JP2006351345A - Cell stack of electrolyte circulation type battery - Google Patents

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文輝 花田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell stack of an electrolyte circulation type battery surely preventing contact of a terminal electrode being connected to the cell stack to an electrolyte and preventing loss of input/output function of electric power. <P>SOLUTION: The cell stack 1 is formed by stacking a plurality of cells each comprising a positive electrode 3, a separator 4, and a negative electrode 5 arranged between bipolar plates 21, and has a plate-shaped terminal electrode 6 connected to a positive electrode 3 or a negative electrode 5 and inputting or outputting electricity. A terminal electrode protection part 10 is formed by covering the whole part excluding a part being drawn out to the outside of the cell stack in the terminal electrode 6. A fixing member 7 covering the outer circumferential edge part and one surface through the terminal electrode protection part 10 and fixing the terminal electrode 6 is installed. The terminal electrode 6 is connected to the positive electrode or the negative electrode through the terminal electrode protection part 10. The outer circumferential edge part on the surface on the connection side with the positive/negative electrodes of the terminal electrode protection part 10 is bonded to the fixing member 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、双極板の間に正極電極、隔膜、負極電極を配置して構成されるセルが複数積層されるとともに、正極電極または負極電極に接続されて電気の入出力を行う板状の端子電極を有する電解液循環型電池のセル積層体に関するものである。   In the present invention, a plurality of cells configured by disposing a positive electrode, a diaphragm, and a negative electrode between bipolar plates are stacked, and a plate-like terminal electrode connected to the positive electrode or the negative electrode for input / output of electricity is provided. It is related with the cell laminated body of the electrolyte circulation type battery which has.

電解液循環型電池としては、例えばレドックスフロー電池が知られている。このレドックスフロー電池は、図8の動作原理図に示すように、イオン交換膜からなる隔膜101で正極セル100Aと負極セル100Bとに分離されたセル100を備える。正極セル100A、負極セル100Bにはそれぞれ正極電極102と負極電極103とを内蔵している。   As an electrolyte circulation type battery, for example, a redox flow battery is known. As shown in the operation principle diagram of FIG. 8, the redox flow battery includes a cell 100 separated into a positive electrode cell 100A and a negative electrode cell 100B by a diaphragm 101 made of an ion exchange membrane. The positive electrode cell 100A and the negative electrode cell 100B each incorporate a positive electrode 102 and a negative electrode 103.

正極セル100Aには、正極電解液を貯留する正極タンク104Aが導管106Aを介して接続され、負極セル100Bには、負極電解液を貯留する負極タンク104Bが導管106Bを介して接続されている。導管106A,106Bの途中には、循環ポンプ105A、105Bが設けられており、これら導管106A,106Bを介して、各電解液がそれぞれのタンクとセルとの間で循環される。   A positive electrode tank 104A that stores a positive electrode electrolyte is connected to the positive electrode cell 100A via a conduit 106A, and a negative electrode tank 104B that stores a negative electrode electrolyte is connected to the negative electrode cell 100B via a conduit 106B. Circulation pumps 105A and 105B are provided in the middle of the conduits 106A and 106B, and the electrolytes are circulated between the tanks and the cells via the conduits 106A and 106B.

各極電解液にはバナジウムイオンなど原子価が変化するイオンの溶液を用い、ポンプ105A、105Bで電解液を循環させながら、正極電極102、負極電極103におけるイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。そして、上記レドックスフロー電池は、交流/直流変換器に接続させることにより、交流/直流変換器を介して、発電所などの充電対象や需要家などの放電対象と接続し、各対象に対して充放電を行う。   For each electrode electrolyte, a solution of ions such as vanadium ions whose valence changes is used, and the electrolyte is circulated by pumps 105A and 105B, and charged along with the valence change reaction of ions in the positive electrode 102 and the negative electrode 103. Discharge. The redox flow battery is connected to an AC / DC converter and connected to a charging target such as a power plant or a discharging target such as a consumer via the AC / DC converter. Charge and discharge.

また、レドックスフロー電池は、特許文献1に示すように、通常、複数のセルが積層されたセル積層体が用いられる。このセル積層体は、隔膜、双極板、正極電極および負極電極を複数用い、双極板、正極電極、隔膜、負極電極の順に積層していくことにより、双極板の間に正極電極、隔膜、負極電極が配置されたセルが複数形成される。   Moreover, as shown in Patent Document 1, a cell stack in which a plurality of cells are stacked is usually used for the redox flow battery. This cell laminate uses a plurality of diaphragms, bipolar plates, positive electrodes, and negative electrodes. By stacking bipolar plates, positive electrodes, diaphragms, and negative electrodes in this order, positive electrodes, diaphragms, and negative electrodes are placed between the bipolar plates. A plurality of arranged cells are formed.

双極板は、絶縁性を有する合成樹脂で形成された中間フレームに、その外周縁部が固定されている。正極電極と負極電極は、この中間フレームの内周部の面積より小さく形成され、隔膜は、中間フレームの内周部の面積より大きく形成される。そして、中間フレームを積層していく際に、中間フレームで隔膜の外周縁部を挟持するとともに、双極板と隔膜の間に、正極電極または負極電極を配置する。   The bipolar plate has an outer peripheral edge fixed to an intermediate frame formed of an insulating synthetic resin. The positive electrode and the negative electrode are formed smaller than the area of the inner peripheral portion of the intermediate frame, and the diaphragm is formed larger than the area of the inner peripheral portion of the intermediate frame. When the intermediate frames are stacked, the outer peripheral edge of the diaphragm is sandwiched between the intermediate frames, and a positive electrode or a negative electrode is disposed between the bipolar plate and the diaphragm.

さらに、セル積層体は、一般に、セル積層体の積層方向両端に双極板を配置させ、これら積層方向端部の双極板の外側にセル内の電解液に対して電気の入出力を行う端子電極を設けている。   Further, in the cell laminate, generally, bipolar plates are arranged at both ends in the stacking direction of the cell stack, and terminal electrodes for inputting and outputting electricity to the electrolyte in the cell outside the bipolar plates at the ends in the stacking direction. Is provided.

通常、端子電極は、銅製の板状部材で形成され、絶縁性を有する合成樹脂で形成された板状の固定部材に端子電極の一方の面が露出するように固定される。固定部材は、一般に、端子電極の一方の面を覆う固定板と、端子電極の他方の面の外周縁部を覆う端部フレームと、固定板と端部フレームとの間に配置される枠状のスペーサーとから構成されている。   Usually, the terminal electrode is formed of a copper plate-like member, and is fixed to a plate-like fixing member formed of an insulating synthetic resin so that one surface of the terminal electrode is exposed. The fixing member is generally a fixed plate that covers one surface of the terminal electrode, an end frame that covers the outer peripheral edge of the other surface of the terminal electrode, and a frame shape that is disposed between the fixed plate and the end frame. And spacers.

端子電極は外周縁部の一部を固定部材の外部に引き出しており、この引き出し部分に外部端子を接続するようになっている。また、端子電極を固定部材へ固定するには、まず、端子電極の全面を覆う大きさを有する双極板の外周縁部を端部フレームに接着して固定しておく。そして、双極板が固定された端部フレームと固定板との間に端子電極を介在させるようにして、端部フレームとスペーサーとを固定し、スペーサーと固定板とを固定する。端子電極は、引き出し部分を除いて、端部フレームと双極板と固定板とスペーサーとで全体が覆われた状態となって固定部材に固定される。   A part of the outer peripheral edge of the terminal electrode is drawn out of the fixing member, and an external terminal is connected to this lead-out part. In order to fix the terminal electrode to the fixing member, first, the outer peripheral edge of the bipolar plate having a size covering the entire surface of the terminal electrode is bonded and fixed to the end frame. Then, the end frame and the spacer are fixed so that the terminal electrode is interposed between the end frame to which the bipolar plate is fixed and the fixed plate, and the spacer and the fixed plate are fixed. The terminal electrode is fixed to the fixing member in a state where the terminal electrode is entirely covered with the end frame, the bipolar plate, the fixing plate, and the spacer except for the lead portion.

