的截面积可以与槽状流路的截面积相同，也可以更小或更大。管状流路的截面积优选为0.5mm2以上且35mm2以下。更优选的管状流路的截面积为1mm2以上且10mm2以下，进一步优选的管状流路的截面积为2mm2以上且6mm2以下。
[[制作方法]]
如图6、7所示，本例的双极板31是将三个分割板31A、31B、31C沿厚度方向贴合而制作的。在该情况下，首先准备平板状的分割板31A、31B、31C。通过机械加工等在分割板31A(31C)的第一面侧形成成为导入路4(6)的纵槽。另外，在分割板31B的两面形成成为排出路5(7)的横槽。接着，在分割板31A(31C)中的与分割板31B的横槽对应的位置，通过孔加工等形成贯通孔。最后，在分割板31A的第二面与分割板31C的第二面之间夹持分割板31B，并接合分割板31A、31B、31C。由分割板31B的横槽和分割板31A的第二面包围的空间成为排出路5，分割板31A的贯通孔成为连通孔50。另外，由分割板31B的横槽和分割板31C的第二面包围的空间成为排出路7，分割板31C的贯通孔成为连通孔70。也可以与本例不同，将纵槽、横槽及贯通孔设置于分割板31A、31C，分割板31B为未被加工的板材。
《RF电池的效果》
通过使用参照图4至图7所说明的本例的电池框架3，能够提高RF电池1的电池性能。这是因为，通过电池框架3所具备的双极板31能够提高电解液的充放电效率。另外，通过双极板31能够降低RF电池1运转时的消耗电力，这也有助于提高RF电池1的电池性能。
<实施方式2>
在实施方式1中，如图6、7所示，说明了由三个分割板31A、31B、31C构成的双极板31。与此相对，在实施方式2中，基于图8对组合两个分割板31D、31E而制作的双极板31进行说明。图8是将实施方式2的双极板31在与图4的VII-VII截面相同的位置切断所得的纵剖面图。
如图8所示，本例的双极板31是将两个分割板31D、31E贴合而构成的。更具体而言，在分割板31D的与分割板31E相对的面，交替地形成有成为排出路5的横槽和成为排出路7的横槽。在该分割板31D中，还在与横槽相反的一侧的面形成有成为导入路4的纵槽和贯通到排出路5的连通孔50。另一方面，在分割板31E中，形成有成为导入路6的纵槽和成为连通孔70的贯通孔。通过接合这样的分割板31D、31E，制作出图8所示的双极板31。在该双极板31中，在其厚度方向的相同位置形成正极侧的排出路5和负极侧的排出路7。
根据本例的结构，构成双极板31的部件数量为两个即可，因此与实施方式1的双极板31相比生产率优异。另外，容易使双极板31的厚度比实施方式1的双极板31的厚度薄。
<实施方式3>
在实施方式1的结构中，也可以设置将构成导入路4的多个纵槽的端部彼此沿横向连接的横槽。另外，在实施方式1的结构中，也可以设置将构成排出路5的多个横孔的端部彼此沿纵向连接的纵孔。在实施方式3中，基于图9对设置有横槽和纵孔这两者的双极板31进行说明。
本例的导入路4具备多个纵槽4A和将多个纵槽4A的端部彼此相连的横槽4B。横槽4B在纵槽4A的端部的位置处使电解液向横向(纵槽4A的并列方向)扩散。因此，电解液容易扩散到双极板31的整个表面。
本例的排出路5具备多个横孔5B和将多个横孔5B的端部彼此相连的纵孔5A。将所有的横孔5B相连的纵孔5A抑制大量的电解液流向特定的横孔5B的情况。因此，根据本例的结构，能够提高排出路5中的电解液的排出能力。
<实施方式4>
在实施方式4中，基于图10对从双极板31的宽度方向的两侧排出电解液的例子进行说明。
在本例的双极板31中，不仅排出路5的延伸方向的一端部(纸面左侧的端部)到达框体32，另一端部(纸面右侧的端部)也到达框体32。因此，在本例的框体32中的纸面右侧的侧片也设置有排液孔351、排出侧整流部350及排液狭缝35s。纸面右侧的排液狭缝35s以绕过排液歧管36的方式弯曲。在本例的结构中，排出路5的出口59的数量与实施方式1的结构相比成为两倍。因此，根据本例的结构，能够提高排出路5中的电解液的排出能力。
<实施方式5>
在实施方式5中，基于图11对连通孔50彼此通过连接槽55相连的双极板31进行说明。实施方式3的双极板31中的连接槽55之外的结构与实施方式1相同。
