JP2001325983A - レドックスフロー電池 - Google Patents
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大規模なレドックスフロー電池を製作した場
合においても、ポンプ出力損失比を増加しないように改
良されたレドックスフロー電池を提供することを主要な
目的とする。 【解決手段】 第１の正極室１０と第２の正極室１５と
を、正極液を流す第１の配管１８が結んでいる。第１の
負極室１１と第２の負極室１６とを、負極液を流す第２
の配管１９が結んでいる。第１の電池セルスタック１３
の両端に１対の第１電圧端子２０，２０が設けられ、第
２の電池セルスタック１４の両端に、１対の第２の電圧
端子２１，２１が設けられている。
合においても、ポンプ出力損失比を増加しないように改
良されたレドックスフロー電池を提供することを主要な
目的とする。 【解決手段】 第１の正極室１０と第２の正極室１５と
を、正極液を流す第１の配管１８が結んでいる。第１の
負極室１１と第２の負極室１６とを、負極液を流す第２
の配管１９が結んでいる。第１の電池セルスタック１３
の両端に１対の第１電圧端子２０，２０が設けられ、第
２の電池セルスタック１４の両端に、１対の第２の電圧
端子２１，２１が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に、レドッ
クスフロー電池に関するものであり、より特定的には、
大規模に製作した場合においても、ポンプ出力損失比が
増加しないように改良されたレドックスフロー電池に関
する。
クスフロー電池に関するものであり、より特定的には、
大規模に製作した場合においても、ポンプ出力損失比が
増加しないように改良されたレドックスフロー電池に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電力需要の年負荷率は年々低下し、発電
設備および送電設備の効率的な運用の必要性から負荷平
準化を目的とした電力貯蔵用電池への期待が高まってい
る。電力貯蔵用電池として、特に、レドックスフロー型
二次電池の開発が進められている。
設備および送電設備の効率的な運用の必要性から負荷平
準化を目的とした電力貯蔵用電池への期待が高まってい
る。電力貯蔵用電池として、特に、レドックスフロー型
二次電池の開発が進められている。
【０００３】図１３は、従来の全バナジウムレドックス
フロー型電池の概念図である。正負極の電解液としてバ
ナジウム等の金属イオンを溶解させた酸性水溶液を用い
る。正負極の電解液は、各々のタンクに貯蔵され、電池
セルへと送液循環される。電池セル内で充放電に生じる
反応は、次式で表わされる。
フロー型電池の概念図である。正負極の電解液としてバ
ナジウム等の金属イオンを溶解させた酸性水溶液を用い
る。正負極の電解液は、各々のタンクに貯蔵され、電池
セルへと送液循環される。電池セル内で充放電に生じる
反応は、次式で表わされる。
【０００４】
【化１】
【０００５】図１４は、電池セルスタックの斜視図であ
る。図１４を参照して、単電池セルは、隔膜によって隔
てられた正極および負極から構成される。電極はたとえ
ば１ｍ×１ｍ×３ｍｍのカーボンフェルトである。高電
圧を得るため、電池セルは双極板を用いて積層すること
によって直列接続され、これを電池セルスタックと称す
る。電解液は、フレームに設けられたマニホールドを流
れる。実際の電池システムでは、この電池セルスタック
を、複数個、直列・並列に組合せ、所要の電力を得る。
る。図１４を参照して、単電池セルは、隔膜によって隔
てられた正極および負極から構成される。電極はたとえ
ば１ｍ×１ｍ×３ｍｍのカーボンフェルトである。高電
圧を得るため、電池セルは双極板を用いて積層すること
によって直列接続され、これを電池セルスタックと称す
る。電解液は、フレームに設けられたマニホールドを流
れる。実際の電池システムでは、この電池セルスタック
を、複数個、直列・並列に組合せ、所要の電力を得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のレドックスフロ
ー電池は以上のように構成されており、大規模なものを
製作した場合、ポンプ出力損失比が増加してしまうとい
う問題点があった。
ー電池は以上のように構成されており、大規模なものを
製作した場合、ポンプ出力損失比が増加してしまうとい
う問題点があった。
【０００７】すなわち、ポンプの出力はＰ×ｑ／η（Ｐ
は圧力損失、ｑは電解液の流量，ηはポンプ効率を表わ
している）で表わされる。また、おおよそ圧力損失Ｐは
電解液の流量ｑに比例する値である。ところで、大規模
システムでは、高出力のセルスタックが必要となるが、
そのために、セルの電極面積が大きくなり、そこへ流す
電解液の流量ｑも大きくなる。したがって、従来のレド
ックスフロー電池では、高出力を得ようとする場合、電
解液流量ｑが大きくなるため、電池出力に対する電池セ
ル内の圧力損失比が、実質上大きくなり、ひいては、ポ
ンプ損失比が増加するという問題点があった。
は圧力損失、ｑは電解液の流量，ηはポンプ効率を表わ
している）で表わされる。また、おおよそ圧力損失Ｐは
電解液の流量ｑに比例する値である。ところで、大規模
システムでは、高出力のセルスタックが必要となるが、
