JP2003036880A - レドックスフロー電池 - Google Patents
レドックスフロー電池Info
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- JP2003036880A JP2003036880A JP2001222052A JP2001222052A JP2003036880A JP 2003036880 A JP2003036880 A JP 2003036880A JP 2001222052 A JP2001222052 A JP 2001222052A JP 2001222052 A JP2001222052 A JP 2001222052A JP 2003036880 A JP2003036880 A JP 2003036880A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 時間差を設けてセルに電解液を供給して、電
池効率を改善できるレドックスフロー電池を提供する。 【解決手段】 複数のセルスタック1a〜1dと、電解液を
貯えるタンク3と、このタンク3から各セルスタックに電
解液を供給する流通路と、前記セルスタックの上流にて
電解液の一部を循環させてセルスタックへの供給を遅ら
せる遅延流路とを具える。複数のセルスタック1a〜1d
は、充電又は放電に使用する使用セルスタック1b、1c、
1dと充電又は放電に使用しない未使用セルスタック1aと
からなる。未使用セルスタック1aの電解液をタンク3に
戻すことなく未使用セルスタック1aの下流から上流に戻
す戻し配管8を設ける。この戻し配管8と未使用セルスタ
ック1aとで構成される電解液の循環路を使用セルスタッ
ク1b、1c、1dに対する遅延流路とする。
池効率を改善できるレドックスフロー電池を提供する。 【解決手段】 複数のセルスタック1a〜1dと、電解液を
貯えるタンク3と、このタンク3から各セルスタックに電
解液を供給する流通路と、前記セルスタックの上流にて
電解液の一部を循環させてセルスタックへの供給を遅ら
せる遅延流路とを具える。複数のセルスタック1a〜1d
は、充電又は放電に使用する使用セルスタック1b、1c、
1dと充電又は放電に使用しない未使用セルスタック1aと
からなる。未使用セルスタック1aの電解液をタンク3に
戻すことなく未使用セルスタック1aの下流から上流に戻
す戻し配管8を設ける。この戻し配管8と未使用セルスタ
ック1aとで構成される電解液の循環路を使用セルスタッ
ク1b、1c、1dに対する遅延流路とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレドックスフロー電
池に関するものである。特に、電解液を効率的に使用す
るレドックスフロー電池に関するものである。
池に関するものである。特に、電解液を効率的に使用す
るレドックスフロー電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力貯蔵技術の一つとしてレドックスフ
ロー電池の開発が進められている。図7はレドックスフ
ロー電池の基本原理を示す説明図である。この電池は、
例えば反応セル21をイオン交換膜からなる隔膜24で分離
された正極セル21Aと負極セル21Bを具え、各々に正極25
と負極26とを内蔵している。正極セル21Aには、正極電
解液を導入、排出するための正極用タンク22が導管27、
28を介して接続されており、同様に負極セル21Bにも負
極用電解液を導入、排出する負極用タンク23が導管30、
31を介して接続されている。
ロー電池の開発が進められている。図7はレドックスフ
ロー電池の基本原理を示す説明図である。この電池は、
例えば反応セル21をイオン交換膜からなる隔膜24で分離
された正極セル21Aと負極セル21Bを具え、各々に正極25
と負極26とを内蔵している。正極セル21Aには、正極電
解液を導入、排出するための正極用タンク22が導管27、
28を介して接続されており、同様に負極セル21Bにも負
極用電解液を導入、排出する負極用タンク23が導管30、
31を介して接続されている。
【０００３】供給用の導管27にはポンプ29が設けられて
おり、正極電解液を正極セル21Aに供給する。供給され
た正極電解液は正極セル21A内で反応し、反応の終了し
た電解液は復帰用の導管28を通って正極用の電解液タン
ク22に戻る。同様にポンプ32で負極セル21Aに負極電解
液を供給し、反応の終了した電解液は復帰用の導管31を
