JP2017157340A - レドックスフロー電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電解液のシール構造を構築し易くて、電解液のシール性に優れるレドックスフロー電池を提供する。【解決手段】電池セルを構成する電極と接する双極板、及び前記双極板の周縁を囲むと共に、シール溝が形成された枠体を有するセルフレームと、前記シール溝に配置されて、前記電池セルへ供給する電解液の前記枠体外への漏洩を防止するシール部材とを備えるレドックスフロー電池であって、前記シール部材を前記シール溝に固定する接着剤を備え、前記接着剤の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さが１００以下であるレドックスフロー電池。【選択図】図１

Description

本発明は、レドックスフロー電池に関する。特に、電解液のシール構造を容易に構築できて、電解液のシール性に優れるレドックスフロー電池に関する。

太陽光発電や風力発電といった自然エネルギー由来の電力を蓄電する大容量の蓄電池の一つにレドックスフロー電池（ＲＦ電池）がある。図４のＲＦ電池の動作原理図に示すように、ＲＦ電池１は、代表的には、交流／直流変換器を介して発電部（例えば、太陽光発電装置や風力発電装置、その他一般の発電所など）と負荷（需要家など）との間に接続され、発電部で発電した電力を充電して蓄え、蓄えた電力を放電して負荷に供給する。

ＲＦ電池１は、水素イオンを透過させる隔膜１０１で正極セル１０２と負極セル１０３とに分離された電池セル１００を備える。正極セル１０２には正極電極１０４が内蔵され、正極電解液を貯留する正極電解液タンク１０６が供給導管１０８、排出導管１１０を介して接続されている。同様に、負極セル１０３には負極電極１０５が内蔵され、負極電解液を貯留する負極電解液タンク１０７が供給導管１０９、排出導管１１１を介して接続されている。各極電解液は、各供給導管１０８，１０９の途中に設けられたポンプ１１２，１１３により各供給導管１０８、１０９から各極セル１０２、１０３に供給され、各極セル１０２、１０３から各排出導管１１０、１１１を流通して各極タンク１０６、１０７に排出されることで各極セル１０２、１０３に循環される。ＲＦ電池１は、こうして電解液を循環して、正極電解液に含まれるイオンと負極電解液に含まれるイオンの酸化還元電位の差を利用して充放電を行う。図４では、各極電解液に含まれるイオンとしてバナジウムイオンを示しており、実線矢印は充電、破線矢印は放電を意味する。

電池セル１００は、通常、図５下図に示すセルスタック２００と呼ばれる構造体の内部に形成される。セルスタック２００は、その両側から２枚のエンドプレート２１０、２２０で挟み込んで締付機構により締め付けられている。セルスタック２００は、図５上図に示すように、セルフレーム１２０、正極電極１０４、隔膜１０１、及び負極電極１０５を、この順番で積層することで形成される積層体と、積層体の両側に配置される一対の給排板２０１（図５下図）とを備える。セルフレーム１２０は、双極板１２１とその周縁を囲む枠体１２２とを備える。この構成の場合、隣接するセルフレーム１２０の双極板１２１の間に一つの電池セル１００が形成され、双極板１２１を挟んで表裏に、隣り合う電池セル１００の正極電極１０４（正極セル１０２）と負極電極１０５（負極セル１０３）とが配置される。各給排板２０１は、セルスタック２００と各タンク１０６、１０７との間での各電解液の流通を行う。

電池セル１００内の各極電解液の流通は、枠体１２２に形成される給液マニホールド１３１、１３２と、排液マニホールド１３３、１３４とを介して行われる。正極電解液は、給液マニホールド１３１から枠体１２２の一面側（紙面表側）に形成される給液ガイド溝１３５を介して正極電極１０４に供給される。そして、図５上図の矢印に示すように正極電解液は正極電極１０４の下から上へ通り、枠体１２２に形成される排液ガイド溝１３７を介して排液マニホールド１３３に排出される。同様に、負極電解液は、給液マニホールド１３２から枠体１２２の他面側（紙面裏側）に形成される給液ガイド溝１３６を介して負極電極１０５に供給される。そして、負極電解液は負極電極１０５の下から上へ通り、枠体１２２に形成される排液ガイド溝１３８を介して排液マニホールド１３４に排出される。各枠体１２２間には、Ｏリングなどの環状のシール部材１４０が配置され、電池セル１００からの電解液の漏洩を抑制している。

例えば、特許文献１のＲＦ電池は、内周シール溝及び外周シール溝がフレーム（枠体）の両面にそれぞれ対向する位置に設けられ、内周シール溝、外周シール溝のそれぞれに内周シール、外周シールが配置されている。この内周シール及び外周シールにはＯリングが使用されている。そして、積層した複数のセルフレームをその両側から挟むエンドプレートを締め付けて押圧することで、内周シールと外周シールとが隔膜を圧接してフレーム同士の間からセルの電解液の漏洩を防止している。