双極板および隔膜を固定する中間フレームと、端子電極および双極板を固定する端部フレームとを重ね合わすことにより、各フレームの内側に双極板および隔膜で仕切られたセルが形成され、これらセル内に電解液が充填される。   By overlapping the intermediate frame that fixes the bipolar plate and the diaphragm and the end frame that fixes the terminal electrode and the bipolar plate, cells separated by the bipolar plate and the diaphragm are formed inside each frame. Is filled with an electrolyte solution.

特開2002-367658号公報JP 2002-367658 A

前記したレドックスフロー電池では、大容量の電気エネルギーを出し入れするため、端子電極を構成する材料としては、電気伝導度の大きい材料が要求され、しかも、ケーブルを接続するための孔開け加工性も良く、所望の強度も得られる材料が要求されることから、通常は、銅製の端子電極を用いている。   In the above-described redox flow battery, since a large amount of electric energy is taken in and out, a material having a high electric conductivity is required as a material constituting the terminal electrode, and the hole forming property for connecting the cable is also good. Since a material capable of obtaining a desired strength is required, a copper terminal electrode is usually used.

しかし、銅製の端子電極は、電解液に接触してしまうと、電解液に溶解してしまう。特に、正極では、電池反応で急速に溶解してしまう。   However, when the copper terminal electrode comes into contact with the electrolytic solution, it is dissolved in the electrolytic solution. In particular, the positive electrode is rapidly dissolved by the battery reaction.

そこで、従来では、電解液が浸透された正極電極または負極電極に直接端子電極を接触させるのではなく、端子電極と正極電極または負極電極との間に双極板を配置し、この双極板の外周縁部を端部フレームに溶剤で接着することにより端子電極を電解液から隔離している。このように構成することにより、正極または負極の電極に供給される電解液が、端部フレームと双極板とスペーサーと固定板で囲まれる端子電極の配置空間に流入しないようになっている。   Therefore, conventionally, a terminal plate is not directly brought into contact with the positive electrode or the negative electrode into which the electrolytic solution has been permeated, but a bipolar plate is disposed between the terminal electrode and the positive electrode or the negative electrode, and the outside of the bipolar plate is arranged. The terminal electrode is isolated from the electrolyte by adhering the peripheral edge to the end frame with a solvent. With this configuration, the electrolyte supplied to the positive electrode or the negative electrode is prevented from flowing into the terminal electrode arrangement space surrounded by the end frame, the bipolar plate, the spacer, and the fixed plate.

しかしながら、従来のレドックスフロー電池では、双極板の外周縁部を端部フレームに接着してシールすることにより、端子電極側への電解液の流出を防止するようにしているため、シール面積(双極板の外周縁部の長さ)が非常に大きくなってしまう。このようにシール面積が大きくなると、シール漏れが発生する確率が必然的に高くなる。   However, in the conventional redox flow battery, the outer peripheral edge of the bipolar plate is adhered and sealed to the end frame to prevent the electrolyte from flowing out to the terminal electrode side. The length of the outer peripheral edge of the plate) becomes very large. When the seal area is increased in this way, the probability that seal leakage will occur inevitably increases.

さらに、レドックスフロー電池に用いる双極板は、通常、プラスチックカーボンで形成され、端部フレームは塩化ビニル樹脂(PVC)で形成される。プラスチックカーボンとPVCは熱膨張率が異なるので、双極板を端部フレームに接着した場合、セル積層体の温度が上下すると、熱膨張率の差によって、双極板の接着部分にズレが生じ、双極板と端部フレームとの接着部分において、シール漏れが生じる虞がある。   Furthermore, the bipolar plate used for the redox flow battery is usually made of plastic carbon, and the end frame is made of vinyl chloride resin (PVC). Since plastic carbon and PVC have different coefficients of thermal expansion, when the bipolar plate is bonded to the end frame, if the temperature of the cell stack increases or decreases, the difference in the coefficient of thermal expansion causes a shift in the bonded portion of the bipolar plate, resulting in the bipolar There is a possibility that seal leakage may occur at the bonded portion between the plate and the end frame.

このようにシール漏れが生じて、電解液が端子電極に接触してしまうと、銅製の端子電極は電解液に溶解し、電力の入出力機能の喪失が起きてしまう。   Thus, when a seal leak occurs and the electrolytic solution comes into contact with the terminal electrode, the copper terminal electrode is dissolved in the electrolytic solution and the power input / output function is lost.

従って、本発明は、セル積層体に接続される端子電極の電解液との接触を確実に阻止して、電力の入出力機能の喪失が起こらない電解液循環型電池のセル積層体を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a cell laminate of an electrolyte circulation type battery that reliably prevents contact of the terminal electrode connected to the cell laminate with the electrolyte and does not lose the power input / output function. For the purpose.

本発明の電解液循環型電池のセル積層体は、双極板の間に正極電極、隔膜、負極電極を配置して構成されるセルが複数積層されるとともに、正極電極または負極電極に接続されて電気の入出力を行う板状の端子電極を有し、さらに以下の構成を有することにより前記目的を達成する。   The cell stack of the electrolyte circulation type battery according to the present invention includes a plurality of cells configured by disposing a positive electrode, a diaphragm, and a negative electrode between bipolar plates, and is connected to the positive electrode or the negative electrode to be electrically connected. The object is achieved by having a plate-like terminal electrode for inputting and outputting and further having the following configuration.

本発明のセル積層体は、前記端子電極におけるセル積層体の外部に引出される部分を除く全体を耐電解液性を有する導電性樹脂で覆って形成される端子電極保護部と、端子電極保護部を介して端子電極の外周縁部と一方の面を覆って、端子電極を固定する固定部材とを有する。そして、端子電極を端子電極保護部を介して正極電極または負極電極に接続するとともに、端子電極保護部の正極電極または負極電極との接続側の面の外周縁部を固定部材に接着する。固定部材を後記するように、固定板とスペーサーと端部フレームで構成する場合には、端部フレームに端子電極保護部の外周縁部を接着する。   The cell laminate of the present invention comprises a terminal electrode protection part formed by covering the whole of the terminal electrode with a conductive resin having an electrolyte solution resistance, except for a portion drawn out of the cell laminate. A fixing member for fixing the terminal electrode, covering the outer peripheral edge of the terminal electrode and one surface through the portion. And while connecting a terminal electrode to a positive electrode or a negative electrode via a terminal electrode protection part, the outer peripheral edge part of the surface by the side of the terminal electrode protection part with the positive electrode or negative electrode is adhere | attached on a fixing member. As will be described later, when the fixing member is composed of a fixing plate, a spacer, and an end frame, the outer peripheral edge of the terminal electrode protection unit is bonded to the end frame.

前記板状の端子電極は、双極板とほぼ同じ面積を有する本体部と、この本体部の外周縁部の一部から連続して延設され、外部端子が接続される引出し部とを有する構成とすることが好ましい。端子電極は、電気伝導度に優れた銅板で形成することが好ましい。   The plate-like terminal electrode includes a main body having substantially the same area as the bipolar plate, and a lead portion continuously extended from a part of the outer peripheral edge of the main body and connected to an external terminal. It is preferable that The terminal electrode is preferably formed of a copper plate having excellent electrical conductivity.

