JP3260280B2 - レドックスフロー型二次電池装置およびその運転方法 - Google Patents
レドックスフロー型二次電池装置およびその運転方法Info
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- JP3260280B2 JP3260280B2 JP09425696A JP9425696A JP3260280B2 JP 3260280 B2 JP3260280 B2 JP 3260280B2 JP 09425696 A JP09425696 A JP 09425696A JP 9425696 A JP9425696 A JP 9425696A JP 3260280 B2 JP3260280 B2 JP 3260280B2
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- positive electrode
- battery cell
- tank
- storage tank
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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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般にレドック
スフロー型二次電池装置に関するものであり、より特定
的には、システム起動時の応答性が高まり、システムの
信頼性が高まるように改良されたレドックスフロー型二
次電池装置に関する。この発明は、また、そのようなレ
ドックスフロー型二次電池装置の運転方法に関する。
スフロー型二次電池装置に関するものであり、より特定
的には、システム起動時の応答性が高まり、システムの
信頼性が高まるように改良されたレドックスフロー型二
次電池装置に関する。この発明は、また、そのようなレ
ドックスフロー型二次電池装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来のレドックスフロー型二次
電池装置の概略図である。レドックスフロー型二次電池
は、隔膜により分離された正極と負極とを含む、電池セ
ル１を備える。正極タンク２は、電池セル１の正極へ循
環供給する正極液を蓄える。負極タンク３は、電池セル
１の負極へ循環供給する負極液を蓄える。このレドック
スフロー型二次電池は、電池セル１の正極に正極タンク
２からの正極電解液を循環供給し、電池セル１の負極に
負極液タンク３から負極電解液を循環供給し、それぞれ
の電極上で、酸化還元反応を行なわせることにより、充
放電を行なう。正極液にＶ5+／Ｖ4+の硫酸溶液を用い、
負極液としてＶ2+／Ｖ3+の硫酸水溶液を用いた場合の、
両極における電池反応は、次の式のようになる。
電池装置の概略図である。レドックスフロー型二次電池
は、隔膜により分離された正極と負極とを含む、電池セ
ル１を備える。正極タンク２は、電池セル１の正極へ循
環供給する正極液を蓄える。負極タンク３は、電池セル
１の負極へ循環供給する負極液を蓄える。このレドック
スフロー型二次電池は、電池セル１の正極に正極タンク
２からの正極電解液を循環供給し、電池セル１の負極に
負極液タンク３から負極電解液を循環供給し、それぞれ
の電極上で、酸化還元反応を行なわせることにより、充
放電を行なう。正極液にＶ5+／Ｖ4+の硫酸溶液を用い、
負極液としてＶ2+／Ｖ3+の硫酸水溶液を用いた場合の、
両極における電池反応は、次の式のようになる。
【０００３】
【化１】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、停止時に、電解液をセルへ循環供給させるためのポ
ンプＰを停止する。このとき、その時点での充電状態に
応じた電解液が電池セル１内に残存する。さらに、この
電解液は、停止中に、隔膜を介して拡散したり、また積
層電池セル内のマニホールドを通して自己放電する。こ
のため、次のような問題点があった。
は、停止時に、電解液をセルへ循環供給させるためのポ
ンプＰを停止する。このとき、その時点での充電状態に
応じた電解液が電池セル１内に残存する。さらに、この
電解液は、停止中に、隔膜を介して拡散したり、また積
層電池セル内のマニホールドを通して自己放電する。こ
のため、次のような問題点があった。
【０００５】すなわち、電池システムを充電した後、停
止させ、再び起動させる際には、電池セル内の電解液が
自己放電している。その結果、正極タンクまたは負極タ
ンクから電解液を、ポンプ力により配管を経由して、電
池セルへと送液し、電池セルから出力を得るには、分オ
ーダの時間を要するため、応答性が悪いという問題点が
あった。
止させ、再び起動させる際には、電池セル内の電解液が
自己放電している。その結果、正極タンクまたは負極タ