特開２００２−３６７６５９号公報

電解液のシール構造を構築し易く、電解液のシール性を向上することが望まれている。弾性材料からなるＯリングなどのシール部材は、柔らかい上に長い紐状なので形状が定まり難く、Ｏリングをシール溝に嵌め込んでもＯリングがシール溝から脱落する虞がある。特に、シール部材は、セルフレームを積層した際の隣り合うセルフレーム又は隣接するセルフレームに設けられたシール部材との接触などにより、ずれてシール溝から脱落する虞がある。シール部材がシール溝から脱落したままセルスタックが組み立てられると、電解液がセルフレームの枠体外に漏洩し易くなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、電解液のシール構造を構築し易くて、電解液のシール性に優れるレドックスフロー電池を提供することにある。

本発明の一態様に係るレドックスフロー電池は、電池セルを構成する電極と接する双極板、及び双極板の周縁を囲むと共に、シール溝が形成された枠体を有するセルフレームと、シール溝に配置されて、電池セルへ供給する電解液の枠体外への漏洩を防止するシール部材とを備えるレドックスフロー電池であって、シール部材をシール溝に固定する接着剤を備え、接着剤の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さが１００以下である。

上記レドックスフロー電池は、電解液のシール構造を構築し易くて、電解液のシール性に優れる。

実施形態１に係るレドックスフロー電池に備わるセルフレームを示す概略平面図である。 図１に示すセルフレームにおけるシール溝の（ＩＩ）−（ＩＩ）切断線で切断した状態を示す断面図である。 試験例１で使用した液体漏洩試験用治具を示す概略図である。 レドックスフロー電池の動作原理図である。 レドックスフロー電池に備わるセルスタックの概略構成図である。

《本発明の実施形態の説明》
最初に本発明の実施態様の内容を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係るレドックスフロー電池は、電池セルを構成する電極と接する双極板、及び双極板の周縁を囲むと共に、シール溝が形成された枠体を有するセルフレームと、シール溝に配置されて、電池セルへ供給する電解液の枠体外への漏洩を防止するシール部材とを備えるレドックスフロー電池であって、シール部材をシール溝に固定する接着剤を備え、接着剤の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さが１００以下である。

上記の構成によれば、電解液のシール構造を構築し易い。接着剤によりシール部材をシール溝に固定できるため、柔らかくて長い紐状で形状の定まり難いＯリングなどをシール部材に用いても、シール溝に嵌め込んだシール部材のシール溝からの脱落を抑制し易いからである。

また、上記の構成によれば、電解液のシール性に優れる。

硬化（固化）後の接着剤はタイプＡデュロメータ硬さが１００以下であり柔らかいため、硬化前の接着剤は流動性に富む。そのため、硬化前の接着剤は、接着剤をシール溝に塗布して硬化前の接着剤にシール部材を接触させた際、シール溝内とシール部材との間に隙間が生じないように流動し易い。それにより、接着剤とシール部材との接触に伴って接着剤内に枠体内側から枠体外側へ連通する隙間が形成されることを抑制し易い。従って、電解液がその隙間から枠体外へ漏洩することを抑制できる。

硬化後の接着剤は、タイプＡデュロメータ硬さが１００以下であり柔らかい。そのため、接着剤を硬化してシール溝にシール部材を固定した後にセルフレームを積層した際、シール部材が隣接するセルフレーム又は隣接するセルフレームに設けられたシール部材に圧縮されて変形しても、硬化後の接着剤は、そのシール部材の変形に追従して変形させられる。それにより、シール部材の変形に伴う接着剤の割れなどの損傷を抑制し易く、シール部材の接着剤からの剥離や接着剤のシール溝からの剥離を抑制し易い。従って、シール部材のシール溝からの脱落を抑制し易いため、電解液の枠体外への漏洩を抑制できる。

接着剤の損傷を抑制できることで、接着剤は電解液をシールする機能を有することができるため、電解液のシール性を高め易い。

（２）上記レドックスフロー電池の一形態として、接着剤の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さが、シール部材のタイプＡデュロメータ硬さ以下であることが挙げられる。

上記の構成によれば、シール部材の変形に伴う接着剤の損傷をより一層抑制し易い。接着剤はシール部材と同等の硬さか、シール部材よりも柔らかいため、シール部材の変形に追従して変形し易いからである。

（３）上記レドックスフロー電池の一形態として、接着剤の材質は、シリコーン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、酢酸ビニル系接着剤、塩化ビニル系接着剤、及びラテックス系接着剤の中から選択される１種以上の材質であることが挙げられる。

上記の構成によれば、電池性能の低下を抑制し易い。上記材質は電解液に対する耐性に優れるため、接着剤が電解液により溶出して不純物として枠体内に混入することを抑制し易いからである。そのため、不純物の電極への付着などに伴う内部抵抗の上昇や圧力損失の増加を抑制できる。