前記端子電極を覆う端子電極保護部は、前記したように、耐電解液性を有する導電性樹脂で形成するのであって、導電性樹脂は、例えば、中間フレームの双極板を形成する樹脂と同じ導電性プラスチックカーボンとすることが好ましい。   As described above, the terminal electrode protection part that covers the terminal electrode is formed of a conductive resin having an electrolytic solution resistance, and the conductive resin is, for example, the same as the resin that forms the bipolar plate of the intermediate frame. It is preferable to use conductive plastic carbon.

前記端子電極保護部は、端子電極の本体部の全てと、本体部から延設される引出し部における固定部材で覆われる部分とを覆うように形成する。端子電極保護部は、端子電極を中子として、この端子電極の本体部全体と引出し部の一部を覆うように射出成型により端子電極に一体化させることができる。また、端子電極の形状に沿って、この端子電極の面積よりも大きい面積を有するように導電性樹脂シートを2枚用意し、これら導電性樹脂シートの間に端子電極を挟んだ状態で熱プレスをして、端子電極と端子電極保護部とを一体化させてもよい。   The terminal electrode protection portion is formed so as to cover all of the main body portion of the terminal electrode and a portion covered with the fixing member in the lead portion extending from the main body portion. The terminal electrode protection part can be integrated with the terminal electrode by injection molding so that the terminal electrode serves as a core and covers the entire main body part of the terminal electrode and a part of the lead part. Also, two conductive resin sheets are prepared so as to have an area larger than the area of the terminal electrode along the shape of the terminal electrode, and hot pressing is performed with the terminal electrode sandwiched between the conductive resin sheets. Then, the terminal electrode and the terminal electrode protection part may be integrated.

前記固定部材は、端子電極保護部で覆われた端子電極を固定するのであって、端子電極の一方の面の全体と外周縁部とを覆い、他方の面に正極電極または負極電極が配置できるように構成される。例えば、端子電極の一方の面を覆う固定板と、端子電極の他方の面の外周縁部を覆う端部フレームと、固定板と端部フレームとの間に配置される枠状のスペーサーとにより固定部材を構成することができる。また、固定部材は、スペーサーを設けることなく、固定板と端部フレームとにより構成することもできる。   The fixing member fixes the terminal electrode covered with the terminal electrode protection portion, covers the entire one surface of the terminal electrode and the outer peripheral edge portion, and the positive electrode or the negative electrode can be disposed on the other surface. Configured as follows. For example, a fixing plate that covers one surface of the terminal electrode, an end frame that covers the outer peripheral edge of the other surface of the terminal electrode, and a frame-shaped spacer that is disposed between the fixing plate and the end frame. A fixing member can be comprised. Further, the fixing member can be constituted by a fixing plate and an end frame without providing a spacer.

固定板、端部フレーム、スペーサーのそれぞれは、外形が中間フレームの外形と、同じ形状となるように形成する。端部フレームは、フレーム面に端子電極保護部が接触するように、端部フレームの内周部の大きさは、端子電極の外周縁より小さく形成する。また、スペーサーは、端子電極保護部で覆われた端子電極が枠内に収まるように内周部を形成する。   Each of the fixing plate, the end frame, and the spacer is formed so that the outer shape thereof is the same as the outer shape of the intermediate frame. The end frame is formed so that the inner periphery of the end frame is smaller than the outer periphery of the terminal electrode so that the terminal electrode protector contacts the frame surface. In addition, the spacer forms an inner peripheral portion so that the terminal electrode covered with the terminal electrode protection portion fits in the frame.

固定部材が、固定板とスペーサーと端部フレームにより構成される場合、端部フレームと端子電極保護部とを接着剤で接着し、端部フレームとスペーサーとを接着剤で接着した後、スペーサーと固定板とを接着剤で接着することにより、端子電極保護部で覆われた端子電極を固定部材に固定することができる。   When the fixing member is constituted by a fixing plate, a spacer, and an end frame, the end frame and the terminal electrode protection unit are bonded with an adhesive, the end frame and the spacer are bonded with an adhesive, The terminal electrode covered with the terminal electrode protection part can be fixed to the fixing member by adhering the fixing plate to the fixing plate.

本発明において端子電極を覆う端子電極保護部は、端子電極と正極電極または負極電極との間に設けていた従来の双極板の代わりとなり、端子電極を端子電極保護部を介して正極電極または負極電極に接触させる。   In the present invention, the terminal electrode protection part that covers the terminal electrode replaces the conventional bipolar plate provided between the terminal electrode and the positive electrode or the negative electrode, and the terminal electrode is connected to the positive electrode or the negative electrode via the terminal electrode protection part. Contact the electrode.

本発明では、複数のセルを積層し、セルの積層方向端部に位置する正極電極または負極電極に接触させるように、端子電極が固定された固定部材を中間フレームに重ね合わせてセル積層体を形成する。このようにセル積層体を形成することにより、積層方向外側の正極電極または負極電極は、中間フレームと固定部材と端子電極保護部で囲まれた空間に配置され、この空間に電解液が充填されるとともに、端子電極は、端子電極保護部を介して正極電極または負極電極に接続された状態となる。   In the present invention, a plurality of cells are stacked, and a cell stack is formed by stacking a fixing member on which terminal electrodes are fixed on an intermediate frame so as to be in contact with a positive electrode or a negative electrode located at an end of the cell in the stacking direction. Form. By forming the cell stack in this way, the positive electrode or negative electrode on the outer side in the stacking direction is arranged in a space surrounded by the intermediate frame, the fixing member, and the terminal electrode protection part, and this space is filled with the electrolyte. In addition, the terminal electrode is connected to the positive electrode or the negative electrode via the terminal electrode protection part.

本発明では、端子電極は、外部に露出する部分を除いた全てが耐電解液性を有する導電性樹脂で覆われた状態になるので、端子電極が電解液に接触することは無い。さらに、端子電極保護部は、電解液と接触する側の面の外周縁部を固定部材に接着しているので、電解液が端子電極保護部と固定部材との間(例えば端子電極保護部が、固定板、スペーサー、端部フレームと接触する部分)から外部に流出することが阻止される。   In the present invention, since the terminal electrode is entirely covered with a conductive resin having an electrolytic solution resistance except for the portion exposed to the outside, the terminal electrode does not come into contact with the electrolytic solution. Furthermore, since the terminal electrode protection part adhere | attaches the outer periphery part of the surface at the side which contacts electrolyte solution to a fixing member, electrolyte solution is between a terminal electrode protection part and a fixing member (for example, a terminal electrode protection part is , The fixed plate, the spacer, and the portion in contact with the end frame).

また、端子電極保護部を、端子電極の引出し部において、固定部材から外部にはみ出すように形成すれば、万一、端子電極保護部と固定部材との間に隙間が生じて、固定部材の前記引出し部の位置から外側に電解液が流出するようなことが生じても、端子電極に電解液が接触することなく、電解液を排出させることができる。   Further, if the terminal electrode protection portion is formed so as to protrude from the fixing member at the terminal electrode lead-out portion, a gap is generated between the terminal electrode protection portion and the fixing member, and the fixing member Even if the electrolyte solution flows out from the position of the lead-out portion, the electrolyte solution can be discharged without contacting the terminal electrode with the electrolyte solution.

ところで、従来のセル積層体の構成では、端子電極を構成する銅と、双極板を構成するプラスチックカーボンと、固定部材(固定板、スペーサー、端部フレーム)を構成するPVCとは熱膨張係数及び剛性が異なっていた。この特性の違いから、フレームを積層して締め付けた際に、フレームの一部に応力集中が生じると、端子電極が固定されるフレームに割れが生じる虞がでてくる。   By the way, in the structure of the conventional cell laminated body, the copper constituting the terminal electrode, the plastic carbon constituting the bipolar plate, and the PVC constituting the fixing member (fixing plate, spacer, end frame) have a thermal expansion coefficient and The stiffness was different. Due to this difference in characteristics, when stress is concentrated on a part of the frame when the frames are stacked and tightened, there is a risk that the frame on which the terminal electrode is fixed will crack.