ンクから電解液を、ポンプ力により配管を経由して、電
池セルへと送液し、電池セルから出力を得るには、分オ
ーダの時間を要するため、応答性が悪いという問題点が
あった。
【０００６】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、システム起動時の応答性が高
まり、システムの信頼性が高まるように改良された、レ
ドックスフロー型二次電池装置を提供することにある。
るためになされたもので、システム起動時の応答性が高
まり、システムの信頼性が高まるように改良された、レ
ドックスフロー型二次電池装置を提供することにある。
【０００７】この発明の他の目的は、システム起動時の
応答性が高まり、システムの信頼性が高まるように改良
された、レドックスフロー型二次電池装置の運転方法を
提供することにある。
応答性が高まり、システムの信頼性が高まるように改良
された、レドックスフロー型二次電池装置の運転方法を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の局面に
従うレドックスフロー型二次電池装置は、電極に電解液
を循環供給し、該電極上で酸化還元反応を行なわせるこ
とにより、充放電を行なうレドックスフロー型二次電池
装置に係る。当該レドックスフロー型二次電池装置は、
隔膜により分離された正極と負極とを含む、電池セルを
備える。当該装置は、上記電池セルの上記正極へ循環供
給する正極液を蓄える正極タンクと、上記電池セルの上
記負極へ循環供給する負極液を蓄える負極タンクとを備
える。当該装置はさらに、上記電池セルの上記正極へ供
給する上記正極液の充電状態のものを蓄える、正極充電
電解液貯蔵タンクと、上記電池セルの上記負極へ供給す
る、上記負極液の充電状態のものを蓄える、負極充電電
解液貯蔵タンクとを備える。上記電池セルと上記正極充
電電解液貯蔵タンクとの間に、当該レドックスフロー型
二次電池装置の起動時、充電状態の上記負極液を上記負
極充電電解液貯蔵タンクから上記電池セルへ供給する第
１の管路が設けられている。上記電池セルと上記負極充
電電解液貯蔵タンクの間に、当該レドックスフロー型二
次電池装置の起動時、充電状態の上記負極液を上記負極
充電電解液貯蔵タンクから上記電池セルへ供給する第２
の管路が設けられている。上記正極充電電解液貯蔵タン
クと上記正極タンクとの間に、充電後、充電状態の上記
正極液を上記正極タンクから上記正極充電電解液貯蔵タ
ンクに送り込む第３の管路が設けられている。上記負極
充電電解液貯蔵タンクと上記負極タンクとの間に、充電
後、充電状態の上記負極液を上記負極タンクから上記負
極充電電解液貯蔵タンクに送り込む第４の管路が設けら
れている。上記電池セルと上記正極タンクとを、上記電
池セル内の正極液を上記正極タンクに排出する第５の管
路が直接結んでいる。上記電池セルと上記負極タンクと
を、上記電池セル内の負極液を上記負極タンクに排出す
る第６の管路が直接結んでいる。上記電池セルと上記正
極タンクとの間に、上記正極タンクから上記電池セル内
へ正極液を送り込むための第７の管路が設けられてい
る。上記電池セルと上記負極タンクとの間に、上記負極
タンクから上記電池セル内へ負極液を送り込むため第８
の管路が設けられている。上記正極充電電解液貯蔵タン
クは上記電池セルより上方に配置されている。上記第１
の管路内に、該第１の管路の開閉を行なう第１のバルブ
が設けられている。上記負極充電電解液貯蔵タンクは上
記電池セルより上方に配置されている。上記第２の管路
内に、該第２の管路の開閉を行なう第２のバルブが設け
られている。
従うレドックスフロー型二次電池装置は、電極に電解液
を循環供給し、該電極上で酸化還元反応を行なわせるこ
とにより、充放電を行なうレドックスフロー型二次電池
装置に係る。当該レドックスフロー型二次電池装置は、
隔膜により分離された正極と負極とを含む、電池セルを
備える。当該装置は、上記電池セルの上記正極へ循環供
給する正極液を蓄える正極タンクと、上記電池セルの上
記負極へ循環供給する負極液を蓄える負極タンクとを備
える。当該装置はさらに、上記電池セルの上記正極へ供
給する上記正極液の充電状態のものを蓄える、正極充電
電解液貯蔵タンクと、上記電池セルの上記負極へ供給す
る、上記負極液の充電状態のものを蓄える、負極充電電
解液貯蔵タンクとを備える。上記電池セルと上記正極充
電電解液貯蔵タンクとの間に、当該レドックスフロー型
二次電池装置の起動時、充電状態の上記負極液を上記負
極充電電解液貯蔵タンクから上記電池セルへ供給する第
１の管路が設けられている。上記電池セルと上記負極充
電電解液貯蔵タンクの間に、当該レドックスフロー型二
次電池装置の起動時、充電状態の上記負極液を上記負極
充電電解液貯蔵タンクから上記電池セルへ供給する第２
の管路が設けられている。上記正極充電電解液貯蔵タン