（４）上記レドックスフロー電池の一形態として、シール溝の体積をＶｇ（ｍｍ^３）、シール部材の体積をＶｓ（ｍｍ^３）、接着剤の体積をＶｂ（ｍｍ^３）とするとき、シール溝における接着剤の占積率｛（Ｖｂ／Ｖｇ）×１００｝は、｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×５０｝％以上｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×１００｝％以下であることが挙げられる。

占積率｛（Ｖｂ／Ｖｇ）×１００｝が｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×５０｝％以上であれば、接着剤の割合が多いため、シール部材をシール溝の全長に亘って固定し易い。そのため、枠体の全長に亘って電解液の漏洩を一層防止し易い。占積率｛（Ｖｂ／Ｖｇ）×１００｝が｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×１００｝％以下であれば、接着剤の割合が過度に多過ぎないため、シール部材を圧縮した際に接着剤への過度な圧力の付加を抑制できる。そのため、硬化後の接着剤の圧壊を抑制し易い。また、シール部材の圧壊や過度の圧縮による早期の劣化を防止し易い。更に、シール部材を圧縮した際のシール溝への過度な圧力の付加をも抑制できるため、シール溝自体の圧壊も防止し易い。

《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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。

《実施形態１》
〔レドックスフロー電池〕
実施形態１に係るＲＦ電池は、図４、図５を用いて説明した従来のＲＦ電池と同様、セルフレームと電池セル１００との積層体を備えるセルスタック２００と、電池セル１００の正極セル１０２に循環させる正極電解液を貯留する正極電解液タンク１０６と、負極セル１０３に循環させる負極電解液を貯留する負極電解液タンク１０７とを備える。各極電解液の循環は、各供給導管１０８，１０９、各排出導管１１０、１１１を介して、それらの途中に設けたポンプ１１２，１１３により行う。実施形態１に係るＲＦ電池の主たる特徴とするところは、電解液の漏洩を防止するシール部材５をセルフレーム２のシール溝４８に固定する特定の接着剤６（図１一点鎖線円内、図２）を備える点にある。以下、詳細を説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

［セルフレーム］
セルフレーム２は、双極板３と双極板３の周縁を囲む枠体４とを備える。セルフレーム２には、上記積層体の隣り合う電池セル１００（図５）の間に配置される中間セルフレームと、上記積層体の両端に配置される端部セルフレームとがある。中間セルフレームは、双極板３の表裏に一方の電池セル１００の正極電極１０４及び他方の電池セル１００の負極電極１０５が接し、端部セルフレームは、双極板３の一方の面に電池セル１００の正負のいずれかの電極が接する。セルフレーム２の表裏（正極側・負極側）面の構成は、中間セルフレーム及び端部セルフレームのいずれにおいても同様である。

（双極板）
双極板３は、原則として隣接する電池セル１００（図４、図５）を仕切る。双極板３の形状は、矩形状の板である。双極板３の材質には、電流は通すが電解液は通さない材料を用いることができる。加えて、耐酸性および適度な剛性を有する材料であることが好ましい。双極板３の材質は、例えば、黒鉛およびポリオレフィン系有機化合物または塩素化有機化合物から形成される導電性プラスチックが挙げられる。黒鉛の一部をカーボンブラックおよびダイヤモンドライクカーボンの少なくとも一方に置換した導電性プラスチックでもよい。ポリオレフィン系有機化合物は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどが挙げられる。塩素化有機化合物は、塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化パラフィンなどが挙げられる。双極板３がこのような材料から形成されることで、双極板３の電気抵抗を小さくできる上に、耐酸性に優れる。

（枠体）
枠体４は、内側に電池セル１００（図４、図５）となる領域を形成する。枠体４は、電池セル１００の内部に電解液を供給する給液マニホールド４４を有する給液側片４１と、給液側片４１に対向し、電池セル１００の外部に電解液を排出する排液マニホールド４５を有する排液側片４２とを備える。この給液側片４１と排液側片４２との端部同士は、互いに対向すると共に給液側片４１及び排液側片４２に対して直交する一対の連結片４３により連結されている。枠体４の形状は、矩形枠状である。給液側片４１及び排液側片４２は、矩形枠の長片を構成し、連結片４３は、矩形枠の短片を構成する。セルフレーム２を平面視した際、給液側片４１と排液側片４２とが互いに対向する方向を縦方向、縦方向に直交する方向を横方向とすると、給液側片４１が縦方向下側、排液側片４２が縦方向上側に位置している。即ち、電解液の流れは、枠体４の縦方向下側から縦方向上側に向かう方向である。

枠体４の材質は、耐酸性、電気絶縁性、機械的特性を満たす材料が挙げられる。枠体４の材質は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどの種々のフッ素系樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂が挙げられる。ここでは、枠体４の材質は、硬質塩化ビニル樹脂としている。