そのために、セルの電極面積が大きくなり、そこへ流す
電解液の流量ｑも大きくなる。したがって、従来のレド
ックスフロー電池では、高出力を得ようとする場合、電
解液流量ｑが大きくなるため、電池出力に対する電池セ
ル内の圧力損失比が、実質上大きくなり、ひいては、ポ
ンプ損失比が増加するという問題点があった。
【０００８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、高出力を得ながら、ポンプ出力
損失を低減することができるように改良されたレドック
スフロー電池を提供することを目的とする。
ためになされたもので、高出力を得ながら、ポンプ出力
損失を低減することができるように改良されたレドック
スフロー電池を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係るレドック
スフロー電池は、正極室へ正極液を供給し、負極室へ負
極液を供給し、充放電を行なうレドックスフロー電池に
係る。当該レドックスフロー電池は第１の電池セルスタ
ックと第２の電池セルスタックとを、少なくとも含む。
第１の電池セルスタックは、第１の正極室および第１の
負極室を有する第１の電池セルを含む。第２の電池セル
スタックは、第２の正極室および第２の負極室を有する
第２の電池セルを含む。上記第１の正極室と上記第２の
正極室とを、第１の配管が結んでいる。第１の配管中に
は正極液が流される。第１の負極室と第２の負極室とを
第２の配管が結んでいる。第２の配管中には負極液が流
される。上記第１の電池セルスタックの両端に、１対の
第１の電圧端子が設けられている。上記第２の電池セル
スタックの両端に、１対の第２の電圧端子が設けられて
いる。
スフロー電池は、正極室へ正極液を供給し、負極室へ負
極液を供給し、充放電を行なうレドックスフロー電池に
係る。当該レドックスフロー電池は第１の電池セルスタ
ックと第２の電池セルスタックとを、少なくとも含む。
第１の電池セルスタックは、第１の正極室および第１の
負極室を有する第１の電池セルを含む。第２の電池セル
スタックは、第２の正極室および第２の負極室を有する
第２の電池セルを含む。上記第１の正極室と上記第２の
正極室とを、第１の配管が結んでいる。第１の配管中に
は正極液が流される。第１の負極室と第２の負極室とを
第２の配管が結んでいる。第２の配管中には負極液が流
される。上記第１の電池セルスタックの両端に、１対の
第１の電圧端子が設けられている。上記第２の電池セル
スタックの両端に、１対の第２の電圧端子が設けられて
いる。
【００１０】請求項２に係るレドックスフロー電池にお
いては、上記第１の配管中において、上記正極液は、上
記第１の電池セルスタックの側から上記第２の電池セル
スタックの側に向けて流れている。上記第２の配管中に
おいて、上記負極液は、上記第１の電池セルスタックの
側から上記第２の電池セルスタックの側に向けて流れて
いる。
いては、上記第１の配管中において、上記正極液は、上
記第１の電池セルスタックの側から上記第２の電池セル
スタックの側に向けて流れている。上記第２の配管中に
おいて、上記負極液は、上記第１の電池セルスタックの
側から上記第２の電池セルスタックの側に向けて流れて
いる。
【００１１】請求項３に係るレドックスフロー電池にお
いては、上記第１の配管中において、上記正極液は、上
記第１の電池セルスタックの側から上記第２の電池セル
スタックの側に向けて流れている。上記第２の配管中に
おいて、上記負極液は、上記第２の電池セルスタックの
側から上記第１の電池セルスタックの側に向けて流れて
いる。
いては、上記第１の配管中において、上記正極液は、上
記第１の電池セルスタックの側から上記第２の電池セル
スタックの側に向けて流れている。上記第２の配管中に
おいて、上記負極液は、上記第２の電池セルスタックの
側から上記第１の電池セルスタックの側に向けて流れて
いる。
【００１２】請求項４に係るレドックスフロー電池にお
いては、上記第１の電池セルスタックと上記第２の電池
セルスタックは、上記第１電圧端子と上記第２の電圧端
子を介して、並列に電気的に接続されている。
いては、上記第１の電池セルスタックと上記第２の電池
セルスタックは、上記第１電圧端子と上記第２の電圧端
子を介して、並列に電気的に接続されている。
【００１３】請求項５に係るレドックスフロー電池は、
第１の電池セル群と第２の電池セル群とを備える。上記
第１の電池セル群は、ｎ個の電池セルからなり、これら
の電池セルのｎ個の正極室が第１の配管で直線状に結ば
れ、ｎ個の負極室が第２の配管で直線状に結ばれてい
る。第２の電池セル群は、ｎ個の電池セルからなり、こ
れらの電池セルのｎ個の正極室が第３の配管で直線状に
結ばれ、ｎ個の負極室が第４の配管で直線状に結ばれて
いる。上記第１の配管中には、正極液が第１の方向に流
れている。上記第２の配管中には、負極液が上記第１の
方向と同じ方向に流れている。上記第３の配管中には、
正極液が上記第１の方向と同じ方向に流れている。上記
第４の配管中には、負極液が、上記第１の方向と同じ方
向に流れている。上記第１の電池セル群の、上記第１の
方向における最初の電池セルは、上記第２の電池セル群
の、上記第１の方向における、最初の電池セルから数え
て最後の電池セルに電気的に接続されている。一般的に