クと上記正極タンクとの間に、充電後、充電状態の上記
正極液を上記正極タンクから上記正極充電電解液貯蔵タ
ンクに送り込む第３の管路が設けられている。上記負極
充電電解液貯蔵タンクと上記負極タンクとの間に、充電
後、充電状態の上記負極液を上記負極タンクから上記負
極充電電解液貯蔵タンクに送り込む第４の管路が設けら
れている。上記電池セルと上記正極タンクとを、上記電
池セル内の正極液を上記正極タンクに排出する第５の管
路が直接結んでいる。上記電池セルと上記負極タンクと
を、上記電池セル内の負極液を上記負極タンクに排出す
る第６の管路が直接結んでいる。上記電池セルと上記正
極タンクとの間に、上記正極タンクから上記電池セル内
へ正極液を送り込むための第７の管路が設けられてい
る。上記電池セルと上記負極タンクとの間に、上記負極
タンクから上記電池セル内へ負極液を送り込むため第８
の管路が設けられている。上記正極充電電解液貯蔵タン
クは上記電池セルより上方に配置されている。上記第１
の管路内に、該第１の管路の開閉を行なう第１のバルブ
が設けられている。上記負極充電電解液貯蔵タンクは上
記電池セルより上方に配置されている。上記第２の管路
内に、該第２の管路の開閉を行なう第２のバルブが設け
られている。
【０００９】この発明の第２の局面に従うレドックスフ
ロー型二次電池装置の運転方法は、隔膜により分離され
た正極と負極、を含む電池セルと、上記電池セルの上記
正極へ循環供給する正極液を蓄える正極タンクと、上記
電池セルの上記負極へ循環供給する負極液を蓄える負極
タンクと、上記電池セルの上記正極へ供給する、上記正
極液の充電状態のものを蓄える、正極充電電解液貯蔵タ
ンクと、上記電池セルの上記負極へ供給する、上記負極
液の充電状態のものを蓄える、負極充電電解液貯蔵タン
クと、上記電池セルと上記正極充電電解液貯蔵タンクと
の間に設けられ、充電状態の上記正極液を上記正極充電
電解液貯蔵タンクから上記電池セルへ送り込む第１の管
路と、上記電池セルと上記負極充電電解液貯蔵タンクと
の間に設けられ、充電状態の上記負極液を上記負極充電
電解液貯蔵タンクから上記電池セルへ送り込む第２の管
路と、上記正極充電電解液貯蔵タンクと上記正極タンク
との間に設けられ、充電状態の上記正極液を上記正極タ
ンクから上記正極充電電解液貯蔵タンクに導く第３の管
路と、上記負極充電電解液貯蔵タンクと上記負極タンク
との間に設けられ、充電状態の上記負極液を上記負極タ
ンクから上記負極充電電解液貯蔵タンクに導く第４の管
路と、上記電池セルと上記正極タンクとの間に設けら
れ、上記電池セル内の正極液を上記正極タンクに排出す
るための第５の管路と、上記電池セルと上記負極タンク
との間に設けられ、上記電池セル内の負極液を上記負極
タンクに排出するための第６の管路と、上記電池セルと
上記正極タンクとの間に設けられ、上記正極タンクから
上記電池セル内へ正極液を送り込むための第７の管路
と、上記電池セルと上記負極タンクとの間に設けられ、
上記負極タンクから上記電池セル内へ負極液を送り込む
ための第８の管路と、を備えたレドックスフロー型二次
電池装置の運転方法に係る。充電後、上記第３の管路を
通じて、充電状態の上記正極液を上記正極タンクから上
記正極充電電解液貯蔵タンクに送り込み、かつ上記第４
の管路を通じて、充電状態の上記負極液を上記負極タン
クから上記負極充電電解液貯蔵タンクに送り込む。当該
装置の起動時に、上記第１の管路を通じて、上記正極充
電電解液貯蔵タンクから上記正極に、充電状態にある正
極電解液を供給し、かつ上記第２の管路を通じて、上記
負極充電電解液貯蔵タンクから上記負極に、充電状態に
ある負極電極液を供給する。
ロー型二次電池装置の運転方法は、隔膜により分離され
た正極と負極、を含む電池セルと、上記電池セルの上記
正極へ循環供給する正極液を蓄える正極タンクと、上記
電池セルの上記負極へ循環供給する負極液を蓄える負極
タンクと、上記電池セルの上記正極へ供給する、上記正
極液の充電状態のものを蓄える、正極充電電解液貯蔵タ
ンクと、上記電池セルの上記負極へ供給する、上記負極
液の充電状態のものを蓄える、負極充電電解液貯蔵タン
クと、上記電池セルと上記正極充電電解液貯蔵タンクと
の間に設けられ、充電状態の上記正極液を上記正極充電
電解液貯蔵タンクから上記電池セルへ送り込む第１の管
路と、上記電池セルと上記負極充電電解液貯蔵タンクと
の間に設けられ、充電状態の上記負極液を上記負極充電
電解液貯蔵タンクから上記電池セルへ送り込む第２の管
路と、上記正極充電電解液貯蔵タンクと上記正極タンク
との間に設けられ、充電状態の上記正極液を上記正極タ
ンクから上記正極充電電解液貯蔵タンクに導く第３の管
路と、上記負極充電電解液貯蔵タンクと上記負極タンク
との間に設けられ、充電状態の上記負極液を上記負極タ
ンクから上記負極充電電解液貯蔵タンクに導く第４の管
路と、上記電池セルと上記正極タンクとの間に設けら
