JPH01124965A - 電解液流通型電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電解液流通型電池特に充電サイクルから放電
サイクルへ短時間で切替えを可能とした電解液流通型電
池に関するものである。

［従来の技術］ 近年電力の負荷変動に対して、種々の対策が考えられて
いるが、その電力貯蔵システムの一つとして新型電池に
よるものが注目され開発されつつある。

それら新型電池としては、レドックスフロー型電池、ナ
トリウム−硫黄電池、亜鉛−塩素電池、亜鉛−臭素電池
等がある。

この中で、レドックスフロー型電池は、レドックスイオ
ン（例エバＦｅ２＋１３＋２＋１３＋、Ｃ「　　）を 含む電解液を流通型電解槽に送り、酸化・還元すること
によって充電・放電を行う常温作動型電池である。

第３図はレドックスフロー型電池の原理を示す模式図で
ある。ここでは、−例として鉄及びクロムをレドックス
イオンとする塩酸溶液を流通する場合を示す。

第３図において、１ａは電解液流通型電池（単位セル）
、２：カーボン布製の負極、３：カーボン布製の正極、
１１：ポンブ、１２：タンクである。

第３図に示すように、放電時にはタンク１２に貯えられ
た２価の塩化クロム水溶液がポンプ１１により電解液流
通型電池１のカーボン布製の電極（負極）２を浸透しな
がら３価のクロムに変化し電子を１個放出する。放出さ
れた電子は外部で電気エネルギーを放出して流通型電池
１のもう一つのカーボン布製電極（正極）３へ移動する
。ここで別のタンク１２に貯えられた３価の塩化鉄水溶
液がポンプ１１により送られてきて、電子を受は取り、
自身は２価の鉄イオンになる。充電の場合は前述の逆の
反応が行われる。

この第３図に示すレドックスフロー型電池の特徴として
次の如き点が挙げられる。

（１〉充電、放電により電解液のイオン組成比が変化す
るが、電析を伴わない。

（２）　？ｆＳ極部と、電池活物質である溶液保有部と
を分離して電池システムを構成することが出来る。

（３）長時量率電池には溶液保有量を増加させることに
より対応でき大容量化が容易である。

（４）タンク内の電池活物質を定量することにより、電
池の充放電状態を知ることができる。

（５）正、負極活物質は分離してタンクに貯蔵されるの
で、休止中や電極部での混合などによる自己放電がない
。

（６）環境安全対策が容易である。

出願人は先に特願昭８２−４２７９１号において、従来
の並列に電解液を供給するレドックスフロー型電池にお
いて、電解液流通路を流れる漏洩電流による電池損失を
極力小さくした流通手段を備えた積層電池を得るために
、電気的に直列に接続または積層した複数個の単位セル
を小グループに分け、この小グループ内の各単位セルに
は従来通りの電解液を並列に供給し、一方各小グループ
間では電解液を直列に供給する流通手段を備えた直列液
供給方式の電池を開発した。

第４図は、前述の出願人が開発した直列液供給方式のレ
ドックスフロー型電池の概念を示す説明図である。

この図に示す電解液の流通方式では、各小グループ（以
下スタックと呼ぶ）５ａ、５ｂ・・・５ａ間のマニホー
ルド４を図に示すように交互に隣接するスタック５ａと
５ｂ、５ｂと５ｃ、５ｃと５ｄ・・・とを接続すること
によって電解液が順次スタック５ａ、５ｂ・・・５ｈを
通過するように構成していた。

［発明が解決すべき問題点コ しかし、上述のような直列供給方式電池においては、電
解槽１を常に一方向に電解液を流していたために、充電
サイクルから放電サイクルに切替えようとする場合には
、第５図に示すように電解槽１内の電解液を複数の切替
えバルブ１０を操作０でまず全て排出し、充電液を送り
込み電解槽内を置換した後、放電反応を開始する必要が
あった。

