JPH06251794A

JPH06251794A - 電池セルスタック

Info

Publication number: JPH06251794A
Application number: JP5037714A
Authority: JP
Inventors: Toshio Shigematsu; 敏夫重松
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】電池セルスタックの充放電操作時の性能の低
下や、積層されてなる電池反応セルからの電解液の液漏
れが生じる前に、電池セルスタックの異常を検出し得る
電池セルスタック提供する。【構成】正極と負極を隔膜で隔ててなる、複数の電池
反応セル２と、複数の電池反応セルを積層して固定する
手段３、４、５、６と、固定手段３、４、５、６の固定
圧力を検出するための圧力検出手段７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力貯蔵用電解液流通
型電池の電池セルスタックに関する。

【０００２】

【従来の技術】揚水発電に代わる電力貯蔵用電池とし
て、種々の新型電池が開発されている。

【０００３】このような新型電池のうち、たとえば、レ
ドックスフロー型電池や、亜鉛臭素電池等の電解液流通
型電池は特に注目されている。

【０００４】次に、電解液流通型電池の構造と動作原理
をレドックスフロー型電池を例にとり、以下に説明す
る。

【０００５】図８は、レドックスフロー型電池の一具体
例を概略的に示す構成図である。図８を参照して、この
レドックスフロー型電池６１は、電池反応セル６２、正
極液タンク６３、および、負極液タンク６４を備える。

【０００６】電池反応セル６２内は、たとえば、イオン
交換膜等からなる隔膜６５により仕切られており、一方
側が正極セル６２ａ、他方側が負極セル６２ｂを構成す
る。

【０００７】正極セル６２ａ内には、正極６６が収容さ
れ、また、負極セル６２ｂ内には負極６７が収容され
る。

【０００８】正極セル６２ａと正極液タンク６３とは、
正極液を正極液タンク６３から正極セル６２ａに供給す
る正極液供給用管路６８と、正極液を正極セル６２ａか
ら正極液タンク６３に回収する正極液回収用管路６９と
により連結される。

【０００９】また、正極液供給用管路６８には、正極液
の流通循環手段として、ポンプ７０が設けられており、
正極セル６２ａと正極液タンク６３との間において、正
極液が流通循環できるようになっている。

【００１０】他方、負極セル６２ｂと負極液タンク６４
とは、負極液を負極液タンク６４から負極セル６２ｂに
供給する負極液供給用管路７１と、負極液を負極セル６
２ｂから負極液タンク６４に回収する負極液回収用管路
７２とにより連結される。

【００１１】また、負極液供給用管路７１には、負極液
の流通循環手段としてポンプ７３が設けられており、負
極セル６２ｂと負極液タンク６４との間において、負極
液が流通循環できるようになっている。

【００１２】正極液タンク６３内には、電解液として正
極電解液が蓄えられており、また、負極液タンク６４内
には、電解液として負極電解液が蓄えられる。

【００１３】正極電解液としては、たとえば、鉄イオン
のような原子価の変化するイオンの水溶液が用いられ、
また、負極電解液としては、たとえば、クロムイオンの
ような原子価の変化するイオンの水溶液が用いられる。

【００１４】たとえば、そのような正極電解液として、
正極活物質Ｆｅ³⁺／Ｆｅ²⁺を含む塩酸水溶液を用い、負
極電解液として、負極活物質Ｃｒ²⁺／Ｃｒ³⁺を含む塩酸
水溶液を用いることができる。

【００１５】このような電解液を用いたレドックスフロ
ー型電池６１を用いて、充電時においては、負極液タン
ク６４に蓄えられたＣｒ³⁺イオンを含む塩酸水溶液がポ
ンプ７３により、負極セル６２ｂに送られ、負極６７に
おいて電子を受取り、Ｃｒ²⁺イオンに還元されて負極液
タンク６４に回収される。

【００１６】他方、正極液タンク６３に蓄えられたＦｅ
²⁺イオンを含む塩酸水溶液がポンプ７０により正極セル
６２ａに送られ、正極６６において外部回路に電子を放
出して、Ｆｅ³⁺に酸化され、正極液タンク６３に回収さ
れる。