枠体４における両マニホールド４４，４５よりも外側の周縁には、シール溝４８が形成されている。

〈シール溝〉
シール溝４８には、後述するシール部材５（図１一点鎖線円内、図２）が嵌め込まれる。シール溝４８は、枠体４の両面に形成される場合と、一面側（図１紙面表側）に形成されて枠体４の他面側（図１紙面裏側）には形成されていない場合とがある。シール溝４８が両面に形成される場合、シール溝４８のシール部材５は、セルフレーム２を積層した際、隣接するセルレームの他面のシール溝に嵌め込まれるシール部材により押圧されて、セルフレーム同士の間をシールする。このとき、シール部材同士の間に隔膜１０１（図４、図５）を挟む。シール溝４８が一面に形成され他面には形成されない場合、シール溝４８のシール部材５は、セルフレーム２を積層した際、隣接するセルレームの枠体の他面により押圧されて、セルフレーム同士の間をシールする。このとき、シール部材５と隣接するセルフレームの枠体との間に隔膜１０１（図４、図５）を挟む。ここでは、シール溝４８は、枠体４の一面側（図１紙面表側）に形成されて枠体４の他面側（図１紙面裏側）には形成されていない。シール溝４８は、一重構造としているが、内周シール溝及び外周シール溝を有する二重構造としてもよい。

シール溝４８は、枠体４の外形（各片４１、４２、４３の長手）に沿って環状に形成されている。シール溝４８は、給液側片４１及び排液側片４２のそれぞれに形成され、シール溝４８の長手方向に直線状の長直線部４８Ｌと、連結片４３に形成され、シール溝４８の長手方向に直線状の短直線部４８Ｓと、枠体４の角部に形成されて長直線部４８Ｌと短直線部４８Ｓとの間を連結し、シール溝４８の長手方向に湾曲する湾曲部４８Ｃとで構成されている。

シール溝４８の横断面形状は矩形状であり、その長手方向に一様である。シール溝４８の幅は、その深さ方向に一様である。

シール溝４８の幅は、シール部材５の非圧縮時の径Ｄ（ｍｍ）以上とすることができる。即ち、シール部材５の非圧縮時、シール溝４８とシール部材５との間には隙間が形成される。そうすれば、シール溝４８に後述する接着剤６（図１一点鎖線円内、図２）を設け易い上にシール部材５を容易に嵌め込むことができる。シール溝４８の幅は、シール溝４８の深さにもよるが、シール部材５を圧縮した際、シール溝４８の側壁にシール部材５が接触する程度の大きさとしてもよいし、シール溝４８とシール部材５との間に隙間が形成される程度の大きさとしてもよい。

シール溝４８の深さｄ（ｍｍ）は、シール部材５の材質にもよるが、０．５Ｄ以上０．９Ｄ以下が好ましい（図２）。シール溝４８の深さｄが０．５Ｄ以上であることで、シール部材５のシール溝４８から露出する領域が多すぎないため、隣接するセルフレーム又は隣接するセルフレームに設けられたシール部材（以下、隣接部材ということがある）によるシール部材５の圧壊を防止し易い。シール溝４８の深さｄが０．９Ｄ以下であることで、シール部材５のシール溝４８から露出する領域を適切に確保でき、隣接部材によりシール部材５を十分に圧縮し易い。シール溝４８の深さｄは、０．６Ｄ以上０．８Ｄ以下がより好ましい。

［シール部材］
シール部材５は、電池セル１００（図４、図５）へ供給する電解液の枠体４外への漏洩を防止する（図１拡大図）。具体的には、シール部材５は、シール溝４８に配置されて、上述したようにセルフレーム２を積層した際、隣接するセルフレームにおける枠体の他面のシール溝に嵌め込まれるシール部材、又は隣接するセルフレームの枠体の他面のいずれかに押圧されて弾性変形してセルフレーム２間をシールする。

シール部材５は、Ｏリングを利用することが挙げられる。シール部材５の横断面形状は、非圧縮時では円形状である。シール部材５をシール溝４８に嵌め込んだ際、シール部材５の横断面形状は、非圧縮時と同様の円形状である。

シール部材５の材質は、耐酸性に優れる弾性材料が挙げられる。例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどのゴムが好適である。シール部材５のタイプＡデュロメータ硬さは、例えば、９０以下とすることができる。シール部材５のタイプＡデュロメータ硬さを９０以下とすれば、柔らかいため、弾性変形させてセルフレーム２間をシールし易い。シール部材５のタイプＡデュロメータ硬さは、例えば、５０以上とすることができる。シール部材５のタイプＡデュロメータ硬さを５０以上とすれば、過度に柔らか過ぎず適度な弾性を有するため、上記隣接部材によりシール部材５を圧縮した際にセルフレーム２間のシール性を保ち易い。タイプＡデュロメータ硬さは、「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−硬さの求め方−第３部：デュロメータ硬さ ＪＩＳ Ｋ ６２５３−３（２０１２）」に準拠した値である。この点は、後述の接着剤６のタイプＡデュロメータ硬さも同様である。

［接着剤］
接着剤６は、シール部材５をシール溝４８に固定する（図１一点鎖線円内、図２）。この固定により、セルフレーム２における電解液のシール構造を構築して、電解液の枠体４外への漏洩を抑制する。