れ、上記電池セル内の正極液を上記正極タンクに排出す
るための第５の管路と、上記電池セルと上記負極タンク
との間に設けられ、上記電池セル内の負極液を上記負極
タンクに排出するための第６の管路と、上記電池セルと
上記正極タンクとの間に設けられ、上記正極タンクから
上記電池セル内へ正極液を送り込むための第７の管路
と、上記電池セルと上記負極タンクとの間に設けられ、
上記負極タンクから上記電池セル内へ負極液を送り込む
ための第８の管路と、を備えたレドックスフロー型二次
電池装置の運転方法に係る。充電後、上記第３の管路を
通じて、充電状態の上記正極液を上記正極タンクから上
記正極充電電解液貯蔵タンクに送り込み、かつ上記第４
の管路を通じて、充電状態の上記負極液を上記負極タン
クから上記負極充電電解液貯蔵タンクに送り込む。当該
装置の起動時に、上記第１の管路を通じて、上記正極充
電電解液貯蔵タンクから上記正極に、充電状態にある正
極電解液を供給し、かつ上記第２の管路を通じて、上記
負極充電電解液貯蔵タンクから上記負極に、充電状態に
ある負極電極液を供給する。
【００１０】この発明に係るレドックスフロー型二次電
池によれば、充電状態の電解液を電池セルへ送り込むこ
とができるので、システム起動時、瞬時に出力が得られ
る。
池によれば、充電状態の電解液を電池セルへ送り込むこ
とができるので、システム起動時、瞬時に出力が得られ
る。
【００１１】また、この発明の他の局面に従うレドック
スフロー型二次電池装置の運転方法によれば、充電状態
の電解液を電池セルへ送り込むので、システム起動時、
瞬時に、出力が得られる。
スフロー型二次電池装置の運転方法によれば、充電状態
の電解液を電池セルへ送り込むので、システム起動時、
瞬時に、出力が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施の形態に係るレドッ
クスフロー型二次電池の概念図である。
クスフロー型二次電池の概念図である。
【００１４】本発明の実施の形態に係るレドックスフロ
ー型二次電池は、隔膜により分離された正極と負極を含
む、電池セル１を備える。電池セル１の正極へ、正極タ
ンク２から、正極液が、ポンプＰにより循環供給される
ようになっている。電池セル１の負極へ、負極タンク３
から、ポンプＰにより負極液が循環供給されるようにな
っている。当該装置は、電池セル１の正極へ供給する正
極液の充電状態のもの（Ｖ5+）を蓄える、正極充電電解
液貯蔵タンク４を備える。当該装置は、また、電池セル
１の負極へ供給する、負極液の充電状態のもの（Ｖ2+）
を蓄える、負極充電電解液貯蔵タンク５を備える。電池
セル１と正極充電電解液貯蔵タンク４との間に、充電状
態の正極液（Ｖ5+）を正極充電電解液貯蔵タンク４から
電池セル１へ送り込む第１の送液手段を備える。第１の
送液手段は、正極充電電解液貯蔵タンク４を電池セル１
より上に配置し、さらに、電池セル１に繋ぐ第１の管路
６を含めることによって構成される。第１の管路６内
に、該第１の管路６の開閉を行なう第１のバルブ７が設
けられている。
ー型二次電池は、隔膜により分離された正極と負極を含
む、電池セル１を備える。電池セル１の正極へ、正極タ
ンク２から、正極液が、ポンプＰにより循環供給される
ようになっている。電池セル１の負極へ、負極タンク３
から、ポンプＰにより負極液が循環供給されるようにな
っている。当該装置は、電池セル１の正極へ供給する正
極液の充電状態のもの（Ｖ5+）を蓄える、正極充電電解
液貯蔵タンク４を備える。当該装置は、また、電池セル
１の負極へ供給する、負極液の充電状態のもの（Ｖ2+）
を蓄える、負極充電電解液貯蔵タンク５を備える。電池
セル１と正極充電電解液貯蔵タンク４との間に、充電状
態の正極液（Ｖ5+）を正極充電電解液貯蔵タンク４から
電池セル１へ送り込む第１の送液手段を備える。第１の
送液手段は、正極充電電解液貯蔵タンク４を電池セル１
より上に配置し、さらに、電池セル１に繋ぐ第１の管路
６を含めることによって構成される。第１の管路６内
に、該第１の管路６の開閉を行なう第１のバルブ７が設
けられている。
【００１５】当該装置は、電池セル１と負極充電電解液
貯蔵タンク５との間に設けられ、充電状態の負極液を負
極充電電解液貯蔵タンク５から電池セル１へ送り込む第
２の送液手段とを備える。第２の送液手段は、正極充電
電解液貯蔵タンク５を電池セル１より上に配置し、さら
に、電池セル１に繋ぐ第２の管路８を含めることによっ
て構成される。第２の管路８内に、該第２の管路８の開
閉を行なう第２のバルブ９が設けられている。
貯蔵タンク５との間に設けられ、充電状態の負極液を負
極充電電解液貯蔵タンク５から電池セル１へ送り込む第
２の送液手段とを備える。第２の送液手段は、正極充電
電解液貯蔵タンク５を電池セル１より上に配置し、さら
に、電池セル１に繋ぐ第２の管路８を含めることによっ