通って負極用の電解液タンク23に戻る。
おり、正極電解液を正極セル21Aに供給する。供給され
た正極電解液は正極セル21A内で反応し、反応の終了し
た電解液は復帰用の導管28を通って正極用の電解液タン
ク22に戻る。同様にポンプ32で負極セル21Aに負極電解
液を供給し、反応の終了した電解液は復帰用の導管31を
通って負極用の電解液タンク23に戻る。
【０００４】上記電解液タンク22、23内には価数が変化
するイオンの水溶液が貯蔵されている。正極電解液とし
てV5＋/V4＋の水溶液を用い、負極電解液としてV3＋/V
2＋の硫酸水溶液を用いた場合、充電時には正極25及び
負極26では次の反応が起こり、放電時にはこれと逆の反
応が起こる。
するイオンの水溶液が貯蔵されている。正極電解液とし
てV5＋/V4＋の水溶液を用い、負極電解液としてV3＋/V
2＋の硫酸水溶液を用いた場合、充電時には正極25及び
負極26では次の反応が起こり、放電時にはこれと逆の反
応が起こる。
【０００５】正極：V4＋→V5＋＋e−
負極：V3＋＋e−→V2＋
【０００６】このようなレドックスフロー電池は、活物
質を含む電解液が各セルに共通のタンクからスタックに
供給されるため、各セル間の充電状態に不均一性を生じ
ないのが特徴である。このため充電電圧及び放電電圧
は、電気端子を切替えることでセルの直列数を変え、自
由に制御することができる。
質を含む電解液が各セルに共通のタンクからスタックに
供給されるため、各セル間の充電状態に不均一性を生じ
ないのが特徴である。このため充電電圧及び放電電圧
は、電気端子を切替えることでセルの直列数を変え、自
由に制御することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、従来のレドックスフロー電池では、電解液の供給は
直列に配列されたすべてのセルに行なわれる。このた
め、充電電圧又は放電電圧の制御のために電気端子を切
替えてセルの直列数を変えると、使用されないセルが生
じ、すべてのセルに供給される電解液のうち一部分が使
用されず、電池効率が低下するという問題点がある。
に、従来のレドックスフロー電池では、電解液の供給は
直列に配列されたすべてのセルに行なわれる。このた
め、充電電圧又は放電電圧の制御のために電気端子を切
替えてセルの直列数を変えると、使用されないセルが生
じ、すべてのセルに供給される電解液のうち一部分が使
用されず、電池効率が低下するという問題点がある。
【０００８】従って、本発明の主目的は、電解液を効率
的に利用して電池効率を改善することができるレドック
スフロー電池を提供することにある。
的に利用して電池効率を改善することができるレドック
スフロー電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明レドックスフロー
電池は、複数のセルスタックと、電解液を貯えるタンク
と、このタンクから各セルスタックに電解液を供給する
流通路と、前記セルスタックの上流にて電解液の一部を
循環させてセルスタックへの供給を遅らせる遅延流路と
を具えることを特徴とする。
電池は、複数のセルスタックと、電解液を貯えるタンク
と、このタンクから各セルスタックに電解液を供給する
流通路と、前記セルスタックの上流にて電解液の一部を
循環させてセルスタックへの供給を遅らせる遅延流路と
を具えることを特徴とする。
【００１０】このような遅延流路を設けることで、セル
スタックに供給される電解液のSOC（「充電状態の活物
質量／全活物質量」（％）のこと）を充電時は低く、放
電時は高くすることができる。その結果、充電平均電圧
を低くし、放電平均電圧を高くすることができ、電池効
率を高めることができる。以下に、本発明により電池効
率が向上される原理を詳しく説明する。
スタックに供給される電解液のSOC（「充電状態の活物
質量／全活物質量」（％）のこと）を充電時は低く、放
電時は高くすることができる。その結果、充電平均電圧
を低くし、放電平均電圧を高くすることができ、電池効
率を高めることができる。以下に、本発明により電池効
率が向上される原理を詳しく説明する。
【００１１】まず、図4のグラフに基づいて電池の諸効
率を説明する。図4はレドックスフロー電池の充放電時
の電圧変化を示すグラフである。
率を説明する。図4はレドックスフロー電池の充放電時
の電圧変化を示すグラフである。
【００１２】電池効率は、充電した容量(wh)に対してど
れだけの容量が放電できるかを示す比率である。すなわ
