JPH031450A - 二次電池 - Google Patents

二次電池

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JPH031450A
JPH031450A JP1135048A JP13504889A JPH031450A JP H031450 A JPH031450 A JP H031450A JP 1135048 A JP1135048 A JP 1135048A JP 13504889 A JP13504889 A JP 13504889A JP H031450 A JPH031450 A JP H031450A
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Osamu Hamamoto
修 浜本
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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    • 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

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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、少なくとも一方の電池活物質が液状である二
次電池に係り、特に短時間充放電が可能な、保守および
運転性に優れた二次電池に関するものである。
〔従来の技術〕
二次電池の主流は鉛蓄電池やニッケル・カドミウム電池
等であるが、近年になってレドックス・フロー型電池、
亜鉛−塩素電池、亜鉛−臭素電池などの新型二次電池の
開発が進められている。二次電池の中で最も広く普及し
ている鉛蓄電池は、深い放電を行いにくいほか、短時間
に定格での連続充放電を行う、いわゆる短時間充放電用
として、またランダムに1日に数サイクルの充放電を繰
り返す、いわゆるサイクル寿命が要求される用途には通
していない。
一方、レドックス・フロー型電池は複数を積層して用い
る場合も、均等充電操作や完全放電操作が不要であり、
どのような充放電状態においても停止および起動が即時
にできるうえ、長時間にわたる放置または連続運転にも
対応でき、最もメンテナンス性のよい電池として知られ
ている。最近このレドックス・フロー型電池のメンテナ
ンス性の良さが注目され、太陽光電池バックアップ用の
二次電池として、充放電に要する時間が短くしかも高い
電圧効率が要求される独立電源システムに利用しようと
する提案がなされている。
しかしながら、従来のレドックス・フロー型二次電池は
、ランダムな充放電には対応できるが、定格での充放電
に長時間を要するうえ、高い電圧効率を持続することが
できないものであった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、定格
による充放電が数時間内にできるうえ、1日に数サイク
ルの充放電にも耐えられるサイクル寿命があり、かつ高
い電圧効率を持続することができる二次電池および二次
電池の運転方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等は、メンテナンスフリーの二次電池を得るた
めに、レドックス・フロー型二次電池について鋭意研究
を続けた結果、レドックス・フロー型二次電池における
電解液循環系統内の全電解液量に対する電極に保持され
る電解液量の割合(以下、電極の電解液保持割合という
ことがある)を増加させることにより、レドックス・フ
ロー型電池の電圧効率が著しく向上することを見出し本
発明に到達した。
すなわち本発明は、電解液を含浸または流通する透過型
電極を内臓した電池本体と、該電池本体に電解液を循環
する配管および送液手段と、前記電解液を貯留する容器
とを有する二次電池において、前記透過型電極に保持さ
れる電解液量が電解液循環系統内の、充放電に関与する
全電解液量の10%以上になるように構成したことを特
徴とする。
また本発明は、電解液を含浸または流通する透過型電極
を内臓した電池本体と、該電池本体に電解液を循環する
配管および送液手段と、前記電解液を貯留する容器とを
有する二次電池を運転する際に、前記透過型電極に保持
される電解液量が電解液循環系統内の、充放電に関与す
る全電解液量の10%以上になるように制御して運転す
ることを特徴とする。
第1図は、本発明の詳細な説明するためのレドックス・
フロー型二次電池の充放電回路を示す図である。この回
路は、小型単電池1と、該小型単電池1の正極または負
極にそれぞれ循環される電解液を貯留する正極液貯留槽
2および負極液貯留槽3と、該正負両極液貯留槽2およ
び3と前記小型単電池1の正極および負極型とをそれぞ
れ連結する電解液循環系統4および5と、該電解液循環
系統4および5に共通に設けられたチューブポンプ6と
から主として構成されている。
このようなレドックス・フロー型二次電池の充放電回路
において、例えば、単電池の隔膜として陽イオン交換膜
を、正極および負極としてそれぞれ縦100fl、横1
0鶴、厚さ5日のカーボンフェ、ルトであって電解液保
持量がそれぞれ3.5mlのものを、正極液としてバナ
ジウム2価/3価のイオン活物質濃度が2mol/lの
2規定硫酸水溶液を、負極液としてバナジウム4(it
i15価のイオン活物質濃度が2mol/lの2規定硫
酸水溶液をそれぞれ用い、正極および負極の全循環電解
液量を変化させることにより、正負両極の電解液保持割
合を変化させて10分間充電した後、10分間放電する
操作を繰り返し、電極の電解液保持割合と電圧効率(平
均電圧との比)ηVの関係を求めた。結果を第1表に示
す。なお、このときの正負両極の送液量は3 m l 
/ m i n、通電量は400mV、電解槽温度は2
5℃であった。
第2図は、電極の電解液保持割合と電圧効率ηVとの関
係を示す図である。図において電極の電解液保持割合が
大きくなるに従って電圧効率ηVも大きくなり、電極の
電解液保持割合が10%以上になると電圧効率ηVは8
0%以上となり、電極の電解液保持割合が20%以上に
なればηVは85%以上の高効率になることがわかる。
本発明において電極の電解液保持量とは、電解液循環系
統内の電解液のうち電極に含浸される液量をいう。
本発明において、電極の電解液保持割合が10%以上に
なるように構成した二次電池とは、例えば電極材として
炭素繊維フェルトの積層体に代表される電解液保持容量
の大きいものを用い、また電解液循環系統の例えばマニ
ホールド、スリット等の径を小さくし、さらには循環ポ
