JPH01146269A - 電解液流通型電池 - Google Patents

電解液流通型電池

Info

Publication number
JPH01146269A
JPH01146269A JP62303298A JP30329887A JPH01146269A JP H01146269 A JPH01146269 A JP H01146269A JP 62303298 A JP62303298 A JP 62303298A JP 30329887 A JP30329887 A JP 30329887A JP H01146269 A JPH01146269 A JP H01146269A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charging
discharging
voltage
tap
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62303298A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Ao
範夫 青
Kazunari Inokuchi
井ノ口 一成
Yoshiyuki Kanao
金尾 義行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP62303298A priority Critical patent/JPH01146269A/ja
Publication of JPH01146269A publication Critical patent/JPH01146269A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04955Shut-off or shut-down of fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04276Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

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] この発明は、電解液流通型電池例えば電力貯蔵を目的と
する電解液流通型電池などに用いられる直列液供給方式
による電解槽に関するものである。
[従来の技術] 上記のような電解液流通型電池を代表するものとしてレ
ドックスフロー型電池などがあるが、この種の電池はオ
フピーク時の余剰電力を貯蔵し、ピーク時にはこれを放
出することにより、昼夜間、週間、条間における電力需
要の負荷変動をなくすいわゆるロードレベリングを達成
することを目的とするもので、活物質を含む電解液貯蔵
タンクの容量を変えることにより出力の変動を可能とす
るなどの特徴を有する新型電池である。
第2図はレドックスフロー型電池の基本構成を示す模式
説明図である。図において、1は活物質である鉄イオン
Fe”/ Fe2+の溶液を貯蔵する正極電解液タンク
、2は活物質クロムイオンCr”/Cr3+の溶液を貯
蔵する負極電解液タンク、3は上記クロムイオンと鉄イ
オンがそれぞれ酸化・還元反応を行う電解槽部、4は正
極、5は負極で、6は隔膜を形成するイオン交換膜であ
る。
7は正極室、8は負極室で、この正極室7と負極室8に
よってイオン交換膜6で仕切られた電解槽3が形成され
ている。
正・負極電解液タンク1及び2は、正極室7及び負極室
8にそれぞれ配管9及びlOによって接続されるととも
に、それぞれの配管9及び10に設けられたポンプ11
.12によって電池運転時すなわち充放電中に各電解液
の循環が行われる。
充電及び放電時の各電極における活物質の反応は第2図
の下側に示した通りであるが周知の原理式であるのでそ
の説明は゛省略する。
ところで、第2図はレドックスフロー型電池の単セル構
成の基本説明図であるが、実際には電圧を上げて使用す
るためにこれらの単セルを必要数積層したスタック型電
池が構成されている。第3図は一例として6個の単セル
を積層した積層型の電池を示すものである。なお、図に
おいて各部分符号は第2図において用いたものと同一の
符号を使用している。
第3図のような積層型電池においては、各正負電極室7
及び8に供給する各電解液は図に示すような正極側マニ
ホールド20及び負極側マニホールド21によって並列
液供給方式が用いられてきた。
このようにすべての単セルを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は、電解液流路を流れる
漏洩電流による電流損失がさけられないので、この漏洩
電流を極力小さくするために下記のような方式が採択さ
れている。すなわち、電気的に直列に接続又は積層した
複数個の単位セルを小グループ(スタック)に分け、こ
の小グループ内の各単セルには第3図のように電解液を
並列に供給し、一方各小グループすなわちスタック間で
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
方式の電池が開発されている。この方式の電池は出願人
が特願昭62−42791号で特許出願を行ったもので
ある。
第4図は一例として4個の小グループを直列液供給方式
で連結した電解液流通型電池の模式説明図である。図に
おいて、説明を簡易化するため、各電極、各イオン交換
膜や負極電解液タンクの図示を省略している。
第4図のように、配管9,9aに接続されている4個の
各小グループ(以下スタックと記す) 13a 。
13b 、 13c及び13a間を、図に示すように配
管9とマニホールド20を接続したあと交互に隣接する
スタック13aと13b 、 13bと13c 、 1
3cと13dという具合に各正極室7を介してそれぞれ
マニホールド20a 、 20b 、 20c及び20
dで接続して、電解液が順次スタック13a 、 13
b 、 13c 、 13dを太い矢印のように直列に
通過するように構成されている。そしてこの積層電池の
両端に設けた図示しない端板電極から正極端子(タップ
)15と負極端子(タップ) 18を取出して電池電極
としている。
このような直列液供給方式の電池においては、第3図の
ような並列液供給方式の電池と異なり電解液を循環させ
ないため、充電サイクル又は放電サイクル中には各電解
槽(単セル)内の電解液の充電状態が変化しない利点が
あり、このため電圧変動の小さいことを特徴としている
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のような直列液供給方式の電池にお
いては、例えば充電時と放電時において、電池の内部抵
抗による電圧降下によって電池電圧に差を生ずるという
問題がある。つまり、定電力充放電運転においては充電
時は放電時よりも電圧を高く、一方電流についてみると
放電時は充電時より大きくする必要がある。このため、