接着剤６は、硬化後のタイプＡデュロメータ硬さが１００以下の柔らかい材質で構成する。そうすれば、上記隣接部材によりシール部材５を圧縮した際に、そのシール部材５の変形に追従させ易い。そのため、シール部材５の変形に伴う接着剤６の割れなどの損傷を抑制し易く、シール部材５の接着剤６からの剥離や接着剤６のシール溝４８からの剥離を抑制し易い。

接着剤６の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さは、シール部材５のタイプＡデュロメータ硬さよりも大きい場合、シール部材５のタイプＡデュロメータ硬さとの差が小さいほど好ましい。そうすれば、シール部材５の変形に追従させ易いため、シール部材５の変形に伴う接着剤６の損傷を抑制し易い。この場合、接着剤６の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さとシール部材５のタイプＡデュロメータ硬さと差は、例えば、２０以下が好ましく、更には１０以下が好ましく、特に５以下が好ましい。

接着剤６の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さは、小さいほど好ましく、特にシール部材５のタイプＡデュロメータ硬さ以下が好ましい。そうすれば、シール部材５と同等か、シール部材５よりも変形し易いため、シール部材５の変形に伴う接着剤６の損傷を一層抑制し易い。接着剤６の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さは、９０以下が好ましく、更には７０以下、６０以下が好ましく、特に５０以下、４０以下が好ましい。接着剤６の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さは、実用上、２０以上が好ましい。

接着剤６の材質は、シリコーン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、酢酸ビニル系接着剤、塩化ビニル系接着剤、及びラテックス系接着剤の中から選択される１種以上の材質であることが好ましい。特に、接着剤６の材質は、シリコーン樹脂系接着剤、及びエポキシ樹脂系接着剤から選択される１種以上の材質が好ましい。これらの材質の中でも特にシリコーン樹脂系接着剤、及びエポキシ樹脂系接着剤は、電解液に対する耐性に優れるため、接着剤が電解液により溶出して不純物として枠体内に混入することを抑制し易い。そのため、不純物の各極電極１０４，１０５（図５）への付着などに伴う内部抵抗の上昇や圧力損失の増加を抑制できるので、電池性能の低下を抑制し易い。接着剤６の材質は、常温で硬化（固化）する材質であることが好ましい。そうすれば、熱硬化性の接着剤に比べて、枠体４（セルフレーム２）に熱履歴がかかることがない。また、熱可塑性の接着剤に比べて、作業性に優れる。接着剤をシール溝４８に塗布するために加熱溶融しなくてもよい上に、接着剤を硬化するのに冷却しなくてもよいからである。接着剤６の材質は、硬化（固化）時間がある程度長い材質（例えば１分以上）であることが好ましい。そうすれば、作業時間に余裕があり、接着剤６をシール溝４８に塗布してから、シール部材５をシール溝４８に嵌め込む作業を行い易い。

シール溝４８の体積をＶｇ（ｍｍ^３）、シール部材５の体積をＶｓ（ｍｍ^３）、接着剤６の体積をＶｂ（ｍｍ^３）とするとき、シール溝４８における接着剤６の占積率｛（Ｖｂ／Ｖｇ）×１００｝は、｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×５０｝％以上｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×１００｝％以下であることが好ましい。この占積率｛（Ｖｂ／Ｖｇ）×１００｝が｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×１００｝％以下であれば、接着剤６の割合が過度に多過ぎないため、シール部材５を圧縮した際に接着剤６への過度な圧力の付加を抑制できる。そのため、硬化後の接着剤６の圧壊を抑制し易い。また、シール部材５の圧壊や過度の圧縮による早期の劣化を防止し易い。更に、シール部材５を圧縮した際のシール溝４８への過度な圧力の付加をも抑制できるため、シール溝４８自体の圧壊も防止し易い。この占積率｛（Ｖｂ／Ｖｇ）×１００｝が｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×５０｝％であれば、接着剤６の割合が多いため、シール部材５をシール溝４８の全長に亘って固定し易い。そのため、枠体４の全長に亘って電解液の漏洩を一層防止し易い。この占積率｛（Ｖｂ／Ｖｇ）×１００｝は、｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×６０｝％以上｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×９０｝％以下が好ましく、特に｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×７０｝％以上｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×８０｝％以下が好ましい。

