JP2000149975A

JP2000149975A - レドックスフロー型２次電池

Info

Publication number: JP2000149975A
Application number: JP10316036A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kanno; 毅寒野; Toshio Shigematsu; 敏夫重松; Nobuyuki Tokuda; 信幸徳田
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2000-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】シャントカレントを抑制しながら電解液貯蔵
タンク数を減らし、さらに電解液量のアンバランスを自
動的に解消できるレドックスフロー型２次電池を提供す
る。【解決手段】レドックスフロー型２次電池用の電解液
貯蔵タンクは、隔壁９によって２個以上の区画に分割さ
れていることとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力貯蔵のための
レドックスフロー型２次電池の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】安定した電力供給を行なうには、電力需
要に合わせて電力の供給を行なう必要がある。このた
め、電力会社は、常に最大需要に見合った発電設備を建
設し、需要に即応して発電を行なっている。しかしなが
ら、昼と夜の間では、電力需要に大きな差が存在する。
電力需要に差が生じる現象は、週、月および季節の間で
も生じている。

【０００３】そこで、電力を効率よく貯蔵することがで
きれば、オフピーク時の余剰電力を貯蔵し、ピーク時に
これを放出することにより、需要の変動に効率良く対応
することができる。このようなロードレベリングを達成
することができれば、発電設備を軽減することが可能と
なり、エネルギの節約、すなわち石油等の燃料節減にも
大きく寄与することができる。

【０００４】このため、従来より種々の電力貯蔵法が提
案されてきた。たとえば揚水発電は既に実施されてい
る。しかし、その設備が消費地から遠く隔たった山間部
に設置されるので、送変電損失を伴い、かつ自然環境保
護の面から立地に制約があるなどの問題がある。それゆ
え、揚水発電に代わる新しい電力貯蔵技術の開発が推進
され、その成果の１つとして、レドックスフロー型２次
電池が有力候補に挙げられるに至っている。

【０００５】図１０は、レドックスフロー型２次電池の
一例の概略構成図を示す。このレドックスフロー型２次
電池は、セル５ａおよび正極液タンク１および負極液タ
ンク２を備え、２個のタンク１、２を用いるため２タン
ク方式と呼ばれている。セル５ａは、たとえばイオン交
換膜からなる隔膜２５により仕切られており、一方が正
極セル２３、他方が負極セル２４を構成する。正極セル
２３および負極セル２４内には、それぞれ電極として正
極２１および負極２２が配置され、単一電池セル５ａが
構成されている。

【０００６】図１０に示した単一のレドックスフロー型
２次電池では、たとえば各種のバナジウムイオンのよう
な原子価が変化するイオンの水溶液をタンク１、２に貯
蔵し、これを正極液ポンプ３および負極液ポンプ４によ
り電池セル５ａに送液し、酸化還元反応により充放電を
行なう。たとえば、正極液としてＶ⁵⁺／Ｖ⁴⁺硫酸水溶
液、負極液としてＶ²⁺／Ｖ³⁺硫酸水溶液を用いると、放
電反応において、正極２１では、Ｖ⁵⁺＋ｅ→Ｖ⁴⁺の反応
が進行し、負極２２では、Ｖ²⁺→Ｖ³⁺＋ｅの反応が進行
する。充電反応は各反応の進行の向きが逆になる。

【０００７】通常、このレドックスフロー型２次電池
は、単一電池セルでは用いられず、数十個の単一電池セ
ルが積層された数〜数十ボルトの出力電圧を有する電池
セルスタック５（図１１）として用いられる。単一電池
セル５ａの正極セル２１と正極液タンク１とは絶縁体か
らなる液配管３２により連結されている。負極セル２２
と負極液タンク２についても同様に液配管３２により連
結されている。このとき、液配管３２から電池セルスタ
ック５を構成する単一電池セル５ａの各々へは並列に正
極液および負極液が供給される。したがって、正負両電
解液には、全ての単一電池セルによって形成される電圧
がかかることになる。

