CN116323123A - 电极、电池单元、电池堆、电池系统及电极的制造方法 - Google Patents

电极、电池单元、电池堆、电池系统及电极的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种被用于电池系统的电极，具备由包含多个碳纤维的无纺布构成的片材，上述片材具有在沿着上述片材的厚度的方向上相互相对的第一面及第二面，上述多个碳纤维包含第一碳纤维，上述第一碳纤维具有面向上述第一面的切断面和面向上述第二面的切断面中的至少一个切断面，上述片材的宽度为1000mm以下，上述片材的长度为2000mm以下。

Description

电极、电池单元、电池堆、电池系统及电极的制造方法
技术领域
本公开涉及电极、电池单元、电池堆、电池系统及电极的制造方法。
背景技术
在专利文献1中公开了如下的内容。准备卷绕成卷筒状的碳纤维无纺布。碳纤维无纺布的宽度为1.2m到1.5m。碳纤维无纺布的长度为20m至70m。卷筒状的碳纤维无纺布通过由卷绕机退卷而行进。行进的碳纤维无纺布通过上下相对的一对输送辊之间。通过了一对输送辊之间的碳纤维无纺布被配置在一对输送辊的出口附近的带状刀切断。通过该切断，制作厚度均等的2片碳纤维无纺布的层。所制作的2片碳纤维无纺布的层分别由不同的上述卷绕机进行卷绕。
现有技术文献
专利文献1：日本特表2018-529030号公报
发明内容
用于解决课题的技术方案
本公开的电极是被用于电池系统的电极，
上述电极具备由包含多个碳纤维的无纺布构成的片材，
上述片材具有在沿着上述片材的厚度的方向上相互相对的第一面及第二面，
上述多个碳纤维包含第一碳纤维，
上述第一碳纤维具有面向上述第一面的切断面和面向上述第二面的切断面中的至少一个切断面，
上述片材的宽度为1000mm以下，
上述片材的长度为2000mm以下。
本公开的电池单元具备本公开的电极。
本公开的电池堆具备多个本公开的电池单元。
本公开的电池系统具备本公开的电池单元或本公开的电池堆。
本公开的电极的制造方法是被用于电池系统的电极的制造方法，上述电极的制造方法具备如下的工序：
准备片状的第一电极材料，上述第一电极材料具有1000mm以下的宽度及2000mm以下的长度，并且由包含多个碳纤维的无纺布构成；及
通过切断上述第一电极材料而制作上述电极，
制作上述电极的工序具有如下的工序：
通过夹着上述第一电极材料的第一辊及第二辊的旋转而将上述第一电极材料向切断工具输送；及
通过上述切断工具以使上述第一电极材料的厚度变薄的方式对上述第一电极材料进行切片。
附图说明
图1是表示实施方式的电极的概略立体图。
图2是表示图1中的II-II截面的一部分的示意图。
图3是示意性地表示构成实施方式的电极的碳纤维的截面的概略剖视图。
图4是表示测定实施方式的电极的厚度的测定部位的说明图。
图5是表示测定实施方式的电极的厚度的测定部位的说明图。
图6是说明实施方式的电极的制造方法的立体图。
图7是说明实施方式的电极的制造方法的俯视图。
图8是说明实施方式的电极的制造方法的剖视图。
图9是实施方式的氧化还原液流电池系统的概略结构图。
图10是实施方式的氧化还原液流电池系统所具备的电池堆的概略结构图。
具体实施方式
[本公开所要解决的课题]
在上述专利文献1的技术中，在张力作用于宽度较宽且长度较长的碳纤维无纺布的状态下切断碳纤维无纺布。因此，在专利文献1的技术中，无法制作厚度的偏差较小的电极。其理由如下。
由于碳纤维无纺布的宽度较宽且碳纤维无纺布的长度较长，因此难以沿着碳纤维无纺布的宽度方向及长度方向切断碳纤维无纺布的厚度方向上的相同的位置。另外，由于碳纤维无纺布的宽度较宽，因此难以在碳纤维无纺布的宽度方向上均等地作用上述张力。因此，难以沿着碳纤维无纺布的宽度方向切断碳纤维无纺布的厚度方向上的相同的位置。
本公开的目的之一在于提供厚度的偏差较小的电极。本公开的目的之一在于提供具备上述电极的电池单元。本公开的目的之一在于提供具备上述电池单元的电池堆。本公开的目的之一在于提供具备上述电池单元或上述电池堆的电池系统。本公开的目的之一在于提供能够制造厚度的偏差较小的电极的电极的制造方法。
[本公开的效果]
本公开的电极的厚度的偏差较小。
本公开的电池单元、电池堆及电池系统容易提高电流效率，并且容易减小单元电阻率。
本公开的电极的制造方法能够制造厚度的偏差小的电极。
《本公开的实施方式的说明》
首先列举本公开的实施方式来进行说明。
(1)本公开的一个方式所涉及的电极是被用于电池系统的电极，
上述电极具备由包含多个碳纤维的无纺布构成的片材，
上述片材具有在沿着上述片材的厚度的方向上相互相对的第一面及第二面，
上述多个碳纤维包含第一碳纤维，
上述第一碳纤维具有面向上述第一面的切断面和面向上述第二面的切断面中的至少一个切断面，
上述片材的宽度为1000mm以下，
上述片材的长度为2000mm以下。
上述电极的宽度窄且长度较短，因此厚度的偏差较小。其理由如下。包含第一碳纤维的上述电极通过后述的电极的制造方法来制造。电极的制造方法是通过以使第一电极材料的厚度变薄的方式对第一电极材料进行切片来制作电极的方法。在电极的制造方法中，被切片的第一电极材料的宽度为1000mm以下，第一电极材料的长度为2000mm以下。即，第一电极材料的宽度较窄且第一电极材料的长度较短。而且，在电极的制造方法中，通过夹着第一电极材料的第一辊及第二辊的旋转将第一电极材料向对第一电极材料进行切片的切断工具输送。即，在上述制造方法中，在第一电极材料上实质上不作用张力地对第一电极材料进行切片。实质上不作用张力是指在比第一辊及第二辊靠下游处不作用伴随着卷绕第一电极材料的张力。当在比第一辊及第二辊靠下游处卷绕第一电极材料时，张力作用于第一电极材料，制作的电极的后述的厚度的第一偏差超过25％。允许由夹在第一辊及第二辊中引起的张力作用于第一电极材料。因此，在电极的制造方法中，容易沿着第一电极材料的宽度方向及长度方向切断第一电极材料的厚度方向上的相同的位置。
上述电极的厚度的偏差较小，因此不易产生电池性能的局部的降低。因此，上述电极容易构建电池性能优异的电池单元、电池堆及电池系统。具体而言，上述电极容易构建电流效率高且单元电阻率小的电池单元、电池堆及电池系统。
(2)作为上述电极的一个方式，上述片材的平均厚度可以为0.5mm以上且3mm以下。
平均厚度为0.5mm以上的片材容易构建电池性能优异的电池单元、电池堆及RF电池系统。而且，平均厚度为0.5mm以上的片材的机械强度优异。
即使是平均厚度为3mm以下的片材，厚度的偏差也较小。在上述的专利文献1的技术中，在张力作用于宽度较宽且长度较长的碳纤维无纺布的状态下切断碳纤维无纺布。在上述的专利文献1的技术中，由于是制作厚度均等的2片电极的方法，因此在制作厚度较薄的电极的情况下，碳纤维无纺布的厚度也变薄。碳纤维无纺布的厚度越薄，越难以在碳纤维无纺布的宽度方向上均等地作用上述张力。因此，碳纤维无纺布的厚度越薄，越难以沿着碳纤维无纺布的宽度方向切断碳纤维无纺布的厚度方向上的相同的位置。假设通过上述的专利文献1的技术，即使想要制作1mm以下的厚度的电极，也无法制造厚度的偏差较小的电极。与此相对，在后述的电极的制造方法中，在第一电极材料的宽度较窄且第一电极材料的长度较短的基础上，在第一电极材料上实质上不作用张力地对第一电极材料进行切片。因此，在后述的电极的制造方法中，即使制作的电极的厚度较薄，也能够制造厚度的偏差较小的电极。特别是，在后述的电极的制造方法中，即使在制作1mm以下的厚度的电极的情况下，也能够制造厚度的偏差较小的电极。另外，平均厚度为3mm以下的片材容易构建薄型的电池单元及电池堆。因此，平均厚度为3mm以下的片材容易使电池系统小型化。
(3)作为上述电极的一个方式，上述片材的长度可以为500mm以上。
长度为500mm以上的片材容易构建高输出的电池单元、电池堆及电池系统。
(4)作为上述电极的一个方式，上述片材的厚度的偏差可以为25％以下。
如果厚度的偏差为25％以下，则电极的电池性能在电极的整个区域容易变得均匀。该厚度的偏差是指后述的厚度的第一偏差。
(5)作为上述电极的一个方式，上述片材的单位面积重量的偏差可以为25％以下。
如果单位面积重量的偏差为25％以下，则电极的导电性及电解液流通性在电极的整个区域容易变得均匀。该单位面积重量的偏差是指后述的单位面积重量的第一偏差。