接着剤６の形成箇所は、シール溝４８の全長の少なくとも１箇所とすることができる。接着剤６の形成箇所は多いほど、シール部材５のシール溝４８からの脱落を防止し易い。シール溝４８の全長の複数箇所に接着剤６を形成する場合、接着剤６の形成箇所は、シール溝４８における対向位置及び対角位置の少なくとも一方の箇所とすることが好ましい。接着剤６の形成箇所は、少なくとも（１）４つの湾曲部４８Ｃ、（２）１対の長直線部４８Ｌ、又は（３）１対の短直線部４８Ｓ、とすることができる。接着剤６は、（１）４つの湾曲部４８Ｃ、（２）１対の長直線部４８Ｌ、又は（３）１対の短直線部４８Ｓ、のそれぞれにおいて複数箇所に分けて設けてもよいし、それぞれの全長に亘って一連に設けてもよい。接着剤６の形成箇所を少なくとも４つの湾曲部４８Ｃとすれば、シール部材５のシール溝４８からの脱落防止に効果的である。湾曲部４８Ｃは長直線部４８Ｌや短直線部４８Ｓに比較してシール部材５が脱落し易いからである。接着剤６の形成箇所を（１）４つの湾曲部４８Ｃ、（２）１対の長直線部４８Ｌ、及び（３）１対の短直線部４８Ｓの中から選択される２パターン以上の箇所とすることが好ましく、更には上記（１）から（３）の３パターン全ての箇所とすることが好ましい。接着剤６の形成箇所を上記（１）から（３）の３パターンの全ての箇所とすれば各片４１、４２、４３でシール部材５をシール溝４８に固定できるため、シール部材５のシール溝４８からの脱落防止により一層効果的である。

接着剤６が各部４８Ｃ，４８Ｌ，４８Ｓにおいて複数箇所に分けて設けられる場合、各接着剤６におけるシール溝４８の長手方向に沿った長さは、適宜選択できる。即ち、各接着剤６を線状に設けてもよいし点状に設けてもよい。いずれの場合であっても、隣り合う接着剤６のシール溝４８の長手方向における間隔は、シール部材５の脱落を防止できて、接着剤６の塗布作業が煩雑になり難い程度とすることが挙げられる。隣り合う接着剤６のシール溝４８の長手方向における間隔は、シール溝４８の全長に亘って等間隔としてもよいし、各部４８Ｃ，４８Ｌ，４８Ｓのそれぞれにおいて等間隔としてもよい。各部４８Ｃ，４８Ｌ，４８Ｓにおいて隣り合う接着剤６のシール溝４８の長手方向における間隔と、湾曲部４８Ｃと長（短）直線部４８Ｌ（４８Ｓ）とにおいて隣り合う接着剤６のシール溝４８の長手方向における間隔とは不均等となることを許容する。

接着剤６は、シール溝４８の全長に亘って一連に設けてもよい。この場合、シール溝４８の全長に亘ってシール部材５を固定できるため、シール部材５のシール溝４８からの脱落防止に特に効果的である。その上、接着剤６がシール溝４８の全長に亘って設けられていることで、シール溝４８の全長に亘って接着剤６でも電解液をシールできるため、電解液のシール性を高められる。

ここでは、接着剤６の形成箇所は、長直線部４８Ｌ、短直線部４８Ｓ、及び湾曲部４８Ｃの全ての箇所としている。隣り合う接着剤６のシール溝４８の長手方向における間隔は、各部４８Ｃ，４８Ｌ，４８Ｓのそれぞれにおいて等間隔としている。

［その他］
給液側片４１には、給液マニホールド４４と双極板３との間を渡して給液マニホールド４４から双極板３へ電解液を導く給液ガイド溝４６が形成されている（図１）。同様に、排液側片４２には、排液マニホールド４５と双極板３との間を渡して双極板３から排液マニホールド４５へ電解液を導く排液ガイド溝４７が形成されている。これら両ガイド溝４６，４７は、上記積層体を構築する際、プラスチック製の保護板（図示略）により覆われる。それにより、電解液が両ガイド溝４６，４７から漏れることなく各マニホールド４４、４５と双極板３との間で電解液を流通させられる。

他面側（図１紙面裏側）に電解液を給排する給液マニホールド４４、及び排液マニホールド４５における外周には、シール部材（図示略）が嵌め込まれるマニホールドシール溝４４ａ、４５ａ（図１）が形成されていることが好ましい。このマニホールドシール溝４４ａ、４５ａに嵌め込まれるシール部材は、シール部材５をシール溝４８に固定する上述の接着剤６と同様の接着剤（図示略）でマニホールドシール溝４４ａ、４５ａに固定することが好ましい。そうすれば、各マニホールド４４，４５からの電解液の漏洩を抑制できる。

〔作用効果〕
実施形態１のＲＦ電池によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）電解液のシール構造を構築し易い。接着剤６によりシール部材５をシール溝４８に固定できるため、柔らかくて長い紐状で形状の定まり難いＯリングなどをシール部材５に用いても、シール溝４８に嵌め込んだシール部材５のシール溝４８からの脱落を抑制し易いからである。