【０００８】電解液の供給面から考えた場合、出力を大
きくするために、多数の単一電池セルを電気的に直列に
接続し積層し、その積層された単一電池セルの数に見合
った１対の大容量の正極液タンクおよび負極液タンクを
用いることが考えられる。しかし、単一電池セルを電気
的に直列に積層し、正極液および負極液について並列に
供給すると、上記のように電解液にかかる電圧が高くな
りシャントカレントと呼ばれる電解液内漏洩電流が増大
する。シャントカレントは、電解液に加わる電圧に比例
して増大し、電力貯蔵効率を低下させるので、レドック
スフロー型２次電池の実用化、すなわち大容量化にあた
って大きな障害となる。

【０００９】このため、図１１に示すように、複数個
（図１１の場合は２個）の電池セルスタック５に分ける
方法が採用されることとなった。図１１の場合、電気的
に直列接続された２個の電池セルスタックには、２個の
正極液タンク１および２個の負極液タンク２より、正極
液および負極液が各電池セルスタック間では独立に、ま
た各電池セルスタック内の単一電池セルには並列に供給
する方法がとられる。この方法を採用すれば、各電池セ
ルスタックごとに電解液に電圧がかかるので、電解液に
かかる電圧は分割され小さくなり、したがってシャント
カレントも減少する。図１１において、直列接続された
電池セルスタックは受電給電システムに接続され、発電
所と電力需要家との間に組み入れられ、電池セルスタッ
ク５と電解液全体とが電力貯蔵と電力供給の役割を担
う。

【００１０】図１２は、電気的に直列接続された２個の
電池セルスタック５に対して、電解液を各電池セルスタ
ック５ごとに独立に、また各電池セルスタック内の単一
電池セル５ａには並列に供給した場合のシャントカレン
トを示す。図１２には、各電池セルスタック間のシャン
トカレントは小さいので記載していない。電池セルスタ
ックを分割しない場合には、シャントカレントは全ての
単一電池セル５ａの組合わせの間で無視できない量ずつ
流れることとなり、それらを合計したシャントカレント
は大きなものとなる。

【００１１】一方、上記目的とは無関係に、タンク内に
隔壁を設けるレドックスフロー型２次電池の改良方法が
提案されている（特開昭61-148948 号公報）。この提案
の方法によれば、Ｖ⁵⁺イオン等をタンク内に偏在させ
て、効率の良い充発電が行なわれる。しかし、この方法
は後記する本発明の１つの構成要素である隔壁を設ける
方法とは目的、構成および効果を全く異にする。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のシャントカレン
トを抑制する従来の方法では、電池セルスタックの数が
増えるとそれに応じてタンクの数も増えるので、タンク
の建造コストが嵩み、かつ建造のための立地面積も広く
とる必要があった。また、この方法のもう１つの問題点
は、各タンクの液量を絶えず点検し、各タンク間の液量
の不均衡を是正する必要があった。特に正負両極間で発
生する液移り現象のために正負両極液タンク間に液量の
不均衡が発生する問題があった。

【００１３】本発明の目的は、シャントカレントロスを
減らすために電気的に直列接続された２以上の電池セル
スタックに電解液を供給する場合、タンクの数を減ら
し、したがって敷地面積を減らすことができ、かつ各タ
ンク間の液量の不均衡を自動的に解消することができる
レドックスフロー型２次電池を供給することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明において、シャン
トカレントロスを減らすことを、きわめて重視する局面
では、レドックスフロー型２次電池は次の構造をとる。

【００１５】すなわち、電池セル内の電極での電解液の
酸化反応または還元反応により充放電を行なうレドック
スフロー型２次電池は、第１電池セルと、第２電池セル
と、電解液貯蔵タンクとを備え、その電解液貯蔵タンク
は、第１電池セルに第１電解液を供給する第１電解液室
と、第２電池セルに第２電解液を供給する第２電解液室
とを備え、第１電解液室と第２電解液室とは隔壁によっ
て隔てられている構造をとる。

【００１６】上記の構造により、電解液貯蔵タンクは隔
壁により分断され、電気的に絶縁される結果、シャント
カレントロスは大きく抑制される。

【００１７】同じ種類の電解液を２つの電解液室に貯蔵
する局面における本発明のレドックスフロー型２次電池
においては、第１電池セルは正極セルおよび負極セルを
含む単一電池セルであり、第１電解液室は第１電池セル
の正極セルまたは負極セルに正極液または負極液を供給
する室であり、第２電池セルは正極セルおよび負極セル
を含む単一電池セルであり、第２電解液室は第１電解液
室と同じ種類の電解液を第２電池セルの正極セルまたは
負極セルに供給する室であるレドックスフロー型２次電
池とする。