て構成される。第２の管路８内に、該第２の管路８の開
閉を行なう第２のバルブ９が設けられている。
【００１６】正極タンク２と正極充電電解液貯蔵タンク
４は、管路１０で接続されている。管路１０には、正極
タンク２から正極充電電解液貯蔵タンク４へ液を送液す
るポンプＰが設けられている。負極タンク３と負極充電
電解液貯蔵タンク５は、管路１１で結ばれている。管路
１１内には、負極タンク３から負極充電電解液貯蔵タン
ク５へ液を送液するポンプＰが設けられている。
４は、管路１０で接続されている。管路１０には、正極
タンク２から正極充電電解液貯蔵タンク４へ液を送液す
るポンプＰが設けられている。負極タンク３と負極充電
電解液貯蔵タンク５は、管路１１で結ばれている。管路
１１内には、負極タンク３から負極充電電解液貯蔵タン
ク５へ液を送液するポンプＰが設けられている。
【００１７】図示しないが、電池セル１は、該電池セル
の充電状態を検知する充電状態検知手段を有している。
の充電状態を検知する充電状態検知手段を有している。
【００１８】次に、動作について説明する。電池システ
ム充電後、電池セル１内には、負極ではＶ2+イオン、正
極ではＶ5+イオンが主として残存している。この量は、
電池停止時の充電状態に応じる。９０％の充電状態で
は、負極ではＶ2+イオンが９０％、Ｖ3+イオンが１０
％、正極ではＶ5+イオンが９０％、Ｖ4+イオンが１０％
となる。
ム充電後、電池セル１内には、負極ではＶ2+イオン、正
極ではＶ5+イオンが主として残存している。この量は、
電池停止時の充電状態に応じる。９０％の充電状態で
は、負極ではＶ2+イオンが９０％、Ｖ3+イオンが１０
％、正極ではＶ5+イオンが９０％、Ｖ4+イオンが１０％
となる。
【００１９】ポンプを停止した後、停止期間中に、徐々
に、セル内電解液は自己放電し、負極ではＶ2+イオンが
Ｖ3+イオンへ、正極ではＶ5+イオンがＶ4+イオンへと変
化する。
に、セル内電解液は自己放電し、負極ではＶ2+イオンが
Ｖ3+イオンへ、正極ではＶ5+イオンがＶ4+イオンへと変
化する。
【００２０】システム起動時に、正極充電電解液貯蔵タ
ンク４から電池セル１の正極へ、充電電解液（Ｖ5+イオ
ン）を送液し、負極充電電解液貯蔵タンク５から電池セ
ル１の負極へ充電電解液（Ｖ2+イオン）を送液し、電池
セルの残存電解液を、それぞれ正極タンク２、負極タン
ク３へと戻す。この動作により、瞬時に、充電電解液が
電池セルへと送液されて電池セル内が充電電解液で満た
される。こうすることで、システム起動時、瞬時に、出
力が得られ、その間にポンプを起動させ、正極タンク
（負極タンク）から電池セルへと、電解液を循環させる
ことにより、通常の運転モードに入る。なお、正極充電
電解液貯蔵タンク４（負極充電電解液貯蔵タンク５）が
空になった際には、正極タンク２（負極タンク３）が充
電状態になっている際に、適宜送液することで、繰返し
使用することが可能となる。
ンク４から電池セル１の正極へ、充電電解液（Ｖ5+イオ
ン）を送液し、負極充電電解液貯蔵タンク５から電池セ
ル１の負極へ充電電解液（Ｖ2+イオン）を送液し、電池
セルの残存電解液を、それぞれ正極タンク２、負極タン
ク３へと戻す。この動作により、瞬時に、充電電解液が
電池セルへと送液されて電池セル内が充電電解液で満た
される。こうすることで、システム起動時、瞬時に、出
力が得られ、その間にポンプを起動させ、正極タンク
（負極タンク）から電池セルへと、電解液を循環させる
ことにより、通常の運転モードに入る。なお、正極充電
電解液貯蔵タンク４（負極充電電解液貯蔵タンク５）が
空になった際には、正極タンク２（負極タンク３）が充
電状態になっている際に、適宜送液することで、繰返し
使用することが可能となる。
【００２１】
【実施例】以下、この発明の実施例を比較例とともに説
明する。
明する。
【００２２】比較例１ 電池セルとして約２０ｋＷの電力を充放電できるもの
と、正負各３００リットル程度の電解液を貯蔵したタン
ク２基とを備えたレドックスフロー型二次電池システム
を構成した。電解液として、負極には３価のバナジウム
を硫酸に溶解したものを準備し、正極には４価のバナジ
ウムを硫酸に溶解したものを準備した。いずれも、バナ
ジウム濃度は１モル／ｌ、硫酸濃度は３モル／ｌとし
た。このシステムを用いて、充電した後、４８時間放置
した。再起動させたところ、応答時間は約５分間を要し
た。
と、正負各３００リットル程度の電解液を貯蔵したタン
ク２基とを備えたレドックスフロー型二次電池システム
を構成した。電解液として、負極には３価のバナジウム
を硫酸に溶解したものを準備し、正極には４価のバナジ
ウムを硫酸に溶解したものを準備した。いずれも、バナ
ジウム濃度は１モル／ｌ、硫酸濃度は３モル／ｌとし
た。このシステムを用いて、充電した後、４８時間放置
した。再起動させたところ、応答時間は約５分間を要し