【００１７】また、放電時においては、負極液タンク６
４に蓄えられたＣｒ²⁺イオンを含む塩酸水溶液が、ポン
プ７３により負極セル６２ｂに送られ、負極６７におい
て外部回路に電子を放出して、Ｃｒ³⁺イオンに酸化さ
れ、負極液タンク６４に回収される。

【００１８】他方、正極液タンク６３に蓄えられたＦｅ
³⁺イオンを含む塩酸水溶液は、ポンプ７０により正極セ
ル６２ａに送られ、正極６６において外部回路から電子
を受取り、Ｆｅ²⁺イオンに還元され、正極液タンク６３
に回収される。

【００１９】このようなレドックスフロー型電池におい
ては、正極６６および負極６７における充放電反応は、
下記の式のようになる。

【００２０】

【化１】

【００２１】上述の充放電反応により、約１Ｖの起電力
が得られる。ところで、レドックスフロー型電池では、
その発生電圧を高めるため、電池反応セルを直列に複数
個接続した多段接続型電池反応セルが提唱されている。
図９は、多段接続型電池反応セルのセル構造を概略的に
示す分解斜視図である。

【００２２】図９を参照して、この多段接続型電池反応
セル１０２は、図中、左から、双極板１０３、正極板１
０４、隔膜１０５、負極板１０６および双極板１０７の
構成要素からなる電池反応セル１３２が順次積層されて
なる。双極板１０３は、双極板フレーム１０３ｆを備
え、正極板１０４は、正極板フレーム１０４ｆを備え、
負極板１０６は、負極板フレーム１０６ｆを備え、また
双極板１０７は、双極板フレーム１０７ｆを備える。そ
して、双極板１０３ｆ、正極板フレーム１０４ｆ、隔膜
１０５、負極板フレーム１０６ｆ、双極板フレーム１０
７ｆは、それぞれ、４つの穴ｈを有する。

【００２３】双極板、正極板、隔膜および負極板のそれ
ぞれに設けられた４つの穴ｈは、双極板、正極板、隔
膜、負極板が順次積層されることにより、多段接続型電
池反応セル１０２の内部に正極液または負極液を流通循
環するための配管の役目をする、正極液供給用マニホー
ルド１０８、負極液供給用マニホールド１０９、正極液
回収用マニホールド１１０および負極液回収用マニホー
ルド１１１を形成する。

【００２４】正極板フレーム１０４ｆには、正極液供給
用スリット１０４ａが設けられ、正極液供給用マニホー
ルド１０８内の正極液が正極１０４ｅへ供給される。ま
た、正極板フレーム１０４ｆには、正極液回収用スリッ
ト１０４ｂが設けられ、正極１０４ｅへ供給された正極
液が正極液回収用マニホールド１１０内に回収できるよ
うになっている。

【００２５】また、負極板フレーム１０６ｆには、負極
液供給用スリット１０６ａが設けられ、負極液供給用マ
ニホールド１０９内の負極液が負極１０６ｅへ供給され
る。また、負極板フレーム１０６ｆには、負極液回収用
スリット１０６ｂが設けられ、負極１０６ｅへ供給され
た負極液が負極液回収用マニホールド１１１内に回収で
きるようになっている。

【００２６】次に、この多段接続型電池反応セルの充放
電操作時の動作について説明する。充放電操作の際に
は、正極液は、正極液供給用マニホールド１０８を通っ
て、正極液供給用スリット１０４ａから正極セル１３２
ａ内部に供給され、正極１０４ｅにて充放電の後、正極
液回収用スリット１０４ｂから正極液回収用マニホール
ド１１０に回収される。

【００２７】他方、負極液は、負極液供給用マニホール
ド１０９を通って、負極液供給用スリット１０６ａから
負極セル１３２ｂ内部に供給され、負極１０６ｅにて充
放電の後、負極液回収用スリット１０６ｂから、負極液
回収用マニホールド１１１に回収される。

【００２８】図１０は、従来の多段接続型電池セルを用
いた電池セルスタックを概略的に示す構成図である。

【００２９】図１０を参照して、この電池セルスタック
２０１は、多段接続型電池反応セル２０２と、多段接続
型電池反応セル２０２を固定する手段を含む。なお、多
段接続型電池反応セル２０２の構造は、図９に示す多段
接続型電池反応セル１０２と同様であるので、その説明
を省略する。

