JP6739810B2 - 水系レドックスフロー電池用有機系正極活物質 - Google Patents
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Description
本出願は、２０１６年９月２２日付韓国特許出願第１０−２０１６−０１２１６４４号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容を本明細書の一部として含む。
本発明は、水系レドックスフロー電池用有機系正極活物質に係り、より詳しくは、有機系正極活物質を適用して従来の水系レドックスフロー電池の短所を補完する技術に関する。
経済性と共に長い寿命を持つ二次電池のレドックスフロー電池が脚光を浴びている。既存のリチウム、ソジウムを使った二次電池とは違って、レドックスフロー電池の場合、溶媒の中に活物質が溶けている状態で正極と負極で各々の活物質が酸化還元反応を経て、充電及び放電される容量発現メカニズムを有する。このように、電極の活物質が溶媒に溶けて反応する二次電池であるため、負極電解液と正極電解液で使われる電解液にそれぞれ溶かしてくれる活物質の酸化還元対（Ｒｅｄｏｘ ｃｏｕｐｌｅ）の標準還元電位を異にすると、このそれぞれの電位差によってセルの作動電圧が決まる特性を有する。
また、外部タンクで供給される電解液の酸化還元反応によって容量が発現されるので、外部の貯蔵タンクの大きさを調節することによる全体セルの容量調節が容易いという長所が存在する。これに加え、活物質であるレドックスカップルの酸化還元反応が正極と負極の表面で発生するので、電極活物質の内部にイオンが挿入／脱離される反応を経る既存の電池（例；リチウムイオン電池）に比べて電極の退化が少なくて寿命特性に優れる長所がある。 このようなレドックスフロー電池の活物質と溶媒としては、主にバナジウム系の塩と水が主に使われてきた。代表的に、全バナジウム系レドックスフロー電池があるが、正極電解液と負極電解液にバナジウム塩を溶かして使用する。
中大型エネルギー貯蔵システムの場合、周りの環境、すなわち、温度などに影響を受けない点も重要な特性になるが、このような点を始めとして、既存の水系システムの改善が求められている実情である。全バナジウム系電池の場合、水を溶媒と使用するので、幾つか短所が表れた。一つ目は、水の電位窓（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｎｄｏｗ）である１．２３Ｖより高い電位でセルを駆動すると、溶媒の分解による電解液の損失が発生し、これによって水系レドックスフロー電池の場合、作動電圧での限界を表すという点である。
次に、水の熱力学的特性により、０℃以下では駆動し難いので、使用環境で制約が発生するという点である。さらに、全バナジウム系電池の活物質による短所が存在するが、これは正極活物質の高温沈殿に起因する。最も広く知られている硫酸を基盤とした全バナジウム系レドックスフロー電池の活物質の場合、４０℃くらいで５価のバナジウムが五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）に沈殿される現象がＭ．Ｓｋｙｌｌａｓ−Ｋａｚａｃｏｓの１９９０年論文のＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＳＴＲＹ，２０，４６３−４６７に開示されたことがある。このような特性により、硫酸を基盤とした全バナジウム系レドックスフロー電池の電解液の場合、容量と直結する溶質の濃度さえもこの沈殿によって阻害される短所を示す。高容量、長寿命と共に高信頼性が重要視される中大型電力貯蔵システムの適用において、低い作動電圧及び狭い使用温度領域という問題が大きい短所として指摘されている。
上記のように、通常のレドックスフロー電池は、水系（Ａｑｕｅｏｕｓ）基盤の電解液を使用することによって活物質濃度の増加に限界があり、活物質を高い濃度で使用する時、金属が析出されるなどの問題点がある。特に、全バナジウム系レドックスフロー電池の場合は、運転中の酸化還元反応過程でバナジウムが金属に析出される問題点がある。
ここで、本発明は上記従来の問題点を解決するためのものであって、活物質として有機系活物質を適用することにより、金属析出の問題がないだけでなく、溶解度を高めてエネルギー密度の向上を図ることができる上で、高い作動電圧を得られるレドックスフロー電池用電解液を提供することにその目的がある。
上記目的を達成するために、本発明は下記化学式１で表される化合物を含む水系レドックスフロー電池用有機系正極活物質を提供する。