(6)作为上述电极的一个方式，上述片材的单位面积重量可以为50g/m2以上且350g/m2以下。
单位面积重量为50g/m2以上的片材容易增多碳纤维彼此的接点，因此容易提高导电性。单位面积重量为350g/m2以下的片材容易确保空隙，因此电解液流通性优异。
(7)作为上述电极的一个方式，上述多个碳纤维也可以包含在表面具有多个褶皱的碳纤维。
通过在碳纤维的表面具有多个褶皱，而碳纤维的表面积容易变大。表面积较大的碳纤维与电解液接触的反应面积容易增加。因此，电极与电解液的反应性得到改善。
(8)作为上述电极的一个方式，可以是，上述多个碳纤维的密度为1.5g/cm3以上且2.2g/cm3以下，
上述片材的空隙率为60％以上且99％以下。
如果碳纤维的密度为1.5g/cm3以上，则导电成分较多。包含该碳纤维的电极容易构建内部电阻小的电池单元。如果碳纤维的密度为2.2g/cm3以下，则碳纤维的刚性不会过高。包含该碳纤维的电极容易构建隔膜难以损伤的电池单元。
如果片材的空隙率为60％以上，则与空隙率小于60％的片材相比，空隙多。该片材的电解液流通性优异。如果片材的空隙率为99％以下，则电极的电池反应性优异。
(9)本公开的一个方式所涉及的电池单元具备上述(1)至上述(8)中任一项所述的电极。
上述电池单元具备厚度的偏差较小的电极，因此容易提高电流效率，且容易减小单元电阻率。
(10)本公开的一个方式所涉及的电池堆具备多个上述(9)所述的电池单元。
上述电池堆具备多个上述电池单元，因此容易提高电流效率，并且容易减小单元电阻率。
(11)本公开的一个方式所涉及的电池系统具备上述(9)所述的电池单元或上述(10)所述的电池堆。
上述电池系统具备上述电池单元或上述电池堆，因此容易提高电流效率，并且容易减小单元电阻率。
(12)本公开的一个方式所涉及的电极的制造方法是被用于电池系统的电极的制造方法，上述电极的制造方法具备如下的工序：
准备片状的第一电极材料，上述第一电极材料具有1000mm以下的宽度及2000mm以下的长度，并且由包含多个碳纤维的无纺布构成；及
通过切断上述第一电极材料而制作上述电极，
制作上述电极的工序具有如下的工序：
通过夹着上述第一电极材料的第一辊及第二辊的旋转而将上述第一电极材料向切断工具输送；及
通过上述切断工具以使上述第一电极材料的厚度变薄的方式对上述第一电极材料进行切片。
上述制造方法能够制作厚度的偏差较小的电极。在上述制造方法中，被切片的第一电极材料的宽度为1000mm以下，第一电极材料的长度为2000mm以下。即，第一电极材料的宽度较窄且第一电极材料的长度较短。而且，在上述制造方法中，通过夹着第一电极材料的第一辊及第二辊的旋转而将第一电极材料向对第一电极材料进行切片的切断工具输送。即，在上述制造方法中，在第一电极材料上实质上不作用张力地对第一电极材料进行切片。由此，上述制造方法容易沿着第一电极材料的宽度方向及长度方向切断第一电极材料的厚度方向上的相同的位置。
(13)作为上述电极的制造方法的一个方式，也可以在对上述第一电极材料进行切片的工序中，以使上述电极的平均厚度成为0.5mm以上且3mm以下的方式对上述第一电极材料进行切片。
上述方式即使平均厚度满足上述范围，也能够制造厚度的偏差较小的电极。
(14)作为上述电极的制造方法的一个方式，也可以是在准备上述第一电极材料的工序中，准备具有超过上述电极的平均厚度的2倍的厚度的上述第一电极材料，
在对上述第一电极材料进行切片的工序中，以制作上述电极和厚度比上述电极的平均厚度厚的第二电极材料的方式对上述第一电极材料进行切片。
上述方式能够由1片第一电极材料制作2片以上的电极。其理由在于，所制作的第二电极材料的厚度超过电极的平均厚度的1倍，因此通过将第二电极材料作为第一电极材料再次切片，而能够制作至少1片电极。即，这是因为，上述方式能够进行2次以上的进行切片的工序。
如上述方式那样，以制作厚度不同的电极和第二电极材料的方式将第一电极材料不均等地切片的方法与以制作厚度均等的2片电极的方式将第一电极材料均等地切片的方法相比，对准备的第一电极材料的厚度的制约较少。在不均等地切片的方法中，第一电极材料的厚度为超过电极的平均厚度的2倍的厚度即可，与此相对，在均等地切片的方法中，第一电极材料的厚度需要具有电极的平均厚度的2的n次方倍的厚度。n为1以上的整数。
(15)作为上述电极的制造方法的一个方式，在准备上述第一电极材料的工序中，准备具有上述电极的平均厚度的3倍以上的整数倍的厚度的上述第一电极材料，
在对上述第一电极材料进行切片的工序中，以制作上述电极和厚度比上述电极的平均厚度厚的第二电极材料的方式对上述第一电极材料进行切片。
上述方式能够由1片第一电极材料制作3片以上的电极。其理由在于，所制作的第二电极材料的厚度具有电极的厚度的2倍以上的整数倍的厚度，因此通过将第二电极材料作为第一电极材料再次切片，而能够制作至少2片电极。即，这是因为，上述方式能够进行2次以上的进行切片的工序。
上述方式即使反复进行切片的工序，也不会制作厚度比电极的平均厚度薄的剩余部分。因此，上述方式能够无剩余第一电极材料地制作电极。
(16)作为上述(14)或上述(15)的电极的制造方法的一个方式，也可以是，在对上述第一电极材料进行切片的工序中，以使上述电极向比上述切断工具的设置位置靠下方处流动且使上述第二电极材料向比上述设置位置靠上方处流动的方式对上述第一电极材料进行切片。
上述方式与使电极向比切断工具的设置位置靠上方处流动且使第二电极材料向比切断工具的设置位置靠下方处流动的情况相比，因切断而产生的碳纤维的切屑不易堵塞在第一辊及第二辊与第一电极材料之间。
(17)作为上述电极的制造方法的一个方式，可以是，在将上述第一电极材料向上述切断工具输送的工序中，一边利用引导件限制上述第一电极材料的宽度方向上的偏移一边将上述第一电极材料向所述切断工具输送。
上述方式容易使第一电极材料实质上朝向第一辊与第二辊之间笔直地移动，因此容易制造厚度的偏差较小的电极。
《本公开的实施方式的详细内容》
以下，对本公开的实施方式的电极、电极的制造方法及电池系统的详细内容进行说明。电池是指氧化还原液流电池、燃料电池、锂离子电池等将碳材料用于电极等的电池。以下的电池系统以氧化还原液流电池系统为例来进行说明。有时将氧化还原液流电池系统记为RF电池系统。图中的同一附图标记表示同一名称物。
《实施方式》
〔电极〕
参照图1至图8对实施方式的电极1进行说明。电极1被用于参照图9而后述的RF电池系统100。电极1具备由包含多个碳纤维的无纺布构成的片材2。本方式的电极1的特征之一在于满足以下的要件(a1)及要件(b1)。
(a1)如图1所示，片材2具有特定的宽度Wa和特定的长度La。
(b1)多个碳纤维具有特定的第一碳纤维。
图1所示的本方式的电极1构成参照图9而后述的正极电极4P及负极电极4N中的至少一方。在图9所示的RF电池系统100中，电极1有助于电池反应。
[片材]
片材2包含碳纤维作为主成分。以碳纤维为主成分是指碳纤维的重量相对于片材2的重量之比为50％以上。碳纤维的重量相对于片材2的重量之比进一步优选为60％以上，特别优选为70％以上。片材2是包含多个碳纤维的无纺布。无纺布是使独立的碳纤维交织而成的。多个碳纤维构成三维的网状结构。在碳纤维彼此之间、即网眼的间隙设置有空隙。片材2也可以包含粘合剂、碳粒子、催化剂、亲水性的材料及疏水性的材料中的至少一个。粘合剂将碳纤维彼此粘结。碳粒子增大片材2的表面积。催化剂促进电池反应。如图2所示，片材2具有在沿着片材2的厚度的方向上相互相对的第一面21及第二面22。第一面21及第二面22中的至少一方的面为切断面。
多个碳纤维包含第一碳纤维。第一碳纤维具有面向第一面21的切断面及面向第二面22的切断面中的至少一个切断面。第一碳纤维的数量的一例是多个。即，在第一面21为切断面的情况下，在第一面21，多个第一碳纤维的切断面以排列的方式配置。在第二面22也与第一面21相同地为切断面的情况下，在第二面22也与第一面21相同地排列有多个第一碳纤维的切断面。
多个碳纤维还包含第二碳纤维。第二碳纤维各自与第一碳纤维不同，不具有面向第一面21的切断面和面向第二面22的切断面这两方。在第二面22为非切断面的情况下，第二碳纤维的长度方向上的中途的部分面向第二面22。第二碳纤维的端面不与第二面22对齐而随机地配置。在第二面22为非切断面的情况下，在第二面22不排列多个第一碳纤维的切断面。
(平面形状)