電池と商用電源(第2図の符号22)を接続する交流/
直流変換装置(第2図の符号23)の容量は、[充電時
の電圧×放電時の電流]の値で決めざるを得なくなり、
したがって電池容量よりも大きいものを必要としていた
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、充電時と放電時の電圧・端子を切替えることにより
上記交流/直流変換装置の容量を必要以上のものとする
ことのない電池構成を得ることを目的とするものである
[問題点を解決するための手段] この発明に係る電解液流通型電池は、上記のような直列
液供給方式の電池において、充電時と放電時の電池電圧
の差を最小化するように、積層数の異なる電極から電圧
端子(タップ)を取出すことのできる電池を構成して、
充電時と放電時のタップ切替えを可能としたものである
[作用コ この発明においては、積層型電池が積層セルの途中から
任意に電池電圧を取出せることを利用して、充電用の電
圧タップと放電用の電圧タップを別個に取出して、充放
電に当って[充電時の電圧×充電時の電流]の値と[放
電時の電圧×放電時の電流]の値とをほぼ等しくするよ
うな構成とすることが可能である。すなわち数式的な表
示では下記(1)式のように、 ・・・(1) (放電側)       (充電側) ここで、E、:j番目セルの溶液のもつ起電圧J Io:共通電流(充放電電流) R,:j番目セルの内部抵抗 J Nd:放電時の積層セル数 Nc:充電時の積層セル数 となるようにタップを切替えて充放電を行うと充電時の
電圧と放電時の電圧がほぼ等しくなる。
[実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示す電解液流通型電池の
模式説明図である。全体の構成は第4図の従来例に示し
たものと同様であり、かつ同一部分符号を使用して図示
しているが、第4図と同様に、第2図及び第3図に示し
たような正極4、負極5、イオン交換膜6及び負極電解
液タンク2とその配管9等は図示を省略している。
図において、leaはこの電池の負極端板より取出した
第1の端子をなす充放電用の共用タップで、15aは電
池の正極端板より取出した放電用の第2の端子を構成す
る放電用タップ、17はタップL5aの積層位置より小
さい積層数の正極より取出した充電用の第3の端子を構
成する充電用タップであり、18は放電用タップ15a
と充電用タップ17をそれぞれ放充電時に切替えるよう
に取付けられた切替えスイッチである。なお、23は電
池の充放電用に用いられるAC/DC変換装置すなわち
インバータであり、共用タップleaと切替えスイッチ
18に接続されている。
以上の構成において、充電用タップ17は上記(1)式
を、満足するようなNc番目の正極端子から取出されて
設定されている。供の場合、実際には充電用タップ17
はこの近辺の電極から複数個取出されて、その時の充電
状態に適応する端子を選択することも可能である。
たとえば、実験結果にもとづいて数値例をあげて以下に
説明する。電極面積LOOOc−の単位セルを30セル
用いて5セル×6スタツク構成とし、■、OkWの定電
力充放電を行う場合、放電時は27.9A x35.9
Vのとき、同じタップで充電すると23.8A X42
、lVで運転する必要があった。このため充放電装置(
AC/DC変換装置)23の容量は27.9A X 4
2.IV −1,18kWとなり電池より18%大きく
なってしまうのに対し、24セル目で充電用タップを取
出した結果、充電を27.7A x 3B、IVで運転
でき、放電時とほぼ同一の電圧電流で運転が可能となり
、かつ充放電サイクル中の電圧変動もなかった。
このように充電時には放電時の積層セル数により少ない
セル数から取出した充電タップ17を用いて充電を行い
、放電時には放電タップteaに切替スイッチ18を用
いて切替えて放電することにより、充放電時の電池電圧
差を最小化できることとなり、このため充放電時の電圧
をほぼ同一電圧にするような電池の運転を行うことがで
きる。つまり、このような運転方法を可能にする上記の
電池構成によって、交流/直流交換装置23の容量を不
必要に大きくしないで済ませるようになっている。
[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、直列液供給方式の電解
液流通型電池の充放電運転において、一方の極の電池電
極から取出された共用の第1の端子と他方の極の電池電
極から取出された放電用の第2の端子と、この第2の端
子の積層セル数より少ない積層セルから取出された充電
用の第3の端子を設けて、この第2と第3の端子を切替
えて充放電を行うようにしたので、充電時と放電時の電
圧を等しくすることができる。このため充放電を行わせ
る直流交流変換装置すなわちインバータの容量を従来よ
りも小さくすることができるとともに、電池のエネルギ
ー効率を高めるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す電解液流通型電池の
模式説明図、第2図はレドックスフロー型電池の基本構
成を示す模式説明図、第3図は従来の並列液供給方式の
電解液流通電池の模式説明図、第4図は従来の直列液供
給方式の電解液流通型電池の模式説明図である。 図において、1.laは正極電解液タンク、9゜9aは
タンクとスタックを接続する配管、13a。 13b 、 13c及びladはスタック、15aは第
2の端子を構成する放電用タップ、16aは第1の端子
を示す共用タップ、17は第3の端子を示す充電用タッ
プ、20.20a 、 20b及び20cはマニホール
ド、23は交流/直流変換装置である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 直列液供給方式の積層型の電解液流通型電池において、 積層セルの一端に接続された共用の第1の端子と、 前記積層セルの他端に接続された放電用の第2の端子と
    、 前記積層セルの中間に接続された充電用の第3の端子と
    を有することを特徴とする電解液流通型電池。
JP62303298A 1987-12-02 1987-12-02 電解液流通型電池 Pending JPH01146269A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62303298A JPH01146269A (ja) 1987-12-02 1987-12-02 電解液流通型電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62303298A JPH01146269A (ja) 1987-12-02 1987-12-02 電解液流通型電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01146269A true JPH01146269A (ja) 1989-06-08

