CN113571741A - 电解液循环型电池 - Google Patents

Abstract

一种电解液循环型电池，所述电解液循环型电池包含：罐，所述储存待循环至电池单元的电解液；和压力调节机构，所述压力调节机构构造成调节所述罐中的气相部的压力。所述压力调节机构包含压力调节袋，所述压力调节袋设置在所述罐的外部并且响应于所述罐中的气相部的压力变化而膨胀或收缩。

Description

电解液循环型电池

本发明专利申请是申请号为201580040252.X、申请日为2015年7月3日、发明名称为“电解液循环型电池”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及诸如氧化还原液流电池的电解液循环型电池。更特别地，本发明涉及一种包含具有优异的可维护性的压力调节机构的电解液循环型电池，和其中罐内的压力可调节范围宽的电解液循环型电池。

背景技术

诸如氧化还原液流电池(RF电池)的电解液循环型电池是用于储存得自通过光伏发电、风力发电等得到的自然能的电力的大容量蓄电池。RF电池通常通过AC/DC转换器连接在发电单元(例如光伏发电设备、风力发电设备或一般发电厂)与负载(例如用户)之间，对由所述发电单元产生的电进行充电和储存，并将所储存的电放出并供给至负载。

例如，如作为RF电池的工作原理图的图4中所示，RF电池100包含电池单元10，所述电池单元10由允许氢离子透过的隔膜11分隔成正极单元12和负极单元13。正极单元12包含正极14并且经由包含供给流路30和排出流路32的循环通路与储存正极电解质的正极电解质罐20连接。类似地，负极单元13包含负极15并且经由包含供给流路31和排出流路33的循环通路与储存负极电解质的负极电解质罐21连接。

正极电解质罐20和负极电解质罐21中的电解质通过设置在供给流路30与31中间的泵34和35从供给流路30和31供给到单元12和13，从单元12和13通过排出流路32和33排出到正极电解质罐20和负极电解质罐21，由此分别在单元12和13内循环。当以此方式循环电解质时，使用包含在正极电解质中的离子与包含在负极电解质中的离子之间的氧化还原电位差进行充电和放电。在图4中，钒离子表示为包含在电极电解质中的离子。实线箭头表示充电且虚线箭头表示放电。

为了防止电解质的氧化，正极电解质罐20和负极电解质罐21被气密密封，使得空气的进入被阻断。当气相部20g或21g的温度降低或电解质的液面在循环开始时下降而增加气相部20g或21g的容积时，正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g的压力变为负值(小于大气压)。另一方面，正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g的压力在电解质的温度上升或者气相部20g或21g的容积减小时变为正值(大于大气压)。当正极电解质罐20或负极电解质罐21由于正压/负压而过度变形(膨胀/收缩)时，存在正极电解质罐20或负极电解质罐21可能损坏的担忧。特别地，当反复出现变形(膨胀/收缩)时，正极电解质罐20或负极电解质罐21可能被损坏。

例如，如图4中所示，在专利文献1中，在正极电解质罐20和负极电解质罐21的各气相部20g和21g中设置有呼吸袋(压力调节袋)110，所述呼吸袋(压力调节袋)110从各个正极电解质罐20和负极电解质罐21的顶壁悬挂(参考专利文献1)。呼吸袋110的内部与大气连通。当气相部20g或21g的压力变为负值时，呼吸袋110吸入大气并膨胀以减小气相部20g或21g的容积，从而增加气相部20g或21g的压力。另一方面，当气相部20g或21g的压力变为正值时，呼吸袋110将内部气体排出到大气中并收缩以增加气相部20g或21g的容积，从而降低气相部20g或21g的压力。以此方式，可以抑制由于气相部20g或21g的正压/负压而导致的正极电解质罐20或负极电解质罐21的膨胀/收缩。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开2002-175825号公报

发明内容

技术问题

由于如上所述将压力调节袋设置在罐中，因此压力调节袋的维护变得非常复杂。打开罐以目视检查压力调节袋是否正常工作或更换压力调节袋。为了打开罐，需要对RF电池放电，以防止电解质的氧化。