（２）電解液のシール性に優れる。硬化後の接着剤はタイプＡデュロメータ硬さが１００以下であり柔らかいため、硬化前の接着剤は流動性に富む。そのため、硬化前の接着剤６は、接着剤６をシール溝４８に塗布してその硬化前にシール部材５を接触させた際、シール溝４８内とシール部材５との間に隙間が生じないように流動し易い。それにより、接着剤６とシール部材５との接触に伴って接着剤６内に枠体４内側から枠体４外側へ連通する隙間が形成されることを抑制し易い。従って、電解液がその隙間から枠体４外へ漏洩することを抑制できる。硬化後の接着剤６は、タイプＡデュロメータ硬さが１００以下であり柔らかい。そのため、接着剤６を硬化してシール溝４８にシール部材５を固定した後にセルフレーム２を積層した際、シール部材５が隣接するセルフレーム又は隣接するセルフレームに設けられたシール部材に圧縮されて変形しても、硬化後の接着剤６は、シール部材５の変形に追従して変形させられる。それにより、シール部材５の変形に伴う接着剤６の損傷を抑制し易く、シール部材５の接着剤６からの剥離や接着剤６のシール溝４８からの剥離を抑制し易い。従って、シール部材５のシール溝４８からの脱落を抑制し易いため、電解液の枠体４外への漏洩を抑制できる。このように、接着剤６の損傷を抑制できることで、接着剤６は電解液をシールする機能を有することができるため、電解液のシール性を高め易い。

《試験例１》
図３に示す液体漏洩試験用治具３００を用いて、シール部材５をシール溝４８に固定する接着剤６の有無による水の漏洩量の違いを調べた。液体漏洩試験用治具３００は、便宜上、水の漏洩量の違いがわかりやすいように、一般的なＲＦ電池のセルスタック２００（図５参照）に比べて水を漏洩し易くしている。

〔試料Ｎｏ．１−１〕
［液体漏洩試験用治具］
試料Ｎｏ．１の液体漏洩試験用治具３００は、１枚のセルフレーム相当部材３１０と、１枚の給排板相当部材３２０と、１つのシール部材５（図３右の断面図）と、接着剤６とを備える。試料Ｎｏ．１の液体漏洩試験用治具３００は、接着剤６でシール部材５をセルフレーム相当部材３１０のシール溝４８に固定し、セルフレーム相当部材３１０に給排板相当部材３２０を積層して構成した。

（セルフレーム相当部材）
セルフレーム相当部材３１０は、実施形態１で説明したセルフレーム２を模擬した部材であり、ここでは透明な矩形状の平板で構成している。セルフレーム相当部材３１０の給排板相当部材３２０との対向面の中央には、矩形状の凹部３１１が形成され、その凹部３１１の外周には、セルフレーム相当部材３１０の外形に沿って凹部３１１の周囲を囲む一重の環状のシール溝４８が形成されている。このシール溝４８には、シール部材５が嵌め込まれる。

（給排板相当部材）
給排板相当部材３２０は、ＲＦ電池において電池セル１００と各極電解液タンク１０６，１０７（図４参照）との間で各極電解液を給排する給排板２０１（図５参照）を模擬した部材であり、ここでは透明な矩形状の平板で構成している。給排板相当部材３２０のサイズは、セルフレーム相当部材３１０と同一としている。給排板相当部材３２０は、セルフレーム相当部材３１０の凹部３１１への水の供給と凹部３１１からの水の排出と行う。給排板相当部材３２０のセルフレーム相当部材３１０の凹部３１１に対応する箇所には、その表裏に貫通して凹部３１１に水を供給する供給孔３２１、及び凹部３１１に供給された水を排出する排出孔３２３が形成されている。給排板相当部材３２０のセルフレーム相当部材３１０との反対側面には、供給孔３２１及び排出孔３２３に取り付けられる供給パイプ３２２、及び排出パイプ３２４が設けられている。水は、供給パイプ３２２から供給孔３２１を介して凹部３１１に供給され、凹部３１１に供給された水は、排出孔３２３から排出パイプ３２４を介して液体漏洩試験用治具３００の外部に排出される。

（シール部材）
シール部材５は、シール溝４８に嵌め込まれて、セルフレーム相当部材３１０と給排板相当部材３２０との界面から液体漏洩試験用治具３００の外部への水の漏洩を抑制する。ここでは、シール部材５には、タイプＡデュロメータ硬さが７０のＯリングを用いた。

（接着剤）
接着剤６は、シール部材５をシール溝４８に固定する。ここでは、接着剤６には、タイプＡデュロメータ硬さが６０のシリコーン系接着剤（信越化学工業株式会社製 シリコーンシーラント ＫＥ−４０ＲＴＶ）を用いた。シール溝４８における接着剤６の占積率｛（Ｖｂ／Ｖｇ）×１００｝は、｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×５０｝％とした。

〔試料Ｎｏ．１−１００〕
試料Ｎｏ．１−１００の液体漏洩試験用治具３００は、シール部材５をシール溝４８に固定する接着剤を用いない点を除き、その他の点は試料Ｎｏ．１−１と同じとした。即ち、試料Ｎｏ．１−１００の液体漏洩試験用治具３００のシール部材５はシール溝４８に嵌めただけである。

〔液体漏洩試験〕
各試料の液体漏洩試験用治具３００における水の漏洩量の違いは、次のようにして評価した。供給パイプ３２２から供給孔３２１を介して凹部３１１に水を供給し、凹部３１１に供給された水を排出孔３２３から排出パイプ３２４を介して液体漏洩試験用治具３００の外部に排出した。このとき、セルフレーム相当部材３１０と給排板相当部材３２０との界面から液体漏洩試験用治具３００の外部へ漏洩した量を測定した。