そこで、本発明では、前記端子電極の本体部に複数の孔を形成することが好ましい。孔は、端子電極の必要な電気伝導度が得られ、端子電極の剛性を低くでき、導電性樹脂との接着力を向上できるようにするために、孔の開口面積の比率が、端子電極の面積の10〜90%となるように形成することが好ましい。このように端子電極に孔を形成することにより、端子電極の剛性が、孔を形成しない場合に比べて低減される。   Therefore, in the present invention, it is preferable to form a plurality of holes in the main body of the terminal electrode. In order to obtain the necessary electrical conductivity of the terminal electrode, to reduce the rigidity of the terminal electrode, and to improve the adhesion force with the conductive resin, the hole has a ratio of the opening area of the terminal electrode. It is preferable to form so as to be 10 to 90% of the area. By forming the hole in the terminal electrode in this manner, the rigidity of the terminal electrode is reduced as compared with the case where the hole is not formed.

そして、前記端子電極に複数の孔を形成する場合には、これら孔内にも導電性樹脂がモールドされるように、射出成型または熱プレス加工を行って端子電極保護部を形成し、端子電極と端子電極保護部とを一体化する。この場合、端子電極保護部は、端子電極の孔を介して、端子電極の両面に形成される導電性樹脂部分が結合されるので、端子電極と端子電極保護部とを強固に一体化できる。   When a plurality of holes are formed in the terminal electrode, the terminal electrode protection portion is formed by injection molding or hot pressing so that the conductive resin is molded in the holes, and the terminal electrode And the terminal electrode protection part are integrated. In this case, since the conductive resin portions formed on both surfaces of the terminal electrode are joined to the terminal electrode protection part via the hole of the terminal electrode, the terminal electrode and the terminal electrode protection part can be firmly integrated.

また、端子電極保護部が、端子電極の孔を介して一体化された状態となるので、端子電極保護部の強度を上げることができる。   Moreover, since the terminal electrode protection part is integrated through the hole of the terminal electrode, the strength of the terminal electrode protection part can be increased.

本発明のセル積層体は、例えば、各極の電解液を貯留する正極タンクと負極タンクとに配管を介して連結されて、これら、セル積層体とタンクとにより電解液循環型電池が構成される。そして、セル積層体に設ける端子電極を負荷または電力系統に接続することにより、セル積層体で充放電を行う。さらに、電解液循環型電池は、セル積層体の正極電極と正極タンクとの間で正極電解液を循環させ、セル積層体の負極電極と負極タンクとの間で負極電解液を循環させる構成となっている。   The cell laminate of the present invention is connected to, for example, a positive electrode tank and a negative electrode tank that store electrolyte solutions of respective electrodes via pipes, and these cell laminates and tanks constitute an electrolyte circulation type battery. The And charging / discharging is performed by a cell laminated body by connecting the terminal electrode provided in a cell laminated body to load or an electric power grid | system. Further, the electrolyte circulation type battery has a configuration in which the positive electrode electrolyte is circulated between the positive electrode of the cell stack and the positive electrode tank, and the negative electrode electrolyte is circulated between the negative electrode of the cell stack and the negative electrode tank. It has become.

本発明の電解液循環型電池のセル積層体によれば、端子電極のほぼ全体を導電性樹脂で覆うようにしているので、電解液に接触することがなく、端子電極の機能を保持することができる。さらに、電解液と接触する部分の端子電極保護部の外周縁部を固定部材に接着させているので、電解液が端子電極保護部と固定部材との間から外部に流出することを阻止できる。   According to the cell stack of the electrolyte circulation type battery of the present invention, since the terminal electrode is almost entirely covered with the conductive resin, the function of the terminal electrode is maintained without being in contact with the electrolyte. Can do. Furthermore, since the outer peripheral edge part of the terminal electrode protection part in contact with the electrolytic solution is adhered to the fixing member, the electrolytic solution can be prevented from flowing out from between the terminal electrode protection part and the fixing member.

また、端子電極と端子電極保護部とを常に接触させることができるので、従来のように、フレームの締付力で端子電極と双極板とを接触させていた場合に比べて電気抵抗を小さくできながら安定させることができる。   In addition, since the terminal electrode and the terminal electrode protector can always be brought into contact with each other, the electrical resistance can be reduced as compared with the conventional case where the terminal electrode and the bipolar plate are brought into contact with each other by the clamping force of the frame. Can be stabilized.

また、端子電極に孔を形成する場合には、端子電極の剛性を孔を形成しない場合に比べて低減でき、端子電極を固定部材に固定したときに、剛性の違いから生じる固定部材の割れを無くすことができる。   In addition, when the hole is formed in the terminal electrode, the rigidity of the terminal electrode can be reduced as compared with the case where the hole is not formed, and when the terminal electrode is fixed to the fixing member, the fixing member is not cracked due to the difference in rigidity. It can be lost.

さらに、端子電極に孔を形成し、この孔においても導電性樹脂を充填させる場合には、端子電極と端子電極保護部とを一体化させることができるので、電気抵抗を従来に比べてさらに安定させることができる。   Furthermore, when a hole is formed in the terminal electrode and the conductive resin is also filled in this hole, the terminal electrode and the terminal electrode protection part can be integrated so that the electric resistance is more stable than in the past. Can be made.

以下、本発明電解液循環型電池のセル積層体の実施の形態を説明する。なお、本実施形態で使用する電解液循環型電池は、レドックスフロー電池である。   Hereinafter, an embodiment of a cell laminate of the electrolytic solution circulation type battery of the present invention will be described. The electrolyte circulation type battery used in the present embodiment is a redox flow battery.

(全体構成)
図1は、本発明の電解液循環型電池のセル積層体を上部から見た概略構成図である。このセル積層体1は、双極板21を有する中間フレーム2、正極電極3、隔膜4、負極電極5を複数備える。セル積層体1は、各中間フレーム2の間に正極電極3と隔膜4と負極電極5とを有するようにこれらの部材が積層されている。そして、これら部材の積層方向の一端に、正極電極3を配置し、他端に負極電極5を配置した状態で、正極電極3または負極電極5に対向させて端子電極6を固定した固定部材7が配置される。さらに、固定部材7の積層方向外側には、給排板8を配置して、エンドプレート91を有する締付機構9にて各部材を積層方向に締め付けてセル積層体1が構成される。
(overall structure)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cell laminate of an electrolyte circulation battery according to the present invention as viewed from above. The cell laminate 1 includes a plurality of intermediate frames 2 having a bipolar plate 21, a positive electrode 3, a diaphragm 4, and a negative electrode 5. In the cell laminate 1, these members are laminated so as to have the positive electrode 3, the diaphragm 4, and the negative electrode 5 between the intermediate frames 2. Then, a fixing member 7 in which the positive electrode 3 is arranged at one end in the stacking direction of these members and the negative electrode 5 is arranged at the other end, and the terminal electrode 6 is fixed to face the positive electrode 3 or the negative electrode 5 Is placed. Further, the supply / discharge plate 8 is disposed outside the fixing member 7 in the stacking direction, and the cell stack 1 is configured by tightening each member in the stacking direction by the tightening mechanism 9 having the end plate 91.

また、セル積層体の単位セルは、2枚の中間フレーム2の間に正極電極3、隔膜4、負極電極5を配置することにより構成される。そして、2枚の中間フレーム2のフレーム部22で隔膜4の外周縁部を挟持した状態にするとともに、隔膜4と中間フレーム2の双極板21との間に正極電極3または負極電極5を配置させている。   A unit cell of the cell stack is configured by disposing a positive electrode 3, a diaphragm 4, and a negative electrode 5 between two intermediate frames 2. Then, the outer peripheral edge of the diaphragm 4 is sandwiched between the frame portions 22 of the two intermediate frames 2, and the positive electrode 3 or the negative electrode 5 is disposed between the diaphragm 4 and the bipolar plate 21 of the intermediate frame 2. I am letting.