此外，在将压力调节袋布置在罐内部的情况下，气相部的压力的可调节范围窄。其原因在于，压力调节袋的容积受到罐中的气相部的容积的限制。

在这些情况下完成了本发明，且本发明的目的是提供一种包含具有优异的可维护性的压力调节机构的电解液循环型电池。

本发明的另一个目的是提供一种电解液循环型电池，其中罐中的压力可调节范围宽。

技术方案

根据本发明一个实施方式的电解液循环型电池包含储存待循环至电池单元的电解质的罐。电解液循环型电池包含压力调节机构，所述压力调节机构构造成调节罐中的气相部的压力。压力调节机构包含压力调节袋，所述压力调节袋设置在罐的外部并且响应于罐中的气相部的压力变化而膨胀或收缩。

有益效果

在所述电解液循环型电池中，压力调节袋具有优异的可维护性。此外，设置的压力调节袋的容积没有大的限制。

附图说明

[图1]图1是显示根据实施方式1的氧化还原液流电池的压力调节机构的示意图。

[图2]图2是显示根据实施方式2的氧化还原液流电池的压力调节机构的示意图。

[图3]图3是显示根据实施方式3的氧化还原液流电池的压力调节机构和气体供给机构的示意图。

[图4]图4是氧化还原液流电池的工作原理图。

符号列表

100 RF电池

10 电池单元

11 隔膜

12 正极单元

13 负极单元

14 正极

15 负极

20 正极电解质罐

20g 气相部

21 负极电解质罐

21g 气相部

30、31 供给流路

32、33 排出流路

34、35 泵

4A、4B、4C 压力调节机构

40 压力调节袋

40a 防腐蚀层

40b 氧阻断层

41 直通导管

42 连通导管

5 气体排出机构

50 水密封阀

51 容器

51g 气相部

51L 调压液

52 连接管

53 排出管

60 箱

7 气体供给机构

70 气体供给源

71 气体供给导管

72 流量计

73 阀门

110 呼吸袋(压力调节袋)

具体实施方式

<<本发明实施方式的说明>>

首先，将列举并描述本发明实施方式的内容。

(1)根据本发明一个实施方式的电解液循环型电池包含储存待循环至电池单元的电解质的罐。电解液循环型电池包含压力调节机构，所述压力调节机构构造成调节罐中的气相部的压力。压力调节机构包含压力调节袋，所述压力调节袋设置在罐的外部并且响应于罐中的气相部的压力变化而膨胀或收缩。

根据上述构造，压力调节袋具有优异的可维护性。通过在罐的外部设置压力调节袋，可以视觉检查压力调节袋是否正常工作或更换压力调节袋而不打开罐。由于不需要打开罐，因此不需要对RF电池放电来防止电解质的氧化。

此外，与压力调节袋安装在罐内部的情况相比，关于压力调节袋的容积的限制较少。

假设罐的尺寸和压力调节袋的容积与在罐中设置压力调节袋的情况下的相同，则可以增加电解质的量。因此，电池容量增加。

假设罐中的电解质的量和压力调节袋的容积与在罐中设置压力调节袋的情况下的相同，则能够减小罐的尺寸。因此，可以减小罐的安装空间，并且可以有效地使用剩余空间。

(2)在根据一个实施方式的电解液循环型电池中，压力调节机构可以包含气体排出机构，所述气体排出机构构造成将罐中的气相部的气体排出到罐的外部。

根据上述构造，通过设置气体排出机构，可以良好地抑制气相部的正压。此外，由于可以通过气体排出机构抑制气相部的正压，所以可以将压力调节袋专门用于抑制气相部的负压。因此，可以有效地抑制气相部的正压和负压。特别地，由于可以将压力调节袋专门用于抑制气相部的负压，所以假设压力调节袋的容积与使用压力调节袋抑制正压和负压两者的情况中的相同，则可以扩大可以抑制负压的范围。

(3)根据一个实施方式的电解液循环型电池可以包含气体供给机构，所述气体供给机构构造成通过气体供给导管向气相部供给含有惰性气体的流动气体。

根据上述构造，通过设置气体供给机构，可以向罐中的气相部供给流动气体，以对填充气相部的生成气体进行稀释。因此，例如当设置有气体排出机构等时，生成气体可以以低浓度排出到大气中。生成气体是指在混入电解质等中的杂质的影响下产生的气体。通过以此方式对罐的内部进行换气，可以防止所产生的有害气体在罐中的滞留。特别地，通过恒定地供给流动气体，气相部中的生成气体可以总是保持在低浓度下。

