CN202917583U - 电池单元框架、电池单元组及氧化还原液流电池 - Google Patents

电池单元框架、电池单元组及氧化还原液流电池 Download PDF

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Abstract

一种电池单元框架、电池单元组及氧化还原液流电池，该电池单元框架(1、2、3、4)构成为正极电解液流路的构造与负极电解液流路的构造不同，该电池单元组构成为位于中心的电池单元框架(1、2、3、4)和位于端部的电池单元框架(1、2、3、4)的正极电解液流路和负极电解液流路中的至少一方的构造不同，且伴随从位于中心的电池单元框架(1、2、3、4)到位于端部的电池单元框架(1、2、3、4)而使正极电解液流路和负极电解液流路中的至少一方的电阻增大，该氧化还原液流电池使用电池单元框架、电池单元组。

Description

电池单元框架、电池单元组及氧化还原液流电池
技术领域
本实用新型涉及用作大容量的蓄电池的氧化还原液流电池的构成部件即电池单元框架、利用该电池单元框架的电池单元组、及利用该电池单元组的氧化还原液流电池。
背景技术
作为储存太阳光发电、风力发电等可再生能源发电的电力的大容量的蓄电池之一列举氧化还原液流电池(RF电池)。RF电池是利用正极电解液所含有的离子和负极电解液所含有的离子的氧化还原电位的差来进行充放电的电池。图9表示作为离子使用钒离子的现有的RF电池300的动作原理图。
如图9所示，RF电池300具有通过使氢离子穿过的离子交换膜101来分离正极电池单元102和负极电池单元103的电池单元100。正极电池单元102内置有正极电极104，正极电池单元102经由导管108、110而与存放正极电解液的正极电解液用罐106连接。另外，在负极电池单元103中内置有负极电极105，负极电池单元103经由导管109、111而与存放负极电解液的负极电解液用罐107连接。通过泵112、113使各罐106、107所存放的电解液循环于电池单元102、103。
RF电池300通常利用了使多个电池单元100层叠的所谓电池单元组的结构(例如，专利文献1(日本特开2002-237323号公报)和专利文献2(日本特开2004-319341号公报)参照)。图10表示现有的电池单元组的简要结构图。电池单元组200通过使用两个端板210、220夹着层叠体并紧固而形成，该层叠体通过按顺序反复层叠电池单元框架120、正极电极104、离子交换膜101和负极电极105而成，该电池单元框架120具有与框体122一体化的双极板121。
在电池单元组200中，在相邻的电池单元框架120之间形成一个电池单元。电池单元组200中的电解液的流通是通过形成于框体122的正极供液岐管123、负极供液岐管124、正极排液岐管125、和负极排液岐管126来进行的。
具体而言，正极电解液从正极供液岐管123经由形成于框体122的一面侧(纸表面侧)的狭缝向正极电极104供给，经由形成于框体122的上部的狭缝向正极排液岐管125排出。负极电解液从负极供液岐管124经由形成于框体122的另一面侧(纸内面侧)的狭缝向负极电极105供给，经由形成于框体122的上部的狭缝向负极排液岐管126排出。
此外，在各电池单元框架120之间配置有O型环或垫片等环状的密封部件127，防止来自电池单元框架120间的电解液的泄漏。
在现有的RF电池300中，设置于电池单元框架120的正负电解液的流路构造(连接岐管和双极板的狭缝的长度、截面形状和截面积等)相同。但是，上述构造在RF电池300的运用上存在问题。
在RF电池300中，大多数情况下，正极电解液的粘度与负极电解液的粘度不同。因此，在正极电解液的流路构造与负极电解液的流路构造相同的情况下，由于正极电解液与负极电解液之间的粘度的差异，因而作用有偏向电池单元内的离子交换膜101和双极板121等的压力，可能损坏这些部件。
即，如上所述，正极电解液流通于RF电池300的双极板121和离子交换膜101的一面侧，负极电解液流通于另一面侧。假设在与正极电解液相比负极电解液为高粘度的情况下，作用于双极板121和离子交换膜101的负极电解液的压力高于正极电解液的压力，因此可能损坏双极板121和离子交换膜101。
另外，在RF电池300的运用上，也存在想要设置正极侧和负极侧的压力差的情况。但是，在该情况下，并非单纯设置压力差即可，而是存在所希望的压力差。与之相对，在正极侧和负极侧的流路构造相同即现有的RF电池300中，正极侧与负极侧之间的压力差很大程度上依赖于正极电解液和负极电解液的粘度，因此即使在调整送出电解液的泵的输出的情况下，也存在不能达到该所希望的压力差的情况。
另外，在构成现有的电池单元组200的多个电池单元框架120中，使用具有相同构造的部件，因此各自的电池单元框架120的流路构造也相同。
另外，在RF电池300中，使正负电解液循环，在进行RF电池300的充放电时，产生了分路电流所引起的损失(分路电流损耗)是公知的，为了提高RF电池300的能量效率，希望降低分路电流损耗。
实用新型内容
本实用新型是鉴于上述情况而实用新型的，其目的之一在于提供一种电池单元框架，能够调整作用于电池单元内的部件的正极电解液的压力与负极电解液的压力的压力差。另外，本实用新型的其他目的在于提供一种使用本实用新型的电池单元框架的电池单元组、以及使用该电池单元组的氧化还原液流电池。
另外，本实用新型的其他目的在于提供一种能够降低分路电流损耗的电池单元组。另外，本实用新型的其他目的在于提供一种使用本实用新型的电池单元组的氧化还原液流电池。
技术方案1的电池单元框架，具有框体和与上述框体一体化的双极板，上述框体具有：正极供液岐管和正极排液岐管，贯通设置于上述框体，且流通有正极电解液；正极电解液流路，设置于上述框体的一面侧，包括将上述正极电解液从上述正极供液岐管导入到配置于上述双极板的一面侧的正极电极的正极侧入口狭缝、和将上述正极电解液从上述正极电极排出到上述正极排液岐管的正极侧出口狭缝；负极供液岐管和负极排液岐管，贯通设置于上述框体，且流通有负极电解液；以及负极电解液流路，设置于上述框体的另一面侧，包括将上述负极电解液从上述负极供液岐管导入到配置于上述双极板的另一面侧的负极电极的负极侧入口狭缝、和将上述负极电解液从上述负极电极排出到上述负极排液岐管的负极侧出口狭缝，上述电池单元框架的特征在于，上述正极电解液流路的构造与上述负极电解液流路的构造不同。
技术方案2根据技术方案1所述的电池单元框架，其特征在于，在上述正极电解液流路中，正极侧入口狭缝的构造与正极侧出口狭缝的构造不同，在上述负极电解液流路中，负极侧入口狭缝的构造与负极侧出口狭缝的构造不同。
技术方案3根据技术方案1所述的电池单元框架，其特征在于，上述正极电解液流路的狭缝长度与上述负极电解液流路的狭缝长度不同。
技术方案4根据技术方案1所述的电池单元框架，其特征在于，上述正极电解液流路的至少一部分的截面形状与上述负极电解液流路的至少一部分的截面形状不同。
技术方案5根据技术方案1所述的电池单元框架，其特征在于，上述正极电解液流路的至少一部分的截面积与上述负极电解液流路的至少一部分的截面积不同。