如图1所示，片材2的平面形状为矩形状。平面形状是指从片材2的厚度方向观察第一面21或第二面22时的形状。在此所说的矩形状包括长方形和正方形。在片材2的平面形状为长方形的情况下，片材2的长边相对于短边之比的一例为超过1且为5以下。上述比还可以超过1且为3以下，特别是也可以超过1且为2以下。
(宽度)
片材2的宽度Wa为1000mm以下。通过使宽度Wa为1000mm以下，而片材2的厚度的偏差较小。宽度Wa由在参照图7等而后述的实施方式的电极的制造方法中准备的第一电极材料11的宽度Wb维持。例如，宽度Wa为1000mm的片材2使用宽度Wb为1000mm的第一电极材料11来制作。通过使宽度Wb为1000mm以下，而在实施方式的电极的制造方法中，容易沿着第一电极材料11的宽度方向切断第一电极材料11的厚度方向上的相同的位置。由此，在实施方式的电极的制造方法中，能够得到厚度的偏差较小的片材2。宽度Wa越小，片材2的厚度的偏差越容易变小。宽度Wa进一步优选为750mm以下，特别优选是500mm以下。宽度Wa的下限值的一例为200mm。宽度Wa为200mm以上的片材2容易构建高输出的电池单元、电池堆及RF电池系统。宽度Wa为200mm以上且1000mm以下，进一步优选为300mm以上且750mm以下，特别优选是350mm以上且500mm以下。宽度Wa是片材2的最大宽度。
(长度)
片材2的长度La为2000mm以下。通过使长度La为2000mm以下，而片材2的厚度的偏差较小。长度La由图7所示的第一电极材料11的长度Lb维持。例如，长度La为2000mm的片材2使用长度Lb为2000mm的第一电极材料11来制作。通过使长度Lb为2000mm以下，而在实施方式的电极的制造方法中，容易沿着第一电极材料11的长度方向切断第一电极材料11的厚度方向上的相同的位置。由此，在实施方式的电极的制造方法中，能够得到厚度的偏差较小的片材2。长度La越小，片材2的厚度的偏差越容易变小。长度La进一步优选为1500mm以下，特别优选是1000mm以下。长度La的下限值的一例为500mm。长度La为500mm以上的片材2容易构建高输出的电池单元电池堆及RF电池系统。长度La为500mm以上且2000mm以下，进一步优选为650mm以上且1500mm以下，特别优选是750mm以上且1000mm以下。长度La可以为500mm以上且1000mm以下。长度La是片材2的最大长度。
(平均厚度)
片材2的平均厚度的一例为0.5mm以上且3mm以下。平均厚度为0.5mm以上的片材2容易构建电池性能优异的电池单元、电池堆及RF电池系统。而且，平均厚度为0.5mm以上的片材2的机械强度优异。平均厚度为3mm以下的片材2容易构建薄型的电池单元及电池堆。因此，平均厚度为3mm以下的片材2容易构建小型的RF电池系统。片材2的平均厚度的一例为0.5mm以上且2.5mm以下，进一步优选为0.6mm以上且2.0mm以下，特别优选是0.8mm以上且1.5mm以下。
片材2的平均厚度如下地求出。厚度的测定部位的数量设为6个以上。如图4或图5所示，测定部位的一例至少为第一交点P1至第六交点P6。
第一交点P1是第一假想线V1与第三假想线V3的交点。
第二交点P2是第一假想线V1与第四假想线V4的交点。
第三交点P3是第二假想线V2与第三假想线V3的交点。
第四交点P4是第二假想线V2与第四假想线V4的交点。
在图4中，第五交点P5是第五假想线V5与第三假想线V3的交点。
在图5中，第五交点P5是第一假想线V1与第五假想线V5的交点。
在图4中，第六交点P6是第五假想线V5与第四假想线V4的交点。
在图5中，第六交点P6是第二假想线V2与第五假想线V5的交点。
第一假想线V1是沿着片材2的宽度方向的直线，是从片材2的第一短边到第一假想线V1的距离为长度La×0.1倍以上且长度La×0.2倍以下的直线。
第二假想线V2是沿着片材2的宽度方向的直线，是从片材2的第二短边到第二假想线V2的距离为长度La×0.1倍以上且长度La×0.2倍以下的直线。
从第一短边到第一假想线V1的距离与从第二短边到第二假想线V2的距离相同。
第三假想线V3是沿着片材2的长度方向的直线，从片材2的第一长边到第三假想线V3的距离为宽度Wa×0.1倍以上且宽度Wa×0.2倍以下的直线。
第四假想线V4是沿着片材2的长度方向的直线，从片材2的第二长边到第四假想线V4的距离为宽度Wa×0.1倍以上且宽度Wa×0.2倍以下的直线。
从第一长边到第三假想线V3的距离与从第二长边到第四假想线V4的距离相同。
在图4中，第五假想线V5是将第一假想线V1与第二假想线V2之间均等地分割的直线。在图5中，第五假想线V5是将第三假想线V3与第四假想线V4之间均等地分割的直线。
上述测定部位可以以能够采集6点以上的测定点的方式根据片材2的宽度及长度从上述范围中选择。
在增加测定部位的数量的情况下，以满足以下的要件(a2)及要件(b2)中的至少一方的方式取假想线即可。
(a2)在第三假想线V3上的第一交点P1与第三交点P3之间等间隔地排列多个交点，在第四假想线V4上的第二交点P2与第四交点P4之间等间隔地排列多个交点。
(b2)在第一假想线V1上的第一交点P1与第二交点P2之间等间隔地排列多个交点，在第二假想线V2上的第三交点P3与第四交点P4之间等间隔地排列多个交点。
为了满足上述要件(a2)，取将第一假想线V1与第二假想线V2之间均等地分割的2条以上的假想线。
为了满足上述要件(b2)，取将第三假想线V3与第四假想线V4之间均等地分割的2条以上的假想线。
各交点处的厚度通过依据JIS L 1096：2010的A法(JIS法)进行测定而求出。具体而言，使用市售的厚度测定装置，在一定的时间及一定的压力下测定各交点的厚度。厚度测定装置使用TECLOCK公司制的接触式的数字测厚仪SMD-565J-L。上述时间设为10秒钟。上述压力设为0.7kPa。将测定出的全部的厚度的平均值设为片材2的平均厚度。
(厚度的偏差)
片材2的厚度的第一偏差的一例为25％以下。厚度的第一偏差通过“(厚度的标准偏差/厚度的平均值)×100”来求出。厚度的标准偏差是基于上述的各交点处的测定值与片材2的平均厚度的值。厚度的平均值是指上述的片材2的平均厚度。如果厚度的第一偏差为25％以下，则电极1的电池性能在电极1的整个区域容易变得均匀。厚度的第一偏差越小越好。厚度的第一偏差的下限值的一例在实用上为2％。厚度的第一偏差为2％以上且25％以下，进一步优选为5％以上且20％以下，特别优选是6％以上且15％以下。厚度的第一偏差可以为2％以上且15％以下。
片材2的厚度的第二偏差的一例为30％以下。厚度的第二偏差通过“{(厚度的最大值-厚度的最小值)/厚度的平均值}×100”来求出。厚度的最大值是指为了求出上述的片材2的平均厚度而测定的上述的全部交点的厚度中的最大的厚度。厚度的最小值是指上述全部交点的厚度中的最小的厚度。如果厚度的第二偏差为30％以下，则电极1的电池性能在电极1的整个区域容易变得均匀。厚度的第二偏差越小越好。厚度的第二偏差的下限值的一例在实用上为3％。厚度的第二偏差为3％以上且30％以下，进一步优选为5％以上且25％以下，特别优选是6％以上且20％以下。
(单位面积重量的偏差)
片材2的单位面积重量的第一偏差的一例为25％以下。单位面积重量的第一偏差通过“(单位面积重量的标准偏差/单位面积重量的平均值)×100”来求出。单位面积重量的标准偏差是基于各测定片的单位面积重量的测定值和单位面积重量的平均值的值。单位面积重量的平均值如下地求出。从1片片材2切下6个以上的测定片。各测定片设为以上述各交点为中心的正方形状。各测定片的1边的长度为30mm。各测定片的单位面积重量通过测定每单位面积的重量而求出。取所求出的全部单位面积重量的平均值。如果单位面积重量的第一偏差为25％以下，则电极1的导电性及电解液流通性在电极1的整个区域容易变得均匀。单位面积重量的第一偏差越小越好。单位面积重量的第一偏差的下限值的一例在实用上为2％。单位面积重量的第一偏差为2％以上且25％以下，进一步优选为5％以上且20％以下，特别优选是6％以上且15％以下。单位面积重量的第一偏差也可以是2％以上且15％以下。