如图11所示，连接槽55将一个连通孔组5G中的相邻的两个连通孔50、50彼此相连。本例的连接槽55的宽度比连通孔50的开口部的直径小。当然，连接槽55的宽度也可以与连通孔50的开口部的直径相同，还可以比该直径大。通过设置连接槽55，向双极板31的平面方向扩散的电解液容易经由连接槽55向连通孔50排出。因此，电池反应后的电解液从双极板31的表面迅速地排出，电池反应后的电解液不易滞留于电极14、15(图3)。其结果是，电池10(图3)的充放电效率提高。
《变形例5-1》
作为实施方式5的变形例，基于图12对在双极板31的表面形成有长槽57的双极板31进行说明。变形例5-1的双极板31中的长槽57之外的结构与实施方式5相同。
如图12所示，本例的双极板31具备在沿着槽状流路4的方向上延伸的长槽57。长槽57既不与双极板31的下缘(导入侧整流部330)相连，也不与上缘相连。更具体而言，长槽57的上端延伸到比位于双极板31的上缘侧的排出路5(管状流路)更靠上缘侧处。长槽57的下端延伸到比位于双极板31的下缘侧的排出路5(管状流路)更靠下缘侧处。该长槽57中的与管状流路5重叠的部分作为连通孔50发挥功能。连通孔50的开口形状为矩形。另一方面，长槽57中的不与管状流路5重叠的部分作为连接槽55发挥功能。连接槽55的宽度(纸面左右方向的长度)与连通孔50的宽度相同。
基于图13对本例的双极板31的制作方法的一例进行说明。如图13所示，首先准备平板状的分割板31A、31B、31C。通过机械加工等在分割板31A(31C)的第一面侧形成成为导入路4(6)的纵槽，并且形成贯通分割板31A、31C的长孔5H。另外，在分割板31B的两面形成成为排出路5的横槽。最后，在分割板31A的第二面与分割板31C的第二面之间夹持分割板31B，并接合分割板31A、31B、31C。在该情况下，由长孔5H和分割板31B包围的空间成为图12的长槽57。
本例的双极板31与实施方式3的双极板31相比生产率优异。在图11所示的实施方式5的双极板31中，分别进行连通孔50的加工和连接槽55的加工。另一方面，在本例的双极板31中，仅通过在分割板31A、31B形成长孔5H，就形成连通孔50和连接槽55。另外，在本例的双极板31中，对长孔5H的形成位置不要求过度的精度。这是因为，只要长孔5H与分割板31B的横槽交叉，就形成连通孔50。
<实施方式6>
在实施方式1～5及变形例中，将导入路4、6设为沿着电解液的第一流通方向的纵槽，将排出路5、7设为与第一流通方向交叉(正交)的横孔。与此相对，也可以以如下方式构成导入路4、6和排出路5、7。
·例1导入路4、6…横孔(管状流路)、排出路5、7…纵槽(槽状流路)
·例2导入路4、6…纵孔(管状流路)、排出路5、7…横槽(槽状流路)
·例3导入路4、6…横槽(槽状流路)、排出路5、7…纵孔(管状流路)
根据上述例1至例3的结构，也能够得到与实施方式1同样的效果。
<实施方式7>
在实施方式7中，基于图14对将流过排出路5的电解液向框体32的上片侧排出的结构进行说明。
本例的导入路4具有与实施方式3的导入路4(图9)相同的结构。即，本例的导入路4具备多个纵槽4A和将这些纵槽4A的端部彼此相连的横槽4B。
另一方面，本例的排出路5具备多个横孔5B和左右一对纵孔5A。在横孔5B设置有在双极板31的表面开口的连通孔50。纸面左侧的纵孔5A将多个横孔5B的纸面左侧的端部彼此连通。纸面右侧的纵孔5A将多个横孔5B的纸面右侧的端部彼此连通。纵孔5A的纸面下侧(供液歧管33、34侧)的端部未到达框体32。另一方面，纵孔5A的纸面上侧(排液歧管35、36侧)的端部到达框体32。在本例的框体32中，在框体32的上片的位置设置有排出侧整流部350。纵孔5A的纸面上侧的端部与排出侧整流部350相连。
在本例的结构中，能够使用在框体32的下片具备导入侧整流部330、在上片具备排出侧整流部350的现有的框体32。
<实施方式8>
在实施方式8中，基于图15对电解液从双极板31的上缘侧排出的例子进行说明。
本例的双极板31具备纵槽4A和横槽4B配置成格子状的导入路4。虽然也可以没有横槽4B，但通过横槽4B，电解液容易扩散到双极板31的表面。配置于双极板31的上缘侧的横槽4B将三个纵槽4A的上端相连。其他横槽4B将三个纵槽4A的延伸方向的中途相连。横槽4B的槽宽优选小于纵槽4A的槽宽。