表わすと、上記第１の電池セル群の、上記第１の方向に
おける、上記最初の電池セルから数えてｉ番目の電池セ
ルは、上記第２の電池セル群の、上記第１の方向におけ
る、最初の電池セル群から数えて（ｎ−ｉ＋１）番目の
電池セルと電気的に接続されている。
第１の電池セル群と第２の電池セル群とを備える。上記
第１の電池セル群は、ｎ個の電池セルからなり、これら
の電池セルのｎ個の正極室が第１の配管で直線状に結ば
れ、ｎ個の負極室が第２の配管で直線状に結ばれてい
る。第２の電池セル群は、ｎ個の電池セルからなり、こ
れらの電池セルのｎ個の正極室が第３の配管で直線状に
結ばれ、ｎ個の負極室が第４の配管で直線状に結ばれて
いる。上記第１の配管中には、正極液が第１の方向に流
れている。上記第２の配管中には、負極液が上記第１の
方向と同じ方向に流れている。上記第３の配管中には、
正極液が上記第１の方向と同じ方向に流れている。上記
第４の配管中には、負極液が、上記第１の方向と同じ方
向に流れている。上記第１の電池セル群の、上記第１の
方向における最初の電池セルは、上記第２の電池セル群
の、上記第１の方向における、最初の電池セルから数え
て最後の電池セルに電気的に接続されている。一般的に
表わすと、上記第１の電池セル群の、上記第１の方向に
おける、上記最初の電池セルから数えてｉ番目の電池セ
ルは、上記第２の電池セル群の、上記第１の方向におけ
る、最初の電池セル群から数えて（ｎ−ｉ＋１）番目の
電池セルと電気的に接続されている。
【００１４】請求項６に係るレドックスフロー電池は、
別々に離されて設けられた第１の正極電解液タンクと第
２の正極電解液タンクとをさらに備える。充電時に、上
記正極液は、上記第１の正極電解液タンクから上記第１
の配管を通って上記第２の正極電解液タンクへ向かって
流れ、電解液は該第２の正極電解液タンク内に貯蔵され
る。放電時に、上記正極液は、上記第２の正極電解液タ
ンクから上記第１の配管を通って、上記第１の正極電解
液タンクへ向かって流れ、正極液は、該第１の正極電解
液タンク内に貯蔵される。
別々に離されて設けられた第１の正極電解液タンクと第
２の正極電解液タンクとをさらに備える。充電時に、上
記正極液は、上記第１の正極電解液タンクから上記第１
の配管を通って上記第２の正極電解液タンクへ向かって
流れ、電解液は該第２の正極電解液タンク内に貯蔵され
る。放電時に、上記正極液は、上記第２の正極電解液タ
ンクから上記第１の配管を通って、上記第１の正極電解
液タンクへ向かって流れ、正極液は、該第１の正極電解
液タンク内に貯蔵される。
【００１５】請求項７に係るレドックスフロー電池は、
上記第１の電池セルスタックの外部に設けられた、上記
第１の電池セルスタックに上記正極液を送り込むマニホ
ールドを備える。上記マニホールドと上記第１の正極室
とを、正極液を送り込む第１の接続配管が結んでいる。
上記マニホールドと上記第２の正極室とを、正極液を送
り込む第２の接続配管が結んでいる。上記第１の接続配
管と上記第２の接続配管の、それぞれの長さおよび径
は、シャントカレントが抑制されるように調整されてい
る。
上記第１の電池セルスタックの外部に設けられた、上記
第１の電池セルスタックに上記正極液を送り込むマニホ
ールドを備える。上記マニホールドと上記第１の正極室
とを、正極液を送り込む第１の接続配管が結んでいる。
上記マニホールドと上記第２の正極室とを、正極液を送
り込む第２の接続配管が結んでいる。上記第１の接続配
管と上記第２の接続配管の、それぞれの長さおよび径
は、シャントカレントが抑制されるように調整されてい
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。
について説明する。
【００１７】実施の形態１ 図１（ａ）は、従来のレドックスフロー電池の電池セル
部の概念図である。図１（ｂ）は、実施の形態１に係る
レドックスフロー電池の電池セル部の概念図である（た
だし、この図は、正確でなく便宜的に表わしたものであ
る。）。図２（ａ）は従来の電池セル部の、１つの電池
セルを抜き出して描いた斜視図である。図２（ｂ）は、
実施の形態に係る電池セル部の、１個の電池セルを抜き
出して描いた斜視図である。これらの図を参照して、実
施の形態によれば、従来の電池セルを複数個に分割し、
それらを、配管で結んだという観点から把握することが
できる。以下、分割という語句を使う場合には、このこ
とを意味する。
部の概念図である。図１（ｂ）は、実施の形態１に係る
レドックスフロー電池の電池セル部の概念図である（た
だし、この図は、正確でなく便宜的に表わしたものであ
る。）。図２（ａ）は従来の電池セル部の、１つの電池
セルを抜き出して描いた斜視図である。図２（ｂ）は、
実施の形態に係る電池セル部の、１個の電池セルを抜き
出して描いた斜視図である。これらの図を参照して、実
施の形態によれば、従来の電池セルを複数個に分割し、
それらを、配管で結んだという観点から把握することが
できる。以下、分割という語句を使う場合には、このこ
とを意味する。
【００１８】図３は、電池セル内のたとえば正極室の電
解液の流れを示したものであり、図３（ａ）は従来の電
池セルの場合であり、図３（ｂ）は、実施の形態に係る
電池セル部内の正極室の電解液の流れを表わしたもので
ある。
解液の流れを示したものであり、図３（ａ）は従来の電