ンプとして可能な限り小型のものを用いるなどして電解
液循環系統の全内容積を所定値以下に抑え、相対的に電
極の電解液保持割合を10%以上に設定したものがあげ
られる。
また、電極の電解液保持割合が10%以上になるように
制御して二次電池を運転する方法としては、電解液循環
系統内の全電解液量を所定値以下に抑えて電極に保持さ
れる電解液量の割合が相対的に10%以上になるように
制御しながら運転する方法があげられる。
本発明においては、電極の電解液保持割合を10%以上
、好ましくは30%以上とする。電極の電解液保持割合
を10%以上にすることにより、電圧効率が高(なり、
また短時間での定格による充放電が可能となる。電極の
電解液保持割合が10%未満では電圧効率ηVが80%
以下となり、本発明の目的が達成されなくなる。
〔実施例〕
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
第3図は、本発明の一実施例を示すレドックス・フロー
型二次電池の部分断面図である。この二次電池は、正極
および負極を有する電解槽ならびに電解液循環系統が同
一の枠体内に収納されたものである。図においてこの二
次電池は、同一枠体内に一体に収納された、正極11お
よび負極12を有する電解槽と、該正極11および負極
12へ活物質電解液をそれぞれ循環する正極側マニホル
ド14および負極側マニホマド15と、前記活物質電解
液を貯留する正極液溜部16および負極液溜部17と、
活物質電解液を循環する手動式の正極側および負極側電
解液循環ポンプ18および19とから主としてなり、前
記電解槽は隔膜10を介して隣接する正極11および負
極12からなる複数の単セルからなり、この単セルは複
極仕切板13を介して積層されている。電極反応に関与
する全電解液量に対する電極に保持される電解液量の割
合は、電極として電解液保持容量が多い100mX10
0鶴×6Hの炭素繊維フェルトの積層体をそれぞれ用い
、かつマニホールド、スリット、電解液貯留部等からな
る電解液循環系統の全内容積を調節して50%になるよ
うに構成さている。
この二次電池により、正極側電解液としてバナジウム2
価/3価イオン活物質濃度が2mol/lの2規定硫酸
水溶液を、また負極液としてバナジウム4価15価イオ
ン活物質濃度が2mol/1の2規定硫酸水溶液を用い
、太陽光電池と接続してバックアップ用二次電池として
使用しこところ、数日に1回、すなわち間歇的に正極お
よび負極電解液循環ポンプ18および19を作動させて
電解槽内の活物質電解液を更新する以外はメンテナンス
フリーで、2ケ月経過後の現在もトラブルは皆無であり
、電圧効率ηVは常に83%以上を示していた。
本実施例によれば、電解液循環ポンプ18および19、
マニホルド14および15、並びに液溜部16および1
7を可能な限り小さくし、電極反応に関与する全電解液
量に対する電極に保持される電解液量の割合を50%に
設定したので、電圧効率ηVが高く、短時間での定格の
充放電も可能となり、さらにランダムな充放電に対する
サイクル寿命が長(なる。また従来のレドックス・フロ
ー型二次電池においては、電解液のコストが全体のコス
トに占める割合は著しく大きく、鉛蓄電池などと較べ経
済的に不利であったが、本実施例によれば、貯留する電
解液量が従来のものに較べ格段に少ないために経済性が
向上する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、二次電池の電圧効率が向上し、短時間
での定格による充放電が可能となる上、ランダムな充放
電に対するサイクル寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、レドックス・フロー型二次電池の充放電回路
を示す図、第2図は、レドックス・フロー型二次電池に
おける、電極の電解液保持割合と電圧効率ηVとの関係
を示す図、第3図は、本発明の一実施例を示すレドック
ス・フロー型二次電池の部分断面図である。 11・・・正極、12・・・負極、14・・・正極側マ
ニホールド、15・・・負極側マニホールド、工6・・
・正極液溜部、17・・・負極液溜部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電解液を含浸または流通する透過型電極を内臓し
    た電池本体と、該電池本体に電解液を循環する配管およ
    び送液手段と、前記電解液を貯留する容器とを有する二
    次電池において、前記透過型電極に保持される電解液量
    が電解液循環系統内の、充放電に関与する全電解液量の
    10%以上になるように構成したことを特徴とする二次
    電池。
  2. (2)電解液を含浸または流通する透過型電極を内臓し
    た電池本体と、該電池本体に電解液を循環する配管およ
    び送液手段と、前記電解液を貯留する容器とを有する二
    次電池を運転する際に、前記透過型電極に保持される電
    解液量が電解液循環系統内の、充放電に関与する全電解
    液量の10%以上になるように制御して運転することを
    特徴とする二次電池の運転方法。
JP1135048A 1989-05-29 1989-05-29 二次電池 Expired - Lifetime JPH0821404B2 (ja)

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JPH0821404B2 JPH0821404B2 (ja) 1996-03-04

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017520897A (ja) * 2014-07-21 2017-07-27 レッドフロー アール アンド ディー プロプライエタリー リミテッドRedFlow R&D Pty Ltd 一体型多岐管の形成法
WO2019031099A1 (ja) * 2017-08-10 2019-02-14 京セラ株式会社 フロー電池

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JP2017520897A (ja) * 2014-07-21 2017-07-27 レッドフロー アール アンド ディー プロプライエタリー リミテッドRedFlow R&D Pty Ltd 一体型多岐管の形成法
WO2019031099A1 (ja) * 2017-08-10 2019-02-14 京セラ株式会社 フロー電池

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