【００３０】多段接続型電池反応セル２０２を固定する
手段は、２枚の締付板２０３、２０４と、複数本のボル
ト２０５と、複数個のナット２０６と、複数個の皿ばね
２０９を含む。図１１は、皿ばね２０９を概略的に示す
図である。図１１を参照して、図１１（ａ）は、皿ばね
２０９を上方向から見た状態を概略的に示す平面図であ
り、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す皿ばね２０９
のＸＩ−ＸＩ線に従う断面図である。

【００３１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）を参照し
て、皿ばね２０９は、中心部にボルトを挿通するための
貫通した穴２０９ｈを有しており、また、その断面がお
椀形状に形成されてなる。

【００３２】また、図１０を参照して、２枚の締付板２
０３、２０４のそれぞれの周辺部には、複数のボルトを
挿通するための穴２０３ｈ、２０４ｈが形成される。な
お、ボルトを挿通するための穴は４０ないし８０個程度
である。

【００３３】次に、この電池セルスタック２０１を組立
てる工程について概略的に説明する。まず、多段接続型
電池反応セル２０２の両側を締付板２０３、２０４によ
り挾持する。次に、締付板２０３の周辺部に設けられた
複数のボルト穴２０３ｈのそれぞれにボルト２０５を挿
通し、さらに、複数のボルト２０５の軸部２０５ｓの先
端２０５ｅを締付板２０４の周辺部に設けられた複数の
ボルト穴２０４ｈのそれぞれに挿通し、締付板２０４に
対し、ボルト２０５の軸部２０５ｓの先端２０５ｅが突
出するように取付ける。次に、ボルト２０５の先端部２
０５ｅに、複数の皿ばね２０９を挿通し、さらにナット
２０６を嵌め合わせ、締付板２０３と締付板２０４とを
締付け固定する。

【００３４】図１２は、図１０に示す、締付板２０４側
の締付部Ｃを拡大して概略的示す断面図である。図１２
を参照して、ボルト２０５の軸部２０５ｓの先端２０５
ｅは、締付板２０４のボルト穴２０４ｈに通され、ボル
ト２０５の軸部２０５ｓの先端２０５ｅには、複数の皿
ばね２０９が積層されるように挿通され、ナット２０６
により締付けられて固定される。

【００３５】なお、図１０を参照して、この電池セルス
タック２０１には、実際には、正極液供給用管路、負極
液供給用管路、正極液回収用管路、負極液回収用管路の
４本の配管系が取付けられるようになっているが、説明
を容易とするため、そのような配管系について図示する
ことを省略する。