池セルの場合であり、図３（ｂ）は、実施の形態に係る
電池セル部内の正極室の電解液の流れを表わしたもので
ある。
【００１９】図３（ａ）を参照して、従来の電池セルで
は、電解液は、マニホールド１より入り、電極３０に接
触しながら、マニホールド２へと抜けていく。一方、実
施の形態に係る図３（ｂ）によれば、電解液は、マニホ
ールド１より入り、電極３に触れて流れ、配管２を通っ
て２番目の正極室に入り、電極４に接触して、マニホー
ルド２へと抜けていく。
は、電解液は、マニホールド１より入り、電極３０に接
触しながら、マニホールド２へと抜けていく。一方、実
施の形態に係る図３（ｂ）によれば、電解液は、マニホ
ールド１より入り、電極３に触れて流れ、配管２を通っ
て２番目の正極室に入り、電極４に接触して、マニホー
ルド２へと抜けていく。
【００２０】図１（ｂ）と図２（ｂ）と図３（ｂ）とを
参照して、実施の形態１に係るレドックスフロー電池に
ついて説明する。実施の形態１に係るレドックスフロー
電池は、隔膜１００で隔てられた第１の正極室１０およ
び第１の負極室１１を有する第１の電池セル１２を含
む、第１の電池セルスタック１３を備える。第２の電池
セルスタック１４は、隔膜１００で隔てられた第２の正
極室１５および第２の負極室１６を有する第２のセル１
７を含む。第１の正極室１０と第２の正極室とを第１の
配管１８（図２（ｂ）参照）が結んでいる。第１の配管
１８には正極液が流れる。第１の負極室１１と第２の負
極室１６とを、第２の配管１９（図２（ｂ）参照）が結
んでいる。第２の配管１９には、負極液が流れる。第１
の電池セルスタック１３の両端に、１対の第１電圧端子
２０，２０が設けられている。第２の電池セルスタック
１４の両端に、１対の第２の電圧端子２１，２１が設け
られている。次に、動作について説明する。
参照して、実施の形態１に係るレドックスフロー電池に
ついて説明する。実施の形態１に係るレドックスフロー
電池は、隔膜１００で隔てられた第１の正極室１０およ
び第１の負極室１１を有する第１の電池セル１２を含
む、第１の電池セルスタック１３を備える。第２の電池
セルスタック１４は、隔膜１００で隔てられた第２の正
極室１５および第２の負極室１６を有する第２のセル１
７を含む。第１の正極室１０と第２の正極室とを第１の
配管１８（図２（ｂ）参照）が結んでいる。第１の配管
１８には正極液が流れる。第１の負極室１１と第２の負
極室１６とを、第２の配管１９（図２（ｂ）参照）が結
んでいる。第２の配管１９には、負極液が流れる。第１
の電池セルスタック１３の両端に、１対の第１電圧端子
２０，２０が設けられている。第２の電池セルスタック
１４の両端に、１対の第２の電圧端子２１，２１が設け
られている。次に、動作について説明する。
【００２１】図４（ａ）は従来の電池セルの充電量を説
明するための図である。図４（ｂ）は実施の形態に係る
電池セルの充電量を説明するための図である。充電濃度
Δｎは一般にＩ／Ｆｑ（Ｉ：電流量、ｑ：電解液の流
量、Ｆ：ファラデー定数）で表わされる。従来の装置で
ある図４（ａ）によれば、２Ｉの電流を入力するために
は、電解液の流量を２ｑにする必要がある。実施の形態
によれば、電気量２Ｉを入力するのに、電解液量はｑで
足りる。したがって、電池セル内の圧力損失比が大きく
ならず、ポンプ損失比が増加しない。
明するための図である。図４（ｂ）は実施の形態に係る
電池セルの充電量を説明するための図である。充電濃度
Δｎは一般にＩ／Ｆｑ（Ｉ：電流量、ｑ：電解液の流
量、Ｆ：ファラデー定数）で表わされる。従来の装置で
ある図４（ａ）によれば、２Ｉの電流を入力するために
は、電解液の流量を２ｑにする必要がある。実施の形態
によれば、電気量２Ｉを入力するのに、電解液量はｑで
足りる。したがって、電池セル内の圧力損失比が大きく
ならず、ポンプ損失比が増加しない。
【００２２】なお、上記実施の形態では、電池セルを２
個に分割する場合について例示したが、この発明はこれ
に限られるものでなく、複数個に分割することができ
る。分割数の最大値は、ｎs／Δｎで表わされる。Δｎ
は充電モル濃度を表わしている。ｎsはシステムで使用
される充電状態の活物質の濃度幅を表わしている。
個に分割する場合について例示したが、この発明はこれ
に限られるものでなく、複数個に分割することができ
る。分割数の最大値は、ｎs／Δｎで表わされる。Δｎ
は充電モル濃度を表わしている。ｎsはシステムで使用
される充電状態の活物質の濃度幅を表わしている。
【００２３】実施の形態２ 図５は、実施の形態２に係る発明の概念図である。図１
（ｂ）では、正極液の流れる方向と負極液の流れる方向
を同一にしたが、本発明の実施の形態では、正極液の流
れる方向と負極液の流れる方向を逆にしている。
（ｂ）では、正極液の流れる方向と負極液の流れる方向
を同一にしたが、本発明の実施の形態では、正極液の流
れる方向と負極液の流れる方向を逆にしている。
【００２４】次に動作について説明する。図６を参照し
て、電解液が第１の正極室１０を通り抜けると、Δｎ充
電され、さらに、第２の正極室１５を通ると、さらにΔ
ｎだけ充電される。一方第２の負極室１６へ入った電解
液は、負極室１６を出るときにはΔｎだけ充電され、第
１の負極室１１に入り、該第１の負極室１１を出ると、
さらにΔｎだけ充電される。図７を参照して、電位差