技术方案6根据技术方案1所述的电池单元框架，其特征在于，构成上述正极电解液流路的狭缝的个数与构成上述负极电解液流路的狭缝的个数不同。
技术方案7根据技术方案2所述的电池单元框架，其特征在于，上述正极侧入口狭缝的构造与上述负极侧出口狭缝的构造相同，且上述正极侧出口狭缝的构造与上述负极侧入口狭缝的构造相同。
技术方案8的电池单元组，通过层叠多个电池单元框架、正极电极、负极电极、和离子交换膜而成，上述电池单元组的特征在于，上述电池单元框架包括技术方案1~7中任一项所述的电池单元框架。
技术方案9的氧化还原液流电池，具有电池单元组、使正极电解液循环于上述电池单元组的正极循环机构、和使负极电解液循环于上述电池单元组的负极循环机构，上述氧化还原液流电池的特征在于，上述电池单元组为技术方案8所述的电池单元组。
技术方案10的电池单元组，通过层叠多个电池单元框架、正极电极、离子交换膜、和负极电极而成，上述电池单元组的特征在于，上述电池单元框架具有框体和与上述框体一体化的双极板，并且还具有：正极供液岐管和正极排液岐管，贯通设置于上述框体，且流通有正极电解液；正极电解液流路，设置于上述框体的一面侧，包括将上述正极电解液从上述正极供液岐管导入到配置于上述双极板的一面侧的上述正极电极的正极侧入口狭缝、和将上述正极电解液从上述正极电极排出到上述正极排液岐管的正极侧出口狭缝；负极供液岐管和负极排液岐管，贯通设置于上述框体，且流通有负极电解液；以及负极电解液流路，设置于上述框体的另一面侧，包括将上述负极电解液从上述负极供液岐管导入到配置于上述双极板的另一面侧的上述负极电极的负极侧入口狭缝、和将上述负极电解液从上述负极电极排出到上述负极排液岐管的负极侧出口狭缝，在比较位于上述电池单元组的中心侧的上述电池单元框架和位于端部侧的上述电池单元框架时，上述电池单元框架中的上述正极电解液流路和上述负极电解液流路中的至少一方的构造不同，伴随从位于中心的上述电池单元框架到位于端部的上述电池单元框架而使上述正极电解液流路和上述负极电解液流路中的至少一方的电阻增大。
技术方案11根据技术方案10所述的电池单元组，其特征在于，上述电池单元框架的层叠数为十个以上。
技术方案12根据技术方案10所述的电池单元组，其特征在于，上述电池单元框架的层叠数的2/3以上的上述电池单元框架的上述电阻大于位于中心的上述电池单元框架的上述电阻。
技术方案13根据技术方案10所述的电池单元组，其特征在于，上述电阻为线性增大。
技术方案14根据技术方案10所述的电池单元组，其特征在于，上述电阻为非线性增大。
技术方案15根据技术方案10所述的电池单元组，其特征在于，在比较位于上述电池单元组的中心侧的上述电池单元框架和位于端部侧的上述电池单元框架时，从上述正极侧入口狭缝、上述正极侧出口狭缝、上述负极侧入口狭缝和上述负极侧出口狭缝中选择的至少一个的构造设为不同。
技术方案16根据技术方案10所述的电池单元组，其特征在于，在比较位于上述电池单元组的中心侧的上述电池单元框架和位于端部侧的上述电池单元框架时，从狭缝长度、狭缝截面积和狭缝个数中选择的至少一个设为不同。
技术方案17根据技术方案10所述的电池单元组，其特征在于，在上述电池单元框架的至少一个中，上述正极电解液流路的构造与上述负极电解液流路的构造不同。
技术方案18根据技术方案17所述的电池单元组，其特征在于，在上述电池单元框架的至少一个中，在上述正极电解液流路中，正极侧入口狭缝的构造与正极侧出口狭缝的构造不同，在上述负极电解液流路中，负极侧入口狭缝的构造与负极侧出口狭缝的构造不同。
技术方案19根据技术方案17所述的电池单元组，其特征在于，在上述电池单元框架的至少一个中，上述正极电解液流路的狭缝长度与上述负极电解液流路的狭缝长度不同。
技术方案20根据技术方案17所述的电池单元组，其特征在于，在上述电池单元框架的至少一个中，上述正极电解液流路的至少一部分的截面形状与上述负极电解液流路的至少一部分的截面形状不同。
技术方案21根据技术方案17所述的电池单元组，其特征在于，在上述电池单元框架的至少一个中，上述正极电解液流路的至少一部分的截面积与上述负极电解液流路的至少一部分的截面积不同。
技术方案22根据技术方案17所述的电池单元组，其特征在于，在上述电池单元框架的至少一个中，构成上述正极电解液流路的狭缝的个数与构成上述负极电解液流路的狭缝的个数不同。
技术方案23根据技术方案18所述的电池单元组，其特征在于，在上述电池单元框架的至少一个中，上述正极侧入口狭缝的构造与上述负极侧出口狭缝的构造相同，且上述正极侧出口狭缝的构造与上述负极侧入口狭缝的构造相同。
技术方案24的氧化还原液流电池，具有电池单元组、使正极电解液循环于上述电池单元组的正极循环机构、和使负极电解液循环于上述电池单元组的负极循环机构，上述氧化还原液流电池的特征在于，上述电池单元组为技术方案10~23中任一项所述的电池单元组。
本实用新型的电池单元框架具有框体和与框体一体化的双极板，框体具有贯通设置于框体的岐管、设置于框体的一面侧的正极电解液流路、和设置于框体的另一面侧的负极电解液流路，电池单元框架的特征在于，正极电解液流路的构造与负极电解液流路的构造不同。
在此，在岐管中包括流通有正极电解液的正极供液岐管和正极排液岐管、以及流通有负极电解液的负极供液岐管和负极排液岐管。另外，正极电解液流路包括将正极电解液从正极供液岐管导入到配置于双极板的一面侧的正极电极的正极侧入口狭缝、和将正极电解液从正极电极排出到正极排液岐管的正极侧出口狭缝。负极电解液流路包括将负极电解液从负极供液岐管导入到配置于双极板的另一面侧的负极电极的负极侧入口狭缝、和将负极电解液从负极电极排出到负极排液岐管的负极侧出口狭缝。
另外，本实用新型的电池单元组通过层叠多个电池单元框架、正极电极、负极电极、和离子交换膜而成，电池单元组的特征在于，包括本实用新型的电池单元框架。
而且，本实用新型的氧化还原液流电池具有电池单元组、使正极电解液循环于电池单元组的正极循环机构、和使负极电解液循环于电池单元组的负极循环机构，氧化还原液流电池的特征在于，电池单元组为本实用新型的电池单元组。此外，循环机构具有用于存放电解液的罐、用于将电解液从罐送出到电池单元的导管、用于将电解液从电池单元返回到罐的导管、和使电解液循环的泵。
如上述本实用新型的结构所示，通过使构成正极侧的电解液的流路的正极电解液流路的构造与构成负极侧的电解液的流路的负极电解液流路的构造不同，能够使经过各狭缝的各电解液的压力损失不同。通过使该压力损失成为某种程度，能够容易调整双极板的位置(电极配置部位)中的正极电解液所产生的压力与负极电解液所产生的压力之间的压力差。例如，在正极电解液的粘度与负极电解液的粘度不同的情况下，能够减小该压力差，也能够使该压力差几乎为零。另外，能够容易调整正负极间的压力差，因此即使在正负极间形成压力差的情况下，也能够容易将该压力差控制为所希望的值。
以下，更详细说明本实用新型的电池单元框架的结构。
根据本实用新型的电池单元框架，在双极板的位置中，在使粘度不同的正极电解液的压力与负极电解液的压力相同的情况下，能够从减小粘度高的电解液的压力损失、或者增大粘度低的电解液的压力损失中选择任一种结构。在考虑了对构成电池单元的部件的负担的情况下，优选选择前者的结构。