片材2的单位面积重量的第二偏差的一例为50g/m2以下。单位面积重量的第二偏差通过“单位面积重量的最大值-单位面积重量的最小值”来求出。单位面积重量的最大值是指为了求出上述的单位面积重量的平均值而测定的上述的全部测定片的单位面积重量中的最大的单位面积重量。单位面积重量的最小值是指上述的全部测定片的单位面积重量中的最小的单位面积重量。如果单位面积重量的第二偏差为50g/m2以下，则电极1的导电性及电解液流通性在电极1的整个区域容易变得均匀。单位面积重量的第二偏差越小越好。单位面积重量的第二偏差的下限值的一例为2g/m2。单位面积重量的第二偏差为2g/m2以上且50g/m2以下，进一步优选为4g/m2以上且35g/m2以下，特别优选是5g/m2以上且20g/m2以下。
(单位面积重量)
片材2的单位面积重量的一例为50g/m2以上且350g/m2以下。片材2的单位面积重量是指1片片材2整体的单位面积重量。单位面积重量通过测定每单位面积的重量而求出。单位面积重量为50g/m2以上的片材2容易增多碳纤维彼此的接点，因此容易提高导电性。单位面积重量为350g/m2以下的片材2容易确保空隙，因此电解液流通性优异。片材2的单位面积重量还可列举70g/m2以上且300g/m2以下，特别优选是80g/m2以上且250g/m2以下。
(空隙率)
片材2的空隙率的一例为60％以上且99％以下。如果片材2的空隙率为60％以上，则与空隙率小于60％的片材相比，空隙多。该片材2的电解液流通性优异。如果片材2的空隙率为99％以下，则电极1的电池反应性优异。片材2的空隙率为60％以上且95％以下，进一步优选为65％以上且94％以下，特别优选是75％以上且90％以下。空隙率通过“100-[{单位面积重量(g/m2)/平均厚度(mm)/1000/密度(g/cm3)}×100]”来求出。密度是碳纤维的密度。碳纤维的密度将在后面叙述。
(褶皱)
如图3所示，在本方式中，多个碳纤维包含在表面具有多个褶皱35的碳纤维30。图3示意性地示出碳纤维30的截面的轮廓。碳纤维30在表面具有褶皱状的凹凸构造。通过在碳纤维30的表面具有多个褶皱35，而容易增大碳纤维30的表面积。表面积较大的碳纤维30与电解液接触的反应面积容易增加。由此，电极1与电解液之间的反应性得到改善。碳纤维30的截面形状为异形截面形状。上述的第一碳纤维及上述的第二碳纤维中的至少一方可以具有褶皱35。多个碳纤维也可以包含不具有褶皱35的碳纤维。另外，多个碳纤维也可以全部不具有褶皱35。不具有褶皱35的碳纤维的截面形状例如可以是圆形状或椭圆形状等。
(周长比L1/L2)
周长L1与周长L2的周长比L1/L2的一例为超过1。周长L1是碳纤维30的截面的周长。周长L2是与碳纤维30的截面外接的假想矩形R的周长。
通过使周长比L1/L2超过1，而能够充分确保碳纤维30与电解液接触的反应面积。因此，电极1与电解液之间的反应性提高。碳纤维30的表面积与周长L1成比例。周长比L1/L2越大，则碳纤维30的比表面积越大。碳纤维30的比表面积越大，则电极1与电解液之间的反应面积越增加。周长比L1/L2的一例进一步优选为1.1以上。
在周长比L1/L2较大的情况下，褶皱35的数量容易变多。若褶皱35的数量变多，则有时褶皱35彼此会粘连或褶皱35间的间隙变窄。在该情况下，电解液难以进入褶皱35间的间隙。因此，有可能难以得到增加电极1与电解液之间的反应面积的效果。周长比L1/L2的上限的一例为2。如果周长比L1/L2为2以下，则容易在褶皱35之间确保充分的间隙。因此，电解液容易浸入褶皱35间的间隙。周长比L1/L2的一例为1.8以下，进一步优选为1.6以下、1.4以下。
即，周长比L1/L2超过1且为2以下，超过1.1且为1.8以下，进一步超过1.1且为1.6以下，特别优选是超过1.1且为1.4以下。
周长L1如下地求出。用光学显微镜或扫描型电子显微镜(SEM)等观察电极1的截面。电极1的截面是沿着电极1的厚度方向切断而得到的截面。从通过该观察得到的截面观察图像中提取碳纤维30的截面的轮廓。通过对提取出的轮廓的全长进行图像解析来进行测定。
假想矩形R的求出方法如下。碳纤维30的截面的轮廓从上述截面观察图像中提取。在该截面中，将由第一平行线的组和第二平行线的组包围的矩形设为假想矩形R。第一平行线的组是夹着碳纤维30的轮廓的一对平行线中的、一对平行线的间隔为最小距离的平行线的组。第二平行线的组是与第一平行线的组正交并且夹着碳纤维30的轮廓的一对平行线中的、一对平行线的间隔为最大距离的平行线的组。周长L2是“假想矩形R的短边的长度a×2+假想矩形R的长边的长度b×2”。
在本方式中，周长比L1/L2是以如下方式测定的平均值。测量多个碳纤维30各自的截面的周长L1。求出多个碳纤维30各自的截面的假想矩形R，并测量各假想矩形R的周长L2。并且，计算各碳纤维30的周长比L1/L2。求出全部的周长比L1/L2的平均值。测定的碳纤维30的数量例如为3条以上，进一步优选为5条以上。
(面积比Sa/Sb)
面积Sa与面积Sb的面积比Sa/Sb的一例为0.5以上且0.8以下。面积Sa是碳纤维30的截面的面积。面积Sb是与碳纤维30的截面外接的假想矩形R的面积。碳纤维30的截面是沿着电极1的厚度方向切断了电极1时的截面。
通过使面积比Sa/Sb为0.5以上，容易充分确保碳纤维30的强度。由此，电极1的强度不容易降低。面积比Sa/Sb越大，即，面积比Sa/Sb越接近1，则假想矩形R中所占的碳纤维30的截面积越大。面积比Sa/Sb越大，则越容易确保碳纤维30的强度。
另一方面，面积比Sa/Sb越大，褶皱35间的间隙越可能变窄。若褶皱35间的间隙变窄，则电解液难以进入褶皱35间的间隙。因此，有可能难以得到增加电极1与电解液之间的反应面积的效果。通过使面积比Sa/Sb为0.8以下，而容易充分确保褶皱35间的间隙。因此，电解液向褶皱35间的间隙的浸入不容易受到阻碍。因此，能够确保电极1与电解液之间的反应面积。
面积比Sa/Sb的一例进一步优选为0.55以上且0.75以下，特别优选是0.55以上且0.7以下。
面积Sa的一例例如为20μm2以上且320μm2以下，进一步优选为30μm2以上且300μm2以下，特别优选是30μm2以上且90μm2以下。
面积Sa能够通过对上述的截面观察图像进行图像解析来测量。在本方式中，面积比Sa/Sb是以如下方式测定的平均值。测量多个碳纤维30各自的截面的面积Sa。另外，求出多个碳纤维30各自的截面的假想矩形R，并测量各假想矩形R的面积Sb。并且，计算各碳纤维30的面积比Sa/Sb。求出全部的面积比Sa/Sb的平均值。测定的碳纤维30的数量例如为3条以上，进一步优选为5条以上。
(纤维的长径)
碳纤维30的长径的一例为5μm以上且20μm以下。碳纤维30的长径相当于假想矩形R的长边的长度b。通过使碳纤维30的长径为5μm以上，而容易确保碳纤维30的强度，抑制电极1的强度降低。通过使碳纤维30的长径为20μm以下，而碳纤维30较细。因此，碳纤维30具有挠性。由此，碳纤维30难以扎入参照图10的上图而后述的隔膜4M。另外，在碳纤维30的长径为20μm以下的情况下，电极1的每单位体积的反应面积增加。因此，电极1与电解液之间的反应效率变高。碳纤维30的长径进一步优选为15μm以下。碳纤维30的短径为与长径同等以下。碳纤维30的短径相当于假想矩形R的短边的长度a。碳纤维30的短径的一例为2μm以上且15μm以下。
碳纤维30的短径及长径以如下方式测定。求出多个碳纤维30各自的截面的假想矩形R。测量各假想矩形R的短边的长度a及长边的长度b。将所有的短边的长度a的平均值设为碳纤维30的短径。将所有的长边的长度b的平均值设为碳纤维30的长径。测定的碳纤维30的数量例如为3条以上，进一步优选为5条以上。
碳纤维30通过对有机纤维进行烧成并碳化而得到。具有多个褶皱35的碳纤维30可以通过对在表面形成有多个褶皱的异形截面的有机纤维进行烧成来制作。有机纤维在将有机纤维的原料溶液从喷嘴挤出而制成纤维的工序中，可以根据喷嘴孔的形状来改变纤维的截面形状。在上述的异形截面的有机纤维的情况下，能够通过使用在喷嘴孔的内周面在周向上形成有多个凹凸的喷嘴而在有机纤维的表面形成多个褶皱来制作。
(密度)
碳纤维的密度的一例为1.5g/cm3以上且2.2g/cm3以下。如果碳纤维的密度为1.5g/cm3以上，则导电成分较多。包含该碳纤维的电极1容易构建内部电阻较小的电池单元。如果碳纤维的密度为2.2g/cm3以下，则碳纤维的刚性不会过高。包含该碳纤维的电极1容易构建参照图10的上图而后述的隔膜4M不易损伤的电池单元。碳纤维的密度进一步优选为1.7g/cm3以上且2.1g/cm3以下，特别优选是1.8g/cm3以上且2.0g/cm3以下。碳纤维的密度依据JISR 7603：1999的A法：液置换法进行测定而求出。