は、充電によって生じた電圧（正）−電圧（負）で表わ
される。本実施の形態によれば、第１の正極室１０と第
１の負極室１１とからなる電池セルの電位と、第２の正
極室１５と第２の負極室１６とからなる電池の電位は等
しくなる。すなわち、電解液の流れの方向を正極側と負
極側とを逆にすることにより、電圧のレベリングが行な
われるという効果を奏する。
て、電解液が第１の正極室１０を通り抜けると、Δｎ充
電され、さらに、第２の正極室１５を通ると、さらにΔ
ｎだけ充電される。一方第２の負極室１６へ入った電解
液は、負極室１６を出るときにはΔｎだけ充電され、第
１の負極室１１に入り、該第１の負極室１１を出ると、
さらにΔｎだけ充電される。図７を参照して、電位差
は、充電によって生じた電圧（正）−電圧（負）で表わ
される。本実施の形態によれば、第１の正極室１０と第
１の負極室１１とからなる電池セルの電位と、第２の正
極室１５と第２の負極室１６とからなる電池の電位は等
しくなる。すなわち、電解液の流れの方向を正極側と負
極側とを逆にすることにより、電圧のレベリングが行な
われるという効果を奏する。
【００２５】したがって、図５に戻って、第１の電池セ
ルスタック１３と第２の電池セルスタック１４とを、電
圧端子によって並列に接続することができるようにな
る。
ルスタック１３と第２の電池セルスタック１４とを、電
圧端子によって並列に接続することができるようにな
る。
【００２６】実施の形態３ 実施の形態３に係るレドックスフロー電池は、一般に
は、次のように定義される。すなわち、実施の形態３に
係るレドックスフロー電池は、ｎ個の電池セルからな
り、これらの電池セルのｎ個の正極室が第１の配管で直
線状に結ばれ、ｎ個の負極室が第２の配管で直線状に結
ばれた第１の電池セル群を備える。実施の形態３に係る
レドックスフロー電池は、また、ｎ個の電池セルからな
り、これらの電池セルのｎ個の正極室が第３の配管で直
線状に結ばれ、ｎ個の負極室が第４の配管で直線状に結
ばれた第２の電池セル群とを含む。第１の配管中には、
正極液が第１の方向に流れている。第２の配管中には、
負極液が第１の方向と同じ方向に流れている。第３の配
管中には、正極液が上記第１の方向と同じ方向に流れて
いる。第４の配管中には、負極液が、上記第１の方向と
同じ方向に流れている。第１の電池セル群の、第１の方
向における最初の電池セルは、第２の電池セル群の、第
１の方向における、最初の電池セルから数えて最後の電
池セルに電気的に接続されている。一般的に表わすと、
第１の電池セル群の、第１の方向における、最初の電池
セルから数えてｉ番目の電池セルは、第２の電池セル群
の、第１の方向における、最初の電池セルから数えて
（ｎ−ｉ＋１）番目の電池セルと電気的に接続されてい
る。
は、次のように定義される。すなわち、実施の形態３に
係るレドックスフロー電池は、ｎ個の電池セルからな
り、これらの電池セルのｎ個の正極室が第１の配管で直
線状に結ばれ、ｎ個の負極室が第２の配管で直線状に結
ばれた第１の電池セル群を備える。実施の形態３に係る
レドックスフロー電池は、また、ｎ個の電池セルからな
り、これらの電池セルのｎ個の正極室が第３の配管で直
線状に結ばれ、ｎ個の負極室が第４の配管で直線状に結
ばれた第２の電池セル群とを含む。第１の配管中には、
正極液が第１の方向に流れている。第２の配管中には、
負極液が第１の方向と同じ方向に流れている。第３の配
管中には、正極液が上記第１の方向と同じ方向に流れて
いる。第４の配管中には、負極液が、上記第１の方向と
同じ方向に流れている。第１の電池セル群の、第１の方
向における最初の電池セルは、第２の電池セル群の、第
１の方向における、最初の電池セルから数えて最後の電
池セルに電気的に接続されている。一般的に表わすと、
第１の電池セル群の、第１の方向における、最初の電池
セルから数えてｉ番目の電池セルは、第２の電池セル群
の、第１の方向における、最初の電池セルから数えて
（ｎ−ｉ＋１）番目の電池セルと電気的に接続されてい
る。
【００２７】図８に示す電池では、ｎが２の場合、すな
わち、第１の電池セル群が２個に分割された電池セルか
らなり、第２の電池セル群が２個に分割された電池セル
からなる場合を示している。
わち、第１の電池セル群が２個に分割された電池セルか
らなり、第２の電池セル群が２個に分割された電池セル
からなる場合を示している。
【００２８】一方、図９に係るレドックスフロー電池
は、ｎが５の場合、すなわち、第１の電池セル群が５個
に分割された電池セルからなり、第２の電池セル群が５
個に分割された電池セルからなる場合である。いずれの
場合も、電圧のレベリングを行なうためのものである。
は、ｎが５の場合、すなわち、第１の電池セル群が５個
に分割された電池セルからなり、第２の電池セル群が５
個に分割された電池セルからなる場合である。いずれの
場合も、電圧のレベリングを行なうためのものである。
【００２９】次に動作について説明する。図９と図１０
を参照して、第１の電池セル群では、図中、上に向かう
方向において、充電深度は深くなっていく（Δｎ→２Δ
ｎ→３Δｎ→４Δｎ→５Δｎ）。また、第２の電池セル
群においても、図中、上に向かう方向に、充電深度は深
くなっていく（Δｎ→２Δｎ→３Δｎ→４Δｎ→５Δ
ｎ）。
を参照して、第１の電池セル群では、図中、上に向かう
方向において、充電深度は深くなっていく（Δｎ→２Δ