【００１８】上記の構成により、一の電解液室がいくつ
かの区画に分割され、その結果、一の電解液室の電気抵
抗が増大し、シャントカレントを小さくすることができ
る。

【００１９】一つの電解液貯蔵タンク内に正極液と負極
液とを備える局面では、第１電池セルが正極セルであ
り、第１電解液室が正極液を供給する室であり、第２電
池セルが負極セルであり、第２電解液室が負極液を供給
する室であるレドックスフロー型２次電池とする。

【００２０】上記の構成により、狭い敷地内に電解液貯
蔵タンクを設けることができるようになり、建物の地下
等に設置する場合に効果的である。

【００２１】また、本発明のレドックスフロー型２次電
池は、２次電池は、正極セル、負極セルおよび電解液貯
蔵タンクを備え、電解液貯蔵タンクは、正極液室と負極
液室とを含む３個以上の電解液室に隔壁によって区分け
され、正極液室は正極液を前記正極セルに、また負極液
室は負極液を負極セルに供給するもとする。

【００２２】上記の構造により、電解液貯蔵タンクの敷
地を小さくしたうえで、シャントカレントロスを小さく
することが可能となる。

【００２３】シャントカレントロスの低減および各電解
液室の電解液量の均等化の両方を追求する局面におい
て、最も広い範囲のレドックスフロー型２次電池は次の
構造をとる。

【００２４】電池セル内の電極での電解液の酸化反応ま
たは還元反応により充放電を行なうレドックスフロー型
２次電池であって、上記レドックスフロー型２次電池
は、第１電池セル、第２電池セルおよび電解液貯蔵タン
クを備え、上記電解液貯蔵タンクは、第１電池セルに第
１電解液を供給する第１電解液室と、第２電池セルに第
２電解液を供給する第２電解液室とを備え、上記第１電
解液室と上記第２電解液室とは、上記各電解液の相互の
移動を許容する手段を有する隔壁によって隔てられてい
る。

【００２５】第１電池セルと第２電池セルは独立した別
個の単一電池セルと考えてもよいし、また、第１電池セ
ルまたは第２電池セルは、単一電池セルの正極セルまた
は負極セルとしてもよい。第１電池セルと第２電池セル
は、同じ種類の電解液を供給してもよいし、また互いに
相違する極性の電解液を供給してもよい。

【００２６】上記の構成を採用することにより電解液貯
蔵タンク個数を減らし、したがってタンク敷地面積を減
らし、かつ各電解液室間の電解液量の不均衡を自動的に
是正することができる。

【００２７】次のレドックスフロー型２次電池は、シャ
ントカレントを抑制するために、同じ種類の電解液を２
つの電解液室に貯蔵する局面における本発明のレドック
スフロー型２次電池である。すなわち、上記レドックス
フロー型２次電池においては、第１電池セルは正極セル
および負極セルを含む単一電池セルであり、第１電解液
室は第１電池セルの正極セルまたは負極セルに正極液ま
たは負極液を供給する室であり、第２電池セルは正極セ
ルおよび負極セルを含む単一電池セルであり、第２電解
液室は第１電解液室と同じ種類の電解液を第２電池セル
の正極セルまたは負極セルに供給する室である構成を有
する。

【００２８】この構成を採用することにより、各電解液
室間の液量の不均衡を自動的に是正し、かつシャントカ
レントを減少させることができる。

【００２９】１つの電解液貯蔵タンク内に、正極液室と
負極液室を備える局面では、本発明のレドックスフロー
型２次電池は、第１電池セルが単一電池セルの正極セル
であり、第１電解液室が正極液を供給する室であり、か
つ第２電池セルが単一電池セルの負極セルであり、第２
電解液室が負極液を供給する室である構成をとる。

【００３０】上記の電解液貯蔵タンクの構造を採用する
ことにより、タンク個数を減らし、各電解液室間の電解
液量の不均衡を、点検等をすることなしに、自動的に是
正することができる。実際の場合には、正極液の負極液
側への液移り現象のため、通常は上記の電解液の移動許
容手段により移動する電解液は負極液に限られる。しか
しながら、正極液が増大し、負極液が減少したために正
極液が移動して液量の不均衡を是正する場合も可能性と
してありうる。