(拉伸强度)
片材2的拉伸强度的一例为40kPa以上且300kPa以下。拉伸强度为40kPa以上的片材2的强度优异。拉伸强度为300kPa以下的片材2容易抑制隔膜4M的损伤。片材2的拉伸强度进一步优选为60kPa以上且200kPa以下，特别优选是70kPa以上且150kPa以下。片材2的拉伸强度通过依据JIS L 1913:2010进行测定而求出。
〔电极的作用效果〕
本方式的电极1的厚度的第一偏差、厚度的第二偏差、单位面积重量的第一偏差及单位面积重量的第二偏差较小，因此不容易产生电池性能的局部的降低。因此，本方式的电极1容易构建电池性能优异的电池单元、电池堆及RF电池系统。具体而言，本方式的电极1容易构建电流效率较高且单元电阻率较小的电池单元、电池堆及RF电池系统。
〔电极的制造方法〕
参照图6至图8来对实施方式的电极的制造方法进行说明。本方式的电极的制造方法具备以下的工序S1及工序S2。
在工序S1中，准备片状的第一电极材料11。
在工序S2中，通过切断第一电极材料11来制作电极1。工序S2具有工序S21和工序S22。
在工序S21中，将第一电极材料11向切断工具530输送。
在工序S22中，利用切断工具530以使第一电极材料11的厚度变薄的方式对第一电极材料11进行切片。
以下，依次对工序S1及工序S2进行说明。
[工序S1]
准备的片状的第一电极材料11由包含多个碳纤维的无纺布构成。第一电极材料11所包含的碳纤维的截面形状及密度等与上述的电极1所包含的碳纤维的截面形状及密度等相同。第一电极材料11在后述的工序S22中以第一电极材料11的厚度变薄的方式被切片。通过对第一电极材料11进行切片来制作电极1。即，第一电极材料11与电极1仅厚度不同。第一电极材料11的平面形状、宽度Wb及长度Lb维持为电极1的平面形状、宽度Wa及长度La。能够通过调整第一电极材料11的宽度Wb及长度Lb来调整电极1的宽度Wa及长度La。第一电极材料11的平面形状、宽度Wb的数值范围及长度Lb的数值范围与构成上述的电极1的片材2的平面形状、宽度Wa的数值范围及长度La的数值范围相同。即，第一电极材料11的平面形状为矩形状。第一电极材料11的宽度Wb为1000mm以下。第一电极材料11的长度Lb为2000mm以下。
通过准备宽度Wb为1000mm以下且长度Lb为2000mm以下的第一电极材料11，而容易制造厚度的第一偏差较小的电极1。另外，容易制造厚度的第二偏差较小的电极1。此外，容易制造单位面积重量的第一偏差较小的电极1。而且，容易制造单位面积重量的第二偏差较小的电极1。其理由如下，通过使第一电极材料11的宽度Wb为1000mm以下，长度Lb为2000mm以下，而容易沿着第一电极材料11的宽度方向及长度方向切断第一电极材料11的厚度方向上的相同的位置。
第一电极材料11的厚度只要超过所制作的电极1的平均厚度的1倍，就可以不作特别限定地适当选择。第一电极材料11的厚度的一例是超过电极1的平均厚度的2倍，进一步优选为电极1的平均厚度的3倍以上的整数倍。第一电极材料11的厚度在实用上是电极1的平均厚度的20倍以下的整数倍，进一步优选为15倍以下的整数倍，特别优选是10倍以下的整数倍。即，第一电极材料11的厚度是电极1的平均厚度的3倍以上且20倍以下的整数倍，进一步优选为4倍以上且15倍以下的整数倍，特别优选是5倍以上且10倍以下的整数倍。
第一电极材料11的单位面积重量及空隙率各自的数值范围与上述的片材2的单位面积重量及空隙率各自的数值范围相同。
[工序S2]
第一电极材料11的切断使用切断机500。切断机500具备：第一辊510、第二辊520及切断工具530。
第一辊510和第二辊520是将第一电极材料11朝向切断工具530输送的输送辊。第一辊510和第二辊520以第一辊510的周面与第二辊520的周面相互相对的方式上下配置。第一辊510的旋转轴与第二辊520的旋转轴平行。第一辊510及第二辊520是驱动辊。驱动辊是指由马达等驱动源驱动的辊。第一辊510的旋转方向与第二辊520的旋转方向相反。
第一辊510与第二辊520之间的间隔是满足以下的要件(a3)及要件(b3)的间隔。
要件(a3)通过从第一电极材料11的厚度方向上的两侧夹着第一电极材料11而对第一电极材料11作用压力。
要件(b3)通过伴随着第一辊510的旋转的第一辊510与第一电极材料11之间的摩擦和伴随着第二辊520的旋转的第二辊520与第一电极材料11之间的摩擦，第一电极材料11从第一辊510及第二辊520的上游朝向下游移动。
虽然省略了图示，但本方式的切断机500具备能够使第一辊510的设置位置及第二辊520的设置位置中的至少一方移动的第一机构，以增大或减小上述间隔。切断机500通过具备第一机构，能够利用第一辊510的旋转及第二辊520的旋转将各种厚度的第一电极材料11向切断工具530输送。
第一辊510的宽度及第二辊520的宽度为彼此相同的宽度。第一辊510的宽度是沿着第一辊510的旋转轴的长度。第二辊520的宽度是沿着第二辊520的旋转轴的长度。参照图7，以第一辊510的宽度Wr为代表进行说明。第一辊510的宽度Wr比第一电极材料11的宽度Wb宽。第一辊510的宽度Wr的一例为1200mm以下。如果第一辊510的宽度Wr为1200mm以下，则第一辊510的宽度Wr不会过宽。因此，容易沿着上述宽度的方向均匀地维持上述间隔。即，能够使通过第一辊510和第二辊520作用于第一电极材料11的压力在第一电极材料11的宽度方向上均匀。因此，能够制造厚度的偏差较小的电极1。
切断工具530配置于第一辊510及第二辊520的下游侧。切断工具530与第一辊510的旋转轴平行地设置。在本方式中，如图7所示，当从上方观察切断工具530时，切断工具530配置成与第一辊510重叠。与本方式不同，虽然省略了图示，但在从上方观察切断工具530时，切断工具530也可以配置为不与第一辊510重叠而离开第一辊510。切断工具530能够使用刀。刀可以设置成沿着第一辊510的旋转轴向一个方向行进，也可以设置成沿着与第一辊510的旋转轴平行的方向往复。作为刀，可以适当利用设置成环状的带状刀。该带状刀在带状刀的长度方向上向一个方向行进。
虽然省略图示，但本方式的切断机500具备能够使切断工具530的设置位置沿着上下方向移动的第二机构。通过控制第二机构，能够将切断工具530的设置位置设为满足以下的要件(a4)或要件(b4)的位置。
(a4)第一电极材料11的厚度被均等地切片。
(b4)第一电极材料11的厚度被不均等地切片。
例如，第一电极材料11的厚度为电极1的平均厚度的2倍，虽然省略了图示，但切断工具530的设置位置只要是满足上述要件(a4)的位置，就能够制作2片相同厚度的电极1。
例如，第一电极材料11的厚度超过电极1的平均厚度的2倍，切断工具530的设置位置只要是满足上述要件(b4)的位置，则如图6所示，就能够制作电极1和平均厚度比电极1厚的第二电极材料12。第二电极材料12作为第一电极材料11被再次切片。
在制作电极1和第二电极材料12的情况下，通过控制第二机构，能够将切断工具530的设置位置设为满足以下的要件(a5)或要件(b5)的位置。
(a5)电极1向比切断工具530的设置位置靠下方处流动，第二电极材料12向比切断工具530的设置位置靠上方处流动。
(b5)电极1向比切断工具530的设置位置靠上方处流动，第二电极材料12向比切断工具530的设置位置靠下方处流动。
在切断工具530的设置位置为满足上述要件(a5)的位置的情况下，比设为满足上述要件(b5)的位置的情况更优选。在设为满足上述要件(a5)的位置的情况下，与设为满足上述要件(b5)的位置的情况相比，因切断而产生的碳纤维的切屑不容易堵塞在第一辊510与第一电极材料11之间、第二辊520与第一电极材料11之间。
切断机500还可以具有图8所示的工作台540及图7所示的一对引导件550。为了便于说明，图6省略了工作台及一对引导件。为了便于说明，图7省略了工作台。为了便于说明，图8省略了一个引导件。