ち、電池効率は次のように表される。 電池効率＝放電容量／充電容量＝(VD×ID×hD)／(VC×I
C×hC) ここで、VD：放電平均電圧、ID：放電電流、hD：放電時
間 VC：充電平均電圧、IC：充電電流、hC：充電時間であ
る。
れだけの容量が放電できるかを示す比率である。すなわ
ち、電池効率は次のように表される。 電池効率＝放電容量／充電容量＝(VD×ID×hD)／(VC×I
C×hC) ここで、VD：放電平均電圧、ID：放電電流、hD：放電時
間 VC：充電平均電圧、IC：充電電流、hC：充電時間であ
る。
【００１３】また、充放電平均電圧の比VD／VCを電圧効
率、電気量の比(ID×hD)／(IC×hC)を電流効率とする。
従って、電圧効率と電流効率の積が電池効率となる。
率、電気量の比(ID×hD)／(IC×hC)を電流効率とする。
従って、電圧効率と電流効率の積が電池効率となる。
【００１４】このグラフにおいて、充電終了時の電池電
圧と放電終了時の電池電圧の電圧差は、電池の直流電圧
を直接負荷に供給する場合も、変換器によりDC/AC変換
する場合も、負荷や変換器から見て小さい方が望まし
い。そのため、充電時に上がる電池電圧を下げ、放電時
に下がる電池電圧を上げる工夫を行えば電圧効率が向上
し、電池効率を向上させることができる。
圧と放電終了時の電池電圧の電圧差は、電池の直流電圧
を直接負荷に供給する場合も、変換器によりDC/AC変換
する場合も、負荷や変換器から見て小さい方が望まし
い。そのため、充電時に上がる電池電圧を下げ、放電時
に下がる電池電圧を上げる工夫を行えば電圧効率が向上
し、電池効率を向上させることができる。
【００１５】一方、レドックスフロー電池は、基本的に
定電流で充放電を行う。そのため、電池のSOCはほぼ直
線的に増減し、SOCが低ければ電池電圧が低く、SOCが高
ければ電池電圧が高くなる。そこで、電池のSOCを充電
時は低く、放電時は高くなるように電解液の流通路に工
夫を施した。
定電流で充放電を行う。そのため、電池のSOCはほぼ直
線的に増減し、SOCが低ければ電池電圧が低く、SOCが高
ければ電池電圧が高くなる。そこで、電池のSOCを充電
時は低く、放電時は高くなるように電解液の流通路に工
夫を施した。
【００１６】遅延流路により、電池のSOCを充電時は低
く、放電時は高くできることを図5、6を用いて説明す
る。図5は遅延流路のないレドックスフロー電池のモデ
ルを示す説明図であり、図6は遅延流路のあるレドック
スフロー電池のモデルを示す説明図である。
く、放電時は高くできることを図5、6を用いて説明す
る。図5は遅延流路のないレドックスフロー電池のモデ
ルを示す説明図であり、図6は遅延流路のあるレドック
スフロー電池のモデルを示す説明図である。
【００１７】図5、6のいずれの電池も、２つのセルスタ
ックA,Bが直列に接続され、タンクから各セルスタック
に電解液が供給される。ここではセルスタックBのみで
充電を行い、セルスタックAは充電を行わないものとす
る。図5のモデルでは両セルを通過した電解液がそのま
まタンクに戻されるのに対し、図6のモデルではセルAを
通過した電解液は戻し配管8によりタンクに戻されるこ
となく両セルスタックA,Bの上流に戻される。この戻し
配管8とセルスタックAで構成される循環路が遅延流路と
なる。なお、この図では、正極電解液と負極電解液の一
方の電極液タンクしか示していないが、実際には、各電
解液用のタンクが各セルに接続されている。
ックA,Bが直列に接続され、タンクから各セルスタック
に電解液が供給される。ここではセルスタックBのみで
充電を行い、セルスタックAは充電を行わないものとす
る。図5のモデルでは両セルを通過した電解液がそのま
まタンクに戻されるのに対し、図6のモデルではセルAを
通過した電解液は戻し配管8によりタンクに戻されるこ
となく両セルスタックA,Bの上流に戻される。この戻し
配管8とセルスタックAで構成される循環路が遅延流路と
なる。なお、この図では、正極電解液と負極電解液の一
方の電極液タンクしか示していないが、実際には、各電
解液用のタンクが各セルに接続されている。
【００１８】ここで、タンクから出る電解液のSOCをX
タンク(t)、セルスタックAに入る電解液のSOCをXAin(t)、
セルスタックBに入る電解液のSOCをXBin(t)とする。ま
た、各セルに入った電解液が出てくるまでにT秒遅れる
ものとする。
タンク(t)、セルスタックAに入る電解液のSOCをXAin(t)、