(4)在根据一个实施方式的电解液循环型电池中，在设置有气体供给机构时，压力调节袋可以通过气体供给导管与气相部连通。

根据上述构造，由于流动气体通过气体供给导管被供给到气相部，因此与压力调节袋直接连接到气相部的情况相比，可以容易地抑制包含电解质的构成材料(例如硫酸)的雾回流到压力调节袋中。因此，防止压力调节袋被所述雾损坏，例如在其中产生开孔。

(5)根据一个实施方式的电解液循环型电池可以包含箱，所述箱容纳压力调节袋并分担所述压力调节袋的因膨胀而造成的内压。

根据上述构造，由于设置有分担压力调节袋的内压的箱，所以可以有效防止压力调节袋的破裂。此外，由于压力调节袋的内压由所述箱分担，所以可以将具有低耐压性的材料用作压力调节袋用材料，并且可以增加用于压力调节袋的材料的选择自由度。此外，可以对压力调节袋进行机械保护。

(6)在根据一个实施方式的电解液循环型电池中，优选地，所述压力调节袋由包含防腐蚀层和设置在其外周的氧阻断层的层状材料制成。

根据上述构造，由于设置了防腐蚀层，因此即使在压力调节袋中混入含有电解质的构成材料的雾等，也可以抑制压力调节袋的腐蚀。因此，防止了压力调节袋被损坏，例如在其中产生开孔。

由于氧阻断层设置在防腐蚀层的外周，所以防止空气(氧气)进入压力调节袋。因此，空气不从压力调节袋传送到气相部，可以防止电解质的氧化。

(7)在根据一个实施方式的电解液循环型电池中，压力调节袋的容积可以是气相部的容积的1/30以上且1/2以下。

根据上述构造，通过将压力调节袋的容积设定为气相部的容积的1/30以上，可以有效地进行压力调节。通过将压力调节袋的容积设定为气相部的容积的1/2以下，压力调节袋的安装空间不会变得过大。

<<本发明实施方式的详细说明>>

下面将参考附图详细描述本发明的实施方式。本发明旨在不限于实施方式中所示的实例，而是由所附权利要求书确定，并且包括与权利要求书等同的含义和范围的所有变化。本文中，将对作为电解液循环型电池的实例的氧化还原液流电池(RF电池)进行说明。

[实施方式1]

如同参考图4所描述的现有RF电池100，根据实施方式1的RF电池包含：电池单元10、储存待循环至正极单元12的正极电解质的罐20、和储存待循环至负极单元13的负极电解质的罐21。通过设置在相应循环通路中间的泵34和35将电极电解质通过循环通路(供给流路30和31以及排出流路32和33)进行循环。根据实施方式1的RF电池的主要特征在于，构造成调节罐中的气相部的压力的压力调节机构包含设置在罐的外部的压力调节袋。即，由于根据实施方式1的RF电池的罐的周边的结构不同于现有RF电池，所以参考图1(适当地图4)重点对于其差异进行以下的说明。与现有电池相同的部件用与图4中相同的符号表示，并且将省略其描述。

[压力调节机构]

压力调节机构4A构造成调节正极电解质罐20或负极电解质罐21的气相部20g或21g的压力。在该实例中，压力调节机构4A包含压力调节袋40，所述压力调节袋40响应于正极电解质罐20或负极电解质罐21的气相部20g或21g的压力的变化(正压和负压)而膨胀或收缩。压力调节袋40设置在正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部，并且通过与气相部20g或21g连通的直通导管41连接到正极电解质罐20或负极电解质罐21。在该实例中，各个正极电解质罐20和负极电解质罐21设置有压力调节袋40。然而，正极电解质罐20和负极电解质罐21中仅一者可以设置有压力调节袋40。

(压力调节袋)

压力调节袋40通过膨胀或收缩来调节气相部20g或21g的压力，从而抑制正极电解质罐20或负极电解质罐21的过度变形(膨胀和收缩)并且抑制正极电解质罐20或负极电解质罐21的破裂和压缩。压力调节袋40具有抑制气相部20g或21g的正压的功能和抑制气相部20g或21g的负压的功能的两种功能。

<正压抑制>

在通过压力调节袋40抑制正压的情况下，例如，压力调节袋40保持在收缩状态下。当气相部20g或21g的压力变为正值(例如比大气压大0.1～10kPa)时，如图1中的粗虚线箭头所示，压力调节袋40吸入气相部20g或21g的气体并膨胀。所述气体是后面将要描述的惰性气体。因此，气相部20g或21g的压力降低到大约大气压。气相部20g或21g的压力可以例如在外部空气温度的影响下、或者由于气相部20g或21g的温度的升高、或者由于电解质的液面的上升造成的气相部20g或21g的容积减小而变为正值。