（ただし、上記化学式１でＲ１ないしＲ５は互いに同一または異なって、それぞれ独立してＨ、ＮＨ２、ＮＯ２、Ｘ、ＣＸ３またはＣＮで、上記Ｘはハロゲン元素で、この時この時上記Ｒ１ないしＲ５のうちの少なくとも一つはＨではない。）
また、本発明は、正極及び正極電解液を含む正極セル；負極及び負極電解液を含む負極セル；上記正極セルと上記負極セルの間に位置するイオン交換膜；及びポンプの駆動によって上記正極セルに正極電解液を供給するための正極電解液が貯蔵された正極電解液タンク、ポンプの駆動によって上記負極セルに負極電解液を供給するための負極電解液が貯蔵された負極電解液タンクを含んで充／放電が行われるレドックスフロー電池において、上記正極電解液及び負極電解液は電極活物質及び水系溶媒を含み、この時、上記正極電解液に含まれる正極活物質は、化学式１で表される化合物であることを特徴とするレドックスフロー電池を提供する。
本発明による正極活物質が適用された水系レドックスフロー電池は、金属析出の問題点がないだけでなく、溶媒による溶解度増加によって高濃度使用が可能なので高エネルギー密度を達成できるだけでなく、高い作動電圧を得ることができるし、エネルギー効率を高めることができる効果がある。また、高価の有機電解液を適用しなくても良いので経済性が優秀である。
通常の形態でレドックスフロー電池がバナジウム系レドックスフロー電池である場合、正極セルには、バナジウム４価（Ｖ４＋）及びバナジウム５価（Ｖ５＋）を含む硫酸電解液からなる正極電解液を、負極セルには、バナジウム３価（Ｖ３＋）及びバナジウム２価（Ｖ２＋）を含む負極電解液を流通させることで、電池の充電及び放電が行われる。この時、充電時には、正極セルにおいては、バナジウムイオンが電子を放出するのでＶ４＋がＶ５＋に酸化され、負極セルでは外部路を介して戻ってきた電子によってＶ３＋がＶ２＋に還元される。
しかし、正極で発生する正極電解液内の５価バナジウムは、４０℃以上の温度でＶ２Ｏ５形態で沈殿現象が起きるし、この沈殿物は、再び電解液に溶解されない問題点を有している。
ここで、本発明は、このような問題点を克服するために、通常の正極活物質として使用されるバナジウムを代替するため、下記化学式１で表される化合物を含む水系レドックスフロー電池用有機系正極活物質を提供する。
（ただし、上記化学式１でＲ１ないしＲ５は互いに同一または異なって、それぞれ独立してＨ、ＮＨ２、ＮＯ２、Ｘ、ＣＸ３またはＣＮで、上記Ｘはハロゲン元素で、この時上記Ｒ１ないしＲ５のうちの少なくとも一つはＨではない。）
好ましくは、上記化学式１で表される化合物において、上記Ｒ１は電子供与体グループであるＮＨ２官能基であるか、電子受容体グループであるＮＯ２、またはハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩ）で、上記Ｒ２ないしＲ５はＨであり、例えば、本発明で示す水系レドックスフロー電池用有機系正極活物質は、下記化学式２で表されるパラ−アミノフェノール（Ｐａｒａ−ａｍｉｎｏｐｈｅｎｏｌ）または下記化学式３で表されるニトロフェノール（Ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ）であってもよい。下記化学式２または化学式３の化合物は、表されるような酸化還元状態を有し、水によく溶解される特性によって水溶液状態の水系電解液の環境で適用されてもよい。
上記のように正極活物質で使用される上記化学式１で表される化合物（化学式２及び３の物質を含む）は、電解液内で０．０１ないし５Ｍの濃度、より好ましくは、０．１ないし２Ｍの濃度で使用することができる。上記濃度範囲内で使用する場合、優れたエネルギー効率を得ることができる。
本発明によれば、正極電解液は上記正極活物質及び水系溶媒を含んでなる。上記水系溶媒は、硫酸イオン（ＳＯ４ ２−）、リン酸イオン（ＰＯ４ ３−）及び硝酸イオン（ＮＯ３ −）のうちの少なくとも１種を含有する水溶液を適宜利用することができる。これら酸水溶液は、電解液中の正極活物質イオンの安定性の向上や反応性の向上、溶解度の向上を得ることができる場合があり、イオン伝導度が高くて電池の内部抵抗が小さくなるし、塩酸（ＨＣｌ）を利用した場合と違って、塩素ガス（Ｃｌ２）が発生しないという複数の効果を期待することができる。好ましくは、上記水系溶媒は、Ｈ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ４Ｐ２Ｏ７、Ｋ２ＨＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４、Ｋ３ＰＯ４、ＨＮＯ３、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３及びこれらの組み合わせから１種以上を含む。