【００３１】シャントカレント抑制とタンク個数の減少
をはかるために、同じ極性の電解液を第１電解液室と第
２電解液室に貯蔵する局面において、電解液の移動を許
容する具体的手段はつぎの構成をとる。すなわち、上記
隔壁の有する各電解液の移動を許容する手段を液面より
低い位置に設けた通液路とする。

【００３２】上記の構成を採用することにより、シャン
トカレントを抑制したうえで、電解液量の各室間での不
均衡を自動的に是正することができる。

【００３３】隔壁が有する電解液移動の許容手段は、異
なる種類の電解液の間に位置する隔壁の場合は、ある局
面では具体的に次の構成とする。すなわち、上記隔壁の
有する各電解液の移動を許容する手段が、上記隔壁に設
けた小孔であって、使用開始時の液面より高い位置に上
記小孔を備える。

【００３４】異なる種類の電解液とは、正極液と負極液
である。レドックスフロー型２次電池においては、上記
したように酸化還元反応時に正極液が負極側に移動する
液移り現象があり、反応の経過につれて負極液が増大し
正極液が減少する。上記の構成により、負極液が増大
し、小孔位置にまで負極液の液面が上昇しても、それ以
上の不均衡は小孔を通って負極液が正極液側に移動する
ので、小孔位置で止まりそれ以上は進まない。この結
果、点検、修正等の操業コストの上昇要因を排除するこ
とができる。不均衡是正の程度は、小孔の位置によって
制御することができる。このときタンク個数の減少をは
かることができるのは言うまでもない。

【００３５】以後の説明において、正極液と負極液の間
に位置する隔壁を、とくにタンク境界壁と称する場合が
ある。

【００３６】多くの局面で、２室を超える電解液室を備
えたレドックスフロー型２次電池を採用する。すなわ
ち、上記レドックスフロー型２次電池は、正極セル、負
極セルおよび電解液貯蔵タンクを備え、上記電解液貯蔵
タンクが、隔壁によって正極液室および負極液室を含む
３個以上の正極液室および負極液室に区分けされ、上記
正極液室は正極液を上記正極セルに、また上記負極液室
は負極液を上記負極セルに供給する構成をとる。この隔
壁は、正極液室と負極液室とを隔てる場合は、使用開始
時の液面より高い位置に小孔を有し、また、上記正極室
と正極室、または負極室と負極室を隔てる場合は液面よ
り低い位置に通液路を有する。

【００３７】上記の構成において、例えば、同じ極性の
電解液が幾重もの隔壁によって隔てられると、その間の
電気抵抗は増大し、上記図１２の各々のシャントカレン
トに対する電気抵抗が増大し、シャントカレントはさら
に減少する。このため上記の構成は、大容量化にあたっ
て用いられる場合が多い。

【００３８】上記の通液路は、あまり広い断面とする
と、電気抵抗が小さくなりシャントカレントロスが増大
し、一方、小さな断面とすると運転中に各電解液室間に
電解液の不均衡を生じ易い。電池休止中は配管内に電解
液がなく、運転中は電解液は電池セルスタックや電解液
経路に供給されるので、電解液室に存在している電解液
は電池休止中よりもかなり減少する。すなわち、電解液
室、または電解液貯蔵タンクに存在する電解液は、電池
運転中は電池休止中よりも減少する。この現象を利用し
て、シャントカレントロスの低減と電解液量の均等化を
はかった本発明のレドックスフロー型２次電池は、次の
構造を有する。

【００３９】すなわち、隣り合う同じ種類の電解液室を
隔てる上記の隔壁は、電池運転中のすべての電解液室の
液面より高い位置または同じ高さであって、電池休止中
の液面よりも低い位置に孔を有する構造を有するレドッ
クスフロー型２次電池とする。

【００４０】上記の構造により、電池運転中は上記の孔
を通じて電解液が互いに接触することはないので、電気
抵抗が小さくなりシャントカレントロスが増大すること
はなく、一方、電池休止中は配管内の電解液は排出され
るのでシャントカレントが発生することはなく、タンク
内の電解液が増え、上記の孔を通じて電解液が各電解液
室に同一高さ液面まで分配されることになる。各電解液
室の平面広さを同一にしておけば、電解液は各電解液室
に均等に分配されることになる。上記の孔は、上記の高
さ位置が満たされるかぎり、孔の断面を広くしてさしつ
かえない。