如图8所示，工作台540配置于第一辊510及第二辊520的上游侧。第一电极材料11在工作台540上朝向第一辊510及第二辊520移动。虽然省略了图示，但工作台540具备多个辊。多个辊以各辊的旋转轴相互并列的方式配置。各辊的旋转轴与第一辊510的旋转轴平行。多个辊是从动辊。从动辊是通过从动辊与第一电极材料11的摩擦而旋转，但不被马达等驱动源驱动的辊。多个辊也可以是驱动辊。驱动辊是通过马达等驱动源而旋转的辊。通过工作台540具备多个辊，第一电极材料11容易在工作台540上朝向第一辊510及第二辊520移动。
如图7所示，一对引导件550限制第一电极材料11的宽度方向上的偏移。一对引导件550能够将第一电极材料11朝向第一辊510及第二辊520笔直地输送。一对引导件550分别配置于工作台540的宽度方向上的两侧。一对引导件550分别能够适当地利用沿着与工作台540的宽度方向正交的方向延伸的突条。一对引导件550相互平行地配置。一对引导件550沿着与第一辊510的旋转轴正交的方向配置。一对引导件550彼此之间的间隔比第一电极材料11的宽度Wb稍大。
(工序S21)
在工序S21中，第一电极材料11被第一辊510和第二辊520夹着，通过第一辊510和第二辊520旋转，而第一电极材料11被向切断工具530输送。第一电极材料11未被从第一辊510及第二辊520的下游侧拉伸。即，在沿着第一电极材料11的行进方向的张力不会在实质上作用于第一电极材料11的情况下，将第一电极材料11向切断工具530输送。这样，在本方式的电极的制造方法中，在第一电极材料11的行进方向上对第一电极材料11实质上不作用张力。
(工序S22)
在工序S22中，在沿着第一电极材料11的行进方向的张力不会在实质上作用于第一电极材料11的情况下对第一电极材料11进行切片。因此，容易利用切断工具530沿着第一电极材料11的宽度方向及长度方向切断第一电极材料11的厚度方向上的相同的位置。在工序S22中，可以制作平均厚度满足0.5mm以上且3mm以下的电极1。在工序S22中，可以利用第一电极材料11的切片，以制作电极1和第二电极材料12的方式对第一电极材料11进行切片。而且，可以以使电极1向比切断工具530的设置位置靠下方处流动，第二电极材料12向比设置位置靠上方处流动的方式对第一电极材料11进行切片。
第二电极材料12被作为第一电极材料11而由切断机500再次切片。即，反复进行工序S21及工序S22。虽然取决于所准备的第一电极材料11的厚度，但存在通过将第二电极材料12切片而制作2片电极1的情况、制作1片电极1和厚度比电极1薄的剩余的部分的情况、制作1片电极1和厚度比电极1厚的第三电极材料的情况。反复进行工序S21及工序S22，直到通过1次工序S2制作2片电极1或1片电极1和上述剩余的部分为止。即，在制作了第三电极材料的情况下，第三电极材料被作为第一电极材料11由切断机500再次切片。
第一电极材料11的厚度为电极1的平均厚度的3倍以上的整数倍，在反复进行工序S21及工序S22的情况下，从第一次的工序S22到最后一次的前一次的工序S22位置，第一电极材料11被不均等地切片。在最后一次的工序S22中，第一电极材料11被均等地切片。
通过对第一电极材料11进行切片而制作的电极1是具有作为切断面的第一面21和作为非切断面的第二面22的片材2。构成片材2的多个碳纤维包含上述的第一碳纤维和上述的多个第二碳纤维。如上所述，第一碳纤维具有面向第一面21的切断面。第一碳纤维不具有面向第二面22的切断面。在第一面21，多个第一碳纤维的切断面以排列的方式配置。第二碳纤维的长度方向上的中途的部分面向第二面22。
在通过对第二电极材料12进行切片来制作1片电极1和1片第三电极材料的情况下，电极1是具有作为切断面的第一面21和作为切断面的第二面22的片材2。构成片材2的多个碳纤维包含具有面向第一面21的切断面的第一碳纤维和具有面向第二面22的切断面的第一碳纤维。在第一面21和第二面22，均以排列的方式配置有多个第一碳纤维的切断面。
在通过对第二电极材料12或第三电极材料进行切片而如上述那样制作了2片电极1的情况下，1片电极1是具有作为切断面的第一面21和作为非切断面的第二面22的片材2，另1片电极1是具有作为切断面的第一面21和作为切断面的第二面22的片材2。
〔电极的制造方法的作用效果〕
本方式的电极的制造方法能够制造上述的电极1。在本方式的电极的制造方法中，被切片的第一电极材料11的宽度为1000mm以下，第一电极材料11的长度为2000mm以下。即，第一电极材料11的宽度较窄且第一电极材料11的长度较短。而且，在本方式的电极的制造方法中，通过夹着第一电极材料11的第一辊510及第二辊520的旋转，将第一电极材料11向切断工具530输送。即，在本方式的电极的制造方法中，在第一电极材料11上实质上不作用张力的情况下对第一电极材料11进行切片。由此，本方式的电极的制造方法容易沿着第一电极材料11的宽度方向及长度方向将第一电极材料11的厚度方向上的相同的位置切断。
〔RF电池系统〕
参照图9及图10来对实施方式的RF电池系统100进行说明。RF电池系统100具备电池单元4。电池单元4具有：隔膜4M、正极电极4P及负极电极4N。隔膜4M配置在正极电极4P与负极电极4N之间。正极电极4P及负极电极4N中的至少一方由上述的电极1构成。
图9所示的RF电池系统100对由发电部310发电的电力进行充电而蓄积，并对蓄积的电力进行放电而向负载330供给。RF电池系统100典型地经由交流/直流变换器300和变电设备320而连接在发电部310与负载330之间。发电部310的一例是太阳光发电装置、风力发电装置或其他一般的发电站等。负载330的一例是电力需求方等。从变电设备320向交流/直流变换器300延伸的实线箭头表示充电。从交流/直流变换器300向变电设备320延伸的虚线箭头表示放电。RF电池系统100使用正极电解液和负极电解液。正极电解液和负极电解液含有价数因氧化还原而变化的金属离子作为活性物质。RF电池系统100的充放电通过利用包含在正极电解液中的离子的氧化还原电位和包含于负极电解液的离子的氧化还原电位之差来进行。RF电池系统100的用途的一例为负载均衡化、瞬时降低补偿、应急电源或太阳光发电或风力发电等自然能源的输出平滑化等。
[基本结构]
RF电池系统100所具备的电池单元4被隔膜4M分离成正极单元和负极单元。隔膜4M是不使电子透过但例如使氢离子透过的离子交换膜。在正极单元内置有正极电极4P。在负极单元内置有负极电极4N。电解液通过后述的循环机构6在电池单元4中循环。循环机构6具备正极循环机构6P和负极循环机构6N。正极循环机构6P使正极电解液向正极单元循环。负极循环机构6N使负极电解液向负极单元循环。
[电池堆]
如图9和图10的下图所示，电池单元4通常形成在被称为电池堆200的结构体的内部。电池堆200具备：子电池堆201、2片端板220及紧固机构230。在图10的下图中，例示了电池堆200具备多个子电池堆201的方式。如图10的下图所示，各子电池堆201具备层叠体和2片给排板210。如图9和图10的上图所示，层叠体通过依次层叠多个单元框架5、正极电极4P、隔膜4M及负极电极4N而构成。如图10的下图所示，给排板210配置于层叠体的两端。在给排板210连接有后述的正极循环机构6P的供给管63和排出管65及负极循环机构6N的供给管64和排出管66。2片端板220从两端的子电池堆201的外侧夹入多个子电池堆201。紧固机构230对两端板220进行紧固。
[单元框架]
单元框架5具备双极板51和框体52。框体52包围双极板51的外周缘部。在相邻的单元框架5的双极板51之间形成一个电池单元4。以与双极板51的一个面相对的方式配置有正极电极4P。以与双极板51的另一个面相对的方式配置有负极电极4N。在框体52中形成有后述的供液歧管53、54，供液狭缝53s、54s、排液歧管55、56及排液狭缝55s、56s。在各框体52间，在环状的密封槽中配置有环状的密封部件57。
[正极循环机构、负极循环机构]
正极循环机构6P具备：正极电解液罐61、供给管63、排出管65及泵67。在正极电解液罐61中储存正极电解液。正极电解液在供给管63和排出管65中流通。供给管63连接正极电解液罐61与正极单元。排出管65连接正极单元与正极电解液罐61。泵67对正极电解液罐61内的正极电解液进行压送。泵67设置于供给管63的中途。