(中間フレーム)
中間フレーム2は、フレーム部22と、フレーム部22の内側に固定された双極板21とから構成される。フレーム部22は塩化ビニルを主成分とする合成樹脂で形成された枠状体である。一方、双極板21は黒鉛を含有した導電性プラスチックカーボン製の矩形板からなる。
(Intermediate frame)
The intermediate frame 2 includes a frame part 22 and a bipolar plate 21 fixed inside the frame part 22. The frame portion 22 is a frame-like body made of a synthetic resin mainly composed of vinyl chloride. On the other hand, the bipolar plate 21 is a rectangular plate made of conductive plastic carbon containing graphite.

なお、中間フレーム2のフレーム部22には、図2に示すように、フレーム部22の長辺において、複数のマニホールド23が形成されている。これらのマニホールド23は、正極電解液用として用いるものと負極電解液用として用いるものとに区別されている。複数の中間フレームを積層した際、各中間フレームのマニホールド23が連続した状態となって、これらマニホールド23により積層方向に伸びる電解液の流路が形成される。さらに、フレーム部22の表面には、図示していないが、一つのマニホールドとフレーム部の内周面とを連通する流通溝が形成されている。   As shown in FIG. 2, a plurality of manifolds 23 are formed on the long side of the frame portion 22 in the frame portion 22 of the intermediate frame 2. These manifolds 23 are distinguished into those used for the positive electrode electrolyte and those used for the negative electrode electrolyte. When a plurality of intermediate frames are stacked, the manifolds 23 of the respective intermediate frames are in a continuous state, and an electrolyte flow path extending in the stacking direction is formed by the manifolds 23. Furthermore, although not shown in the figure, a flow groove that connects one manifold and the inner peripheral surface of the frame portion is formed on the surface of the frame portion 22.

本実施形態の電解液循環型電池では、正極電解液用のマニホールドから正極用流通溝を介してフレーム部22の内周面に正極電解液を供給し、この内周面に供給された正極電解液を別の正極用流通溝を介して別の正極電解液用マニホールドから排出させるようなっている。また、負極電解液は、負極電解液用のマニホールドから負極用流通溝を介してフレーム部22の内周面に負極電解液を供給し、この内周面に供給された負極電解液を別の負極用流通溝を介して別の負極電解液用マニホールドから排出させるようになっている。   In the electrolyte circulation type battery of the present embodiment, the positive electrode electrolyte is supplied from the positive electrode electrolyte manifold to the inner peripheral surface of the frame portion 22 through the positive electrode flow groove, and the positive electrode electrolysis supplied to the inner peripheral surface The liquid is discharged from another positive electrode electrolyte manifold through another positive electrode flow groove. The negative electrode electrolyte is supplied from the negative electrode electrolyte manifold to the inner peripheral surface of the frame portion 22 via the negative electrode flow groove, and the negative electrode electrolyte supplied to the inner peripheral surface is separated from the inner surface. It discharges | emits from another manifold for negative electrode electrolyte solutions through the distribution groove for negative electrodes.

中間フレーム2は、各中間フレーム2の間に、正極電極3、隔膜4、負極電極5を配置した状態で、中間フレーム2のフレーム部22同士をパッキンなどのシール部材を介して重ね合わしていく。このとき、2枚のフレーム部22で隔膜4の外周縁部を挟持した状態にするとともに、フレーム部22の枠内で、双極板21と隔膜4との間に正極電極3または負極電極5を配置させる。   The intermediate frame 2 is configured such that the frame portions 22 of the intermediate frame 2 are overlapped with each other through a seal member such as packing, with the positive electrode 3, the diaphragm 4, and the negative electrode 5 disposed between the intermediate frames 2. . At this time, the outer peripheral edge of the diaphragm 4 is sandwiched between the two frame parts 22, and the positive electrode 3 or the negative electrode 5 is placed between the bipolar plate 21 and the diaphragm 4 in the frame of the frame part 22. Arrange.

(正極電極と負極電極)
前述したように各中間フレーム2の間に正極電極3と負極電極5が配置されることから、双極板21の一方の面には正極電極3が、他方の面には負極電極5が配置されることになる。通常、正極電極3および負極電極5には、カーボンフェルトが用いられる。これら電極3,5の大きさは、中間フレーム2のフレーム部22の枠内に形成される矩形空間に対応したサイズとしている。なお、これら電極3,5は双極板21に接着剤で接着するようにしてもよいし、後述する締付機構9の締付力により双極板21に各電極3,5を接触させるようにしてもよい。
(Positive electrode and negative electrode)
As described above, since the positive electrode 3 and the negative electrode 5 are disposed between the intermediate frames 2, the positive electrode 3 is disposed on one surface of the bipolar plate 21, and the negative electrode 5 is disposed on the other surface. Will be. Usually, carbon felt is used for the positive electrode 3 and the negative electrode 5. The size of the electrodes 3 and 5 is set to a size corresponding to a rectangular space formed in the frame portion 22 of the intermediate frame 2. The electrodes 3 and 5 may be bonded to the bipolar plate 21 with an adhesive, or the electrodes 3 and 5 may be brought into contact with the bipolar plate 21 by a clamping force of a clamping mechanism 9 described later. Also good.

(隔膜)
隔膜4は、イオン交換膜を用いる。材料にはイオン交換樹脂に塩化ビニル、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを含有したものが利用できる。この隔膜4は、中間フレーム2とほぼ同等の面積か、フレーム部22の外周縁より小さく、フレーム部22の内周縁よりも大きい外周縁を有する面積か、フレーム部22の外周縁より大きい面積を有するものとすることができる。なお、隔膜4は、フレーム部22に形成するマニホールドと重なる部分を有する場合には、マニホールドに面する個所に透孔を形成する。隔膜4は、その外周縁部をフレーム部22で挟持することにより、隔膜4の形状を保持するようになっている。
(diaphragm)
As the diaphragm 4, an ion exchange membrane is used. As the material, an ion exchange resin containing vinyl chloride, fluororesin, polyethylene, polypropylene or the like can be used. The diaphragm 4 has an area substantially equal to that of the intermediate frame 2, an area having an outer peripheral edge smaller than the outer peripheral edge of the frame part 22 and larger than an inner peripheral edge of the frame part 22, or an area larger than the outer peripheral edge of the frame part 22. It can have. When the diaphragm 4 has a portion that overlaps with the manifold formed in the frame portion 22, a through hole is formed at a location facing the manifold. The diaphragm 4 retains the shape of the diaphragm 4 by sandwiching the outer peripheral edge portion thereof with the frame portion 22.

(端子電極)
端子電極6は、銅製の板状部材で形成され、固定部材7に固定される。端子電極6は、図3,4に示すように、中間フレーム2に固定される双極板21とほぼ同じ大きさを有する本体部61と、この本体部61の外周縁部の一部から連続して延設され、外部端子が接続される引出し部62とを有する。
(Terminal electrode)
The terminal electrode 6 is formed of a copper plate member and is fixed to the fixing member 7. As shown in FIGS. 3 and 4, the terminal electrode 6 is continuous from a main body 61 having substantially the same size as the bipolar plate 21 fixed to the intermediate frame 2 and a part of the outer peripheral edge of the main body 61. And a drawer part 62 to which an external terminal is connected.