本発明の一実施形態として、上記正極電解液及び上記負極電解液の溶媒は、Ｈ２ＳＯ４の水溶液の形態を挙げることができる。前述したように、電解液の溶媒をＨ２ＳＯ４の水溶液（硫酸水溶液）とすれば、前述したように正極活物質の安定性及び反応性の向上、内部抵抗の低減などを図ることができる。ただし、硫酸濃度が高すぎると、硫酸イオンが存在することで正極活物質の溶解度低下や電解液の粘度増加をもたらすおそれがあるため、硫酸濃度は、５Ｍ以下が好ましく、１ないし３Ｍがより好ましい。
上記のように、レドックスフロー電池の正極電解液と負極電解液が前述した本発明による電解液を含んでなる場合、活物質として上記化学式１で表される有機系化合物を使用することで、金属析出の問題点がないだけでなく、溶媒によって溶解度が増加して高濃度使用が可能であるため高エネルギー密度を達成することができるし、レドックスフロー電池に適用する時、高い作動電圧を得ることができる。
また、本発明は正極及び正極電解液を含む正極セル；負極及び負極電解液を含む負極セル；上記正極セルと上記負極セルの間に位置するイオン交換膜；及びポンプの駆動によって上記正極セルに正極電解液を供給するための正極電解液が貯蔵された正極電解液タンク、ポンプの駆動によって上記負極セルに負極電解液を供給するための負極電解液が貯蔵された負極電解液タンクを含んで充／放電が行われるレドックスフロー電池を提供する。
この時、上記正極電解液及び負極電解液は、電極活物質及び水系溶媒を含み、この時、上記正極電解液に含まれる正極活物質は上記化学式１で表される化合物である。
また、上記負極電解液は、バナジウム２価陽イオン（Ｖ２＋）とバナジウム３価陽イオン（Ｖ３＋）を含むことができる。このようなバナジウムイオンを生成するために、バナジウム塩が含まれてもよく、上記バナジウム塩は、バナジウムイオンを出せる物質であれば、特に限定されないが、例えば、バナジウムサルフェート（Ｖａｎａｄｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ）、バナジウムアセチルアセトネート（Ｖａｎａｄｉｕｍ ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）、バナジウムオキシドサルフェートハイドレート（Ｖａｎａｄｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｓｕｌｆａｔｅ ｈｙｄｒａｔｅ）、バナジウムオキシトリエトキシド（Ｖａｎａｄｉｕｍ ｏｘｙｔｒｉｅｔｈｏｘｉｄｅ）及びバナジウムオキシフルオリド（Ｖａｎａｄｉｕｍ ｏｘｙｆｌｕｏｒｉｄｅ）であってもよく、溶解度を考慮してバナジウムサルフェートを使用することが好ましい。一例として、バナジウムサルフェート（ＶＯＳＯ４）のようなバナジウム塩を溶解した電解液の４価陽イオン（ＶＯ２＋＝Ｖ４＋）を電気的に３価陽イオン（Ｖ３＋）に還元させて使用することができる。
本発明によると、負極電解液は、上記バナジウム塩及び水系溶媒を含んでなる。上記水系溶媒は、前述した正極電解液と同様の理由でＨ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ４Ｐ２Ｏ７、Ｋ２ＨＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４、Ｋ３ＰＯ４、ＨＮＯ３、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＨＣｌ及びこれらの組み合わせから１種以上を含むことが好ましい。
上記イオン交換膜としては、従来のレドックスフロー電池に使用されるイオン交換膜を制限されずに使用することができるし、例えば、フッ素系高分子、部分フッ素系高分子または炭化水素系高分子であってもよく、より具体的に、パーフルオロスルホン酸系高分子、炭化水素系高分子、芳香族スルホン系高分子、芳香族ケトン系高分子、ポリベンズイミダゾール系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリエステル系高分子、ポリイミド系高分子、ポリフッ化ビニリデン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリフェニレンスルフィド系高分子、ポリフェニレンオキシド系高分子、ポリホスファゼン系高分子、ポリエチレンナフタレート系高分子、