在本实用新型的电池单元框架中，在正极电解液流路的构造与负极电解液流路的构造不同的情况下，如以下所示，可以仅使构成流路的出口狭缝的构造不同，也可以仅使入口狭缝的构造不同，还可以使两狭缝的构造不同。
(1)仅使出口狭缝的构造不同
正极侧入口狭缝的构造=负极侧入口狭缝的构造
正极侧出口狭缝的构造≠负极侧出口狭缝的构造
(2)仅使入口狭缝的构造不同
正极侧入口狭缝的构造≠负极侧入口狭缝的构造
正极侧出口狭缝的构造=负极侧出口狭缝的构造
(3)使入口狭缝和出口狭缝这两方的构造不同
正极侧入口狭缝的构造≠负极侧入口狭缝的构造
正极侧出口狭缝的构造≠负极侧出口狭缝的构造
作为使由入口狭缝和出口狭缝构成的流路的构造不同的具体的方法，能够列举代表性的以下的四个方法。
(A)使各电解液流路的狭缝长度不同
(B)使各电解液流路的至少一部分的截面形状不同
(C)使各电解液流路的至少一部分的截面积不同
(D)使构成各电解液流路的狭缝的个数不同
此外，上述(A)~(D)的方法可以单独使用，也可以组合(A)~(D)中至少两个方法而使用。
如上述(A)的方法所述，在使各电解液流路的狭缝长度(即，入口狭缝与出口狭缝的合计长度)不同的情况下，狭缝长度越长，电解液的压力损失越大。例如，在正极电解液所产生的压力变高的情况下，使正极电解液流路的狭缝长度长于负极电解液流路的狭缝长度。在正极电解液所产生的压力变低情况下，使正极电解液流路的狭缝长度短于负极电解液流路的狭缝长度。
此外，如后述的(D)的方法所述，在使入口狭缝和出口狭缝为多个的情况下，求出与多个狭缝达到等效的压力损失的一个等效狭缝，判断正负的狭缝长度的长短即可(等效狭缝的截面积和截面形状为一定)。例如，在正负一共具有三个入口狭缝和两个出口狭缝的情况下，首先，通过计算求出与正极侧的三个入口狭缝达到等效的压力损失的一个等效狭缝，通过计算求出与两个出口狭缝达到等效的压力损失的一个等效狭缝。将这些入口侧的等效狭缝与出口侧的等效狭缝的合计长度设为正极电解液流路的狭缝长度。接着，对于负极侧，通过计算求出与正极侧的等效狭缝相同的截面积和截面形状的等效狭缝(即，长度以外的条件与正极侧相同的等效狭缝)，求出负极电解液流路的狭缝长度。而且，比较正负的等效狭缝的狭缝长度。
另外，如上述(B)的方法所述，在使各电解液流路的至少一部分的截面形状不同的情况下，截面形状越复杂，压力损失越大。例如，在比较半圆状截面的狭缝和矩形等多边形状截面的狭缝的情况下，后者的压力损失比前者大。
另外，如上述(C)的方法所述，在使各电解液流路的至少一部分的截面积不同的情况下，截面积越小，压力损失越大。然而，在与接下来说明的(D)的方法组合的情况下，不受此限。
如上述(D)的方法所述，在构成各电解液流路的狭缝的个数不同的情况、且正极侧和负极侧的狭缝的合计截面积相等的情况下，狭缝的个数多的电解液流路的压力损失大于其他的电解液流路的压力损失。这是因为，狭缝的个数越多，与电解液接触的狭缝的面积越大。此外，在正极侧和负极侧的狭缝的合计截面积不同的情况下，未必狭缝的个数越多，压力损失越大。
如上述(A)~(D)的方法所述，在正极电解液流路的构造与负极电解液流路的构造不同的情况下，不需要使构成正极电解液流路(负极电解液流路)的入口狭缝的构造与出口狭缝的构造相同。即，在正极电解液流路与负极电解液流路的各自中，也可以使入口狭缝的构造与出口狭缝的构造不同。例如，因分路电流所产生的发热而使电解液的温度上升，电解液的成分析出。在抑制充电时的分路电流的情况下，使出口狭缝长于入口狭缝即可。
另外，适当组合上述(1)~(3)的方法和(A)~(D)的方法，能够调节各电解液的压力损失。特别是，在使正极侧入口狭缝的构造与负极侧出口狭缝的构造相同、使正极侧出口狭缝的构造与负极侧入口狭缝的构造相同的情况下，如后述的实施方式4所示，能够使双极板的位置中的正极电解液的压力与负极电解液的压力不同，并且使岐管的位置中的正极侧的压力损失与负极侧的压力损失相同。
另外，关于本实用新型人研究了现有的RF电池中的电池单元组的分路电流的结果，得到了如下的见解。图11表示电池单元框架的层叠数为N的电池单元组中的电池单元框架的层叠位置与分路电流(绝对值)的关系。如图11所示，伴随从位于中心(第N/2个)的电池单元框架到位于端部(第一个和第N个)的电池单元框架，分路电流绝对值变大。而且，本实用新型人基于该见解，完成了本实用新型。
本实用新型的电池单元组通过层叠多个电池单元框架、正极电极、离子交换膜、和负极电极而成。电池单元框架的特征在于具有框体和与框体一体化的双极板，还具有贯通设置于框体的岐管、设置于框体的一面侧的正极电解液流路、和设置于框体的另一面侧的负极电解液流路。而且，在比较电池单元组的位于中心侧的电池单元框架和位于端部侧的电池单元框架时，电池单元框架中的正极电解液流路和负极电解液流路中的至少一个的电解液流路的构造不同，伴随从位于中心的电池单元框架到位于端部的电池单元框架而使电解液流路中的电阻增大。
在此，在上述岐管中包括流通有正极电解液的正极供液岐管和正极排液岐管、以及流通有负极电解液的负极供液岐管和负极排液岐管。另外，正极电解液流路包括将正极电解液从正极供液岐管导入到配置于双极板的一面侧的正极电极的正极侧入口狭缝、和将正极电解液从正极电极排出到正极排液岐管的正极侧出口狭缝。负极电解液流路包括将负极电解液从负极供液岐管导入到配置于双极板的另一面侧的负极电极的负极侧入口狭缝、和将负极电解液从负极电极排出到负极排液岐管的负极侧出口狭缝。
根据该结构，位于中心侧的电池单元框架与位于端部侧的电池单元框架的电解液流路的构造不同，伴随从位于中心的电池单元框架到位于端部的电池单元框架而使电解液流路中的电阻增大。换言之，伴随从位于端部的电池单元框架到位于中心的电池单元框架而使电解液流路中的电阻减小。由此，在位于端部侧的电池单元框架，能够抑制分路电流，能够降低分路电流损耗。
以下，更详细地说明本实用新型的电池单元组的结构。
在本实用新型的电池单元组中，优选电池单元框架的层叠数为十个以上。
电池单元组的分路电流具有电池单元框架的层叠数越多，该分路电流伴随从中心到端部而越增大的倾向。在电池单元框架的层叠数为十个以上的情况下，位于端部的电池单元框架中的分路电流以某种程度增大，因此能够充分发挥降低分路电流损耗的效果。
在本实用新型的电池单元组中，优选电池单元框架的层叠数的2/3以上的电池单元框架的电解液流路中的电阻大于位于中心的电池单元框架的电解液流路中的电阻。
在电池单元框架的层叠数的2/3以上的电池单元框架中，通过电解液流路中的电阻大于位于中心的电池单元框架，能够充分得到降低分路电流损耗的效果。
在本实用新型的电池单元组中，优选伴随从位于中心的电池单元框架到位于端部的电池单元框架而使电解液流路中的电阻连续性或阶段性增大。在使电解液流路中的电阻连续性增大的情况下，考虑有线性(所谓一次函数)或非线性增大。在使电解液流路中的电阻非线性增大的情况下，例如，列举有以二次函数增大。
伴随从中心到端部而使电池单元组的分路电流线性(一次函数)增大(参照图11)，因此电解液流路中的电阻随之线性(一次函数)增大，从而能够有效地降低分路电流损耗。而且，电解液流路中的电阻非线性(例如二次函数)增大，从而能够更有效地降低分路电流损耗。