さらに端子電極6の本体部61には、端子電極6の剛性を低下させるために、複数の孔63を形成している。孔63は、開口面積の比率が、端子電極の面積に対して10〜90%となるように形成している。また、引出し部62においては、外部端子を接続するための取付孔64が形成されている。   Further, a plurality of holes 63 are formed in the body portion 61 of the terminal electrode 6 in order to reduce the rigidity of the terminal electrode 6. The hole 63 is formed so that the ratio of the opening area is 10 to 90% with respect to the area of the terminal electrode. In the drawer portion 62, an attachment hole 64 for connecting an external terminal is formed.

端子電極6は、図5に示すように、前記取付孔64が形成される部分を除いた全体を導電性樹脂で覆っており、この導電性樹脂で端子電極保護部10を形成している。具体的には、端子電極6の本体部61の外面全体と、引出し部62における外部端子が接続される部分を除いた部分とを導電性樹脂で隙間無く覆って、端子電極保護部10を形成している。なお、端子電極保護部10の引出し部62に形成される部分は、本実施形態では、図2に示すように、端子電極6を固定部材7に固定したときに、固定部材7から外部にはみ出すように形成する。   As shown in FIG. 5, the terminal electrode 6 is entirely covered with a conductive resin except for the portion where the mounting hole 64 is formed, and the terminal electrode protection portion 10 is formed with this conductive resin. Specifically, the entire outer surface of the body portion 61 of the terminal electrode 6 and the portion excluding the portion to which the external terminal is connected in the lead-out portion 62 are covered with a conductive resin without a gap to form the terminal electrode protection portion 10 is doing. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the portion formed in the lead-out portion 62 of the terminal electrode protection portion 10 protrudes from the fixing member 7 when the terminal electrode 6 is fixed to the fixing member 7. To form.

さらに、端子電極保護部10は、中間フレーム2の双極板21を形成する樹脂と同じ導電性プラスチックカーボンで形成している。   Further, the terminal electrode protection part 10 is made of the same conductive plastic carbon as the resin forming the bipolar plate 21 of the intermediate frame 2.

そして、端子電極6に端子電極保護部10を形成するには、端子電極6を中子として、この端子電極6の本体部61全体と引出し部62の一部を覆うように導電性樹脂を射出成型して、端子電極6と端子電極保護部10を一体化させる。また、端子電極6の形状に沿って、この端子電極6の面積よりも大きい面積を有するように導電性樹脂シートを2枚用意し、これら導電性樹脂シートの間に端子電極6を挟んだ状態で熱プレスをして、端子電極6と端子電極保護部10とを一体化させてもよい。   Then, in order to form the terminal electrode protection part 10 on the terminal electrode 6, the terminal electrode 6 is used as a core, and a conductive resin is injected so as to cover the entire main body part 61 of the terminal electrode 6 and a part of the lead part 62. The terminal electrode 6 and the terminal electrode protection part 10 are integrated by molding. In addition, two conductive resin sheets are prepared so as to have an area larger than the area of the terminal electrode 6 along the shape of the terminal electrode 6, and the terminal electrode 6 is sandwiched between the conductive resin sheets. The terminal electrode 6 and the terminal electrode protection part 10 may be integrated by hot pressing.

本実施形態では、端子電極6に複数の孔63を形成しているので、図6および図7に示すように、これら孔63内にも導電性樹脂がモールドされるように、射出成型または熱プレス加工を行う。端子電極保護部10は、端子電極6の孔63を介して、端子電極6の両面に形成される導電性樹脂部分が結合されるので、端子電極6と端子電極保護部10とを強固に一体化できる。   In the present embodiment, since a plurality of holes 63 are formed in the terminal electrode 6, as shown in FIGS. 6 and 7, an injection molding or heat treatment is performed so that the conductive resin is also molded in the holes 63. Press work. The terminal electrode protection unit 10 is bonded to the conductive resin portions formed on both surfaces of the terminal electrode 6 through the holes 63 of the terminal electrode 6, so that the terminal electrode 6 and the terminal electrode protection unit 10 are firmly integrated. Can be

前記固定部材7には、端子電極保護部10を介して端子電極6が固定される。固定部材7は、図2、図6および図7に示すように、端子電極6の一方の面側に配置される固定板71と、端子電極6の他方の面に配置される端部フレーム72と、固定板71と端部フレーム72との間に配置される枠状のスペーサー73とにより構成している。   A terminal electrode 6 is fixed to the fixing member 7 via a terminal electrode protection part 10. As shown in FIGS. 2, 6, and 7, the fixing member 7 includes a fixing plate 71 disposed on one surface side of the terminal electrode 6 and an end frame 72 disposed on the other surface of the terminal electrode 6. And a frame-like spacer 73 disposed between the fixing plate 71 and the end frame 72.

固定板71、端部フレーム72、スペーサー73のそれぞれは、外形が中間フレーム2の外形と同じ形状となるように形成している。固定板71は、端子電極6の一方の面の全体を覆う矩形板状をしている。端部フレーム72は、フレーム面に端子電極保護部が接触するように、端部フレーム72の内周部の大きさが、端子電極6の外周縁より小さい枠状に形成している。スペーサー73は、端子電極保護部10で覆われた端子電極6が嵌まり込む大きさの内周部を有する枠状に形成されている。   Each of the fixing plate 71, the end frame 72, and the spacer 73 is formed so that the outer shape thereof is the same as the outer shape of the intermediate frame 2. The fixed plate 71 has a rectangular plate shape that covers the entire one surface of the terminal electrode 6. The end frame 72 is formed in a frame shape in which the size of the inner peripheral portion of the end frame 72 is smaller than the outer peripheral edge of the terminal electrode 6 so that the terminal electrode protection portion contacts the frame surface. The spacer 73 is formed in a frame shape having an inner peripheral portion of a size into which the terminal electrode 6 covered with the terminal electrode protection portion 10 is fitted.

固定部材7に端子電極6を固定するには、まず、電解液シール面となる端部フレーム72と端子電極保護部10とを接着剤で固定する。そして、端子電極保護部10で覆われた端子電極6の外周にスペーサー73を配置して、端部フレーム72にスペーサー73を接着剤で固定する。最後に、固定板71をスペーサー73に接着剤で固定する。端子電極6は、固定部材7の固定板71と端部フレーム72とスペーサー73とで外周縁部が挟まれた状態となって、固定部材7に固定される。   In order to fix the terminal electrode 6 to the fixing member 7, first, the end frame 72 serving as the electrolyte sealing surface and the terminal electrode protection part 10 are fixed with an adhesive. Then, a spacer 73 is arranged on the outer periphery of the terminal electrode 6 covered with the terminal electrode protection part 10, and the spacer 73 is fixed to the end frame 72 with an adhesive. Finally, the fixing plate 71 is fixed to the spacer 73 with an adhesive. The terminal electrode 6 is fixed to the fixing member 7 in a state where the outer peripheral edge is sandwiched between the fixing plate 71 of the fixing member 7, the end frame 72, and the spacer 73.

このように、固定部材7に端子電極6を固定することにより、端子電極6は、端子電極保護部10を介して、端子電極6の一方の面の全体と外周縁部とが固定部材7で覆われた状態となる。   In this way, by fixing the terminal electrode 6 to the fixing member 7, the terminal electrode 6 is connected to the entire one surface of the terminal electrode 6 and the outer peripheral edge with the fixing member 7 via the terminal electrode protection part 10. It will be covered.