ポリエステル系高分子、ドーピングされたポリベンズイミダゾール系高分子、ポリエーテルケトン系高分子、ポリフェニルキノキサリン系高分子、ポリスルホン系高分子、スルホン化ポリアリレンエーテル系高分子、スルホン化ポリエーテルケトン系高分子、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン系高分子、スルホン化ポリアミド系高分子、スルホン化ポリイミド系高分子、スルホン化ポリホスファゼン系高分子、スルホン化ポリスチレン系高分子及び放射線重合されたスルホン化低密度ポリエチレン−ｇ−ポリスチレン系高分子からなる群から選択される一つまたは二つ以上の高分子の単一共重合体（Ｈｏｍｏ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、交互共重合体（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、不規則共重合体（Ｒａｎｄｏｍ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ブロック共重合体（Ｂｌｏｃｋ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、マルチブロック共重合体（Ｍｕｌｔｉｂｌｏｃｋ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）またはグラフト共重合体（Ｇｒａｆｔｉｎｇ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）のものから選択されてもよい。
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳しく説明する。しかし、本発明による実施例は幾つか異なる形態に変形されてもよく、本発明の範囲が下述する実施例に限定されるものとして解釈されてはならない。本発明の実施例は、当業界で平均知識を有する者に本発明をより完璧に説明するために提供されるものである。
＜製造例１＞
０．４Ｍ ４−アミノフェノール（４−Ａｍｉｎｏ Ｐｈｅｎｏｌ）を３．０Ｍ Ｈ２ＳＯ４水溶液に溶解して正極電解液を製造した。
０．４Ｍ ４−アミノフェノール（４−Ａｍｉｎｏ Ｐｈｅｎｏｌ）を３．０Ｍ Ｈ２ＳＯ４水溶液に溶解して正極電解液を製造した。
＜実験例１＞
作動電極でガラス状炭素（Ｇｌａｓｓｙ ｃａｒｂｏｎ）、基準電極でＡｇ／ＡｇＣｌ、相手電極で白金線（Ｐｔ ｗｉｒｅ）を利用し、上記実施例１で製造された正極電解液の酸化還元（Ｒｅｄｏｘ）特性を確認するための循環電圧電流法（Ｃｙｃｌｉｃ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）を実施した。走査速度（Ｓｃａｎ ｒａｔｅ）を５０〜２００ｍＶ／s 内で変化させ、−０．６〜１．２Ｖ間の電圧を加える時に作動電極で測定される電流値を記録し、その結果を図１に図示した。
作動電極でガラス状炭素（Ｇｌａｓｓｙ ｃａｒｂｏｎ）、基準電極でＡｇ／ＡｇＣｌ、相手電極で白金線（Ｐｔ ｗｉｒｅ）を利用し、上記実施例１で製造された正極電解液の酸化還元（Ｒｅｄｏｘ）特性を確認するための循環電圧電流法（Ｃｙｃｌｉｃ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）を実施した。走査速度（Ｓｃａｎ ｒａｔｅ）を５０〜２００ｍＶ／s 内で変化させ、−０．６〜１．２Ｖ間の電圧を加える時に作動電極で測定される電流値を記録し、その結果を図１に図示した。
結果
図１を参考すれば、循環電圧電流法（Ｃｙｃｌｉｃ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）評価結果、走査速度（Ｓｃａｎ ｒａｔｅ）が増加するにつれ、酸化／還元電流ピーク（Ｐｅａｋ）もさらに大きい値を有することを確認し、還元時のピーク（Ｐｅａｋ）が２個観察され、２e−反応であることがはっきり見えることが分かる。このような結果は、酸性水溶液中で可逆的（Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ）酸化還元（Ｒｅｄｏｘ）反応が可能であることを示す。
図１を参考すれば、循環電圧電流法（Ｃｙｃｌｉｃ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）評価結果、走査速度（Ｓｃａｎ ｒａｔｅ）が増加するにつれ、酸化／還元電流ピーク（Ｐｅａｋ）もさらに大きい値を有することを確認し、還元時のピーク（Ｐｅａｋ）が２個観察され、２e−反応であることがはっきり見えることが分かる。このような結果は、酸性水溶液中で可逆的（Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ）酸化還元（Ｒｅｄｏｘ）反応が可能であることを示す。