セルスタックBに入る電解液のSOCをXBin(t)とする。ま
た、各セルに入った電解液が出てくるまでにT秒遅れる
ものとする。
【００１９】遅延流路のない場合、XAin(t)およびX
Bin(t)と、各セルスタックから出る電解液のSOC（XAout
(t)、XBout(t)）は次のようになる。 XAin(t)＝Xタンク(t)、XAout(t)＝Xタンク(t−T) XBin(t)＝Xタンク(t)、XBout(t)＝Xタンク(t−T)＋ΔSOC ただしΔSOCは充電によるSOCの変化量
Bin(t)と、各セルスタックから出る電解液のSOC（XAout
(t)、XBout(t)）は次のようになる。 XAin(t)＝Xタンク(t)、XAout(t)＝Xタンク(t−T) XBin(t)＝Xタンク(t)、XBout(t)＝Xタンク(t−T)＋ΔSOC ただしΔSOCは充電によるSOCの変化量
【００２０】一方、遅延流路のある場合、タンクからの
電解液と戻り配管からの電解液の合流後の電解液のSOC
をY(t)とすると、XAin(t)、XBin(t)、XAout(t)、X
Bout(t)は次のようになる。 XAin(t)＝Y(t)、XAout(t)＝Y(t−T) XBin(t)＝Y(t)、XBout(t)＝Y(t−T)＋ΔSOC
電解液と戻り配管からの電解液の合流後の電解液のSOC
をY(t)とすると、XAin(t)、XBin(t)、XAout(t)、X
Bout(t)は次のようになる。 XAin(t)＝Y(t)、XAout(t)＝Y(t−T) XBin(t)＝Y(t)、XBout(t)＝Y(t−T)＋ΔSOC
【００２１】また、Y(t)＝(Xタンク(t)＋XAout(t))/2であ
り、 XBin(t)＝1/2×Xタンク(t)＋1/4×Xタンク(t−T)＋1/8×X
タンク(t−2T)… となる。
り、 XBin(t)＝1/2×Xタンク(t)＋1/4×Xタンク(t−T)＋1/8×X
タンク(t−2T)… となる。
【００２２】さらに、電池のSOCは定電流充電時には直
線的に上昇するので、 Xタンク(t)＝at＋β a：タンクからの単位時間当たりの流量(l/min) β：定数 と表すことができる。
線的に上昇するので、 Xタンク(t)＝at＋β a：タンクからの単位時間当たりの流量(l/min) β：定数 と表すことができる。
【００２３】つまり、遅延流路のない場合、
XBin(t)＝at＋β
となり、遅延流路のある場合、
XBin(t)＝a(t−(1/4＋2/8＋3/16＋…)T)＋β
となる。
【００２４】従って、タンクからの電解液にT秒前の充
電状態の電解液を混合してセルスタックBに導入するこ
とができ、セルスタックBの電解液のSOCをaTだけ下げる
ことができる。逆に放電する場合は、放電するセルスタ
ックBに入る電解液のSOCをaTだけ上げることができる。
電状態の電解液を混合してセルスタックBに導入するこ
とができ、セルスタックBの電解液のSOCをaTだけ下げる
ことができる。逆に放電する場合は、放電するセルスタ
ックBに入る電解液のSOCをaTだけ上げることができる。
【００２５】このように、複数のセルスタックを、充電
又は放電に使用する使用セルスタックと充電又は放電に
使用しない未使用セルスタックとに分類する場合、未使
用セルスタック自体を遅延流路の一部とすることができ
る。
又は放電に使用する使用セルスタックと充電又は放電に
使用しない未使用セルスタックとに分類する場合、未使
用セルスタック自体を遅延流路の一部とすることができ
る。
【００２６】この場合、未使用セルスタックは、セルと
しての機能を全く持っていないことから、未使用セルス
タックの代わりに単なる配管を用いて遅延流路を構成し
ても同様の効果が得られることがわかる。
しての機能を全く持っていないことから、未使用セルス
タックの代わりに単なる配管を用いて遅延流路を構成し
ても同様の効果が得られることがわかる。
【００２７】また、各セルスタックには、電気端子を設
けることが好ましい。各セルスタックに電気端子を設け
ることで、直列した複数のセルスタックのうち、充電時
は一部のセルスタックを未使用として充電時の電池電圧
を下げ、放電時は全てのセルスタックを使用することで
放電時の電池電圧を上げることができる。つまり、複数
の電気端子のいずれか一対を選択することで、電圧にあ
る程度の選択度を持たせて充放電を行うことができる。
けることが好ましい。各セルスタックに電気端子を設け
ることで、直列した複数のセルスタックのうち、充電時