【００４１】上記の孔は２室を超える電解液室を備えた
レドックスフロー型２次電池においても、電解液量の均
等化とシャントカレントロスの低減を一層重視する局面
では用いられる。また、電解液量の均等化促進を重視す
る場合には、この孔と上記の通液路と併用して設けるこ
ととする。

【００４２】上記の構造により、シャントカレントロス
を低減したうえで電解液量の均等化を促進させることが
可能となる。

【００４３】通常、レドックスフロー型２次電池は単一
電池セルを電気的に直列積層した電池セルスタックの形
態で使用される。この場合にも、本発明のレドックスフ
ロー型２次電池は、上記した全ての効果を発現すること
ができることは言うまでもない。したがって、本発明の
レドックスフロー型２次電池は、多くの局面で、上記正
極セルおよび負極セルを含む単一電池セルを電気的に直
列に接続して積層した電池セルスタックを備える構成を
とる。

【００４４】このような構成を採用することにより、レ
ドックスフロー型２次電池の実用化にあたって障害とな
る問題、すなわちシャントカレント、タンク建造費用等
を克服することができる。言うまでもなく、上記の正極
液室および負極液室を含む３個以上の正極液室および負
極液室を備える電解液貯蔵タンクの場合も、電解液の供
給先の電池セルは単一電池セルスタックを電気的に直列
に接続して積層した電池セルスタックである局面が多
い。この結果、さらに大容量化してもシャントカレント
を抑制でき、電解液貯蔵タンク数も減少させることがで
きる。したがって、上記の本発明の構成は、実用化に際
して最も多く使用される。

【００４５】

【発明の実施の形態】図１は、シャントカレントロスの
低減を重視した本発明の実施例であるレドックスフロー
型２次電池の正極液タンクを示す図である。正極液タン
ク１は、絶縁体である隔壁９により４つの正極液室に区
分けされ、各正極液室から個別に正極液が正極液ポンプ
３により各正極セル２３（図１に図示せず）に送液され
る。

【００４６】このような区分けにより、電気的に独立な
４つの正極液タンクが設けられたことになり、比抵抗の
小さい正極液が絶縁体によって分割される結果、シャン
トカレントロスは大幅に減少する。

【００４７】図２に、本発明にかかるレドックスフロー
型２次電池の中の電解液貯蔵タンクを示す。図２におい
て、正極液タンク１および負極液タンク２の内部は隔壁
９によって区分けされ、その区分けされた室より電解液
の供給と収納が行なわれる。また、その隔壁には液量を
均一に保つために、細長い形状をした通液路６が設けら
れる。隔壁９および通液路６の材質は、耐食性を考慮し
てプラスチック等の合成樹脂が用いられる。

【００４８】上記のように、通液路を細長い形状とすれ
ば、各タンク内の分割された室の間にはなお高い電気抵
抗が保たれ、なおかつその通液路により正極液または負
極液はいずれの方向８にも移動でき、この結果、液量の
均衡が保たれる。図１１に記載されたタンクとこの図２
に記載されたタンクを比較すれば、本発明の目的が明瞭
に達成されていることが首肯される。

【００４９】図３は、隔壁に設けた通液路６を模式的に
示す断面図である。この通液路によりシャントカレント
を抑制しながら、正極液タンクおよび負極液タンク内の
各室間の液量の不均衡が是正される。

【００５０】図２に示すタンクは、電池セルスタック５
が２個で、かつ各タンク内の分割された室も同じ数の２
個の場合を示した。これに対して図４は、２個の電池セ
ルスタックに液を供給する場合の８室に区分けされた正
極のタンクを示す模式図である。このように２個の電池
セルスタックに電解液を供給する場合においても正極液
タンクは２個の室に分割する必要はなく、それ以上の室
に分割してもよい。図４のように、電池セルスタック数
よりも室の数を多くすると、上記の図１２に示したシャ
ントカレントの電流路の電気抵抗が増大し、シャントカ
レントをより一層低減することが可能となる。