在本实用新型的电池单元组中，位于中心侧的电池单元框架与位于端部侧的电池单元框架的电解液流路的构造不同，在电解液流路中的电阻不同的情况下，列举有电解液流路中的入口狭缝和出口狭缝中的至少一个的狭缝的构造不同。
具体而言，可以仅使构成流路的入口狭缝的构造不同，也可以仅使出口狭缝的构造不同，还可以使两狭缝的构造不同。在此，入口狭缝始终充满了电解液，因此是分路电流损耗最容易产生的部位，通过使入口狭缝的构造不同，能够有效地降低分路电流损耗。另一方面，在出口狭缝中，充电时的电位变高，因此是分路电流损耗变大的部位，通过使出口狭缝的构造不同，能够有效地降低分路电流损耗。另外，通过使两狭缝的构造不同，在充电时和放电时能够抑制分路电流，能够更降低分路电流损耗。
在本实用新型的电池单元组中，作为使位于中心侧的电池单元框架与位于端部侧的电池单元框架的电解液流路的构造不同、使电解液流路中的电阻不同的方法，列举例如使电解液流路的狭缝长度、狭缝截面积和狭缝个数中的至少任一不同。
具体而言，在增大电阻的情况下，通过例如增大电解液流路的狭缝长度、减小狭缝截面积、或减少狭缝个数来实现。在减小电阻的情况下，通过缩短电解液流路的狭缝长度、增大狭缝截面积、或增多狭缝个数来实现。这些方法可以单独进行，也可以组合两个以上而进行，从而使电阻不同。
此外，在电解液流路的狭缝存在多个的情况下，考虑求出与多个狭缝达到等效的电阻的一个等效狭缝，将等效狭缝的长度作为电解液流路的狭缝长度。例如，在入口侧和出口侧中存在三个入口狭缝和两个出口狭缝的情况下，通过计算求出与三个入口狭缝达到等效的电阻的一个等效狭缝，并且通过计算求出与两个出口狭缝达到等效的电阻的一个等效狭缝。而且，将这些入口侧的等效狭缝和出口侧的等效狭缝的合计长度作为电解液流路的狭缝长度。
本实用新型的电池单元组优选在至少一个电池单元框架中，正极电解液流路的构造与负极电解液流路的构造不同。
如上所述，在现有的RF电池300中，设置于电池单元框架的正负电解液的流路构造相同，这在RF电池300的运用上存在成为问题的情况。
在RF电池中，大多数情况下，正极电解液的粘度与负极电解液的粘度不同。因此，在正极电解液的流路构造与负极电解液的流路构造相同的情况下，由于正极电解液与负极电解液之间的粘度的差异，因而作用有偏向电池单元内的离子交换膜和双极板等的压力，可能损坏这些部件。如参照图10说明所述，正极电解液流通于RF电池300的双极板121和离子交换膜101的一面侧，负极电解液流通于另一面侧。假设在与正极电解液相比负极电解液为高粘度的情况下，作用于双极板121和离子交换膜101的负极电解液的压力高于正极电解液的压力，因此可能损坏双极板121和离子交换膜101。
另外，在RF电池300的运用上，也存在想要设置正极侧和负极侧的压力差的情况。但是，在该情况下，并非单纯设置压力差即可，而是存在所希望的压力差。与之相对，在正极侧和负极侧的流路构造相同即现有的RF电池300中，正极侧与负极侧之间的压力差很大程度上依赖于正极电解液和负极电解液的粘度，因此即使在调整送出电解液的泵的输出的情况下，也存在不能达到该所希望的压力差的情况。
因此，如上述结构所示，通过使构成正极电解液的流路的正极电解液流路的构造与构成负极电解液的流路的负极电解液流路的构造不同，能够使经过各狭缝的各电解液的压力损失不同。通过使该压力损失成为某种程度，能够容易调整双极板的位置(电极配置部位)中的正极电解液所产生的压力与负极电解液所产生的压力的压力差。例如，在正极电解液的粘度与负极电解液的粘度不同的情况下，能够减小该压力差，还能够使压力差几乎为零。另外，能够容易调整正负极间的压力差，因此即使在正负极间形成压力差的情况下，也能够容易将该压力差控制为所希望的值。
以下，更详细地说明在电池单元框架的至少一个中，正极电解液流路的构造与负极电解液流路的构造不同的情况的结构。
在电池单元框架中，在双极板的位置中，在将粘度不同的正极电解液的压力与负极电解液的压力设为相同情况下，能够从减小粘度高的电解液的压力损失、或者增大粘度低的电解液的压力损失中选择任一种方法。在考虑了对构成电池单元的部件的负担的情况下，优选选择前者的结构。
在电池单元框架中，在正极电解液流路的构造与负极电解液流路的构造不同的情况下，如以下所示，可以仅使构成流路的出口狭缝的构造不同，也可以仅使入口狭缝的构造不同，还可以使两狭缝的构造不同。
(1)仅使出口狭缝的构造不同
正极侧入口狭缝的构造=负极侧入口狭缝的构造
正极侧出口狭缝的构造≠负极侧出口狭缝的构造
(2)仅使入口狭缝的构造不同
正极侧入口狭缝的构造≠负极侧入口狭缝的构造
正极侧出口狭缝的构造=负极侧出口狭缝的构造
(3)使入口狭缝和出口狭缝这两方的构造不同
正极侧入口狭缝的构造≠负极侧入口狭缝的构造
正极侧出口狭缝的构造≠负极侧出口狭缝的构造
作为使由入口狭缝和出口狭缝构成的流路的构造不同的具体的方法，能够列举代表性的以下的四个方法。
(A)使各电解液流路的狭缝长度不同
(B)使各电解液流路的至少一部分的截面形状不同
(C)使各电解液流路的至少一部分的截面积不同
(D)使构成各电解液流路的狭缝的个数不同
此外，上述(A)~(D)的方法可以单独使用，也可以组合(A)~(D)中至少两个方法而使用。
如上述(A)的方法所述，在使各电解液流路的狭缝长度(即，入口狭缝与出口狭缝的合计长度)不同的情况下，狭缝长度越长，电解液的压力损失越大。例如，在正极电解液所产生的压力变高的情况下，使正极电解液流路的狭缝长度长于负极电解液流路的狭缝长度。在正极电解液所产生的压力变低情况下，使正极电解液流路的狭缝长度短于负极电解液流路的狭缝长度。
此外，如后述的(D)的方法所述，在使入口狭缝和出口狭缝为多个的情况下，求出与多个狭缝达到等效的压力损失的一个等效狭缝，判断正负的狭缝长度的长短即可(等效狭缝的截面积和截面形状为一定)。例如，在正负一共具有三个入口狭缝和两个出口狭缝的情况下，首先，通过计算求出与正极侧的三个入口狭缝达到等效的压力损失的一个等效狭缝，通过计算求出与两个出口狭缝达到等效的压力损失的一个等效狭缝。将这些入口侧的等效狭缝与出口侧的等效狭缝的合计长度设为正极电解液流路的狭缝长度。接着，对于负极侧，通过计算求出与正极侧的等效狭缝相同的截面积和截面形状的等效狭缝(即，长度以外的条件与正极侧相同的等效狭缝)，求出负极电解液流路的狭缝长度。而且，比较正负的等效狭缝的狭缝长度。
另外，如上述(B)的方法所述，在使各电解液流路的至少一部分的截面形状不同的情况下，截面形状越复杂，压力损失越大。例如，在比较半圆状截面的狭缝和矩形等多边形状截面的狭缝的情况下，后者的压力损失比前者大。
另外，如上述(C)的方法所述，在使各电解液流路的至少一部分的截面积不同的情况下，截面积越小，压力损失越大。然而，在与接下来说明的(D)的方法组合的情况下，不受此限。
如上述(D)的方法所述，在构成各电解液流路的狭缝的个数不同、且正极侧和负极侧的狭缝的合计截面积相等的情况下，狭缝的个数多的电解液流路的压力损失大于其他的电解液流路的压力损失。这是因为，狭缝的个数越多，与电解液接触的狭缝的面积越大。此外，在正极侧和负极侧的狭缝的合计截面积不同的情况下，未必狭缝的个数越多，压力损失越大。