また、図２は、上記４−アミノフェノール水溶液の循環電圧電流法（Ｃｙｃｌｉｃ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）テストの前後のイメージで、充電中に紫色へと色が変わることを確認した。
＜実施例１＞
５×５ｃｍ２のカーボンフェルト（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｅｌｔ）、バイポーラープレート（Ｂｉｐｏｌａｒ ｐｌａｔｅ）、金集電体（Ｇｏｌｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）を利用して正極と負極を製造し、イオン交換膜としてはナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ １１５）を使用した。
５×５ｃｍ２のカーボンフェルト（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｅｌｔ）、バイポーラープレート（Ｂｉｐｏｌａｒ ｐｌａｔｅ）、金集電体（Ｇｏｌｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）を利用して正極と負極を製造し、イオン交換膜としてはナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ １１５）を使用した。
正極電解液としては、上記製造例１で製造したものを使用し、負極電解液としては１．０Ｍのバナジウムサルフェート（ＶＯＳＯ４）を３．０Ｍ硫酸水溶液（Ｈ２ＳＯ４）に溶かして４価バナジウム（ＶＯ4＋）溶液を得た後、電気的に還元させて３価バナジウム（Ｖ３＋）を得たものを使用した。
上記条件で締結された電池、負極電解液と上記実施例１で製造した正極電解液を用いてレドックスフロー電池を製作し、ポンプを利用して２５ｃｃ／ｍｉｎの速度で電解液を循環させた。
＜比較例１＞
正極電解液は、１．０Ｍ ＶＯＳＯ４を３．０Ｍ Ｈ２ＳＯ４水溶液に溶解して製造し、負極電解液は、この正極電解液をイオン分離して３価バナジウム（Ｖ３＋）を得たものを使用し、それ以外には実施例１と同様の方法でレドックスフロー電池を製作して、電解液を循環させた。
正極電解液は、１．０Ｍ ＶＯＳＯ４を３．０Ｍ Ｈ２ＳＯ４水溶液に溶解して製造し、負極電解液は、この正極電解液をイオン分離して３価バナジウム（Ｖ３＋）を得たものを使用し、それ以外には実施例１と同様の方法でレドックスフロー電池を製作して、電解液を循環させた。
＜実験例２＞
上記実施例１で製作されたレドックスフロー電池の充／放電駆動可能性を評価するために、０．１〜１．４Ｖ間の電圧範囲で±１００ｍＡで充／放電を行い、時間別の充／放電電圧を図３に図示した。
上記実施例１で製作されたレドックスフロー電池の充／放電駆動可能性を評価するために、０．１〜１．４Ｖ間の電圧範囲で±１００ｍＡで充／放電を行い、時間別の充／放電電圧を図３に図示した。
結果
図３は、充／放電を始めてから１６回〜２０回目サイクルの電圧変化を示すグラフであって、充／放電回数が増加するにもかかわらず、以前同様の電圧、同一の時間で再充電と再放電が可能であったことを示す。すなわち、電極表面で電解液の酸化／還元反応が可逆的であることが分かる。したがって、４−アミノフェノールを正極電解液で使用した単電池が充電と放電挙動が可能ということと、単電池の作動電圧領域が分かる。
図３は、充／放電を始めてから１６回〜２０回目サイクルの電圧変化を示すグラフであって、充／放電回数が増加するにもかかわらず、以前同様の電圧、同一の時間で再充電と再放電が可能であったことを示す。すなわち、電極表面で電解液の酸化／還元反応が可逆的であることが分かる。したがって、４−アミノフェノールを正極電解液で使用した単電池が充電と放電挙動が可能ということと、単電池の作動電圧領域が分かる。
＜実験例３＞
上記製作された実施例１と比較例１におけるレドックスフロー電池の発現容量と電流効率を測定した。電流効率は、充電された電荷量に対して放電された電荷量の割合で電池の可逆度合いが分かる指標であり、電流効率が１００％に近いほど、素材の非可逆的な変化なしに安定的に充／放電されることを意味する。したがって、この効率は、電池の寿命を間接的に判断することができる重要な電池評価値であり、その結果を発現容量と一緒に表１及び図４に示す。ただし、実施例１と比較例１のレドックスフロー電池は、同じ素材と面積を有するように締結されたが、作動電圧範囲は、電解液の差によってそれぞれ０．４〜１．２Ｖ、０．８〜１．７Ｖと異なって駆動された。