【００５１】逆に、タンク内の室の数を電池セルスタッ
ク数未満としてもよい。この場合、いくつかの電池セル
スタックを小グループに分け、各小グループには独立に
電解液を供給し、各小グループ内では各電池セルスタッ
ク間を直列に電解液を流すこととする。この場合、各電
池セルスタック５を構成する各単一電池セル５ａに対し
ては並列に電解液を供給することは言うまでもない。全
ての電池セルスタック５に独立に電解液を供給するほう
がシャントカレントを減らすためには有効であるが、上
記のように小グループに各電池セルスタックを分け、各
小グループに独立に、また各小グループ内は直列に電解
液を供給する構造を採用しても、シャントカレント低減
の目的は十分達成することができる。

【００５２】図５に係る実施例では、レドックスフロー
型２次電池のうちの正極液タンクと負極液タンクが１つ
にまとめられている。この場合、両タンクはタンク境界
壁１０によって隔てられている。各々の正極液タンクま
たは負極液タンクの中は、上記の実施の形態と同様に通
液路６を有する隔壁９によって区分けされている。

【００５３】図６に示すように、タンク境界壁１０に設
けられた小孔７は、使用開始時の液面１１（この場合、
正極液タンクおよび負極液タンクの液面は同一である）
よりも高い位置に設けることとする。使用が進むにつれ
て正極液のセル内における液移り現象のために負極液側
の液面が上昇し、やがては小孔の位置に達する。その結
果負極液側から正極液側に電解液が流れ、両者の不均衡
がこれ以上進行することは防止される。

【００５４】図７は、３つに区分けして、電池運転中の
すべての電解液室の液面より高い位置または同じ高さで
あって、電池休止中の液面よりも低い位置の隔壁に孔を
設けた正極液室を示す図である。図７（ａ）は電池運転
中、図７（ｂ）は電池休止中の液面を示す。電池運転中
は、区分けされた電解液室Ａにおいて、とくに液面が下
がる。

【００５５】上記の孔１７を設けることにより、電池運
転中は正極液が孔を通じて接触することがないので、正
極液内における電気抵抗の減少に起因するシャントカレ
ントロスの増大は防止される。一方、電池の休止中は正
極液が増大して、上記の孔１７は液面１１の下に没する
ので、各区分けされた部分Ａ、Ｂ、Ｃの正極液の液面高
さの均等化を達成することができる。通常、各区分け部
分は等しいので、電解液量の均等化が達成される。電池
休止中には、配管内に電解液がないのでシャントカレン
トロスを発生することなく、電解液の液面高さの均等化
を達成することができる。

【００５６】図８は、図７において通液路を有する場合
である。この場合には、シャントカレントロスの低減は
通液路の分（きわめて小さい）だけ達成されにくくなる
が、正極液量の均等化は、孔１７に加えて、通液路６の
ために大幅に促進することが可能となる。

【００５７】図９は、正極液タンクと負極液タンク内の
それぞれに、上記の孔１７を設けた電解液タンクを示す
図である。図９（ａ）は電池運転中の液面を、また図９
（ｂ）は電池休止中の液面を示す。

【００５８】電池運転中においては、通液路６の作用に
より電解液量の均等化は図られるが、孔１７の高さ位置
が通液路６の有無によらず、電池運転中のすべての電解
液室の液面より高い位置または同じ高さであって、電池
休止中の液面よりも低い位置としているので、電池運転
中に孔１７を通じて電解液が接触することはないので、
シャントカレントロスの増大は抑制される。

【００５９】電池休止中は、上記したように電解液貯蔵
タンクに存在する電解液が増大し、図９（ｂ）の液面の
高さ位置関係が実現するので、同種の電解液量の均等化
が達成される。異種の電解液の液移り現象は、一定レベ
ルに達したとき小孔７を通じた電解液の移動により是正
される。

【００６０】なお、異種電解液を隔てる隔壁に孔１７を
設けると、電池休止中に正極液と負極液の間で自己放電
を生じるので避けなければならない。異種電解液を隔て
る隔壁に設ける小孔７は、電池休止中も、通常は、液面
より高い位置にあり、正極液が負極側に液移りして、そ
の不均衡量が一定レベルに達した段階で不均衡を是正す
る電解液の移動を許容するものである。

【００６１】図７〜図９に示した、上記の孔１７の高さ
位置はすべての隔壁で同じ高さでなくてもよく、電池運
転中のすべての電解液室の液面より高い位置または同じ
高さであって、電池休止中の液面よりも低い位置が満足
されれば、隔壁ごとに異なった高さに設けてもよい。