【００３６】図１３は、実用レベルのレドックスフロー
型電池の電極部を概略的に示す構成図である。図１３を
参照して、この電極部４２は、図１０に示す電池セルス
タックと同様の電池セルスタックをｍ×ｎ台含む。ｍ×
ｎ台の電池セルスタックは、図１３中上段１行目の左手
側より、ｎ台の電池セルスタックＢ₁₁〜Ｂ_1nが直列に接
続されて１行目を形成する。また、図１３中、ｐ行目の
左手側より、ｎ台の電池セルスタックＢ_p1〜Ｂ_pnが直列
に接続されｐ行目を形成する。また、図１３中、下段ｍ
行目の左手側より、ｎ台の電池セルスタックＢ_m1〜Ｂ_mn
が直列に接続されｍ行目を形成する。そして、１行目か
らｎ行目までのｎ台の電池セルスタックが直列に接続さ
れたそれぞれの行は、互いに並列に接続され、実用レベ
ルのレドックスフロー型電池の電極部４２を構成する。
なお、それぞれの電池セルスタックＢ₁₁〜Ｂ_mnは、同一
定格の電池セルスタックであり、それぞれの電池セルス
タックＢ₁₁〜Ｂ_mnは、図１０に示す電池セルスタック２
０１と同様であるのでその説明を省略する。また、それ
ぞれの電池セルスタックＢ₁₁〜Ｂ_mnには、実際には、そ
れぞれ、正極液供給用管路、負極液供給用管路、正極液
回収用管路、負極液回収用管路の４本の配管系が取付け
られるようになっているが、説明を容易とするため、そ
のような配管系について図示することを省略する。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１０、図
１２および図１３を参照して、レドックスフロー型電池
を用い、長期間、充放電操作を繰り返すと、そのような
長期間の使用や、電池セルスタックの温度変化や、電池
セルスタックの多段接続型電池反応セルの、たとえば、
フレーム材料として用いている塩化ビニルやポリエチレ
ン等のプラスチック材料や、多段接続型電池反応セルの
パッキング材として用いているゴム材の温度変化による
寸法変化や、そのようなプラスチック材、ゴム材の長期
的な使用によって生じる、いわゆる、へたり等が原因と
なって生じる寸法変形等が原因して、電池セルスタック
の固定手段の当初の締付け圧力が変化してくる。そし
て、電池セルスタックの固定手段の締付け圧力の低下等
が原因して、電池セルスタックの充放電操作における性
能が低下したり、また、電池セルスタックの多段接続型
電池反応セルから電解液が漏洩する等の現象を招くこと
があった。このため、レドックスフロー型電池では、電
極部を定期的に検査し、電池セルスタックの固定手段の
締付け圧力を調べる等のメインテナンスが必要である。
そして、従来は、メインテナンス作業を軽減するため、
図１２に示すように、締付板２０４とナット２０６との
間に皿ばね２０９を設け、固定手段の締付け圧力の変化
を吸収すべく対処している。

【００３８】しかしながら、皿ばね２０９では、電池セ
ルスタック固定手段の締付け圧力の変化を吸収するには
限界があり、電池セルスタックの固定手段の締付け圧力
の低下等が原因して、電池セルスタックの充放電操作に
おける性能が低下したり、また、電池セルスタックの多
段接続型電池反応セルから電解液が漏洩する等の現象を
招くことを免れ得なかった。このため、従来は、電池セ
ルスタックのメインテナンス作業は、電池セルスタック
の端子間電圧をモニタしたり、および／または、電池セ
ルスタックに電解液の液漏れ検知手段を設けること等に
より、電池セルスタックの充放電操作時の性能が低下し
たり、および／または、電池セルスタックの多段接続型
電池反応セルからの電解液の液漏れが生じる等を検知
し、電池セルスタックに異常が生じた後において、電池
セルスタックの固定手段の締付け圧力を調整する等の事
後的対処により行なわれていた。

【００３９】しかしながら、上述したような従来の事後
的対処による電池セルスタックをメインテナンスする作
業では、電池セルスタックの充放電操作時の性能が低下
するため、レドックスフロー型電池全体としての充放電
効率が低下するという問題や、また、電池セルスタック
の多段接続型電池反応セルからの電解液の漏洩は、安全
上からも、また、電力貯蔵用電池装置のシステムの性能
維持ができない点からも、電力貯蔵用電池装置のシステ
ム停止を招くという問題があった。

【００４０】このため、レドックスフロー型電池では、
電極部を構成する電池セルスタックの異常を事後的にで
はなく、事前に検知する技術が長年望まれていた。

【００４１】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたものであって、電池セルスタックの充放電
操作時の性能低下や、電池セルスタックの多段接続型電
池反応セルから電解液が漏洩するという電池セルスタッ
クの異常が生じる前に、事前に、電池セルスタックの異
常を検知し得る、電池セルスタックを提供することを目
的とする。

【００４２】

【課題を解決するための手段】本発明に従う電池セルス
タックは、正極と負極を隔膜で隔ててなる、複数の電池
反応セルと、複数の電池反応セルを積層して固定する手
段と、固定手段の固定圧力を検知するための圧力検出手
段とを備える。

【００４３】

【作用】本発明に従う電池セルスタックは、固定手段の
圧力を検出する圧力検出手段を備える結果、固定手段の
締付け力等の圧力を管理できる。このため、電池セルス
タックを長期間使用する等によって生じる電池セルスタ
ックの性能低下や、電池セルスタックの多段接続型電池
反応セルからの電解液の漏洩が生じる前に、電池反応セ
ルの異常を事前に検知することができる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。