<负压抑制>

在通过压力调节袋40抑制负压的情况下，惰性气体储存在压力调节袋40中。当气相部20g或21g的压力变为负值(例如比大气压力小0.1～10kPa)时，如图1中的粗实线箭头所示，压力调节袋40收缩并将压力调节袋40内的惰性气体供给到气相部20g或21g。因此，气相部20g或21g的压力增加到大约大气压。气相部20g或21g的压力可能例如由于气相部20g或21g的温度降低、或因循环开始时电解质液面下降造成的气相部20g或21g的容积增加而变为负值。

惰性气体的实例包括：稀有气体如氩气和氖气，以及氮气。特别地，从容易获得和廉价的观点出发，优选氮气。

如上所述，压力调节袋40设置在正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部。通过在正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部设置压力调节袋40，与在正极电解质罐20或负极电解质罐21内部设置压力调节袋40的情况相比，可以增强压力调节袋40的可维护性。通过在正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部设置压力调节袋40，可以在不打开正极电解质罐20或负极电解质罐21的情况下视觉检查压力调节袋40是否正常工作或更换压力调节袋40。由于不需要打开正极电解质罐20或负极电解质罐21，所以不必对RF电池进行放电以防止电解质的氧化。此外，设置的压力调节袋40的容积没有大的限制。其原因是，与压力调节袋40安装在正极电解质罐20或负极电解质罐21内部的情况相比，压力调节袋40的容积不受气相部20g或21g的容积的限制。假定正极电解质罐20或负极电解质罐21的尺寸和压力调节袋40的容积与在压力调节袋40设置在正极电解质罐20或负极电解质罐21内部的情况中的相同，则可增加电解质的量。假设正极电解质罐20或负极电解质罐21中的电解质的量和压力调节袋40的容积与在压力调节袋40设置在正极电解质罐20或负极电解质罐21内部的情况中的相同，则可以减小正极电解质罐20或负极电解质罐21的尺寸。

<结构和材料>

压力调节袋40可以由单层片材制成，但是优选由其中堆叠多个层的层状材料制成。具体地，层状材料可以包含防腐蚀层40a和设置在其外周的氧阻断层40b。

防腐蚀层40a防止由于包含电解质成分(例如硫酸)的雾等引起的劣化而导致的损坏例如产生开孔。其原因在于，由于压力调节袋40的内部直接连接到正极电解质罐20或负极电解质罐21的气相部20或21g，所以存在如下可能性：包含电解质成分(例如硫酸)的雾将混入压力调节袋40中。

作为防腐蚀层40a的构成树脂，可以使用不与电解质反应并且具有高耐电解质性的树脂。所述树脂的具体实例包括聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚四氟乙烯(PTFE)。特别地，可以适当地使用PE。通常，PE树脂具有高的氧透过率并且容易使得氧气渗透其内部。然而，由于提供了将在后面描述的氧阻断层40b，所以可以使用PE树脂作为防腐蚀层40a的构成材料。PE树脂的实例包括低密度聚乙烯(LDPE)和线性聚乙烯(L-LDPE)。

防腐蚀层40a的厚度可以是例如100～300μm。当防腐蚀层40a的厚度为100μm以上时，可以提高耐压性，且当防腐蚀层40a的厚度为300μm以下时，尽管取决于材料，但是柔性和透明性可以容易地增加。

氧阻断层40b防止氧气从外部进入压力调节袋40。氧阻断层40b覆盖防腐蚀层40a的整个外周边。

作为氧阻断层40b的材料，可以使用具有比防腐蚀层40a更低的氧透过率的材料。通过使用具有低的氧透过率的材料形成氧阻断层40b，可以防止氧气进入防腐蚀层40a。氧透过率优选为300(cc·20μm/m²·天·atm)以下，且更优选1(cc·20μm/m²·天·atm)以下，特别是0.1(cc·20μm/m²·天·atm)以下。具体地，可以使用任何种类的材料，只要其具有低的氧透过率即可，并且所述材料可以是选自金属材料、无机材料和有机材料中的至少一种材料。金属材料的实例包括铝及其合金、铁及其合金、铜及其合金以及镁及其合金。无机材料的实例包括碳。有机材料的实例包括乙烯-乙烯醇共聚物(皂化的乙烯-乙酸乙烯酯无规共聚物)、聚偏二氯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂和尼龙6。特别地，乙烯-乙烯醇共聚物作为氧阻断层40b的材料是优选的。