如上述(A)~(D)的方法所述，在正极电解液流路的构造与负极电解液流路的构造不同的情况下，不需要使构成正极电解液流路(负极电解液流路)的入口狭缝的构造与出口狭缝的构造相同。即，在正极电解液流路与负极电解液流路的各自中，也可以使入口狭缝的构造与出口狭缝的构造不同。例如，因分路电流所产生的发热而使电解液的温度上升，电解液的成分析出。在抑制充电时的分路电流的情况下，使出口狭缝长于入口狭缝即可。
另外，适当组合上述(1)~(3)的方法和(A)~(D)的方法，能够调节各电解液的压力损失。特别是，在使正极侧入口狭缝的构造与负极侧出口狭缝的构造相同、使正极侧出口狭缝的构造与负极侧入口狭缝的构造相同的情况下，如后述的实施方式4所示，能够使双极板的位置中的正极电解液的压力与负极电解液的压力不同，并且使岐管的位置中的正极侧的压力损失与负极侧的压力损失相同。
另一方面，本实用新型的RF电池是具有电池单元组、使正极电解液循环于电池单元组的正极循环机构、和使负极电解液循环于电池单元组的负极循环机构，其特征在于，电池单元组是本实用新型的电池单元组。此外，各循环机构具有用于存放电解液的罐、用于将电解液从罐送到电池单元(电池单元组)的导管、将电解液从电池单元(电池单元组)返回到罐的导管、和使电解液循环的泵。
根据该结构，通过使用本实用新型的电池单元组，能够降低分路电流损耗，因此能够实现RF电池的能量效率的提高。
根据本实用新型的电池单元框架，在组装于电池单元组而作为氧化还原液流电池时，能够不受正极电解液和负极电解液的粘度的影响，将正极电解液的压力与负极电解液的压力的相对的平衡调整到所希望的值。
根据本实用新型的电池单元组，位于中心侧的电池单元框架与位于端部侧的电池单元框架的电解液流路的构造不同，伴随从位于中心的电池单元框架到位于端部的电池单元框架而使电解液流路中的电阻增大。由此，在位于端部侧的电池单元框架中，能够抑制分路电流，能够降低分路电流损耗。另外，根据本实用新型的氧化还原液流电池，通过使用本实用新型的电池单元组，能够降低分路电流损耗，能够实现能量效率的提高。
本实用新型的上述及其他目的、特征、方式和优点能够从关于与所附的附图关联起来理解的该实用新型的如下详细的说明中明确。
附图说明
图1是实施方式1的电池单元框架的简要主视图。
图2是实施方式2的电池单元框架的简要主视图。
图3是实施方式3的电池单元框架的简要主视图。
图4是实施方式4的电池单元框架的简要主视图。
图5是表示从实施方式4的电池单元框架中使同一粘度的正极电解液和负极电解液流通时的入口狭缝到出口狭缝之间的正极电解液的压力损失与负极电解液的压力损失的关系的图表。
图6是表示实施方式5的电池单元组中的电池单元框架的层叠位置与其电解液流路的狭缝长度的关系的图。
图7是表示实施方式5的电池单元组中的电池单元框架的层叠位置与分路电流的关系的图。
图8是表示实施方式5的电池单元组中的电池单元框架的层叠位置与分路电流抑制比的关系的图。
图9是现有的氧化还原液流电池的动作原理图。
图10是现有的电池单元组的简要结构图。
图11是表示电池单元框架的层叠数为N的电池单元组中的电池单元框架的层叠位置与分路电流的关系的图。
具体实施方式
以下，说明本实用新型的实施方式。此外，在本实用新型的附图中，相同的参照标号表示同一部分或相当部分。另外，在以下说明的实施方式1~3(除了实施方式4)中，以与正极电解液相比负极电解液为高粘度的情况为前提进行说明，但显然不限于该结构。
<实施方式1>
图1表示实施方式1的电池单元框架的简要主视图。在实施方式1的电池单元框架1中，在正极侧和负极侧，使在岐管123~126与双极板121之间形成的电解液的流路长度(狭缝长度)不同，由此能够减小双极板121的位置(电极配置部位)中的正极电解液的压力与负极电解液的压力之间的压力差。
实施方式1的电池单元框架1具有使正极电解液流通于电池单元框架1的表面侧的正极电解液流路，正极电解液流路包括从正极供液岐管123朝向双极板121的表面侧中的左侧下端而延伸为圆弧状的正极侧入口狭缝23A、和从双极板121的表面侧中的右侧上端朝向正极排液岐管125而延伸为圆弧状的正极侧出口狭缝25A。
另外，实施方式1的电池单元框架1具有使负极电解液流通于电池单元框架1的内面侧的负极电解液流路，负极电解液流路包括从负极供液岐管124朝向双极板121的内面侧中的右侧下端延伸为直线状的负极侧入口狭缝24A、和从双极板121的内面侧中的左侧上端朝向负极排液岐管126延伸为直线状的负极侧出口狭缝26A。
因此，实施方式1的电池单元框架1中，正极侧入口狭缝23A的构造与负极侧入口狭缝24A的构造不同，正极侧出口狭缝25A的构造与负极侧出口狭缝26A的构造也不同。而且，正极电解液流路的狭缝长度长于负极电解液流路的狭缝长度。上述关系如下所示。
·正极侧入口狭缝23A≠负极侧入口狭缝24A
·正极侧出口狭缝25A≠负极侧出口狭缝26A
·正极电解液流路的狭缝长度>负极电解液流路的狭缝长度
在实施方式1的电池单元框架1中，负极电解液流路的狭缝长度短于正极电解液流路的狭缝长度，因此负极电解液流路中的压力损失小于正极电解液流路中的压力损失。其结果是，能够减小双极板121的位置中的负极电解液的压力，因此也能够减小双极板121的位置中的正极电解液的压力与负极电解液的压力之间的压力差。
此外，在实施方式1的电池单元框架1中，正极侧入口狭缝23A、负极侧入口狭缝24A、正极侧出口狭缝25A和负极侧出口狭缝26A的截面积相同，但也可以设截面形状为不同，从而调整正极电解液流路和负极电解液流路中的压力损失。
例如，在设正极电解液流路的截面形状为矩形、设负极电解液流路的截面形状为半圆形的情况下，与正极电解液流路中的压力损失相比，能够进一步减小负极电解液流路中的压力损失。
此外，设狭缝的截面形状为不同的结构可以单独应用，也可以与后述的实施方式2~4的结构组合而应用。
<实施方式2>
图2表示实施方式2的电池单元框架的简要主视图。在实施方式2的电池单元框架2中，通过设正极电解液流路的截面积与负极电解液流路的截面积为不同，能够减小双极板121的位置(电极配置部位)中的正极电解液的压力与负极电解液的压力之间的压力差。
实施方式2的电池单元框架2与实施方式1同样在电池单元框架2的表面侧具有正极电解液流路，在电池单元框架2的内面侧具有负极电解液流路。
另外，在实施方式2的电池单元框架2中，构成正极电解液流路的正极侧入口狭缝23B和正极侧出口狭缝25B均为直线状的构造。另外，构成负极电解液流路的负极侧入口狭缝24B和负极侧出口狭缝26B也均为直线状的构造。此外，负极侧入口狭缝24B和负极侧出口狭缝26B的宽度大于正极侧入口狭缝23B和正极侧出口狭缝25B的宽度，由此负极侧入口狭缝24B和负极侧出口狭缝26B的截面积也大于正极侧入口狭缝23B和正极侧出口狭缝25B的截面积。
因此，在实施方式2的电池单元框架2中，正极侧入口狭缝23B的构造与负极侧入口狭缝24B的构造不同，正极侧出口狭缝25B的构造与负极侧出口狭缝26B的构造也不同。而且，正极侧入口狭缝23B的截面积小于负极侧入口狭缝24B的截面积，正极侧出口狭缝25B的截面积也小于负极侧出口狭缝26B的截面积。上述关系如下所示。