上記製作された実施例１と比較例１におけるレドックスフロー電池の発現容量と電流効率を測定した。電流効率は、充電された電荷量に対して放電された電荷量の割合で電池の可逆度合いが分かる指標であり、電流効率が１００％に近いほど、素材の非可逆的な変化なしに安定的に充／放電されることを意味する。したがって、この効率は、電池の寿命を間接的に判断することができる重要な電池評価値であり、その結果を発現容量と一緒に表１及び図４に示す。ただし、実施例１と比較例１のレドックスフロー電池は、同じ素材と面積を有するように締結されたが、作動電圧範囲は、電解液の差によってそれぞれ０．４〜１．２Ｖ、０．８〜１．７Ｖと異なって駆動された。
結果
上記表１と図４で確認されるように、電流効率は、比較例１のバナジウムレドックスフロー電池の電流効率である９６．２及び９７．０に比べて実施例１の電池の電流効率は９１．６及び９３．１と測定され、これによって実施例１の正極電解液が通常のバナジウム電池の正極電解液に代替できる水準であることを確認した。
上記表１と図４で確認されるように、電流効率は、比較例１のバナジウムレドックスフロー電池の電流効率である９６．２及び９７．０に比べて実施例１の電池の電流効率は９１．６及び９３．１と測定され、これによって実施例１の正極電解液が通常のバナジウム電池の正極電解液に代替できる水準であることを確認した。
Claims (9)
- 下記化学式１で表される化合物を含む水系レドックスフロー電池用有機系正極活物質：
- 上記ハロゲン元素は、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩであることを特徴とする、請求項１に記載の水系レドックスフロー電池用有機系正極活物質。
- 上記Ｒ１は、ＮＨ２、ＮＯ２、またはＣｌで、
上記Ｒ２ないしＲ５は、Ｈであることを特徴とする、請求項１に記載の水系レドックスフロー電池用有機系正極活物質。 - 化学式１で表される化合物は、パラ−アミノフェノール（Ｐａｒａ−ａｍｉｎｏｐｈｅｎｏｌ）またはニトロフェノール（Ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ）であることを特徴とする、請求項１に記載の水系レドックスフロー電池用有機系正極活物質。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の正極活物質；及び水系溶媒；を含む、水系レドックスフロー電池用正極電解液。
- 上記正極活物質は、０．０１ないし５Ｍ濃度で含まれることを特徴とする、請求項５に記載の水系レドックスフロー電池用正極電解液。
- 上記水系溶媒は、Ｈ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ４Ｐ２Ｏ７、Ｋ２ＨＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４、Ｋ３ＰＯ４、ＨＮＯ３、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３及びこれらの組み合わせから選択される１種以上を含むことを特徴とする、請求項５に記載の水系レドックスフロー電池用正極電解液。
- 正極及び正極電解液を含む正極セル；
負極及び負極電解液を含む負極セル；
上記正極セルと上記負極セルの間に位するイオン交換膜；及び
ポンプの駆動によって上記正極セルに正極電解液を供給するための正極電解液が貯蔵された正極電解液タンク、ポンプの駆動によって上記負極セルに負極電解液を供給するための負極電解液が貯蔵された負極電解液タンクを含んで充／放電が行われるレドックスフロー電池において、
上記正極電解液及び負極電解液は、電極活物質及び水系溶媒を含み、
この時、上記正極電解液に含まれる正極活物質は、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の正極活物質であることを特徴とする、レドックスフロー電池。 - 上記負極電解液は、バナジウム２価陽イオン（Ｖ２＋）とバナジウム３価陽イオン（Ｖ３＋）を含むことを特徴とする、請求項８に記載のレドックスフロー電池。
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