【００６２】なお、上記のタンク等は腐食反応性が強い
電解液に触れるので、耐食性の優れた合成樹脂等で構成
されることが望ましい。さらに、上記の正極液タンク、
負極液タンク、隔壁、正極液室および負極液室は、少な
くとも内面は絶縁体により構成されていることを前提に
している。これは、各タンクまたは各電解液室の電気的
な独立性を一層保証するために必要である。電解液に触
れる部分が絶縁体、例えば絶縁ゴムや絶縁性合成樹脂で
構成されていればよく、他の部分は鋼等の強度を確保す
る導電体で構成されていてもよい。

【００６３】上記において、本発明の実施の形態につい
て説明を行なったが、上記に開示された実施の形態は、
あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら実施の形
態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請
求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲
と均等の意味および範囲内のすべての変更を含むことが
意図されている。

【００６４】

【発明の効果】本発明に係るレドックスフロー型２次電
池を用いることにより、シャントカレントを減少しなが
らタンク数を減少させることが可能となり、タンクの建
造コストの抑制、省スペース化を可能とする。また隔壁
に通液路や孔を用いることにより各室の液量を均一に保
つことができる。さらに電池セルスタック数を超えて室
数を増やすことにより電気抵抗を増大させシャントカレ
ントを抑制することが可能である。正極液タンクと負極
液タンクを同一タンクにする場合には、タンク建造コス
ト、省スペース化は一層高度のものとなり、また隔壁に
小孔を設けることにより液移り現象による液量の不均衡
を修正する必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレドックスフロー型２次電池の隔
壁を設けた正極液室の模式図である。

【図２】本発明に係るレドックスフロー型２次電池の通
液路付き隔壁を設けた電解液貯蔵タンクの模式図であ
る。

【図３】隔壁に設けられた通液路の模式図である。

【図４】本発明に係るレドックスフロー型２次電池の、
８個の室に区分けられた正極液タンクを示す模式図であ
る。

【図５】本発明に係るレドックスフロー型２次電池の、
正極液タンクと負極液タンクを同一のタンク内に設け正
極液部分と負極液部分内を各６室にした模式図である。

【図６】小孔を備えたタンク境界壁を表わす模式図であ
る。

【図７】本発明に係るレドックスフロー型２次電池の、
電池運転中のすべての電解液室の液面より高い位置であ
って、電池休止中の液面よりも低い位置に孔を有する隔
壁で区分けされた正極液タンクの模式図である。

【図８】図７の正極液タンクに通液路を設けた模式図で
ある。

【図９】本発明に係るレドックスフロー型２次電池の、
電池運転中のすべての電解液室の液面より高い位置であ
って、電池休止中の液面よりも低い位置に孔を有する隔
壁で区分けされた電解液貯蔵タンクの模式図である。

【図１０】レドックスフロー型２次電池の構成を示す概
念図である。

【図１１】シャントカレントを低減する従来の電解液タ
ンクの配置を示す模式図である。

【図１２】電池セルスタックごとに電解液を供給した場
合（シャントカレントを低減した場合）のシャントカレ
ントを示す模式図である。

【符号の説明】１正極液タンク２負極液タンク３正極液ポンプ４負極液ポンプ５電池セルスタック５ａレドックスフロー型２次電池セル（単一電池セ
ル）６通液路７小孔８電解液の流れ方向９隔壁１０タンク境界壁（隔壁）１１液面１７運転中の液面より高く、休止中の液面よりも低い
位置の孔２１正極２２負極２３正極セル２４負極セル２５隔膜３１電線３２液配管４１シャントカレント