は一部のセルスタックを未使用として充電時の電池電圧
を下げ、放電時は全てのセルスタックを使用することで
放電時の電池電圧を上げることができる。つまり、複数
の電気端子のいずれか一対を選択することで、電圧にあ
る程度の選択度を持たせて充放電を行うことができる。
【００２８】なお、レドックスフロー電池は、複数のセ
ルスタックに供給される電解液が共通しているため、一
部のセルスタックを未使用として充電を行う等しても、
特定のセルスタックのみが充放電されることを回避でき
る。
ルスタックに供給される電解液が共通しているため、一
部のセルスタックを未使用として充電を行う等しても、
特定のセルスタックのみが充放電されることを回避でき
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。 （実施例１）図1は本発明レドックスフロー電池の要部
の概略構成図である。セルスタック1は多数のセルスタ
ック1a、1b、1c、1dを直列接続した構成である。各セル
スタック1a、1b、1c、1dは図7で示した構成の反応セル
を複数直列に接続して構成される。ここでは、電解液の
流通系は一方の電極についてしか示していないが、他方
の電極にも同様の構成が存在する。
する。 （実施例１）図1は本発明レドックスフロー電池の要部
の概略構成図である。セルスタック1は多数のセルスタ
ック1a、1b、1c、1dを直列接続した構成である。各セル
スタック1a、1b、1c、1dは図7で示した構成の反応セル
を複数直列に接続して構成される。ここでは、電解液の
流通系は一方の電極についてしか示していないが、他方
の電極にも同様の構成が存在する。
【００３０】各セルスタックには、電圧調整のための電
気端子2が設けられている。第2、第3、第4のセルスタッ
ク1b、1c、1dのそれぞれに電気端子2a、2b、2cが設けら
れてあり、未使用セルスタックの選択に応じて電気端子
も選択する。例えば、第1のセル1aを未使用セルスタッ
クとする場合、プラス端子には電気端子2aを用いる。
気端子2が設けられている。第2、第3、第4のセルスタッ
ク1b、1c、1dのそれぞれに電気端子2a、2b、2cが設けら
れてあり、未使用セルスタックの選択に応じて電気端子
も選択する。例えば、第1のセル1aを未使用セルスタッ
クとする場合、プラス端子には電気端子2aを用いる。
【００３１】上記のセルスタック1a、1b、1c、1dに供給
される電解液は、電解液タンク3に貯蔵されている。こ
こでは、タンク内に価数が変化するバナジウムイオンの
水溶液（正極電解液又は負極電解液）を内蔵している。
そして、各セルスタック間は管路により接続されて電解
液の流通路を形成している。
される電解液は、電解液タンク3に貯蔵されている。こ
こでは、タンク内に価数が変化するバナジウムイオンの
水溶液（正極電解液又は負極電解液）を内蔵している。
そして、各セルスタック間は管路により接続されて電解
液の流通路を形成している。
【００３２】上記電解液タンク3には電解液をセルスタ
ック1に供給する導管4と、反応が終了した電解液が戻る
復帰用の導管6が接続されている。供給用の導管4にはポ
ンプ7が設けられており、電解液を電解液通路5a、5b、5
c、5dを経てすべてのセルスタック1a、1b、1c、1dに供
給する。供給された電解液はセルスタック内で反応し、
反応の終了した電解液は復帰用の導管6を通って電解液
タンク3内に戻る。
ック1に供給する導管4と、反応が終了した電解液が戻る
復帰用の導管6が接続されている。供給用の導管4にはポ
ンプ7が設けられており、電解液を電解液通路5a、5b、5
c、5dを経てすべてのセルスタック1a、1b、1c、1dに供
給する。供給された電解液はセルスタック内で反応し、
反応の終了した電解液は復帰用の導管6を通って電解液
タンク3内に戻る。
【００３３】ここで、各セルスタック1a、1b、1c、1dに
おける電解液通路5a、5b、5c、5dの下流側に、電解液タ
ンク3への復帰用の導管6とは別に配管8を設ける。この
配管8は、使用されないセルスタック1aの電解液を上記
供給用の導管4の途中に戻す戻し配管で、バルブ10およ
びポンプ11を設けてある。この配管8と未使用のセルス
タック1aとで構成される循環路が遅延流路となる。ま
た、電解液通路5aの下流側から復帰用の導管6へ至る途
中には、未使用セルスタックの電解液を電解液タンク3
に復帰させないためのバルブ9aが設けられている。さら
に、セルスタック1b〜1dの下流においてもバルブ9b、9c