氧阻断层40b的厚度优选为例如20～300μm。当氧阻断层40b的厚度为20μm以上时，可以令人满意地防止氧气的侵入。当氧阻断层40b的厚度为300μm以下时，厚度不会过度增加。

此外，压力调节袋40可以包含多个防腐蚀层40a或多个氧阻断层40b。单层或多层保护层可以设置在氧阻断层40b的外周。通过在氧阻断层40b的外周设置保护层，可以机械地保护氧阻断层40b。用于保护层的材料可以是与防腐蚀层40a的材料相同的树脂如LDPE、或其他树脂如聚酰胺(PA)、交联的PE、高密度PE或环氧树脂。

<尺寸>

压力调节袋40的容积优选为气相部20g或21g的容积的1/30以上且1/2以下。通过将压力调节袋40的容积设定为气相部20g或21g的容积的1/30以上，可以令人满意地进行气相部20g或21g的压力调节。通过将压力调节袋40的容积设定为气相部20g或21g的容积的1/2以下，压力调节袋40的安装空间不会变得过大。特别地，压力调节袋40的容积优选为气相部20g或21g的容积的1/10～1/5。压力调节袋40的容积是指压力调节袋40可以膨胀的最大容积。

<数量>

可以为各个气相部20g和21g设置单个或多个压力调节袋40。当使用多个压力调节袋40时，可以减小各个压力调节袋40的尺寸。当使用多个压力调节袋40时，多个压力调节袋40的总容积优选为气相部20g或21g的1/30以上且1/2以下。

(直通导管)

直通导管41使得压力调节袋40和气相部20g或21g彼此连通。直通导管41的一端开口于压力调节袋40且直通导管41的另一端开口于气相部20g或21g。直通导管41具有当气相部20g或21g的压力改变时使得压力调节袋40快速膨胀或收缩的尺寸。例如，尽管直通导管41的尺寸取决于长度与内径之间的平衡，但是较小的长度和较大的内径是优选的。实际上，直通导管41的长度可以设定为约100～10000mm，且直通导管41的内径可以设定为约5～100mm。作为直通导管41的材料，如同压力调节袋40的防腐蚀层40a，具有优异的耐腐蚀性的材料是合适的。

[箱]

优选地，包含压力调节袋40的箱60设置在压力调节袋40的外周。箱60可以机械地保护压力调节袋40。特别地，优选地，箱60分担压力调节袋40的因膨胀而产生的内压。在这种情况下，可以有效地防止压力调节袋40的破裂。此外，当压力调节袋40的内压由箱60分担时，具有低耐压性的材料可以用作压力调节袋40的材料。因此，可以增加用于压力调节袋40的材料的选择自由度。

为了使得箱60分担压力调节袋40的内压，例如，箱60的尺寸小于压力调节袋40的容积。优选地，箱60的尺寸为压力调节袋40的98％以下。例如，箱60的尺寸为压力调节袋40的容积的约80％以上。在图1中，为了便于说明，将箱60显示为大于压力调节袋40。

箱60具有机械保护和分担上述压力的功能，并且此外优选地被形成为使得放置在其中的压力调节袋40可以通过箱60的一部分观察。例如，箱60的至少一部分可以由透明构件形成，或者箱60的一部分可以由网格状构件形成。在这种情况下，可以在不打开箱60的情况下容易地视觉检查压力调节袋40。

作为箱60的材料，可以使用具有可以承受箱60分担的压力的强度的材料。另外，当箱60安装在室外时，优选具有优异的耐腐蚀性和耐候性的材料。材料的实例包括不锈钢、PVC和PE(特别地，具有增强的耐候性的PVC和PE的树脂组合物)。

[作用效果]

在根据实施方式1的RF电池中，通过在正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部设置压力调节袋40，压力调节袋40的可维护性优异。此外，通过在正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部设置压力调节袋40，压力调节袋40的容积不受很大限制，并且可以扩展通过压力调节袋40进行的气相部20g或21g的压力的可调节范围。假定正极电解质罐20或负极电解质罐21的尺寸和压力调节袋40的容积与其中压力调节袋40设置在正极电解质罐20或负极电解质罐21内的情况中的相同，可以增加电解质的量。因此，可以增加电池容量。假设正极电解质罐20或负极电解质罐21中的电解质的量和压力调节袋40的容积与在其中压力调节袋40设置在正极电解质罐20或负极电解质罐21内部的情况中的相同，可以减小正极电解质罐20或负极电解质罐21的尺寸。因此，可以减少用于安装正极电解质罐20或负极电解质罐21的空间，并且可以有效地使用剩余空间。