ｎ→３Δｎ→４Δｎ→５Δｎ）。また、第２の電池セル
群においても、図中、上に向かう方向に、充電深度は深
くなっていく（Δｎ→２Δｎ→３Δｎ→４Δｎ→５Δ
ｎ）。
【００３０】図１０は、充電深度、すなわち充電モル数
と電位との関係を示している。充電モル濃度が大きくな
ると、電池セルの電位は高くなる。したがって、図８お
よび図９のように接続すれば、電圧のレベリングが可能
となる。ひいては、第１の電池セル群と第２の電池セル
群を、並列に接続することができるようになる。
と電位との関係を示している。充電モル濃度が大きくな
ると、電池セルの電位は高くなる。したがって、図８お
よび図９のように接続すれば、電圧のレベリングが可能
となる。ひいては、第１の電池セル群と第２の電池セル
群を、並列に接続することができるようになる。
【００３１】実施の形態４ 図１１は、実施の形態４に係るレドックスフロー電池の
概念図である。セルスタックは、図１（ｂ）、図２
（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示されるような分割
された構造を有するものである。実施の形態４に係るレ
ドックスフロー電池は、別々に離されて設けられた第１
の正極電解液タンク２１と第２の正極電解液タンク２２
とを備える。充電時に、正極液は、第１の正極電解液タ
ンク２１からセルスタック内の第１の配管を通って第２
の正極電解液タンク２２へと向かって流れ、充電された
正極電解液が第２の正極電解液タンク２２内に貯蔵され
る。放電時に、正極液は、第２の正極電解液タンク２２
から、セルスタック内の第１の配管を通って、第１の正
極電解液タンク２１へ向かって流れ、放電された正極液
は、第１の正極電解液タンク２１内に貯蔵される。
概念図である。セルスタックは、図１（ｂ）、図２
（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示されるような分割
された構造を有するものである。実施の形態４に係るレ
ドックスフロー電池は、別々に離されて設けられた第１
の正極電解液タンク２１と第２の正極電解液タンク２２
とを備える。充電時に、正極液は、第１の正極電解液タ
ンク２１からセルスタック内の第１の配管を通って第２
の正極電解液タンク２２へと向かって流れ、充電された
正極電解液が第２の正極電解液タンク２２内に貯蔵され
る。放電時に、正極液は、第２の正極電解液タンク２２
から、セルスタック内の第１の配管を通って、第１の正
極電解液タンク２１へ向かって流れ、放電された正極液
は、第１の正極電解液タンク２１内に貯蔵される。
【００３２】この発明によれば、タンク内で充放電液が
混じり合うことがないので、エネルギー損失を起こさな
い。
混じり合うことがないので、エネルギー損失を起こさな
い。
【００３３】また、第１の正極電解液タンク２１の高さ
を、第２の正極電解液タンク２２の高さより高い位置に
設けることによって、位置エネルギーを利用することが
でき、ポンプ出力損失を極力なくすることができる。
を、第２の正極電解液タンク２２の高さより高い位置に
設けることによって、位置エネルギーを利用することが
でき、ポンプ出力損失を極力なくすることができる。
【００３４】実施の形態５ 図１２は、実施の形態５に係るレドックスフロー電池の
概念図である。図１２を参照して、第１の電池セルスタ
ック１３の外部に、第１の電池セルスタックに正極液を
送り込むマニホールド２１が設けられている。２２は負
極液を送り込むマニホールドである。マニホールド２１
と第１の正極室１０とを、第１の接続配管２３が結んで
いる。マニホールド２１と第２の正極室２４と、正極液
を送り込む第２の接続配管２５が結んでいる。第１の接
続配管２３と第２の接続配管２５の、それぞれの長さお
よび径は、シャントカレントが抑制されるように調整さ
れている。負極側も同様である。
概念図である。図１２を参照して、第１の電池セルスタ
ック１３の外部に、第１の電池セルスタックに正極液を
送り込むマニホールド２１が設けられている。２２は負
極液を送り込むマニホールドである。マニホールド２１
と第１の正極室１０とを、第１の接続配管２３が結んで
いる。マニホールド２１と第２の正極室２４と、正極液
を送り込む第２の接続配管２５が結んでいる。第１の接
続配管２３と第２の接続配管２５の、それぞれの長さお
よび径は、シャントカレントが抑制されるように調整さ
れている。負極側も同様である。
【００３５】以上のように構成することにより、シャン
ト電流による損失を抑制することができる。
ト電流による損失を抑制することができる。
【００３６】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【図１】 実施の形態１に係るレドックスフロー電池の
概念図を示す図である。
概念図を示す図である。
【図２】 実施の形態１に係るレドックスフロー電池
の、分割された電池セルの概念図を示す図である。
の、分割された電池セルの概念図を示す図である。
【図３】 実施の形態１に係る分割された電池セルの、
電解液の流れを説明するための図である。
電解液の流れを説明するための図である。
【図４】 本発明の動作を説明するための図である。
【図５】 実施の形態２に係るレドックスフロー電池の
概念図である。
概念図である。