が設けられ、セルスタック1aと1bを未使用セルスタック
にする場合およびセルスタック1a〜1cを未使用セルスタ
ックにする場合に対応させる。
おける電解液通路5a、5b、5c、5dの下流側に、電解液タ
ンク3への復帰用の導管6とは別に配管8を設ける。この
配管8は、使用されないセルスタック1aの電解液を上記
供給用の導管4の途中に戻す戻し配管で、バルブ10およ
びポンプ11を設けてある。この配管8と未使用のセルス
タック1aとで構成される循環路が遅延流路となる。ま
た、電解液通路5aの下流側から復帰用の導管6へ至る途
中には、未使用セルスタックの電解液を電解液タンク3
に復帰させないためのバルブ9aが設けられている。さら
に、セルスタック1b〜1dの下流においてもバルブ9b、9c
が設けられ、セルスタック1aと1bを未使用セルスタック
にする場合およびセルスタック1a〜1cを未使用セルスタ
ックにする場合に対応させる。
【００３４】図1の具体例ではセルスタック1aが使用さ
れない。この時はバルブ9aを閉じ、バルブ9b、9c、10を
開放してセルスタック1aを通った電解液をポンプ11で戻
し配管8に送り込む。この戻し配管8の電解液は電解液供
給用の導管4の途中に戻され、電解液タンク3より供給さ
れる電解液に合流して再びセルスタック1に供給され
る。このように、すべてのセルスタックに供給される電
解液は、無駄なく効率的に活用される。逆に、全てのセ
ルスタックを使用する場合、バルブ10を閉じてバルブ9
a、9b、9cを開放すれば、全てのセルスタックを通った
電解液は配管8を通ることなく導管6を通じてタンク3内
に戻される。
れない。この時はバルブ9aを閉じ、バルブ9b、9c、10を
開放してセルスタック1aを通った電解液をポンプ11で戻
し配管8に送り込む。この戻し配管8の電解液は電解液供
給用の導管4の途中に戻され、電解液タンク3より供給さ
れる電解液に合流して再びセルスタック1に供給され
る。このように、すべてのセルスタックに供給される電
解液は、無駄なく効率的に活用される。逆に、全てのセ
ルスタックを使用する場合、バルブ10を閉じてバルブ9
a、9b、9cを開放すれば、全てのセルスタックを通った
電解液は配管8を通ることなく導管6を通じてタンク3内
に戻される。
【００３５】なお、セルスタック1aと1bを未使用セルス
タックにする場合は、バルブ9bを閉じ、バルブ9a、9c、
10を開放すれば良く、セルスタック1a〜1cを未使用セル
スタックにする場合は、バルブ9cを閉じ、バルブ9a、9
b、10を開放すれば良い。
タックにする場合は、バルブ9bを閉じ、バルブ9a、9c、
10を開放すれば良く、セルスタック1a〜1cを未使用セル
スタックにする場合は、バルブ9cを閉じ、バルブ9a、9
b、10を開放すれば良い。
【００３６】本発明において、使用セルスタック1b、1
c、1dに供給される電解液のみを復帰用の導管6を通じて
電解液タンク3に戻し、未使用セルスタック1aの電解液
を戻し配管8を設けて供給用の導管4の途中に戻すのは、
次の効果を有するためである。
c、1dに供給される電解液のみを復帰用の導管6を通じて
電解液タンク3に戻し、未使用セルスタック1aの電解液
を戻し配管8を設けて供給用の導管4の途中に戻すのは、
次の効果を有するためである。
【００３７】図1のように、セルスタック1b、1c、1d
（使用セルスタック）を使用し、セルスタック1a（未使
用セルスタック）を使用しないで充電するケースを考え
る。
（使用セルスタック）を使用し、セルスタック1a（未使
用セルスタック）を使用しないで充電するケースを考え
る。
【００３８】上記セルスタック1a〜1dのそれぞれに電解
液が入ってから出てくるまでT秒かかるとする。戻し配
管がない場合、各セルスタックに入っていく電解液の充
電状態は図2のようになる。このグラフにおける縦軸のS
OCとは充電状態のことで「充電状態の活物質量／活物質
量」（％）で示され、横軸は時間(t)を示している。未
使用セルスタック1aを通る充電状態の低い電解液は、使
用セルスタック1b、1c、1dを通った充電状態の高い電解
液に混じって電極液タンク3に復帰されるため、充電効
率が低下する。
液が入ってから出てくるまでT秒かかるとする。戻し配
管がない場合、各セルスタックに入っていく電解液の充
電状態は図2のようになる。このグラフにおける縦軸のS
OCとは充電状態のことで「充電状態の活物質量／活物質
量」（％）で示され、横軸は時間(t)を示している。未