负极循环机构6N具备：负极电解液罐62、供给管64、排出管66及泵68。在负极电解液罐62中储存负极电解液。负极电解液在供给管64和排出管66中流通。供给管64连接负极电解液罐62和负极单元。排出管66连接负极单元与负极电解液罐62。泵68对负极电解液罐62内的负极电解液进行压送。泵68设置于供给管64的中途。
在进行充放电的运转时，正极电解液及负极电解液的流动如下所述。通过泵67，正极电解液从正极电解液罐61在供给管63中流通而被供给到正极单元。正极电解液从供液歧管53在供液狭缝53s中流通而被供给到正极电极4P。供给到正极电极4P的正极电解液如图10的上图中的箭头所示，从正极电极4P的下侧向上侧流通。在正极电极4P中流通的正极电解液在排液狭缝55s中流通而被排出到排液歧管55。正极电解液从正极单元在排出管65中流通而被排出到正极电解液罐61。通过泵68，负极电解液从负极电解液罐62在供给管64中流通而被供给到负极单元。负极电解液从供液歧管54在供液狭缝54s中流通而被供给到负极电极4N。如图10的上图中的箭头所示，供给到负极电极4N的负极电解液从负极电极4N的下侧向上侧流通。在负极电极4N中流通的负极电解液在排液狭缝56s中流通而被排出到排液歧管56。负极电解液从负极单元在排出管66中流通而被排出到负极电解液罐62。通过该供给及排出，正极电解液向正极单元循环，负极电解液向负极单元循环。在不进行充放电的待机时，泵67及泵68停止。即，正极电解液及负极电解液不循环。
[电解液]
正极电解液所包含的正极活性物质可举出选自由锰离子、钒离子、铁离子、多酸、醌衍生物及胺构成的组中的1种以上。负极电解液所包含的负极活性物质可举出选自由钛离子、钒离子、铬离子、多酸、醌衍生物及胺构成的组中的1种以上。RF电池系统100例如可以是正极活性物质和负极活性物质分别为钒离子的全钒RF电池系统。当正极电解液包含锰离子、负极电解液包含钛离子时，容易形成具有较高的电动势的RF电池系统100。正极电解液及负极电解液的溶剂可举出包含选自由硫酸、磷酸、硝酸、盐酸构成的组中的1种以上的酸或酸盐的水溶液等。
〔RF电池系统的作用效果〕
在本方式的RF电池系统100中，由于正极电极4P及负极电极4N中的至少一方具备电极1，因此容易提高电流效率且容易减小降低单元电阻率。
《试验例》
调查了由电极的制造方法的不同引起的电池单元的电流效率及单元电阻率的不同。
〔试样No.1至试样No.3〕
试样No.1至试样No.3的电极与上述的实施方式的电极的制造方法相同地，依次进行准备片状的第一电极材料的工序S1和通过对第一电极材料进行切断来制作电极的工序S2而制造。
[工序S1]
各试样的第一电极材料由包含多个碳纤维的无纺布构成。多个碳纤维包含在表面具有多个褶皱的碳纤维。各第一电极材料的平面形状为长方形状。各第一电极材料的宽度及长度如表1所示。
[工序S2]
在工序S2中，依次进行将第一电极材料向切断工具输送的工序S21和利用切断工具以使第一电极材料的厚度变薄的方式进行切片的工序S22。
在工序S2中，使用参照图6至图8而上述的切断机500。第一辊510的宽度及第二辊520的宽度大于各第一电极材料的宽度。切断工具530使用刀。切断工具530的设置位置设为满足以下的要件(a6)及要件(b6)这两方的位置。
(a6)通过将第一电极材料不均等地切片，制作电极和厚度比电极的平均厚度厚的第二电极材料。
(b6)电极向比切断工具530的设置位置靠下方处流动，第二电极材料向比切断工具530的设置位置靠上方处流动。
通过相对于切断工具530的设置位置调整第一辊510的设置位置及第二辊520的设置位置中的至少一方，使各试样的电极的平均厚度不同。一对引导件550彼此之间的间隔比各第一电极材料的宽度稍大。
在工序S21中，通过夹着第一电极材料的第一辊510及第二辊520的旋转而将各第一电极材料向切断工具530输送。
在工序S22中，制作了电极和厚度比电极的平均厚度厚的第二电极材料。另外，在工序S22中，制作出的电极向比切断工具530的设置位置靠下方处流动，制作出的第二电极材料向比切断工具530的设置位置靠上方处流动。在本例中，进行工序S21和工序S22的次数为5次。即，由1片第一电极材料制作的电极的数量为6片。工序S22以使6片电极的平均厚度相等的方式进行。各试样的第一电极材料的厚度是进行5次工序S21和工序S22而使各电极的平均厚度成为表2所示的值的厚度。
各电极具有在厚度方向上相对的第一面和第二面。在6片电极中的2片电极中，第一面为切断面，第二面为非切断面。在6片电极中的剩余4片电极中，第一面及第二面这两方为切断面。将各电极沿着电极的厚度方向切断。用SEM观察各电极的截面中的第一面的附近。可知在各电极中包含具有面向第一面的切断面的第一碳纤维。
所制作的各试样的电极的宽度及长度与所准备的各试样的第一电极材料相同。各试样的电极的平均厚度(mm)、厚度的第一偏差(％)、厚度的第二偏差(％)、单位面积重量的第一偏差(％)、单位面积重量的第二偏差(g/m2)、单位面积重量(g/m2)、空隙率(％)及构成各试样的电极的碳纤维的密度(g/cm3)如上所述地求出。将它们的结果示于表2。表2所示的结果是在各试样中制作的6片电极中的1片电极的值。另外，各试样的电极的拉伸强度如上所述地求出。其结果是，各试样的电极的拉伸强度满足40kPa以上且300kPa以下的范围。该拉伸强度的结果也是在各试样中制作的6片电极中的1片电极的值。
〔试样No.101及试样No.102〕
试样No.101的电极及试样No.102的电极通过与试样No.1至试样No.3的电极的制造方法不同的制造方法制造。试样No.101的电极及试样No.102的电极的制造方法的准备的电极材料的尺寸和电极材料的切断方法与试样No.1至试样No.3的电极的制造方法不同。试样No.101的电极和试样No.102的电极通过依次进行准备卷筒状的电极材料的工序S100和通过切断电极材料来制作电极的工序S200而制造。
[工序S100]
各试样的电极材料由包含多个碳纤维的无纺布构成。各电极材料的宽度及长度如表1所示。
[工序S200]
在工序S200中，通过切断工具将电极材料的厚度均等地切片。在工序S200中，使用与上述的切断机500不同的第一切断机。
第一切断机具备：放出卷轴、上部辊、下部辊、切断工具及2个卷绕卷轴。放出卷轴设置有卷筒状的电极材料。放出卷轴是从动卷轴。上部辊及下部辊不是主要用于将电极材料输送到切断工具的输送辊，而是用于限制电极材料的上下方向上的位置偏移的引导辊。即，上部辊及下部辊不是驱动辊，而是从动辊。上部辊的宽度和下部辊的宽度比各电极材料的宽度大。切断工具使用刀。切断工具的设置位置设为能够将电极材料的厚度均等地切片的位置。各卷绕卷轴分别卷绕所制作的2片长条片材。各卷绕卷轴是驱动辊。通过由各卷绕卷轴卷绕2片长条片材中的各长条片材，设置于放出卷轴的电极材料被退卷。通过各卷绕卷轴的卷绕，在沿着电极材料的行进方向的张力作用于电极材料的状态下对电极材料进行切片。
进行工序S200的次数是多次。由各卷绕卷轴卷绕成卷筒状的各长条片材设置于放出卷轴，如上所述，通过切断工具将厚度均等地切片。由1片电极材料制作的长条片材的数量为4片以上。各试样的电极材料的厚度设为进行多次工序S200而使各长条片材的平均厚度成为表2所示的值的厚度。通过将各试样的长条片材切断成预定的长度，而得到各试样的电极。
所制作的各试样的长条片材的宽度及长度与所准备的各试样的电极材料相同。与试样No.1等相同地求出各试样的长条片材的平均厚度(mm)、厚度的第一偏差(％)、厚度的第二偏差(％)、单位面积重量的第一偏差(％)、单位面积重量的第二偏差(g/m2)、单位面积重量(g/m2)、空隙率(％)及构成各试样的长条片材的碳纤维的密度(g/cm3)。将它们的结果示于表2。表2所示的结果是所制作的4片以上的长条片材中的1片长条片材的值。
[表1]
Figure BDA0003700069200000361
[表2]
Figure BDA0003700069200000371
〔电池反应性的评价〕