試料Ｎｏ．１−１の液体漏洩試験用治具３００における水の漏洩量は、試料Ｎｏ．１−１００の液体漏洩試験用治具３００よりも少なかった。従って、硬化後の硬度が柔らかい接着剤６によりシール部材５をシール溝４８に固定することで、接着剤６を用いない場合に比較して水のシール性が向上することが分かる。

《試験例２》
図１，２を参照して説明したセルフレーム２を用いて、図５を参照して説明したセルスタック２００と同様のセルスタックを組み立て、電解液を流通して充放電させた後、セルスタックを解体してシール部材５のシール溝４８への固定状態を確認した。

セルスタックは、複数のセルフレーム２を積層して組み立てた。ここでは、セルの数は５つとした。複数のセルフレーム２の積層は、各セルフレーム２において、シール溝４８に接着剤６を塗布してシール溝４８にシール部材５を嵌め込み、接着剤６を硬化させてシール部材５をシール溝４８に固定させてから行った。シール部材５と接着剤６とには試験例１の試料Ｎｏ．１−１と同じものを用い、接着剤６の占積率は試験例１の試料Ｎｏ．１−１と同じとした。

充放電後にセルスタックを解体してセルフレーム２のシール溝４８を目視にて確認した。シール部材５は、シール溝４８から脱落しておらず、接着剤６によりしっかり固定されていた。従って、硬化後の硬度が柔らかい接着剤６によりシール部材５をシール溝４８に固定することで、シール部材５のシール溝４８からの脱落を抑制できることが分かる。

本発明の一態様に係るレドックスフロー電池は、太陽光発電、風力発電などの新エネルギーの発電に対して、発電出力の変動の安定化、発電電力の余剰時の蓄電、負荷平準化などを目的とした用途に好適に利用することができる。また、本発明の一態様に係るレドックスフロー電池は、一般的な発電所に併設されて、瞬低・停電対策や負荷平準化を目的とした大容量の蓄電池としても好適に利用することができる。

１ レドックスフロー（ＲＦ）電池
２ セルフレーム
３ 双極板
４ 枠体
４１ 給液側片 ４２ 排液側片 ４３ 連結片
４４ 給液マニホールド ４５ 排液マニホールド
４４ａ、４５ａ マニホールドシール溝
４６ 給液ガイド溝 ４７ 排液ガイド溝
４８ シール溝
４８Ｌ 長直線部 ４８Ｓ 短直線部 ４８Ｃ 湾曲部
５ シール部材
６ 接着剤
１００ 電池セル
１０１ 隔膜 １０２ 正極セル １０３ 負極セル
１０４ 正極電極 １０５ 負極電極
１０６ 正極電解液タンク １０７ 負極電解液タンク
１０８、１０９ 供給導管 １１０、１１１ 排出導管
１１２、１１３ ポンプ
１２０ セルフレーム
１２１ 双極板
１２２ 枠体
１３１、１３２ 給液マニホールド
１３３、１３４ 排液マニホールド
１３５、１３６ 給液ガイド溝 １３７、１３８ 排液ガイド溝
１４０ シール部材
２００ セルスタック
２０１ 給排板
２１０、２２０ エンドプレート
３００ 液体漏洩試験用治具
３１０ セルフレーム相当部材
３１１ 凹部
３２０ 給排板相当部材
３２１ 供給孔 ３２２ 供給パイプ
３２３ 排出孔 ３２４ 排出パイプ

Claims (4)

1. 電池セルを構成する電極と接する双極板、及び前記双極板の周縁を囲むと共に、シール溝が形成された枠体を有するセルフレームと、前記シール溝に配置されて、前記電池セルへ供給する電解液の前記枠体外への漏洩を防止するシール部材とを備えるレドックスフロー電池であって、
   前記シール部材を前記シール溝に固定する接着剤を備え、
   前記接着剤の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さが１００以下であるレドックスフロー電池。
2. 前記接着剤の硬化後のタイプＡデュロメータ硬さが、前記シール部材のタイプＡデュロメータ硬さ以下である請求項１に記載のレドックスフロー電池。
3. 前記接着剤の材質は、シリコーン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、酢酸ビニル系接着剤、塩化ビニル系接着剤、及びラテックス系接着剤の中から選択される１種以上の材質である請求項１又は請求項２に記載のレドックスフロー電池。
4. 前記シール溝の体積をＶｇ（ｍｍ^３）、前記シール部材の体積をＶｓ（ｍｍ^３）、前記接着剤の体積をＶｂ（ｍｍ^３）とするとき、
   前記シール溝における前記接着剤の占積率｛（Ｖｂ／Ｖｇ）×１００｝は、｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×５０｝％以上｛（１−Ｖｓ／Ｖｇ）×１００｝％以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池。

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