使用セルスタック1aを通る充電状態の低い電解液は、使
用セルスタック1b、1c、1dを通った充電状態の高い電解
液に混じって電極液タンク3に復帰されるため、充電効
率が低下する。
【００３９】一方、戻し配管を設けた場合、使用セルス
タック1b、1c、1dから出て行く電解液には未使用セルス
タック1aから出て行く電解液が混じらない。また、各セ
ルスタックに入っていく電解液は、セルスタックを通っ
たT秒前における充電状態の低い電解液が混ざるため、
充電状態が低くなり、充電時には電池電圧が低めにな
る。逆に放電時は、T秒前における充電状態の高い電解
液が混ざるため、充電状態が高くなり、電池電圧が高め
になる。これにより、電圧効率を向上させ電池を効率よ
く活用できることになる。
タック1b、1c、1dから出て行く電解液には未使用セルス
タック1aから出て行く電解液が混じらない。また、各セ
ルスタックに入っていく電解液は、セルスタックを通っ
たT秒前における充電状態の低い電解液が混ざるため、
充電状態が低くなり、充電時には電池電圧が低めにな
る。逆に放電時は、T秒前における充電状態の高い電解
液が混ざるため、充電状態が高くなり、電池電圧が高め
になる。これにより、電圧効率を向上させ電池を効率よ
く活用できることになる。
【００４０】（実施例２）実施例１では、戻し配管を設
けると共に一つのセルスタックを未使用とし、この未使
用セルスタックと戻し配管とで構成される循環路を遅延
流路とした。ところで、実施例１におけるセルスタック
1aは、充放電を行わずセルスタックとしての機能を全く
果たしていないため、このセルスタックを用いずに配管
でつないでも同様の効果が得られるはずである。
けると共に一つのセルスタックを未使用とし、この未使
用セルスタックと戻し配管とで構成される循環路を遅延
流路とした。ところで、実施例１におけるセルスタック
1aは、充放電を行わずセルスタックとしての機能を全く
果たしていないため、このセルスタックを用いずに配管
でつないでも同様の効果が得られるはずである。
【００４１】図3に示す実施例２は、実施例１における
未使用セルスタック1aと配管8とで構成される遅延流路
の代わりに、全てのセルスタック1a〜1dの上流において
電解液を循環させて、その電解液のセルスタックへの供
給を遅らせる遅れ配管18を設けて遅延流路とした。この
構成においても、セルスタック1a〜1dに供給される電解
液のSOCを充電時は低く、放電時は高くすることがで
き、電池効率を高めることができる。
未使用セルスタック1aと配管8とで構成される遅延流路
の代わりに、全てのセルスタック1a〜1dの上流において
電解液を循環させて、その電解液のセルスタックへの供
給を遅らせる遅れ配管18を設けて遅延流路とした。この
構成においても、セルスタック1a〜1dに供給される電解
液のSOCを充電時は低く、放電時は高くすることがで
き、電池効率を高めることができる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレドック
スフロー電池によれば、遅延流路を設けることで、セル
スタックに供給される電解液のSOCを充電時は低く、放
電時は高くすることができる。その結果、充電平均電圧
を低くし、放電平均電圧を高くすることができ、電池効
率を高めることができる。
スフロー電池によれば、遅延流路を設けることで、セル
スタックに供給される電解液のSOCを充電時は低く、放
電時は高くすることができる。その結果、充電平均電圧
を低くし、放電平均電圧を高くすることができ、電池効
率を高めることができる。
【図１】本発明レドックスフロー電池の概略構成図であ
る。
る。
【図２】本発明装置におけるレドックスフロー電池の充
電状態の説明図である。
電状態の説明図である。
【図３】図１とは異なる構成の本発明レドックスフロー
電池の概略構成図である。
電池の概略構成図である。
【図４】レドックスフロー電池の充放電時の電圧変化を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】遅延流路のないレドックスフロー電池のモデル
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図６】遅延流路のあるレドックスフロー電池のモデル
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図７】レドックスフロー電池の動作原理を示す説明図
である。
である。