Family

ID=17919271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62303298A Pending JPH01146269A (ja) 1987-12-02 1987-12-02 電解液流通型電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01146269A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003043170A3 (en) * 2001-11-16 2003-10-09 Squirrel Holdings Ltd Redox flow battery system and method of operating it
JP2009104159A (ja) * 2008-12-16 2009-05-14 Dainippon Printing Co Ltd 隠蔽ラベルシート

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003043170A3 (en) * 2001-11-16 2003-10-09 Squirrel Holdings Ltd Redox flow battery system and method of operating it
JP2009104159A (ja) * 2008-12-16 2009-05-14 Dainippon Printing Co Ltd 隠蔽ラベルシート

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7199550B2 (en) Method of operating a secondary battery system having first and second tanks for reserving electrolytes
ES2162700T3 (es) Sistema de bateria de flujo redox y celula de pila.
JPH088116B2 (ja) 金属・ハロゲン電池の均等化のための完全放電方法およびこれに用いられる金属・ハロゲン電池
KR20210035899A (ko) 흐름전지 및 충전상태(soc)의 평형을 유지하는 방법
CN110620250A (zh) 液流电池储能装置和液流电池储能系统
US10483568B2 (en) Module system of redox flow battery
JP7145883B2 (ja) レドックスフロー電池及びその運転方法
KR101791319B1 (ko) 션트 손실을 감소시킨 레독스 흐름 전지 시스템
CN110635148A (zh) 液流电池
JPH01146269A (ja) 電解液流通型電池
JPH0765871A (ja) 電解液循環型積層二次電池
JPH0992320A (ja) レドックスフロー型二次電池システム
JPH02250269A (ja) 電解液循環型二次電池
JPH01264178A (ja) 電解液流通型電池の自己放電防止方法
JP2931650B2 (ja) 電解液循環型2次電池
WO2022270108A1 (ja) レドックスフロー電池システム
JP2001325983A (ja) レドックスフロー電池
JPH05166550A (ja) 電解液循環型積層二次電池
JPH07192749A (ja) 電解液流通型電池
JPH044569A (ja) 電解液貯蔵タンク
JPH02847Y2 (ja)
JPS63217930A (ja) 燃料電池発電装置
JPH01149373A (ja) 電解液流通型電池
JPH044568A (ja) レドックスフロー電池
Tsuda et al. Development of intermittent redox flow battery for PV system