在图15中，在双极板31的上缘侧形成有排出侧整流部350。因此，排出路5(管状流路)具备纵孔5A。该纵孔5A与上述导入路4的纵槽4A并行。本例的排出路5还具备将相邻的纵孔5A之间相连的横孔5B。配置于双极板31的下缘侧的横孔5B将四个纵孔5A的下端相连。其他的横孔5B将四个纵孔5A的延伸方向的中途相连。因此，排出路5具备纵孔5A和横孔5B配置成格子状的结构。横孔5B的截面积优选比纵孔5A的截面积小。也可以没有该横孔5B，但通过横孔5B，电解液的排出效率提高。
根据上述结构，能够使用在框体32的下片形成有导入侧整流部330、在框体32的上片形成有排出侧整流部350的以往的框体32来制作电池框架3。另外，由于导入路4和排出路5形成为格子状，因此双极板31中的电解液的流通性提高。
《实施方式9》
在实施方式9中，基于图16对导入侧整流部330及排出侧整流部350均设置于双极板31的电池框架3进行说明。
在本例的导入路4中，在纵槽4A的导入侧的端部形成有导入侧整流部330。导入侧整流部330的左端位于比左侧的纵槽4A靠左侧处，导入侧整流部330的右端位于比右侧的纵槽4A靠右侧处。从供液狭缝33s导入到导入侧整流部330的电解液向双极板31的宽度方向(纸面横向)迅速地扩散。
在本例的排出路5中，以将纵孔5A的上端彼此相连的方式形成有孔状的排出侧整流部350。在框体32形成有与形成于双极板31的排出侧整流部350相连的排液孔351。排液孔351的上端沿框体32的厚度方向延伸并与排液狭缝35s相连。
根据本例的结构，也能够得到与实施方式5同样的效果。这里，在本例的双极板31中，也可以将导入路4设为管状流路、将排出路5设为槽状流路。
附图标记说明
1RF电池(氧化还原液流电池)
10电池、11隔膜、14正极电极、15负极电极
10P正极循环机构
16正极罐、16A、17A往路配管、18泵
10N负极循环机构
17负极罐、16B、17B返路配管、19泵
2电池组
20子电池组、21供排板、22端板、23紧固机构
3电池框架
31A、31B、31C、31D、31E分割板
31双极板、32框体、32o凹部
33、34给液歧管、35、36排液歧管
33s、34s给液狭缝、35s、36s排液狭缝
37密封构件
330、340导入侧整流部、350、360排出侧整流部
351、361排液孔
4、6导入路(槽状流路)
4A纵槽、4B横槽
40槽间区域
5、7排出路(管状流路)
5A纵孔、5B横孔、5G、7G连通孔组、5H长孔
50、70连通孔、55连接槽、57长槽、59、79出口
100电力系统
100C电力转换器。

Claims (11)

1.一种双极板，与氧化还原液流电池的电极相对，并具备电解液的导入路和排出路，
所述导入路和所述排出路中的一方是形成于表面的槽状流路，另一方是形成于内部的管状流路，
所述双极板具备从所述表面连通到所述管状流路的连通孔。
2.根据权利要求1所述的双极板，其中，
所述导入路是所述槽状流路，所述排出路是所述管状流路。
3.根据权利要求1或2所述的双极板，其中，
所述槽状流路和所述管状流路沿相互交叉的方向延伸。
4.根据权利要求3所述的双极板，其中，
所述槽状流路和所述管状流路沿相互正交的方向延伸。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的双极板，具备多个所述槽状流路，
在被相邻的一个所述槽状流路与另一个所述槽状流路夹着的槽间区域配置有至少一个所述连通孔。
6.根据权利要求5所述的双极板，其中，
在所述槽间区域中具备多个所述连通孔在沿着所述槽状流路的方向上排列的连通孔组。
7.根据权利要求6所述的双极板，具备将所述连通孔组中的接近的所述连通孔彼此相连的连接槽。
8.根据权利要求1所述的双极板，其中，
所述导入路是所述槽状流路，
所述排出路是所述管状流路，
所述连通孔在相邻的一个所述槽状流路与另一个所述槽状流路之间至少设有一个，
所述导入路和所述排出路沿相互正交的方向延伸。
9.一种电池框架，具备：
权利要求1～8中任一项所述的双极板；及
框体，设置于所述双极板的外周。
10.一种电池组，具备权利要求9所述的电池框架。
11.一种氧化还原液流电池，具备权利要求10所述的电池组。
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