【００４５】実施例１図１は、本発明に従う一実施例としての電池セルスタッ
クの構造を概略的に示す斜視図である。図１を参照し
て、この電池セルスタック１は、以下の点を除けば、図
１０に示す従来の電池セルスタック２０１と同様であ
る。すなわち、電池セルスタック１において、電池セル
スタック２０１の多段接続型電池反応セル２０２が多段
接続型電池反応セル２に、締付板２０３、２０４が締付
板３、４に、複数のボルト２０５が複数のボルト５に、
複数のナット２０６が複数のナット６にそれぞれ対応す
る。

【００４６】この電池セルスタック１が、図１０に示す
従来例と異なる点は、複数のボルト５の中から選ばれた
１本または複数本のボルト５１の軸部５１ｓに歪センサ
７が設けられている点である。歪センサ７としては、公
知の歪センサであれば、特に種類を選ばないが、たとえ
ば、公知の抵抗線ひずみ計、面圧センサ等を挙げること
ができる。

【００４７】図２は、そのような歪センサ７を概略的に
示す構成図である。図２を参照して、この歪センサ７
は、台紙８と、測定部位である抵抗線９と、１対の引出
し線１０、１１を含む。１対の引出し線１０、１１の一
方の引出し線１０は、電源１２に接続され、他方の引出
し線１１は、抵抗線の歪（伸線）を検出する手段１３に
接続される。この歪センサ７は、抵抗線９が歪（伸線）
を受けると、その歪に比例して、電気抵抗が変化するこ
とを利用して歪を計測するものである。

【００４８】次に、具体的な実験データを用いて説明す
る。使用した材料は以下のとおりであった。

【００４９】双極板、正極板、負極板として、それぞ
れ、フレームを含む表面積が約８０００ｃｍ²のものを
用いた。また、隔膜として、表面積が、約８０００ｃｍ
²のものを用いた。次に、双極板、正極板、隔膜、負極
板、双極板の順に、双極板、正極板、隔膜、負極板およ
び双極板で構成される電池反応セルを６０セル直列に積
層することにより、多段接続型電池反応セル２を作製
し、締付板３、４およびＭ２０ボルト４０本と、それに
対応するナット４０本を用い、締付板３と締付板４とを
締付トルク５００ｋｇ・ｃｍ²にて締付け固定した。４
０本のＭ２０ボルトの中から選ばれた２本のボルト５
１、５２のそれぞれの軸部５１ｓ、５２ｓに複数の歪ゲ
ージ７を取付けた。

【００５０】図３は、ボルト５１の軸部５１ｓに歪ゲー
ジ７を取付けた状態を概略的に示す図である。図３を参
照して、図３（ａ）は、ボルト５１を横方向に見た歪ゲ
ージ７の取付状態を概略的に示す斜視図であり、図３
（ｂ）は、ボルト５１の軸部５１ｓのＩＩＩ−ＩＩＩ線
に従う概略的な断面図である。図３（ａ）および図３
（ｂ）を参照して、ボルト５１の軸部５１ｓには、ボル
ト５１の軸部５１ｓの周方向に、図２に示すような４つ
の歪ゲージ７、７、７、７が取付けられる。

【００５１】次に、４０本のＭ２０ボルトの中から選ば
れたボルトを１本ないし複数本を選択し、当該ボルトの
ナットを緩めることにより、電池セルスタック１の固定
手段の締付け力が低下した状態を作出すという模擬試験
を行なったところ、各々の歪センサ７は、当該ボルトの
ナットの緩みによる変化を正確に把握することができ
た。