·正极侧入口狭缝23B≠负极侧入口狭缝24B
·正极侧出口狭缝25B≠负极侧出口狭缝26B
·正极侧入口狭缝23B的截面积<负极侧入口狭缝24B的截面积
·正极侧出口狭缝25B的截面积<负极侧出口狭缝26B的截面积
在实施方式2的电池单元框架2中，负极电解液流路的截面积大于正极电解液流路的截面积，因此能够使负极电解液流路中的压力损失小于正极电解液流路中的压力损失。其结果是，能够减小双极板121的位置中的负极电解液的压力，因此也能够减小双极板121的位置中的正极电解液的压力与负极电解液的压力之间的压力差。
此外，也可以通过负极侧入口狭缝24B和负极侧出口狭缝26B的深度深于正极侧入口狭缝23B和正极侧出口狭缝25B的深度，使负极侧入口狭缝24B和负极侧出口狭缝26B的截面积大于正极侧入口狭缝23B和正极侧出口狭缝25B的截面积。另外，也可以通过使负极侧入口狭缝24B和负极侧出口狭缝26B的深度和宽度这两者与正极侧入口狭缝23B和正极侧出口狭缝25B不同，使截面积不同。
<实施方式3>
图3表示实施方式3的电池单元框架的简要主视图。在实施方式3的电池单元框架3中，在正极侧和负极侧，通过设狭缝的个数为不同，能够减小双极板121的位置(电极配置部位)中的正极电解液的压力与负极电解液的压力之间的压力差。
实施方式3的电池单元框架3的表面侧所设置的正极电解液流路包括一个直线状延伸的正极侧入口狭缝23C、两个圆弧状延伸的正极侧入口狭缝23C、和四个圆弧状延伸的正极侧出口狭缝25C。另外，电池单元框架3的内面侧所设置的负极电解液流路包括两个圆弧状延伸的负极侧入口狭缝24C和一个直线状延伸的负极侧出口狭缝26C。
因此，在实施方式3的电池单元框架3中，正极侧入口狭缝23C的构造与负极侧入口狭缝24C的构造不同，正极侧出口狭缝25C的构造与负极侧出口狭缝26C的构造也不同。而且，正极侧入口狭缝23C的个数多于负极侧入口狭缝24C的个数，正极侧出口狭缝25C的个数也多于负极侧出口狭缝26C的个数。另外，正极电解液流路的狭缝长度(等效狭缝的长度)长于负极电解液流路的狭缝长度(等效狭缝的长度)。上述关系如下所示。
·正极侧入口狭缝23C≠负极侧入口狭缝24C
·正极侧出口狭缝25C≠负极侧出口狭缝26C
·正极侧入口狭缝23C的个数>负极侧入口狭缝24C的个数
·正极侧出口狭缝25C的个数>负极侧出口狭缝26C的个数
·正极电解液流路的狭缝长度(等效狭缝的长度)>负极电解液流路的狭缝长度(等效狭缝的长度)
此外，正极侧入口狭缝23C、负极侧入口狭缝24C、正极侧出口狭缝25C和负极侧出口狭缝26C的截面形状在狭缝的全长范围内是一定的，三个正极侧入口狭缝23C的合计截面积与两个负极侧入口狭缝24C的合计截面积相同，四个正极侧出口狭缝25C的合计截面积与一个负极侧出口狭缝26C的截面积相同。
在实施方式3的电池单元框架3中，构成负极电解液流路的狭缝的个数少于构成正极电解液流路的狭缝的个数，因此能够使负极电解液流路中的压力损失小于正极电解液流路中的压力损失。其结果是，能够减小双极板121的位置中的负极电解液的压力，因此也能够减小双极板121的位置中的正极电解液的压力与负极电解液的压力之间的压力差。而且，负极电解液流路的狭缝长度也短于正极电解液流路的狭缝长度，因此也能够使负极电解液流路中的压力损失小于正极电解液流路中的压力损失。
<实施方式4>
图4表示实施方式4的电池单元框架的简要主视图。在实施方式4的电池单元框架4中，在正极电解液的粘度与负极电解液的粘度大致相同的情况下，在双极板121的位置使正极电解液的压力与负极电解液的压力之间产生压力差。
在实施方式4的电池单元框架4中，正极侧入口狭缝23D和负极侧出口狭缝26D均是两个圆弧状延伸的狭缝，具有相同构造。另外，负极侧入口狭缝24D和正极侧出口狭缝25D均是一个直线状延伸的狭缝，具有相同构造。但是，在实施方式4的电池单元框架4中，由正极侧入口狭缝23D和正极侧出口狭缝25D构成的正极电解液流路、与由负极侧入口狭缝24D和负极侧出口狭缝26D构成的负极电解液流路的构造不同。
图5表示从实施方式4的电池单元框架中使大致相同粘度的正极电解液和负极电解液流通时的入口狭缝到出口狭缝之间的正极电解液的压力损失与负极电解液的压力损失的关系的图表。图5的横轴表示入口狭缝(正极侧入口狭缝23D、负极侧入口狭缝24D)的始端到出口狭缝(正极侧出口狭缝25D、负极侧出口狭缝26D)的终端的位置，图5的纵轴表示各位置中的压力损失的大小。另外，图5的图表的实线表示负极电解液的压力损失，图5的图表的虚线表示正极电解液的压力损失。此外，基于电解液的粘度和各狭缝的形状，通过计算来求出压力损失。
如图5所示，在入口狭缝的始端(正极供液岐管123和负极供液岐管124的各自的位置)中，正极电解液的压力损失与负极电解液的压力损失相同，但在入口狭缝的终端(与双极板121连接的位置)中，正极电解液的压力损失大于负极电解液的压力损失。该压力损失差是因正极侧入口狭缝23D的构造与负极侧入口狭缝24D的构造不同而引起的。
而且，在双极板121的位置中，维持因正极侧入口狭缝23D与负极侧入口狭缝24D的构造不同而形成的压力损失差，伴随经过出口狭缝(正极侧出口狭缝25D、负极侧出口狭缝26D)，正极电解液的压力损失与负极电解液的压力损失之间的压力损失差逐渐变小，在出口狭缝的终端(正极排液岐管125和负极排液岐管126的各自的位置)，正极电解液的压力损失与负极电解液的压力损失相同。这是因为，负极侧出口狭缝26D与正极侧出口狭缝25D的构造不同，因而负极电解液的压力损失大于正极电解液的压力损失。
如上所述，在实施方式4的电池单元框架4中，即使正极电解液和负极电解液的粘度大致相同，也能够在双极板121的位置在正极电解液的压力与负极电解液的压力之间形成所希望的压力差。
另外，在实施方式4的电池单元框架4中，在入口狭缝的始端中能够使正极电解液的压力损失和负极电解液的压力损失相同，并且在出口狭缝的终端中也能够使正极电解液的压力损失和负极电解液的压力损失相同。
此外，也可以例如图10所示，通过使用两个端板210、220夹着层叠体并紧固，从而形成电池单元组，该层叠体通过按顺序反复层叠实施方式1~4的电池单元框架、正极电极104、离子交换膜101和负极电极105而成。
另外，也可以形成RF电池，该RF电池具有：具备实施方式1~4的电池单元框架的电池单元组；使正极电解液循环于该电池单元组的正极循环机构；以及使负极电解液循环于该电池单元组的负极循环机构。
<实施方式5>
在实施方式5中，评价使用如下构成的电池单元组时的RF电池的分路电流损耗的降低效果，该构成的电池单元组为设位于电池单元组的中心侧的电池单元框架、与位于端部侧的电池单元框架的电解液流路的构造为不同，且伴随从位于中心的电池单元框架到位于端部的电池单元框架，电解液流路中的电阻逐渐变大。
图11表示使电池单元框架所设置的电解液流路(正极电解液流路和负极电解液流路)的构造为相同的电池单元框架层叠N个的电池单元组中的电池单元框架的层叠位置与分路电流(绝对值)的关系。如图11所示，在位于中心(第N/2个)的电池单元框架中分路电流为0，伴随从中心到端部，分路电流以一次函数增大，在位于两端部(第一个和第N个)的电池单元框架中分路电流为最大。