た。
【００２３】実施例１ 比較例のシステムに、図１に示すような、レドックスフ
ロー型二次電池システムを構成した。その他は比較例１
と同一の条件にした。
ロー型二次電池システムを構成した。その他は比較例１
と同一の条件にした。
【００２４】充電後、ポンプを停止し、４８時間放置し
た。再起動させる際、セル上部の正極充電電解液貯蔵タ
ンク４、負極充電電解液貯蔵タンク５から電池セル１へ
と送液がなされるようにバルブ７，９を開放し、電池セ
ル１の電圧が１．３Ｖ／セル以上となるまで、この操作
を繰返した。その後、バルブ７，９を閉め、ポンプＰを
起動させながら、再起動（放電運動）したところ、応答
時間は約１０秒間であった。
た。再起動させる際、セル上部の正極充電電解液貯蔵タ
ンク４、負極充電電解液貯蔵タンク５から電池セル１へ
と送液がなされるようにバルブ７，９を開放し、電池セ
ル１の電圧が１．３Ｖ／セル以上となるまで、この操作
を繰返した。その後、バルブ７，９を閉め、ポンプＰを
起動させながら、再起動（放電運動）したところ、応答
時間は約１０秒間であった。
【００２５】実施例２ 実施例１のシステムに、さらに、正極タンク２から正極
充電電解液貯蔵タンク４へ送液するための配管１０とポ
ンプＰを設け、負極タンク３から負極充電電解液貯蔵タ
ンク５へ送液するための配管１１とポンプＰを設けた。
充電電解液貯蔵タンク４へ送液するための配管１０とポ
ンプＰを設け、負極タンク３から負極充電電解液貯蔵タ
ンク５へ送液するための配管１１とポンプＰを設けた。
【００２６】実施例１と同様に放電終了し再び充電した
後、正極タンク２から正極充電電解液貯蔵タンク４へ電
解液を送液し、負極タンク３から負極充電電解液貯蔵タ
ンク５へ電解液を送液し、空になった正極充電電解液貯
蔵タンク４と負極充電電解液貯蔵タンク５を満たす操作
を実施した。再度、実施例１と同様の操作を実施したと
ころ、応答時間は約１０秒間であった。
後、正極タンク２から正極充電電解液貯蔵タンク４へ電
解液を送液し、負極タンク３から負極充電電解液貯蔵タ
ンク５へ電解液を送液し、空になった正極充電電解液貯
蔵タンク４と負極充電電解液貯蔵タンク５を満たす操作
を実施した。再度、実施例１と同様の操作を実施したと
ころ、応答時間は約１０秒間であった。
【００２７】実施例３ 実施例１のシステムにおいて、放置時間を６時間とした
後、同様の操作を試みたところ、応答時間は約７秒間で
あった。
後、同様の操作を試みたところ、応答時間は約７秒間で
あった。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したとおりこの発明に係るレド
ックスフロー型二次電池装置およびその運転方法によれ
ば、正極充電電解液貯蔵タンクおよび負極充電電解液貯
蔵タンクを電池セルの上方へと配置しているので、ポン
プなどの起動力を用いず、簡便なバルブ操作のみで、電
池システム起動時の電池セル内に残存する、自己放電し
た電解液を、自己放電していない充電電解液と瞬時に置
換できる。ひいては、余分な動力が不要であり、応答速
度も速くできる。
ックスフロー型二次電池装置およびその運転方法によれ
ば、正極充電電解液貯蔵タンクおよび負極充電電解液貯
蔵タンクを電池セルの上方へと配置しているので、ポン
プなどの起動力を用いず、簡便なバルブ操作のみで、電
池システム起動時の電池セル内に残存する、自己放電し
た電解液を、自己放電していない充電電解液と瞬時に置
換できる。ひいては、余分な動力が不要であり、応答速
度も速くできる。
【００２９】さらに、システムの応答性が改善されるた
め、より即応性の必要な電力系統における周波数調整機
能や、非常時の電源としての機能も高まる。
め、より即応性の必要な電力系統における周波数調整機
能や、非常時の電源としての機能も高まる。
【図１】本発明に係るレドックスフロー型二次電池装置
の概略図である。
の概略図である。
【図２】従来のレドックスフロー型二次電池装置の概略
図である。
図である。
１ 電池セル ２ 正極タンク ３ 負極タンク ４ 正極充電電解液貯蔵タンク ５ 負極充電電解液貯蔵タンク ６ 第１の管路 ７ 第１のバルブ ８ 第２の管路 ９ 第２のバルブ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−35461（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/18 H01M 8/04
Claims (4)
- 【請求項１】 電極に電解液を循環供給し、該電極上で
酸化還元反応を行なわせることにより、充放電を行なう
レドックスフロー型二次電池装置であって、 隔膜により分離された正極と負極、を含む電池セルと、 前記電池セルの前記正極へ循環供給する正極液を蓄える
正極タンクと、 前記電池セルの前記負極へ循環供給する負極液を蓄える