第６図に各スタックにおける電解液の充電率を示す。な
お図中実線は充電サイクル、点線は放電サイクルを示す
。

このために ■電解槽内の電解液が置換されるのに時間を要し充放電
の切替えが短時間で出来なかった。

■切替え時、充放電途中の電解液が排出されるため液利
用率及び効率の低下があった。

等の問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、充放電の切替えが短時間で出来て且つ液利用率及
び効率の高い電解液流通型電池を提供することを目的と
するものである。

ｃ問題点を解決するための手段］ 本−発明は、直列液供給型において１．該電池を構成す
るタンクと電解槽の間に電解液の流路切替装置を設け、
該流路切替装置により電解液を充電サイクルから放電サ
イクルへ短時間で切替えを可能としたことを特徴とする
電解液の流路切替装置であり、更に前記流路切替装置に
電解液を逆流させるための逆送ポンプを、設けたことを
特徴とした電解液流通型電池である。

［作用］ 本発明の第１図及び第２図に示すような直列液供給型電
解槽の各スタックにおける充電状態の分布は、電解液を
電解槽内で常に同一方向に流す場合は充電サイクルと放
電サイクルで反対となる。

これに対し充電時と放電時とで、液流れを逆転すること
によって、常に同一の充電状態の分布を保つことが出来
るので電解液の置換を実施する必要がない。

本発明は第１図に示すように、タンク１２と電解槽１の
間に電解液の流路切替装置６を設け、この流路切替装置
６により、電池の充電サイクルから放電サイクルへの切
替え図中、流路切替装置で、実線から点線の方向へ切替
えを短時間で行うことが出来電解槽内の電解液を置換し
なくて済むため電解液の利用率が高くクロン効率も向上
した。

又第２図に示すように、電解液を逆流させるための逆送
ポンプ７を設け、これにより電解液の切替えを行うと好
ましいものである。

次に本゛発明の実施例について述べる。

［実施例］ 第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す電解液流通
型電池の電解液の送液装置の一概念を示す説明図である
。

図において、１は電解液流通型電池（単位セル）１が集
合した電解液流通型電池（直列液供給型電池）、６は流
路切替装置、７は逆送装置、８はセパレータである。

第１図においては、充電サイクルから放電サイクルへの
切替時に電解液を切替える際に、逆送するポンプ１１の
前後に流路切替装置６を設け、又第２図においては、流
路切替装置６の代わりに、逆送装置７（逆送ポンプ及び
各ポンプに付属したバイパス回路）を設けたものである
。

かくすることにより電池の充電サイクルから放電サイク
ルへの切替えを短時間で行うことが出来た。

［発明の効果］ 本発明の電解液流通型電池によれば、充放電の切替時間
の短縮と電解液溶液利用効率及びクーロン効率の向上が
図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電解液流通型電池の概
念を示す説明図、第２図は同じく他の実施例を示す電解
液流通型電池の概念を示す説明図、第３図はレドックス
フロー型電池の原理を示す模式図、第４図は直列液供給
方式の電解液流通方法の概念を示す模式説明図、第５図
は従来の直列液供給方式電解液流通型電池の比較例を示
す説明図、第６図は各スタックにおける電解液の充電率
を示す説明図である。 図において、に電解液流通型電池（直列液供給型電池）
、　　１ａ：電解液流通型電池（単位セル）、２：負極
、３：正極、４：マニホールド、　５ａ〜５ｈニスタツ
ク、６：流路切替装置、７二逆送装置（ポンプ）、８：
セパレータ、１０：切替ノ（ルブ、１１：ポンブ、１２
：タンクである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直列液供給型電池において、該電池を構成するタ
   ンクと電解槽の間に電解液の流路切替装置を設け、該流
   路切替装置により電解液を充電サイクルから放電サイク
   ルへ短時間で切替えを可能としたことを特徴とする電解
   液流通型電池。
2. （２）前記流路切替装置に電解液を逆流させるための逆
   送ポンプを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の電解液流通型電池。