本実施形態では、複数のセルを積層し、図2に示すように、セルの積層方向端部に位置する正極電極3または負極電極5に接触させるように、端子電極6が固定された固定部材7を中間フレーム2に重ね合わせてセル積層体1を形成する。積層方向外側の正極電極3または負極電極5は、中間フレーム2と固定部材7との間に設ける隔膜4と、固定部材7と、端子電極保護部10とで囲まれた空間に配置され、この空間に電解液が充填される。そして、端子電極6は、端子電極保護部10を介して正極電極3または負極電極5に接続された状態となる。   In the present embodiment, a plurality of cells are stacked, and as shown in FIG. 2, the fixing member to which the terminal electrode 6 is fixed so as to be in contact with the positive electrode 3 or the negative electrode 5 located at the end in the stacking direction of the cells. Cell stack 1 is formed by superposing 7 on intermediate frame 2. The positive electrode 3 or the negative electrode 5 on the outer side in the stacking direction is disposed in a space surrounded by the diaphragm 4 provided between the intermediate frame 2 and the fixing member 7, the fixing member 7, and the terminal electrode protection part 10. The space is filled with electrolyte. Then, the terminal electrode 6 is connected to the positive electrode 3 or the negative electrode 5 through the terminal electrode protection unit 10.

端子電極6は、端子電極保護部10により、外部に露出する部分を除いた全てが導電性樹脂で覆われた状態になるので、セル積層体1を形成した際に、端子電極6が電解液に接触することは無く、端子電極6が電解液に溶解することを確実に阻止できる。さらに、端子電極保護部10は、電解液と接触する側の面を固定部材7の端部フレーム72に接着しているので、電解液が端子電極保護部10と固定部材7との間から外部に流出することを阻止できる。   Since the terminal electrode 6 is entirely covered with the conductive resin by the terminal electrode protection unit 10 except for the portion exposed to the outside, the terminal electrode 6 is not dissolved in the electrolyte when the cell laminate 1 is formed. It is possible to reliably prevent the terminal electrode 6 from being dissolved in the electrolytic solution. Further, since the terminal electrode protection part 10 is bonded to the end frame 72 of the fixing member 7 on the surface in contact with the electrolytic solution, the electrolytic solution is externally provided between the terminal electrode protection part 10 and the fixing member 7. Can be prevented from leaking.

また、端子電極保護部10は、端子電極6の引出し部62において、固定部材7から外部にはみ出すように形成しているので、万一、端子電極保護部10と固定部材7との間に隙間が生じて、電解液が固定部材7の前記引出し部62の位置から流出するようなことが生じても、端子電極6に電解液が接触することはない。漏れた電解液は、固定部材7を伝って落下する。   In addition, since the terminal electrode protection part 10 is formed so as to protrude outside the fixing member 7 in the lead-out part 62 of the terminal electrode 6, there is a gap between the terminal electrode protection part 10 and the fixing member 7. Therefore, even if the electrolytic solution flows out from the position of the extraction portion 62 of the fixing member 7, the electrolytic solution does not contact the terminal electrode 6. The leaked electrolytic solution falls along the fixing member 7.

また、端子電極6には孔63を形成しているので、端子電極6の剛性を従来の孔が形成されていない板状の端子電極に比べて低減でき、端子電極6を固定部材7に固定したときに、剛性の違いから生じる固定部材の割れを無くすことができる。   Also, since the hole 63 is formed in the terminal electrode 6, the rigidity of the terminal electrode 6 can be reduced compared to a plate-shaped terminal electrode in which no conventional hole is formed, and the terminal electrode 6 is fixed to the fixing member 7. When it does, the crack of the fixing member resulting from a difference in rigidity can be eliminated.

さらに、端子電極6に孔63を形成し、この孔63にも導電性樹脂を充填させているので、端子電極6と端子電極保護部10とを一体化させることができるので、電気抵抗を従来に比べて長期的に安定させることができる。   Furthermore, since the hole 63 is formed in the terminal electrode 6 and the hole 63 is also filled with the conductive resin, the terminal electrode 6 and the terminal electrode protection part 10 can be integrated, so that the electric resistance has been improved. Compared to, it can be stabilized in the long term.

なお、固定部材7の固定板71、スペーサー73、端部フレーム72にも、中間フレーム2のフレーム部22に形成するマニホールドと同じ位置にマニホールド74が形成されている。端部フレーム72には、このマニホールド74と内周面とを連通する流通溝75が形成されている。   A manifold 74 is also formed at the same position as the manifold formed on the frame portion 22 of the intermediate frame 2 on the fixing plate 71, the spacer 73, and the end frame 72 of the fixing member 7. The end frame 72 is formed with a flow groove 75 that allows the manifold 74 and the inner peripheral surface to communicate with each other.

(給排板)
給排板8は、図1に示すように、セル積層体1における端子電極6が固定される固定部材7よりも積層方向外側に配置される。給排板8には、図示していないが、各電解液タンクと中間フレーム2のマニホールド23とを連結してマニホールドへ電解液を供給・排出する電解液流通路を有する。給排板8に形成する電解液流通路にはパイプ81が取り付けられ、このパイプ81は電解液タンクへと接続される。
(Supply / discharge plate)
As shown in FIG. 1, the supply / discharge plate 8 is disposed on the outer side in the stacking direction than the fixing member 7 to which the terminal electrode 6 in the cell stack 1 is fixed. Although not shown, the supply / discharge plate 8 has an electrolyte flow passage that connects each electrolyte tank and the manifold 23 of the intermediate frame 2 to supply and discharge the electrolyte to and from the manifold. A pipe 81 is attached to the electrolyte flow passage formed in the supply / discharge plate 8, and this pipe 81 is connected to the electrolyte tank.

(締付機構)
締付機構9は、図1に示すように、セル積層体に重ね合わされた両給排板8の外側に配置されるエンドプレート91と、これらエンドプレート91を連結する複数の連結棒92と、連結棒92の両端部に装着されるナット93と、連結棒92に挿通され、エンドプレート91とナット93との間に配設されるスプリング94とにより構成される。
(Tightening mechanism)
As shown in FIG. 1, the tightening mechanism 9 includes an end plate 91 disposed outside the both supply and discharge plates 8 superimposed on the cell stack, a plurality of connecting rods 92 that connect the end plates 91, A nut 93 is mounted on both ends of the connecting rod 92, and a spring 94 is inserted through the connecting rod 92 and disposed between the end plate 91 and the nut 93.

エンドプレート91は、給排板8及び中間フレーム2よりも面積が大きい格子板となっている。さらに、エンドプレート91の給排板8および中間フレーム2より大きい外周部に、連結棒92を挿通させる挿通孔が複数形成されている。連結棒92は、その両端部にナット93をねじ込むための雄ネジ加工がなされている。   The end plate 91 is a lattice plate having a larger area than the supply / discharge plate 8 and the intermediate frame 2. Further, a plurality of insertion holes through which the connecting rod 92 is inserted are formed on the outer peripheral portion of the end plate 91 larger than the supply / discharge plate 8 and the intermediate frame 2. The connecting rod 92 is male threaded to screw nuts 93 into both ends thereof.

セル積層体に重ね合わされた両給排板8の外側に、エンドプレート91を配置させ、これらエンドプレート91を連結棒92で接続し、ナット93を締め付けていくことにより、エンドプレート91、固定部材7、給排板8、中間フレーム2、正極電極3、隔膜4、負極電極5を互いに圧接させてセル積層体1を構成している。なお、連結棒92に装着されるスプリング94は、セル積層体1を構成する部材の熱伸縮を吸収するために用いる。   By arranging end plates 91 on the outside of both supply / discharge plates 8 superimposed on the cell stack, connecting these end plates 91 with connecting rods 92, and tightening nuts 93, end plates 91, fixing members 7, the cell stack 1 is configured by pressing the supply / discharge plate 8, the intermediate frame 2, the positive electrode 3, the diaphragm 4, and the negative electrode 5 together. The spring 94 attached to the connecting rod 92 is used to absorb thermal expansion and contraction of the members constituting the cell stack 1.