[实施方式2]

在实施方式2中，如图2中所示，压力调节机构4B包含压力调节袋40并且还包含气体排出机构5，所述气体排出机构5构造成将正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g的气体排出到正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部。即，根据实施方式2的RF电池与根据实施方式1的RF电池的不同之处在于，设置了气体排出机构5，但是除此之外实施方式2与实施方式1具有相同的构造。在实施方式2中，使用压力调节袋40来抑制气相部20g或21g的负压，并且气体排出机构5用于抑制气相部20g或21g的正压。下面主要对与实施方式1的不同点进行说明。与实施方式1相同的部件由相同的符号表示，并且省略其描述。在图2中，粗实线箭头表示气体的流动。

(气体排出机构)

气体排出机构5构造成将气相部20g或21g的气体排出到正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部，并由此调整气相部20g或21g的压力。以此方式，防止由于过度膨胀导致的正极电解质罐20或负极电解质罐21的破裂。在该实例中，气体排出机构5包含水密封阀50。

<水密封阀>

水密封阀50包含容器51、储存在其中的调压液51L、与气相部20g或21g连通的连接管52、以及将容器51内部的气体排出到容器51外部的排出管53。连接管52的一端开口于正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g，延伸通过容器51中的气相部，并且其另一端在调压液51L中开口。排出管53的一端向容器51内的气相部51g开口，且另一端向大气开放。

通过水密封阀50按如下实施排出气相部20g或21g的气体的操作。当正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g的压力变为正值(例如比大气压大0.1～10kPa)时，气相部20g或21g的气体通过连接管52传送并被排出到容器51中的调压液51L中。以气泡形式排出到调压液51L中的气体在液体中上升并移动到容器51中的气相部51g中。容器51中的气相部51g的气体通过排出管53排出到大气中，如图2的粗实线箭头所示。以此方式，气相部20g或21g的正压受到抑制，且气相部20g或21g的压力被调节到大约大气压。结果，可以防止由于过度膨胀导致的正极电解质罐20或负极电解质罐21的破裂。

作为容器51的材料，例如可以使用诸如聚氯乙烯(PVC)的树脂。聚氯乙烯是优选的，因为它具有优异的耐水性、耐酸性、耐碱性和耐溶剂性并且便宜。作为调压液51L，可以使用便宜且容易获得的水或水溶液。作为水溶液，例如可以使用稀硫酸溶液等。稀硫酸溶液即使在低温环境下也不易冻结，因此是优选的。

此外，除了抑制气相部20g或21g的正压之外，水密封阀50还具有防止气体回流到正极电解质罐20或负极电解质罐21内的功能。其原因在于，因为连接到正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g的连接管52的端部在调压液51L中开口，所以容器51中的通过排出管53与大气连通的气相部51g的气体不流入连接管52。

优选地，在排出管53的中间设置除气装置(未示出)。在一些情况下，在混合在电解质中的杂质的影响下，可能在电解质的循环通路中产生气体(下文中，将在电解质中产生的气体称为生成气体)。例如，在正极电解质中，有可能由于氧化反应而产生氧气、一氧化碳、二氧化碳等，且在负极电解质中，有可能由于还原反应而产生氢气、硫化氢等。生成气体通过排出管53排出到正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部(大气中)。通过设置除气装置，可以在生成气体被除去(稀释)的情况下将气体排出到大气中。作为除气装置，例如可以使用在日本特开2007-311209号公报中描述的过滤器等。

此外，气体排出机构5可以具有除水密封阀50之外的结构。气体排出机构5可以包含例如：设置在气相部20g或21g中的压力计；排出管53，其一端向气相部20g或21g开口且另一端向大气开放；以及设置在其间的阀门。在该结构中，通过压力计测量气相部20g或21g的压力，并且通过基于测量结果打开阀门，可以将气相部20g或21g的气体排出到正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部。

[作用效果]