負極タンクと、 前記電池セルの前記正極へ供給する、前記正極液の充電
状態のものを蓄える、正極充電電解液貯蔵タンクと、 前記電池セルの前記負極へ供給する、前記負極液の充電
状態のものを蓄える、負極充電電解液貯蔵タンクと、 前記電池セルと前記正極充電電解液貯蔵タンクとの間に
設けられ、当該レドックスフロー型二次電池装置の起動
時、充電状態の前記正極液を前記正極充電電解液貯蔵タ
ンクから前記電池セルへ供給する第１の管路と、 前記電池セルと前記負極充電電解液貯蔵タンクとの間に
設けられ、当該レドックスフロー型二次電池装置の起動
時、充電状態の前記負極液を前記負極充電電解液貯蔵タ
ンクから前記電池セルへ供給する第２の管路と、 前記正極充電電解液貯蔵タンクと前記正極タンクとの間
に設けられ、充電後、充電状態の前記正極液を前記正極
タンクから前記正極充電電解液貯蔵タンクに送り込む第
３の管路と、 前記負極充電電解液貯蔵タンクと前記負極タンクとの間
に設けられ、充電後、充電状態の前記負極液を前記負極
タンクから前記負極充電電解液貯蔵タンクに送り込む第
４の管路と、 前記電池セルと前記正極タンクとを直接結び、前記電池
セル内の正極液を前記正極タンクに排出する第５の管路
と、 前記電池セルと前記負極タンクとを直接結び、前記電池
セル内の負極液を前記負極タンクに排出する第６の管路
と、 前記電池セルと前記正極タンクとの間に設けられ、前記
正極タンクから前記電池セル内へ正極液を送り込むため
の第７の管路と、 前記電池セルと前記負極タンクとの間に設けられ、前記
負極タンクから前記電池セル内へ負極液を送り込むため
の第８の管路と、を備え、 前記正極充電電解液貯蔵タンクは前記電池セルより上方
に配置されており、 前記第１の管路内に、該第１の管路の開閉を行なう第１
のバルブが設けられており、 前記負極充電電解液貯蔵タンクは前記電池セルより上方
に配置されており、 前記第２の管路内に、該第２の管路の開閉を行なう第２
のバルブが設けられている、レドックスフロー型二次電
池装置。 - 【請求項２】 前記電池セル内の電解液の充電状態を検
知する充電状態検知手段をさらに備える、請求項１に記
載のレドックスフロー型二次電池装置。 - 【請求項３】 隔膜により分離された正極と負極、を含
む電池セルと、 前記電池セルの前記正極へ循環供給する正極液を蓄える
正極タンクと、 前記電池セルの前記負極へ循環供給する負極液を蓄える
負極タンクと、 前記電池セルの前記正極へ供給する、前記正極液の充電
状態のものを蓄える、正極充電電解液貯蔵タンクと、 前記電池セルの前記負極へ供給する、前記負極液の充電
状態のものを蓄える、負極充電電解液貯蔵タンクと、 前記電池セルと前記正極充電電解液貯蔵タンクとの間に
設けられ、充電状態の前記正極液を前記正極充電電解液
貯蔵タンクから前記電池セルへ送り込む第１の管路と、 前記電池セルと前記負極充電電解液貯蔵タンクとの間に
設けられ、充電状態の前記負極液を前記負極充電電解液
貯蔵タンクから前記電池セルへ送り込む第２の管路と、 前記正極充電電解液貯蔵タンクと前記正極タンクとの間
に設けられ、充電状態の前記正極液を前記正極タンクか
ら前記正極充電電解液貯蔵タンクに導く第３の管路と、 前記負極充電電解液貯蔵タンクと前記負極タンクとの間
に設けられ、充電状態の前記負極液を前記負極タンクか
ら前記負極充電電解液貯蔵タンクに導く第４の管路と、 前記電池セルと前記正極タンクとの間に設けられ、前記
電池セル内の正極液を 前記正極タンクに排出するための
第５の管路と、 前記電池セルと前記負極タンクとの間に設けられ、前記
電池セル内の負極液を前記負極タンクに排出するための
第６の管路と、 前記電池セルと前記正極タンクとの間に設けられ、前記
正極タンクから前記電池セル内へ正極液を送り込むため
の第７の管路と、 前記電池セルと前記負極タンクとの間に設けられ、前記
負極タンクから前記電池セル内へ負極液を送り込むため
の第８の管路と、 を備えたレドックスフロー型二次電池装置の運転方法に
おいて、 充電後、前記第３の管路を通じて、充電状態の前記正極
液を前記正極タンク から前記正極充電電解液貯蔵タンク
に送り込み、かつ前記第４の管路を通じて、充電状態の
前記負極液を前記負極タンクから前記負極充電電解液貯
蔵タンクに送り込む工程と、 該装置の起動時に、前記第１の管路を通じて、前記正極
充電電解液貯蔵タンクから前記正極に、充電状態にある
正極電解液を供給し、かつ前記第２の管路を通じて、前
記負極充電電解液貯蔵タンクから前記負極に、充電状態
にある負極電極液を供給する工程とをさらに備える、レ
ドックスフロー型二次電池装置の運転方法。 - 【請求項４】 前記電池セル内の電解液の充電状態を検
知し、その検知結果に応じて、充電状態にある前記正極
電解液および充電状態にある前記負極電解液の送液量を
制御する、請求項３に記載の、レドックスフロー型二次