为了抑制位于端部侧的电池单元框架所产生的分路电流，计算出设计为伴随从中心到端部而使电解液流路的构造不同、伴随从中心到端部而使电解液流路中的电阻变大的电池单元组的分路电流。在此，计算出通过以下的两个方法设计的电池单元组的分路电流。另外，在以下的两个中的任一设计方法中，均是伴随从中心到两方的端部而使电解液流路中的电阻变大，并且隔着中心的电池单元框架而使电阻的分布对称。
(I)设计为伴随从中心到端部而使电解液流路中的电阻以一次函数增大的情况
(II)设计为伴随从中心到端部而使电解液流路中的电阻以二次函数增大的情况
为了使电解液流路中的电阻增大，通过从(a)使狭缝长度变长、(b)使狭缝截面积变小、(c)使狭缝个数减少的方法中选择至少一种方法来实现。在此，为了简单说明，以仅变更电解液流路的狭缝长度而使电阻增大的情况为例进行说明。另外，在各电池单元框架中，设正极电解液流路和负极电解液流路的构造相同，设各电解液流路中的入口狭缝和出口狭缝的构造也相同。
(计算条件)
设电池单元框架的层叠数为21个，从位于一端部的电池单元框架朝向位于另一端部的电池单元框架的顺序附加0号、1号、…、19号、20号这样的电池单元框架序号(位于中心的电池单元框架的序号为10号)。另外，位于中心的电池单元框架中的电解液流路的狭缝长度固定为500mm，位于端部的电池单元框架中的电解液流路的狭缝长度固定为1000mm。此外，隔着位于中心的电池单元框架(10号)而对称的电池单元框架(0号与20号、1号与19号、…)的电解液流路的构造分别相同，考虑对称性从而以电池单元组的1/2部分(从中心的10号到端部的20号的电池单元框架)为计算对象。
图6表示：基于以上的条件，通过采用上述设计方法(I)使电阻以一次函数增大的情况和采用上述设计方法(II)使电阻以二次函数增大的情况的各自的设计方法来设计的电池单元组中的电池单元框架与狭缝长度的关系。另外，为了比较，图6还表示了现有设计的情况的电池单元组中的电池单元框架与狭缝长度的关系。在现有设计中，不受层叠位置的影响而使各电池单元框架中的电解液流路的狭缝长度为一定(500mm)，伴随从中心到端部而使电解液流路中的电阻为一定。
而且，适当设定电解液的物性值等其他参数，计算出使电阻以一次函数增大的情况(设计方法(I))和使电阻以二次函数的增大的情况(设计方法(II))的各自的电池单元组的分路电流。另外，对于现有设计的情况(伴随从中心到端部而使电解液流路中的电阻为一定)的电池单元组，也计算出分路电流。图7表示各自的情况的电池单元组中的电池单元框架与分路电流的关系。
而且，对于使电阻以一次函数增大的情况(设计方法(I))和使电阻以二次函数增大的情况(设计方法(II))的各电池单元框架中的分路电流，基于现有设计的情况的各电池单元框架中的分路电流来进行规格化。图8表示各自的情况的电池单元组中的电池单元框架与分路电流抑制比的关系。
由图7可知，设计为伴随从中心到端部而使电解液流路中的电阻增大(狭缝长度变长)的电池单元组(采用设计方法(I)和设计方法(II)设计的电池单元组)，与现有设计的电池单元组(伴随从中心到端部而使电解液流路中的电阻为一定)相比，在位于端部侧的电池单元框架中，分路电流被抑制，因此能够实现分路电流损耗的降低。
另外，如图8所示，采用上述设计方法(I)和设计方法(II)设计的电池单元组的位于端部的电池单元框架的狭缝长度是采用现有设计设计的电池单元组的位于端部的电池单元框架的狭缝长度的2倍，因此位于端部的电池单元框架的分路电流与采用现有设计设计的电池单元组相比抑制到50%。特别是，伴随从中心到端部而使电解液流路中的电阻以二次函数增大的情况(设计方法(II))与使电阻以一次函数增大的情况(设计方法(I))相比，分路电流的总量些许变小，能够进一步降低分路电流损耗。
由此，通过利用构成为使位于中心侧的电池单元框架与位于端部侧的电池单元框架的电解液流路的构造不同、伴随从位于中心的电池单元框架到位于端部的电池单元框架而使电解液流路中的电阻增大的电池单元组，与使电解液流路中的电阻为一定的现有的电池单元组相比，能降低分路电流损耗。例如，根据上述例子，以总量计能够使分路电流抑制到50%，使分路电流损耗降低50%。
此外，在上述例子中，通过增加电解液流路的狭缝长度，使电解液流路中的电阻增大，但为了增大电解液流路中的电阻，也可以通过减小狭缝截面积、或减少狭缝个数来实现。因此，为了增大位于中心侧的电池单元框架和位于端部侧的电池单元框架的电解液流路中的电阻，通过从(a)使狭缝长度变长、(b)使狭缝截面积变小、(c)使狭缝个数减少的方法中选择至少一种方法来实现。另外，考虑泵损失等，优选在位于分路电流损耗小的中心侧的电池单元框架中，设计为使电解液流路中的电阻尽量小。
另外，实施方式5的电池单元组通过含有实施方式1~4的电池单元框架中的至少一个，能够降低分路电流损耗，并且能够不受正极电解液和负极电解液的粘度的影响，将正极电解液的压力与负极电解液的压力的相对的平衡调整到所希望的值。
本实用新型不限于上述实施方式，在不脱离本实用新型的主旨的范围内，能够进行适当变更。例如，用于电解液的离子不限于钒离子，也可以是在正极电解液中使用Fe离子，并且在负极电解液中使用Cr离子的铁-铬系RF电池。另外，也可以是在正极电解液中使用Mn离子，在负极电解液中使用Ti离子的锰-钛系RF电池。
如上所述，对本实用新型的实施方式进行了说明，但之前已说明过可以适当组合上述各实施方式的结构。
详细说明并表示了本实用新型，但上述内容仅用于例示，不成为任何限定，实用新型的范围可以明确地理解为由所附的权利要求进行解释。
本实用新型能够适用于电池单元框架、电池单元组及RF电池。

Claims (24)

1.一种电池单元框架(1、2、3、4)，具有框体(122)和与上述框体(122)一体化的双极板(121)，
上述框体(122)具有：
正极供液岐管(123)和正极排液岐管(125)，贯通设置于上述框体(122)，且流通有正极电解液；
正极电解液流路，设置于上述框体(122)的一面侧，包括将上述正极电解液从上述正极供液岐管(123)导入到配置于上述双极板(121)的一面侧的正极电极的正极侧入口狭缝(23A、23B、23C、23D)、和将上述正极电解液从上述正极电极排出到上述正极排液岐管(125)的正极侧出口狭缝(25A、25B、25C、25D)；
负极供液岐管(124)和负极排液岐管(126)，贯通设置于上述框体(122)，且流通有负极电解液；以及
负极电解液流路，设置于上述框体(122)的另一面侧，包括将上述负极电解液从上述负极供液岐管(124)导入到配置于上述双极板(121)的另一面侧的负极电极的负极侧入口狭缝(24A、24B、24C、24D)、和将上述负极电解液从上述负极电极排出到上述负极排液岐管(126)的负极侧出口狭缝(26A、26B、26C、26D)，
上述电池单元框架(1、2、3、4)的特征在于，
上述正极电解液流路的构造与上述负极电解液流路的构造不同。
2.根据权利要求1所述的电池单元框架(1、2、3、4)，其特征在于，
在上述正极电解液流路中，正极侧入口狭缝(23A、23B、23C、23D)的构造与正极侧出口狭缝(25A、25B、25C、25D)的构造不同，