在根据实施方式2的RF电池中，气相部20g或21g的负压可以通过压力调节袋40来抑制，并且气相部20g或21g的正压可以通过气体排出机构5来抑制。以此方式，由于气相部20g或21g的正压抑制和负压抑制可以由不同的构件实施，所以可以有效地实施正压抑制和负压抑制。此外，由于可以将压力调节袋40专门用于抑制气相部20g或21g的负压，所以假定压力调节袋40的容积与在其中使用压力调节袋40来抑制正压和负压两者的情况中的相同，可以扩大可以抑制负压的范围。

[实施方式3]

在实施方式3中，如图3中所示，RF电池设置有包含压力调节袋40和气体排出机构5的压力调节机构4C并且还可以设置有气体供给机构7。即，根据实施方式3的RF电池与根据实施方式2的RF电池的不同之处在于，具有气体供给机构7，但在其他方面实施方式3具有与实施方式2相同的构造。下面将主要对与实施方式2的不同点进行说明。与实施方式2相同的部件由相同的参考符号表示，并且省略其描述。在图3中，粗实线箭头和粗虚线箭头表示气体的流动。

[气体供给机构]

气体供给机构7构造成向气相部20g或21g供给包含与上述相同的惰性气体的流动气体。由此，填充气相部20g或21g的生成气体被稀释。稀释的生成气体可以通过气体排出机构5排出到正极电解质罐20或负极电解质罐21的外部。在该实例中，气体供给机构7包含气体供给源70和气体供给导管71。

(气体供给源)

气体供给源70储存或产生要供给到正极电解质罐20或负极电解质罐21的包含惰性气体的流动气体。气体供给源70可以具有例如包含用于储存惰性气体的储存部件(圆筒、罐等)的结构、或者包含产生惰性气体的气体发生器的结构。前一种结构可以容易地制造，这是优选的。在后一种构造中，可以减少用于补充惰性气体的时间和劳力。特别地，在产生氮气的气体发生器的情况下，由于可以从大气中提取氮气，所以可以半永久地供给流动气体。

流动气体中惰性气体的百分比优选为99.9体积％以上。随着百分比的增加，可以更可靠地抑制由流动气体引起的电解质的劣化。当所述百分比为99.9体积％以上时，理论上认为可以将电解质的劣化抑制到在10至20年内不引起真正的运行损坏的程度。

(气体供给导管)

流动气体从气体供给源70通过气体供给导管71供给到正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g(粗实线箭头)。气体供给导管71的一端与气体供给源70连接，且气体供给导管71的另一端向正极电解质罐20或负极电解质罐21的气相部20g或21g开口。优选地，气体供给导管71设置有构造成恒定地向气相部20g或21g供给流动气体的气体流量控制机构。

<气体流量控制机构>

气体流量控制机构将从气体供给源70向正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g供给的流动气体的进料速率控制为等于或大于预定值的特定速率。例如，气体流量控制机构包含流量计72和阀门73。流量计72测量流过气体供给导管71的流动气体的流速。阀门73基于由流量计72测量的流速来调节阀门行程而控制流过气体供给导管71的流动气体的流速，使得流速为等于或大于预定值的特定值。基于流速的阀门行程的确定和阀门73的操作可以通过诸如计算机(未示出)的控制单元实施。优选地，流向正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g的流动气体的进料速率恒定，例如为0.1升/分钟以上。在这种情况下，可以充分地稀释气相部20g或21g的生成气体，并且通过由气体排出机构5排出稀释的生成气体，可以使气相部20g或21g充分换气。

[压力调节机构]

压力调节机构4C如在实施方式2中那样包含压力调节袋40和气体排出机构5(水密封阀门50)。在该实例中，压力调节袋40通过气体供给导管71与气相部20g或21g连通。具体地，设置连通导管42，其一端连接到压力调节袋40并且其另一端与气体供给导管71的中间连通。

当正极电解质罐20或负极电解质罐21中的气相部20g或21g的压力变为负值时，压力调节袋40收缩并使得压力调节袋40内的惰性气体流过连通导管42而被排出到气体供给导管71中，如图3中的粗实线箭头所示。该惰性气体与从气体供给源70供给的惰性气体一起流动并被供给到气相部20g或21g。由此，气相部20g或21g的压力增加到大约大气压。当气相部20g或21g的负压受到抑制时，从气体供给源70供给的惰性气体的一部分通过连通导管42被导入压力调节袋40中并被储存，如图3中的粗虚线箭头所示。