以上のように構成されるセル積層体1の動作原理は、図8に示したレドックスフロー電池に関して説明したものと同様であり、正極電解液が正極タンクと正極電極との間で循環されて正極電極に正極電解液が循環供給され、負極電解液が負極タンクと負極電極との間で循環されて負極電極に負極電解液が循環供給される。   The operating principle of the cell laminate 1 configured as described above is the same as that described with reference to the redox flow battery shown in FIG. 8, and the positive electrode electrolyte is circulated between the positive electrode tank and the positive electrode, The positive electrode electrolyte is circulated and supplied to the electrode, the negative electrode electrolyte is circulated between the negative electrode tank and the negative electrode, and the negative electrode electrolyte is circulated and supplied to the negative electrode.

本実施形態によれば、固定部材7内において、端子電極6の全体が、導電性樹脂で形成される端子電極保護部10で覆われた状態にできるので、端子電極6が電解液に接触してしまうことを確実に阻止でき、端子電極6の機能を保持することができる。   According to this embodiment, since the entire terminal electrode 6 can be covered with the terminal electrode protection part 10 formed of conductive resin in the fixing member 7, the terminal electrode 6 comes into contact with the electrolytic solution. Therefore, the function of the terminal electrode 6 can be maintained.

なお、前記した実施形態では、端子電極6に複数の孔63を形成したが、孔を形せずに、端子電極を導電性樹脂を覆って端子電極保護部を形成するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the plurality of holes 63 are formed in the terminal electrode 6. However, the terminal electrode may be covered with a conductive resin to form the terminal electrode protection part without forming the hole.

さらに、本実施形態では、端子電極は、セル積層体の積層方向両端部にのみ設けたが、複数のセルの積層方向両端に端子電極を設けたサブセルスタックを、複数形成し、これらサブセルスタックをさらに積層して、セル積層体を構成するようにしてもよい。この場合、端子電極は、複数対の端子電極が設けられた状態になる。   Furthermore, in this embodiment, the terminal electrodes are provided only at both ends in the stacking direction of the cell stack, but a plurality of subcell stacks having terminal electrodes provided at both ends in the stacking direction of a plurality of cells are formed, and these subcell stacks are formed. Further, the cell stack may be configured by stacking. In this case, the terminal electrode is in a state where a plurality of pairs of terminal electrodes are provided.

本発明の電解液循環型電池のセル積層体は、特にレドックスフロー電池に利用することが好適である。   The cell laminate of the electrolyte circulation type battery of the present invention is particularly preferably used for a redox flow battery.

本発明の実施形態に係るレドックスフロー電池に用いるセル積層体の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the cell laminated body used for the redox flow battery which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態のセル積層体における固定部材に固定された端子電極と、この端子電極に積層される正極電極、隔膜、負極電極、中間フレームの組み付け状態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the assembly | attachment state of the terminal electrode fixed to the fixing member in the cell laminated body of this embodiment, and the positive electrode laminated | stacked on this terminal electrode, a diaphragm, a negative electrode, and an intermediate | middle frame. 本実施形態における固定部材に固定された端子電極の平面図である。It is a top view of the terminal electrode fixed to the fixing member in this embodiment. 本実施形態における端子電極の平面図である。It is a top view of the terminal electrode in this embodiment. 本実施形態における端子電極に端子電極保護部が形成された状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state in which the terminal electrode protection part was formed in the terminal electrode in this embodiment. 図3におけるX-X線断面図である。It is the XX sectional view taken on the line in FIG. 図3におけるY-Y線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line YY in FIG. 3. レドックスフロー電池の動作原理の説明図である。It is explanatory drawing of the principle of operation of a redox flow battery.

符号の説明Explanation of symbols

1 セル積層体
2 中間フレーム
21 双極板 22 フレーム部 23 マニホールド
3 正極電極 4 隔膜 5 負極電極
6 端子電極
61 本体部 62 引出し部 63 孔 64 取付孔
7 固定部材
71 固定板 72 端部フレーム 73 スペーサー
74 マニホールド 75 流通溝
8 給排板
81 パイプ
9 締付機構
91 エンドプレート 92 連結棒 93 ナット
94 スプリング
10 端子電極保護部
100 セル 100A 正極セル 100B 負極セル
101 隔膜 102 正極電極 103 負極電極
104A 正極タンク 104B 負極タンク
105A,105B ポンプ 106A,106B 導管
1 cell laminate
2 Intermediate frame
21 Bipolar plate 22 Frame 23 Manifold
3 Positive electrode 4 Diaphragm 5 Negative electrode
6 terminal electrode
61 Body 62 Drawer 63 Hole 64 Mounting hole
7 Fixing member
71 Fixing plate 72 End frame 73 Spacer
74 Manifold 75 Flow channel
8 Supply / discharge plate
81 pipe
9 Tightening mechanism
91 End plate 92 Connecting rod 93 Nut
94 Spring
10 Terminal electrode protection
100 cells 100A positive electrode cell 100B negative electrode cell
101 Diaphragm 102 Positive electrode 103 Negative electrode
104A Positive tank 104B Negative tank
105A, 105B Pump 106A, 106B Conduit

Claims (4)

双極板の間に正極電極、隔膜、負極電極を配置して構成されるセルが複数積層されるとともに、正極電極または負極電極に接続されて電気の入出力を行う板状の端子電極を有する電解液循環型電池のセル積層体において、
前記端子電極におけるセル積層体の外部に引出される部分を除く全体を耐電解液性を有する導電性樹脂で覆って形成される端子電極保護部と、
端子電極保護部を介して端子電極の外周縁部と一方の面を覆って、端子電極を固定する固定部材とを有し、
端子電極を端子電極保護部を介して正極電極または負極電極に接続するとともに、
端子電極保護部の正極電極または負極電極との接続側の面の外周縁部を固定部材に接着していることを特徴とする電解液循環型電池のセル積層体。
Electrolyte circulation having a plate-shaped terminal electrode that is connected to the positive electrode or the negative electrode and inputs and outputs electricity while a plurality of cells configured by arranging a positive electrode, a diaphragm, and a negative electrode between the bipolar plates are stacked In a cell stack of type batteries,
A terminal electrode protection part formed by covering the whole of the terminal electrode except for the part drawn out of the cell stack with a conductive resin having an electrolytic solution resistance;
A fixing member for fixing the terminal electrode, covering the outer peripheral edge of the terminal electrode and one surface through the terminal electrode protection unit;
While connecting the terminal electrode to the positive electrode or the negative electrode through the terminal electrode protection part,
A cell stack of an electrolyte circulating battery, characterized in that an outer peripheral edge portion of a surface of a terminal electrode protection portion on a side connected to a positive electrode or a negative electrode is bonded to a fixing member.
前記端子電極における端子電極保護部で覆われる部分に、複数の孔を形成し、これら孔内にも導電性樹脂を有するように、端子電極と端子電極保護部とが一体化されていることを特徴とする請求項1に記載の電解液循環型電池のセル積層体。   A plurality of holes are formed in a portion of the terminal electrode covered with the terminal electrode protection part, and the terminal electrode and the terminal electrode protection part are integrated so as to have a conductive resin in the holes. The cell laminate of the electrolyte circulation type battery according to claim 1, wherein 前記孔の開口面積の比率が、端子電極の面積の10〜90%であることを特徴とする請求項2に記載の電解液循環型電池のセル積層体。   The cell laminate of the electrolyte circulation type battery according to claim 2, wherein the ratio of the opening area of the holes is 10 to 90% of the area of the terminal electrode. 前記固定部材は、端子電極の一方の面を覆う固定板と、端子電極の他方の面の外周縁部を覆う端部フレームと、固定板と端部フレームとの間に配置される枠状のスペーサーとを備えることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の電解液循環型電池のセル積層体。   The fixing member includes a fixing plate that covers one surface of the terminal electrode, an end frame that covers the outer peripheral edge of the other surface of the terminal electrode, and a frame-like shape that is disposed between the fixing plate and the end frame. The cell laminate of the electrolyte circulation type battery according to any one of claims 1 to 3, further comprising a spacer.
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