在上述负极电解液流路中，负极侧入口狭缝(24A、24B、24C、24D)的构造与负极侧出口狭缝(26A、26B、26C、26D)的构造不同。
3.根据权利要求1所述的电池单元框架(1、2、3、4)，其特征在于，
上述正极电解液流路的狭缝长度与上述负极电解液流路的狭缝长度不同。
4.根据权利要求1所述的电池单元框架(1、2、3、4)，其特征在于，
上述正极电解液流路的至少一部分的截面形状与上述负极电解液流路的至少一部分的截面形状不同。
5.根据权利要求1所述的电池单元框架(1、2、3、4)，其特征在于，
上述正极电解液流路的至少一部分的截面积与上述负极电解液流路的至少一部分的截面积不同。
6.根据权利要求1所述的电池单元框架(1、2、3、4)，其特征在于，
构成上述正极电解液流路的狭缝的个数与构成上述负极电解液流路的狭缝的个数不同。
7.根据权利要求2所述的电池单元框架(1、2、3、4)，其特征在于，
上述正极侧入口狭缝(23A、23B、23C、23D)的构造与上述负极侧出口狭缝(26A、26B、26C、26D)的构造相同，且上述正极侧出口狭缝(25A、25B、25C、25D)的构造与上述负极侧入口狭缝(24A、24B、24C、24D)的构造相同。
8.一种电池单元组，通过层叠多个电池单元框架、正极电极、负极电极、和离子交换膜而成，上述电池单元组的特征在于，
上述电池单元框架包括权利要求1~7中任一项所述的电池单元框架。
9.一种氧化还原液流电池，具有电池单元组、使正极电解液循环于上述电池单元组的正极循环机构、和使负极电解液循环于上述电池单元组的负极循环机构，上述氧化还原液流电池的特征在于，
上述电池单元组为权利要求8所述的电池单元组。
10.一种电池单元组，通过层叠多个电池单元框架(1、2、3、4)、正极电极、离子交换膜、和负极电极而成，上述电池单元组的特征在于，
上述电池单元框架(1、2、3、4)具有框体(122)和与上述框体(122)一体化的双极板(121)，并且还具有：
正极供液岐管(123)和正极排液岐管(125)，贯通设置于上述框体(122)，且流通有正极电解液；
正极电解液流路，设置于上述框体(122)的一面侧，包括将上述正极电解液从上述正极供液岐管(123)导入到配置于上述双极板(121)的一面侧的上述正极电极的正极侧入口狭缝(23A、23B、23C、23D)、和将上述正极电解液从上述正极电极排出到上述正极排液岐管(125)的正极侧出口狭缝(25A、25B、25C、25D)；
负极供液岐管(124)和负极排液岐管(126)，贯通设置于上述框体(122)，且流通有负极电解液；以及
负极电解液流路，设置于上述框体(122)的另一面侧，包括将上述负极电解液从上述负极供液岐管(124)导入到配置于上述双极板(121)的另一面侧的上述负极电极的负极侧入口狭缝(24A、24B、24C、24D)、和将上述负极电解液从上述负极电极排出到上述负极排液岐管(126)的负极侧出口狭缝(26A、26B、26C、26D)，
在比较位于上述电池单元组的中心侧的上述电池单元框架(1、2、3、4)和位于端部侧的上述电池单元框架(1、2、3、4)时，上述电池单元框架(1、2、3、4)中的上述正极电解液流路和上述负极电解液流路中的至少一方的构造不同，
伴随从位于中心的上述电池单元框架(1、2、3、4)到位于端部的上述电池单元框架(1、2、3、4)而使上述正极电解液流路和上述负极电解液流路中的至少一方的电阻增大。
11.根据权利要求10所述的电池单元组，其特征在于，
上述电池单元框架(1、2、3、4)的层叠数为十个以上。
12.根据权利要求10所述的电池单元组，其特征在于，
上述电池单元框架(1、2、3、4)的层叠数的2/3以上的上述电池单元框架(1、2、3、4)的上述电阻大于位于中心的上述电池单元框架(1、2、3、4)的上述电阻。
13.根据权利要求10所述的电池单元组，其特征在于，
上述电阻为线性增大。
14.根据权利要求10所述的电池单元组，其特征在于，
上述电阻为非线性增大。
15.根据权利要求10所述的电池单元组，其特征在于，
在比较位于上述电池单元组的中心侧的上述电池单元框架(1、2、3、4)和位于端部侧的上述电池单元框架(1、2、3、4)时，从上述正极侧入口狭缝(23A、23B、23C、23D)、上述正极侧出口狭缝(25A、25B、25C、25D)、上述负极侧入口狭缝(24A、24B、24C、24D)和上述负极侧出口狭缝(26A、26B、26C、26D)中选择的至少一个的构造设为不同。
16.根据权利要求10所述的电池单元组，其特征在于，
在比较位于上述电池单元组的中心侧的上述电池单元框架(1、2、3、4)和位于端部侧的上述电池单元框架(1、2、3、4)时，从狭缝长度、狭缝截面积和狭缝个数中选择的至少一个设为不同。
17.根据权利要求10所述的电池单元组，其特征在于，
在上述电池单元框架(1、2、3、4)的至少一个中，上述正极电解液流路的构造与上述负极电解液流路的构造不同。
18.根据权利要求17所述的电池单元组，其特征在于，
在上述电池单元框架(1、2、3、4)的至少一个中，
在上述正极电解液流路中，正极侧入口狭缝(23A、23B、23C、23D)的构造与正极侧出口狭缝(25A、25B、25C、25D)的构造不同，
在上述负极电解液流路中，负极侧入口狭缝(24A、24B、24C、24D)的构造与负极侧出口狭缝(26A、26B、26C、26D)的构造不同。
19.根据权利要求17所述的电池单元组，其特征在于，
在上述电池单元框架(1、2、3、4)的至少一个中，上述正极电解液流路的狭缝长度与上述负极电解液流路的狭缝长度不同。
20.根据权利要求17所述的电池单元组，其特征在于，
在上述电池单元框架(1、2、3、4)的至少一个中，上述正极电解液流路的至少一部分的截面形状与上述负极电解液流路的至少一部分的截面形状不同。
21.根据权利要求17所述的电池单元组，其特征在于，
在上述电池单元框架(1、2、3、4)的至少一个中，上述正极电解液流路的至少一部分的截面积与上述负极电解液流路的至少一部分的截面积不同。
22.根据权利要求17所述的电池单元组，其特征在于，
在上述电池单元框架(1、2、3、4)的至少一个中，构成上述正极电解液流路的狭缝的个数与构成上述负极电解液流路的狭缝的个数不同。
23.根据权利要求18所述的电池单元组，其特征在于，
在上述电池单元框架(1、2、3、4)的至少一个中，上述正极侧入口狭缝(23A、23B、23C、23D)的构造与上述负极侧出口狭缝(26A、26B、26C、26D)的构造相同，且上述正极侧出口狭缝(25A、25B、25C、25D)的构造与上述负极侧入口狭缝(24A、24B、24C、24D)的构造相同。
24.一种氧化还原液流电池，具有电池单元组、使正极电解液循环于上述电池单元组的正极循环机构、和使负极电解液循环于上述电池单元组的负极循环机构，上述氧化还原液流电池的特征在于，
上述电池单元组为权利要求10~23中任一项所述的电池单元组。
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