【図６】 実施の形態２に係るレドックスフロー電池の
動作を説明するための図である。
動作を説明するための図である。
【図７】 充電量（充電モル数）と電圧との関係を示す
図である。
図である。
【図８】 実施の形態３に係るレドックスフロー電池の
概念図である。
概念図である。
【図９】 実施の形態３に係る他のレドックスフロー電
池の概念図である。
池の概念図である。
【図１０】 充電量（充電モル数）と電位との関係を示
す図である。
す図である。
【図１１】 実施の形態４に係るレドックスフロー電池
の概念図である。
の概念図である。
【図１２】 実施の形態５に係るレドックスフロー電池
の概念図である。
の概念図である。
【図１３】 従来のレドックスフロー電池の構成を示す
図である。
図である。
【図１４】 従来の電池セルスタックの構成を示す図で
ある。
ある。
１０ 第１の正極室、１１ 第１の負極室、１２ 第１
の電池セル、１３ 第１の電池セルスタック、１４ 第
２の電池セルスタック、１５ 第２の正極室、１６ 第
２の負極室、１８ 第１の配管、１９ 第２の配管、２
０ 第１の電圧端子、２１ 第２の電圧端子。
の電池セル、１３ 第１の電池セルスタック、１４ 第
２の電池セルスタック、１５ 第２の正極室、１６ 第
２の負極室、１８ 第１の配管、１９ 第２の配管、２
０ 第１の電圧端子、２１ 第２の電圧端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 5H027 AA10 BE01
Claims (7)
- 【請求項１】 正極室へ正極液を供給し、負極室へ負極
液を供給し、充放電を行なうレドックスフロー電池であ
って、 第１の正極室および第１の負極室を有する第１の電池セ
ルを含む第１の電池セルスタックと、 第２の正極室および第２の負極室を有する第２の電池セ
ルを含む第２の電池セルスタックと、 前記第１の正極室と前記第２の正極室とを結び、前記正
極液を流す第１の配管と、 前記第１の負極室と前記第２の負極室とを結び、前記負
極液を流す第２の配管と、 前記第１の電池セルスタックの両端に設けられた１対の
第１電圧端子と、 前記第２の電池セルスタックの両端に設けられた１対の
第２の電圧端子と、を備えたレドックスフロー電池。 - 【請求項２】 前記第１の配管中において、前記正極液
は、前記第１の電池セルスタック側から前記第２の電池
セルスタック側に向けて流れており、 前記第２の配管中において、前記負極液は、前記第１の
電池セルスタック側から前記第２の電池セルスタックの
側に向けて流れている、請求項１に記載のレドックスフ
ロー電池。 - 【請求項３】 前記第１の配管中において、前記正極液
は、前記第１の電池セルスタックの側から前記第２の電
池セルスタックの側に向けて流れており、 前記第２の配管中において、前記負極液は、前記第２の
電池セルスタックの側から前記第１の電池セルスタック
の側に向けて流れている、請求項１に記載のレドックス
フロー電池。 - 【請求項４】 前記第１の電池セルスタックと前記第２
の電池セルスタックは、前記第１電圧端子と前記第２の
電圧端子を介して、並列に電気的に接続されている、請
求項３に記載のレドックスフロー電池。 - 【請求項５】 ｎ個の電池セルからなり、これらの電池
セルのｎ個の正極室が第１の配管で直線状に結ばれ、ｎ
個の負極室が第２の配管で直線状に結ばれた第１の電池
セル群と、 ｎ個の電池セルからなり、これらの電池セルのｎ個の正
極室が第３の配管で直線状に結ばれ、ｎ個の負極室が第
４の配管で直線状に結ばれた第２の電池セル群と、を備
え、 前記第１の配管中には、正極液が第１の方向に流れてお
り、 前記第２の配管中には、負極液が前記第１の方向と同じ
方向に流れており、 前記第３の配管中には、正極液が前記第１の方向と同じ
方向に流れており、 前記第４の配管中には、負極液が前記第１の方向と同じ
方向に流れており、 前記第１の電池セル群の、前記第１の方向における最初
の電池セルは、前記第２の電池セル群の、前記第１の方
向における、最初の電池セルから数えて最後の電池セル
に電気的に接続されており、 一般的に表わすと、前記第１の電池セル群の、前記第１
の方向における、前記最初の電池セルから数えてｉ番目
の電池セルは、前記第２の電池セル群の、前記第１の方
向における、最初の電池セルから数えて（ｎ−ｉ＋１）
番目の電池セルと電気的に接続されている、レドックス
フロー電池。 - 【請求項６】 別々に離されて設けられた第１の正極電
解液タンクと第２の正極電解液タンクとを備え、 充電時に、前記正極液は、前記第１の正極電解液タンク
から前記第１の配管を通って前記第２の正極電解液タン
クへ向かって流れ、該第２の正極電解液タンク内に貯蔵
され、 放電時に、前記正極液は、前記第２の正極電解液タンク
から前記第１の配管を通って、前記第１の正極電解液タ
ンクへ向かって流れ、該第１の正極電解液タンク内に貯
蔵されるように構成されている、請求項１に記載のレド
ックスフロー電池。 - 【請求項７】 前記第１の電池セルスタックの外部に設
けられ、前記第１の電池セルスタックに前記正極液を送
り込むマニホールドと、 前記マニホールドと前記第１の正極室とを結び、正極液
を送り込む第１の接続配管と、 前記マニホールドと前記第２の正極室とを結び、正極液