气体排出机构5排出由气体供给机构7稀释的生成气体。如上所述，当通过供给流动气体而使气相部20g或21g的压力为正值时，生成气体依次流过连接管52、调压液51L、容器51中的气相部51g和排出管53并排出到大气中。由于可以通过气体供给机构7稀释生成气体，因此可以将生成气体以低浓度排出到大气中。

[作用效果]

在根据实施方式3的RF电池中，除了通过压力调节袋40来抑制负压之外，通过设置气体供给机构7，可以稀释生成气体，并且通过设置气体排出机构5，可以将生成气体以低浓度排出到大气中。因此，可以使正极电解质罐20或负极电解质罐21的内部换气，并且可以防止罐中的有害的生成气体的滞留。特别地，通过恒定地供给流动气体，在气相部20g或21g中的生成气体可以总是保持在低浓度下。

[变形例1]

在变形例1中，可以设置将罐的气相部彼此连接的气相连通管。通过设置气相连通管，可以认为两个罐具有一个气相部。因此，可以仅在一个罐的气相部上设置压力调节袋。此外，在其中设置有气体排出机构和气体供给机构的情况下，如在压力调节袋中那样，气体排出机构和气体供给机构可以各自仅设置在一个罐的气相部上。例如，也可以在负极电解质罐上设置压力调节袋和气体排出机构，并可以在正极电解质罐上设置气体供给机构。在这种情况下，当使流动气体流过气体供给导管到正极电解质罐时，流动气体的一部分通过气相连通管被引入负极电解质罐。在RF电池中，在负极电解质罐中容易产生有害的生成气体。因此，当以此方式使流动气体从正极电解质罐流向负极电解质罐时，可以避免向正极电解质罐中导入有害的生成气体。流动气体的进料速率例如可以被控制为使得流入负极电解质罐中的气相部中的流动气体的进料速率为0.1升/分钟以上。由此，可以使各罐中的气相部充分换气。

[变形例2]

在变形例2中，在其中设置有气体供给机构的情况下，压力调节袋通过直通导管直接连接到气相部而不经由气体供给导管连接到气相部。

工业应用性

关于诸如光伏发电和风力发电的新能源发电，为了稳定电力输出的波动、储存在过量供给期间所产生的电力、均衡化负载等，可以适当使用根据本发明实施方式的电解液循环型电池。此外，根据本发明实施方式的电解液循环型电池可以设置在普通发电站中并且适合用作大容量蓄电池以作为抵抗电压骤降/停电的措施以及用于平稳化负载的目的。

Claims (7)

1.一种电解液循环型电池，所述电解液循环型电池包含：

罐，所述罐储存待循环至电池单元的电解质；和

压力调节机构，所述压力调节机构构造成调节所述罐中的气相部的压力，

其中所述压力调节机构包含压力调节袋，所述压力调节袋设置在所述罐的外部并且响应于所述罐中的气相部的压力变化而膨胀或收缩，

其中所述压力调节袋通过直通导管与容纳有所述电解质的所述罐中的所述气相部连通，

其中所述压力调节袋由包含防腐蚀层和设置在其外周的氧阻断层的层状材料制成，且

其中所述氧阻断层由乙烯-乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂和尼龙6中的至少一者制成。

2.根据权利要求1所述的电解液循环型电池，其中所述防腐蚀层由选自由聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚四氟乙烯组成的组中的树脂形成。

3.根据权利要求1或2所述的电解液循环型电池，其中所述电解液循环型电池还包含箱，所述箱容纳所述压力调节袋并分担所述压力调节袋的因膨胀而造成的内压，

其中所述箱的尺寸为所述压力调节袋可以膨胀的最大容积的80％以上且98％以下，并且

其中所述箱的至少一部分由透明构件形成。

4.根据权利要求1或2所述的电解液循环型电池，其中所述压力调节机构包含气体排出机构，所述气体排出机构构造成将所述罐中的气相部的气体排出到所述罐的外部。

5.根据权利要求1或2所述的电解液循环型电池，还包含气体供给机构，所述气体供给机构构造成通过气体供给导管向所述气相部供给含有惰性气体的流动气体。

6.根据权利要求5所述的电解液循环型电池，其中所述直通导管是所述气体供给导管。

7.根据权利要求1或2所述的电解液循环型电池，其中所述压力调节袋可以膨胀的最大容积是所述气相部的容积的1/30以上且1/2以下。

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