使用各试样的电极制作单电池，测定电流效率及单元电阻率。单电池是正极电极、隔膜及负极电极的数量各为1个的电池。单电池通过依次层叠第一单元框架、正极电极、隔膜、负极电极及第二单元框架而构成。隔膜被正极电极和负极电极夹着。以使第一单元框架所具备的双极板和正极电极相接的方式配置第一单元框架。以使第二单元框架所具备的双极板和负极电极相接的方式配置第二单元框架。正极电极和负极电极使用试样No.1至试样No.3、试样No.101及试样No.102各自的电极。各试样的电极的宽度及长度彼此相同。在此，切割试样No.1及试样No.2的电极、试样No.101及试样No102的长条片材，将试样No.1、试样No.2、试样No.101及试样No102的电极的宽度设为350mm，将长度设为500mm。正极电解液及负极电解液分别使用含有钒离子作为活性物质的硫酸钒溶液。
在各试样的电池单元中，以电流密度为90mA/cm2的恒定电流进行充放电。在该试验中，进行了多个循环的充放电。在该试验中，若达到了预先设定的预定的切换电压，则从充电切换为放电，若达到预先设定的预定的切换电压，则从放电切换为充电。从充电向放电的切换电压为1.62V。从放电向充电的切换电压为1.0V。
充放电后，求出各试样的电流效率(％)及单元电阻率(Ω·cm2)。
电流效率是按每个循环通过(放电时间的合计/充电时间的合计)×100计算出的值的平均值。
单元电阻率通过{(充电时的平均电压与放电时的平均电压之差)/(平均电流/2)}×电极的有效面积来算出。有效面积为320mm×470mm。充电时的平均电压及放电时的平均电压为多个循环中的任意的1个循环中的平均电压。将它们的结果示于表3。
[表3]
Figure BDA0003700069200000391
如表2所示，试样No.1至试样No.3的各电极与试样No.101及试样No.102的各长条片材相比，厚度的第一偏差及厚度的第二偏差小。另外，试样No.1至试样No.3的各电极与试样No.101及试样No.102的各长条片材相比，单位面积重量的第一偏差及单位面积重量的第二偏差小。并且，如表3所示，使用试样No.1至试样No.3的电极的各单电池与使用试样No.101及试样No.102的长条片材的各单电池相比，电流效率高，并且单元电阻率小。根据该结果可知，试样No.1至试样No.3的各电极与试样No.101及试样No.102的各长条片材相比，能够构建电池性能优异的电池单元。
此外，除了将电极材料的宽度设为1000mm以下这一点以外，与试样No.101相同地制作试样No.200的长条片材。即，在对宽度为1000mm以下的电极材料作用有沿着电极材料的行进方向的张力的状态下，将电极材料均等地切片。与试样No.101的长条片材相同地求出制作出的试样No.200的长条片材的厚度的第一偏差(％)、厚度的第二偏差(％)、单位面积重量的第一偏差(％)及单位面积重量的第二偏差(g/m2)。其结果是，认为试样No.200的长条片材的厚度的第一偏差、厚度的第二偏差、单位面积重量的第一偏差、单位面积重量的第二偏差成为与试样No.101的长条片材相同的结果。并且，与试样No.101相同地求出使用试样No.200的长条片材作为电极的单电池的电流效率及单元电阻率。其结果是，认为试样No.200的单电池的电流效率及单元电阻率与试样No.101的单电池相同。因此，认为试样No.200的单电池与试样No.1至试样No.3的单电池相比，电池性能差。
本发明并不限定于这些例示，而是由权利要求书示出，意图包含与权利要求书均等的含义和范围内的所有变更。
附图标记说明
100 RF电池系统
1电极
2片材
21第一面、22第二面
30碳纤维、35褶皱
4电池单元、4M隔膜、4P正极电极、4N负极电极
5单元框架、51双极板、52框体
53、54供液歧管、53s、54s供液狭缝
55、56排液歧管、55s、56s排液狭缝
57密封部件
6循环机构、6P正极循环机构、6N负极循环机构
61正极电解液罐、62负极电解液罐
63、64供给管、65、66排出管、67、68泵
200电池堆、201子电池堆
210给排板、220端板、230紧固机构
300交流/直流变换器、310发电部
320变电设备、330负载
500切断机
510第一辊、520第二辊
530切断工具、540工作台、550引导件
11第一电极材料、12第二电极材料
Wa、Wb、Wr宽度、La、Lb、a、b长度
P1第一交点、P2第二交点、P3第三交点
P4第四交点、P5第五交点、P6第六交点
V1第一假想线、V2第二假想线、V3第三假想线
V4第四假想线、V5第五假想线
R假想矩形。

Claims (17)

1.一种电极，所述电极被用于电池系统，
所述电极具备由包含多个碳纤维的无纺布构成的片材，
所述片材具有在沿着所述片材的厚度的方向上相互相对的第一面及第二面，
所述多个碳纤维包含第一碳纤维，
所述第一碳纤维具有面向所述第一面的切断面和面向所述第二面的切断面中的至少一个切断面，
所述片材的宽度为1000mm以下，
所述片材的长度为2000mm以下。
2.根据权利要求1所述的电极，其中，
所述片材的平均厚度为0.5mm以上且3mm以下。
3.根据权利要求1或2所述的电极，其中，
所述片材的长度为500mm以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电极，其中，
所述片材的厚度的偏差为25％以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电极，其中，
所述片材的单位面积重量的偏差为25％以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电极，其中，
所述片材的单位面积重量为50g/m2以上且350g/m2以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电极，其中，
所述多个碳纤维包含在表面具有多个褶皱的碳纤维。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电极，其中，
所述多个碳纤维的密度为1.5g/cm3以上且2.2g/cm3以下，
所述片材的空隙率为60％以上且99％以下。
9.一种电池单元，
具备权利要求1至8中任一项所述的电极。
10.一种电池堆，
具备多个权利要求9所述的电池单元。
11.一种电池系统，
具备权利要求9所述的电池单元或权利要求10所述的电池堆。
12.一种电极的制造方法，是被用于电池系统的电极的制造方法，
所述电极的制造方法具备如下的工序：
准备片状的第一电极材料，所述第一电极材料具有1000mm以下的宽度及2000mm以下的长度，并且由包含多个碳纤维的无纺布构成；及
通过切断所述第一电极材料而制作所述电极，
制作所述电极的工序具有如下的工序：
通过夹着所述第一电极材料的第一辊及第二辊的旋转而将所述第一电极材料向切断工具输送；及
通过所述切断工具以使所述第一电极材料的厚度变薄的方式对所述第一电极材料进行切片。
13.根据权利要求12所述的电极的制造方法，其中，
在对所述第一电极材料进行切片的工序中，以使所述电极的平均厚度成为0.5mm以上且3mm以下的方式对所述第一电极材料进行切片。
14.根据权利要求12或13所述的电极的制造方法，其中，
在准备所述第一电极材料的工序中，准备具有超过所述电极的平均厚度的2倍的厚度的所述第一电极材料，
在对所述第一电极材料进行切片的工序中，以制作所述电极和厚度比所述电极的平均厚度厚的第二电极材料的方式对所述第一电极材料进行切片。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的电极的制造方法，其中，
在准备所述第一电极材料的工序中，准备具有所述电极的平均厚度的3倍以上的整数倍的厚度的所述第一电极材料，
在对所述第一电极材料进行切片的工序中，以制作所述电极和厚度比所述电极的平均厚度厚的第二电极材料的方式对所述第一电极材料进行切片。
16.根据权利要求14或15所述的电极的制造方法，其中，
在对所述第一电极材料进行切片的工序中，以使所述电极向比所述切断工具的设置位置靠下方处流动且使所述第二电极材料向比所述设置位置靠上方处流动的方式对所述第一电极材料进行切片。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的电极的制造方法，其中，
在将所述第一电极材料向所述切断工具输送的工序中，一边利用引导件限制所述第一电极材料的宽度方向上的偏移一边将所述第一电极材料向所述切断工具输送。
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