を送り込む第２の接続配管とを備え、 前記第１の接続配管と前記第２の接続配管の、それぞれ
の長さおよび径は、シャントカレントが抑制されるよう
に調整されている、請求項１に記載のレドックスフロー
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000143116A JP2001325983A (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | レドックスフロー電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000143116A JP2001325983A (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | レドックスフロー電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001325983A true JP2001325983A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18649980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000143116A Withdrawn JP2001325983A (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | レドックスフロー電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001325983A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005515602A (ja) * | 2002-01-14 | 2005-05-26 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ | 層流誘起型動的伝導性界面を備えた電気化学的電池、該電池を備える電子装置、及びその使用方法 |
| JP2007526598A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-09-13 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ イリノイ | 層流誘起型動的伝導性界面を備えた燃料電池、該電池を備えた電子装置、及びその使用方法 |
| JP2011527509A (ja) * | 2008-07-07 | 2011-10-27 | エナボールト コーポレーション | 分散型エネルギー貯蔵用のレドックスフロー電池システム |
| WO2019054332A1 (ja) * | 2017-09-14 | 2019-03-21 | 東洋エンジニアリング株式会社 | レドックスフロー電池 |
-
2000
- 2000-05-16 JP JP2000143116A patent/JP2001325983A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005515602A (ja) * | 2002-01-14 | 2005-05-26 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ | 層流誘起型動的伝導性界面を備えた電気化学的電池、該電池を備える電子装置、及びその使用方法 |
| JP2007526598A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-09-13 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ イリノイ | 層流誘起型動的伝導性界面を備えた燃料電池、該電池を備えた電子装置、及びその使用方法 |
| JP2011527509A (ja) * | 2008-07-07 | 2011-10-27 | エナボールト コーポレーション | 分散型エネルギー貯蔵用のレドックスフロー電池システム |
| WO2019054332A1 (ja) * | 2017-09-14 | 2019-03-21 | 東洋エンジニアリング株式会社 | レドックスフロー電池 |
| CN111033851A (zh) * | 2017-09-14 | 2020-04-17 | 东洋工程株式会社 | 氧化还原液流电池 |
| JPWO2019054332A1 (ja) * | 2017-09-14 | 2020-08-27 | 東洋エンジニアリング株式会社 | レドックスフロー電池 |
| US11145886B2 (en) | 2017-09-14 | 2021-10-12 | Toyo Engineering Corporation | Redox flow battery |
| JP7149280B2 (ja) | 2017-09-14 | 2022-10-06 | 東洋エンジニアリング株式会社 | レドックスフロー電池 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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