フロントページの続き (72)発明者重松敏夫大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者徳田信幸大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内Ｆターム(参考） 5H026 AA10 CX10 HH00 RR01 5H027 AA10 BE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池セル内の電極での電解液の酸化反応ま
たは還元反応により充放電を行なうレドックスフロー型
２次電池であって、前記レドックスフロー型２次電池は、第１電池セルと、
第２電池セルと、電解液貯蔵タンクとを備え、前記電解液貯蔵タンクは、第１電池セルに第１電解液を
供給する第１電解液室と、第２電池セルに第２電解液を
供給する第２電解液室とを備え、前記第１電解液室と第２電解液室とは隔壁によって隔て
られているレドックスフロー型２次電池。
【請求項２】第１電池セルは正極セルおよび負極セルを
含む単一電池セルであり、第１電解液室は第１電池セル
の正極セルまたは負極セルに正極液または負極液を供給
する室であり、第２電池セルは正極セルおよび負極セルを含む単一電池
セルであり、第２電解液室は第１電解液室と同じ種類の
電解液を第２電池セルの正極セルまたは負極セルに供給
する室である請求項１に記載のレドックスフロー型２次
電池。
【請求項３】第１電池セルが正極セルであり、第１電解
液室が正極液を供給する室であり、第２電池セルが負極セルであり、第２電解液室が負極液
を供給する室である請求項１に記載のレドックスフロー
型２次電池。
【請求項４】電池セル内の電極での電解液の酸化反応ま
たは還元反応により充放電を行なうレドックスフロー型
２次電池であって、前記レドックスフロー型２次電池は、正極セル、負極セ
ルおよび電解液貯蔵タンクを備え、前記電解液貯蔵タンクは、正極液室と負極液室とを含む
３個以上の電解液室に隔壁によって区分けされ、前記正
極液室は正極液を前記正極セルに、また前記負極液室は
負極液を前記負極セルに供給するものであるレドックス
フロー型２次電池。
【請求項５】電池セル内の電極での電解液の酸化反応ま
たは還元反応により充放電を行なうレドックスフロー型
２次電池であって、前記レドックスフロー型２次電池は、第１電池セルと、
第２電池セルと、電解液貯蔵タンクとを備え、前記電解液貯蔵タンクは、第１電池セルに第１電解液を
供給する第１電解液室と、第２電池セルに第２電解液を
供給する第２電解液室とを備え、前記第１電解液室と第２電解液室とは前記各電解液の相
互の移動を許容する手段を有する隔壁によって隔てられ
ているレドックスフロー型２次電池。
【請求項６】第１電池セルは正極セルおよび負極セルを
含む単一電池セルであり、第１電解液室は第１電池セル
の正極セルまたは負極セルに正極液または負極液を供給
する室であり、第２電池セルは正極セルおよび負極セルを含む単一電池
セルであり、第２電解液室は第１電解液室と同じ種類の
電解液を第２電池セルの正極セルまたは負極セルに供給
する室である請求項５に記載のレドックスフロー型２次
電池。
【請求項７】第１電池セルが正極セルであり、第１電解
液室が正極液を供給する室であり、第２電池セルが負極セルであり、第２電解液室が負極液
を供給する室である請求項５に記載のレドックスフロー
型２次電池。
【請求項８】前記隔壁の有する各電解液の移動を許容す
る手段が、液面より低い位置に設けた通液路である請求
項６に記載のレドックスフロー型２次電池。
【請求項９】前記隔壁の有する各電解液の移動を許容す
る手段が、前記隔壁に設けた小孔であって、運転開始前の液面より高い位置に前記小孔を備える請求
項７に記載のレドックスフロー型２次電池。
【請求項１０】電池セル内の電極での電解液の酸化反応
または還元反応により充放電を行なうレドックスフロー
型２次電池であって、前記レドックスフロー型２次電池は、正極セル、負極セ
ルおよび電解液貯蔵タンクを備え、前記電解液貯蔵タンクは、正極液室と負極液室とを含む
３個以上の電解液室に区分けされ、前記正極液室は正極
液を前記正極セルに、また前記負極液室は負極液を前記
負極セルに供給するものであり、正極液室と負極液室と
を隔てる隔壁は、使用開始時の液面より高い位置に小孔
を有し、また、正極液室と正極液室または負極液室と負
極液室を隔てる隔壁は、液面より低い位置に通液路を有
するレドックスフロー型２次電池。
【請求項１１】前記隔壁のうち、正極液室と正極液室ま
たは負極液室と負極液室を隔てる隔壁は、前記電池運転
中のすべての電解液室の液面より高い位置または同じ高
さであって、前記電池休止中の液面よりも低い位置に孔
を有している請求項２、４、６、８、１０のいずれかに
記載のレドックスフロー型２次電池。
【請求項１２】前記正極セルおよび前記負極セルを含む
単一電池セルを電気的に直列に接続して積層した電池セ
ルスタックを備える請求項２、３、４、６、７、８、
９、１０、１１のいずれかに記載のレドックスフロー型
２次電池。