１ セルスタック
２ 電気端子
３ 電解液タンク
４ 供給の導管
５a〜５d 電解液通路
６ 復帰用の導管
７ ポンプ
８ 戻し配管
９、10 バルブ
11 ポンプ
18 遅延配管
─────────────────────────────────────────────────────
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 CC06
5H027 AA10 BE01 BE05 MM02
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のセルスタックと、 電解液を貯えるタンクと、 このタンクから各セルスタックに電解液を供給する流通
路と、 前記セルスタックの上流にて電解液の一部を循環させて
セルスタックへの供給を遅らせる遅延流路とを具えるこ
とを特徴とするレドックスフロー電池。 - 【請求項２】 複数のセルスタックは、充電又は放電に
使用する使用セルスタックと充電又は放電に使用しない
未使用セルスタックとから構成され、 未使用セルスタックの電解液をタンクに戻すことなく未
使用セルスタックの下流から上流に戻す戻し配管を設
け、 この戻し配管と未使用セルスタックとで構成される電解
液の循環路を使用セルスタックに対する遅延流路とする
ことを特徴とする請求項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 |
|---|---|---|---|
| JP2001222052A JP2003036880A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | レドックスフロー電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001222052A JP2003036880A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | レドックスフロー電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003036880A true JP2003036880A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=19055609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001222052A Pending JP2003036880A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | レドックスフロー電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003036880A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2661783A4 (en) * | 2011-01-07 | 2015-11-04 | Enervault Corp | REDOX BATTERY SYSTEM WITH MULTIPLE INDEPENDENT STACKS |
| WO2019087377A1 (ja) | 2017-11-06 | 2019-05-09 | 住友電気工業株式会社 | レドックスフロー電池 |
-
2001
- 2001-07-23 JP JP2001222052A patent/JP2003036880A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2661783A4 (en) * | 2011-01-07 | 2015-11-04 | Enervault Corp | REDOX BATTERY SYSTEM WITH MULTIPLE INDEPENDENT STACKS |
| WO2019087377A1 (ja) | 2017-11-06 | 2019-05-09 | 住友電気工業株式会社 | レドックスフロー電池 |
| KR20200084957A (ko) | 2017-11-06 | 2020-07-14 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 레독스 플로우 전지 |
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