電池装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09425696A JP3260280B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | レドックスフロー型二次電池装置およびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09425696A JP3260280B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | レドックスフロー型二次電池装置およびその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283169A JPH09283169A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3260280B2 true JP3260280B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=14105217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09425696A Expired - Fee Related JP3260280B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | レドックスフロー型二次電池装置およびその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260280B2 (ja) |
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| US8277964B2 (en) | 2004-01-15 | 2012-10-02 | Jd Holding Inc. | System and method for optimizing efficiency and power output from a vanadium redox battery energy storage system |
| JP4810068B2 (ja) * | 2004-04-09 | 2011-11-09 | 株式会社リコー | 燃料電池システム及び画像形成装置 |
| US7740977B2 (en) * | 2007-03-26 | 2010-06-22 | Jd Holding Inc. | Vanadium redox battery incorporating multiple electrolyte reservoirs |
| US10651492B2 (en) | 2010-06-22 | 2020-05-12 | Vrb Energy Inc. | Integrated system for electrochemical energy storage system |
| CN103620845B (zh) * | 2011-06-27 | 2016-10-05 | 住友电气工业株式会社 | 氧化还原液流电池 |
| US10141594B2 (en) | 2011-10-07 | 2018-11-27 | Vrb Energy Inc. | Systems and methods for assembling redox flow battery reactor cells |
| US9853454B2 (en) | 2011-12-20 | 2017-12-26 | Jd Holding Inc. | Vanadium redox battery energy storage system |
| KR101357822B1 (ko) * | 2012-11-08 | 2014-02-05 | 한국과학기술원 | 분로전류를 방지한 레독스 흐름전지 |
| CN103762377B (zh) * | 2014-01-27 | 2016-03-16 | 中国东方电气集团有限公司 | 钒电池及其电解液再平衡的方法 |
| KR101909731B1 (ko) * | 2016-08-31 | 2018-10-18 | 롯데케미칼 주식회사 | 레독스 흐름 전지 |
| CN114263567B (zh) * | 2021-12-08 | 2024-04-02 | 广东力恒新能源科技有限公司 | 一种铁铬液流储能电池系统 |
-
1996
- 1996-04-16 JP JP09425696A patent/JP3260280B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09283169A (ja) | 1997-10-31 |
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