JP3642660B2 - 電力貯蔵用2次電池 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に電力貯蔵用2次電池に関するものであり、より特定的には、自己放電電流を抑制することができるように改良された電力貯蔵用2次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は、従来のレドックスフロー型2次電池の概略図である。レドックスフロー型2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2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、両翼における電池反応は、次の式のようになる。
【0003】
【化1】
【0004】
従来の装置においては、図3を参照して、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て、電池セル1内に、充電された電解液が残存する。このため、次のような問題点があった。
【0005】
すなわち、電池セル1内の残存電解液が、停止中に、隔膜を介して拡散したり、また積層された電池セル内マニホールドを通して、自己放電するため、電池効率が低下する。また、充電状態の電解液中の、特に、五価バナジウムは酸化力が大きく、電池構成素材、特に隔膜材料、の劣化に強く影響し、装置の停止時にも、その劣化が促進され、装置の寿命を短くしていた。
【0006】
この問題点を解決するために、図4に示すようなレドックスフロー電池が提案されている(特願平8−78920号)。図4を参照して、電池セル1は、隔膜により分離された正極と負極を含む。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放電状態のもの(V4+)を蓄える、正極放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、負極液の放電状態のもの(V3+)を蓄える、負極放電電解液貯蔵タンク5を備える。電池セル1と正極放電電解液貯蔵タンク4との間に、放電状態の正極液(V4+)を正極放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、正極電解液貯蔵タンク4を電池セル1より上に設置し、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。
【0007】
当該装置は、電池セル1と負極放電電解液貯蔵タンクとの間に設けられ、放電状態の負極液を負極放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、正極放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。
【0008】
正極タンク2と正極放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から正極放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と負極放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から負極放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。
【0009】
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。
【0010】
ポンプを停止した後、正極放電電解液貯蔵タンク4から電池セル1の正極へ、放電電解液(V4+イオン)を送液し、負極放電電解液貯蔵タンク5から電池セル1の負極へ放電電解液(V3+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。こうすることで、システム停止中に、従来システムにおいてみられた自己放電やV5+イオンの強い酸化力による素材の劣化現象を極力低減できる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
図2に示す装置は、電池停止時に、電池セル内に放電状態の電解液を送り込み、残存電解液の充電の程度を下げることができる。これによって自己放電電流(シャント電流)も抑制することができる。
【0012】
しかしながら、放電状態の電解液でも、導電性の液体であるので、自己放電はすぐには止まらないという問題点があった。
【0013】
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、自己放電電流(シャント電流)の抑制効果が大きくなるように改良された電力貯蔵用2次電池を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力貯蔵用2次電池は、電池セルと、該電池セルへ循環供給する電解液を蓄える電解液貯蔵タンクとを備える。上記電池セルと上記電解液貯蔵タンクとの間に、該電池セルと該電解液貯蔵タンクとの間で上記電解液を流通させる電解液流通管路が設けられている。上記電解液流通管路に、該電解液流通管路内に気体を送り込むガス供給手段が連結されている。上記電池セルを複数個有している。上記電解液流通管路は枝分かれをして、上記複数個の電池セルのそれぞれに接続されている。上記電界液流通管路の上記電池セル同士を繋ぐ枝分かれ部分に、上記ガス供給手段が連結されている。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図について説明する。
【0019】
実施の形態1
図1は、実施の形態1に係るレドックスフロー型2次電池の概念図である。レドックスフロー型2次電池は、電池セル1と、電池セル1へ循環供給する電解液を蓄える電解液貯蔵タンク2,3を備える。電池セル1と電解液貯蔵タンク2,3との間に、電池セル1と電解液貯蔵タンク2,3との間で、電解液を流通させる電解液流通管路21a,21bが設けられている。電解液流通管路21a,21bに、電解液流通管路21a,21b内に不活性ガスまたは窒素ガスを送り込むガス供給手段が設けられている。ガス供給手段は、ガスボンベ20と、ガスボンベ20と電解液流通管路21a,21bとを接続するガス管路22a,22bで接続されている。ガス管路22a,22bには、バルブ23a,23bが設けられている。
【0020】
次に、動作について説明する。シャント電流は、電圧の異なる電池セルを、電解液が連結することによって流れる。本発明の実施の形態によれば、絶縁性に優れた窒素ガスや不活性ガス等を、電池停止時または電池待機時に、電解液流通管路内に注入して、電解液を追い出すので、自己放電電流(シャント電流)が抑制される。
【0021】
実施の形態2
図2は、実施の形態2に係るレドックスフロー型2次電池の概念図である。実施の形態2に係るレドックスフロー型2次電池は、電池セル1を複数個備えている。電解液流通管路21a,21bは枝分かれとして、複数個の電池セル1のそれぞれに接続されている。電解液流通管路の枝分かれ部分に、ガス供給手段の一部であるガス流路22a,22bが設けられている。電解液流通管路の枝分かれ部分にガス流路22a,22bを接続し、電解液流通管路21a,21b内に窒素ガスや不活性ガスを送り込むことにより、電解液流通管路21a,21b中の電解液が効率よく追い出される。その結果、自己放電電流(シャント電流)の抑制効果がさらに高められるという効果を奏する。
【0022】
【発明の効果】
本発明の電力貯蔵用2次電池によれば、電解液流通管路に、気体を送り込むガス供給手段が設けられているので、電解液流通管路中に気体を送り込むことができ、ひいては、電解液流通管路中の電解液を追い出すことができる。その結果、自己放電電流が抑制されるという効果を奏する。
【0023】
また、電解液流通管路の枝分かれ部分に、ガス供給手段が設けられているので、複数個の電池セルを備える場合においても、電解液を効率よく追い出すことができ、ひいては、自己放電電流を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1に係る電力貯蔵用2次電池の概念図である。
【図2】実施の形態2に係る電力貯蔵用2次電池の概念図である。
【図3】従来のレドックスフロー型2次電池の概念図である。
【図4】第2の従来の、レドックスフロー型2次電池の概念図である。
【符号の説明】
1 電池セル
2 正極タンク
3 負極タンク
20 ガスボンベ
21a,21b 電解液流通管路
22a,22b ガス流路
Claims (1)
- 電池セルと、
前記電池セルへ循環供給する電解液を蓄える電解液貯蔵タンクと、
前記電池セルと前記電解液貯蔵タンクとの間に設けられ、前記電池セルと前記電解液貯蔵タンクとの間で前記電解液を流通させる電解液流通管路と、
前記電解液流通管路に連結され、該電解液流通管路内に気体を送り込むガス供給手段と、を備え、
前記電池セルを複数個有し、
前記電解液流通管路は枝分かれをして、前記複数個の電池セルのそれぞれに接続されており、
前記電界液流通管路の前記電池セル同士を繋ぐ前記枝分かれ部分に、前記ガス供給手段が連結されている、電力貯蔵用2次電池。
Priority Applications (1)
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JP20748397A JP3642660B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | 電力貯蔵用2次電池 |
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JPH1154142A JPH1154142A (ja) | 1999-02-26 |
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JP20748397A Expired - Fee Related JP3642660B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | 電力貯蔵用2次電池 |
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JP (1) | JP3642660B2 (ja) |
-
1997
- 1997-08-01 JP JP20748397A patent/JP3642660B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH1154142A (ja) | 1999-02-26 |
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