【００５２】実施例２図４は、本発明に従う一実施例としての電池セルを複数
台用いた実用レベルのレドックスフロー型電池の電極部
を概略的に示す構成図である。図４を参照して、この電
極部２２は、図１に示す電池セルスタック１と同様の電
池セルスタックｍ×ｎ台と、Ａ／Ｄ変換装置２３と、演
算処理装置２４と、Ｄ／Ａ変換装置２５と、異常セルス
タックの表示手段と警報の発令手段２６と、記録計２７
を含む。ｍ×ｎ台の電池セルスタックは、図４中、上段
１行目の左手側よりｎ台の電池セルスタックＡ₁₁〜Ａ_1n
が直列に接続され１行目を形成する。また、図４中、ｐ
行目の左手側よりｎ台の電池セルスタックＡ_p1〜Ａ_pnが
直列に接続されｐ行目を形成する。また、図１３中、下
段ｍ行目の左手側よりｎ台の電池セルＡ_m1〜Ａ_mnが直列
に接続されｍ行目を形成する。そして、１行目からｍ行
目までのｎ台の電池セルスタックが直列に接続されたそ
れぞれの行は、互いに並列に接続され、実用レベルのレ
ドックスフロー型電池の電極部２２を構成する。なお、
それぞれの電池セルスタックＡ₁₁〜Ａ_mnは同一定格の電
池セルスタックであり、それぞれの電池セルスタックＡ
₁₁〜Ａ_mnは、図１に示す電池セルスタック１と同様であ
るのでその説明を省略する。また、図４では、説明を容
易とするため、正極液と負極液の流通循環経路を省略す
る。すなわち、図４では、実際には、それぞれの電池セ
ルスタックＡ₁₁〜Ａ_mnに対し、それぞれ、正極液供給用
管路、負極液供給用管路、正極液回収用管路および負極
液回収用管路が連結される。また、それぞれの電池セル
スタックＡ₁₁〜Ａ_mnには、各々、複数個の歪ゲージＳ₁₁
〜Ｓ_mnが取付けられる。

【００５３】図５を参照して、図５は、図４に示す構成
図をさらに詳細に説明するための構成図である。

【００５４】図５を参照して、複数の歪ゲージは、電池
セルスタックＡ_hi（１≦ｈ≦ｍ，１≦ｉ≦ｎ）の１台に
つき、それぞれ８個取付けられる。図１を参照して、８
個の歪ゲージのうち４個は、４０本のＭ２０ボルトのな
かの１本のボルトに取付けられ、残り４の歪ゲージは４
０本のＭ２０ボルトの他の１本のボルトに取付けられ
る。他の電池セルスタックＡ₁₁〜Ａ_mnについても同様の
構成であるのでその説明を省略する。ｍ×ｎ台の電池セ
ルスタックＡ₁₁〜Ａ_mnのそれぞれに設けられた８個の歪
センサの検出した信号は、Ａ／Ｄ変換装置２３へ送ら
れ、アナログ信号からデジタル信号に変換されて、演算
処理装置２４へ入力され、さらに演算処理装置２４から
Ｄ／Ａ変換装置２５へ送られ、デジタル信号からアナロ
グ信号に変換されて、記録計２７に出力される。また演
算処理装置２４から出力される信号は、Ｄ／Ａ変換装置
２５へ送られ、デジタル信号からアナログ信号へ変換さ
れて、異常セルスタックの表示手段と警報の発令手段２
６の異常セルスタックの表示手段に、異常と判断された
電池セルスタックの番地を行列により特定し表示する。
また、演算処理装置２４から出力れる信号は、Ｄ／Ａ変
換装置２５へ送られ、デジタル信号からアナログ信号へ
変換されて、異常セルスタックの表示手段と警報の発令
手段２６の警報の発令手段をオンまたはオフにする信号
を出力する。

【００５５】図６は、実用レベルのレドックスフロー型
電池の電極部２２を構成する電池セルスタックＡ₁₁〜Ａ
_mnを自動的に監視するために、演算処理装置２４に記憶
された電極部２２の監視プログラムを示すフローチャー
トである。図６を参照して、図４および図５に示す実用
レベルのレドックスフロー型電池の電極部２２を監視す
る動作について説明する。まずステップ３１において、
電極部２２に含まれるそれぞれの電池セルスタックＡ₁₁
〜Ａ_mnのそれぞれに設けられた８個の歪センサの検出し
た信号がＡ／Ｄ変換装置２３へ送られ、アナログ信号か
らデジタル信号に変換されて、演算処理装置２４へ入力
される。

【００５６】ステップ３２において、それぞれの歪セン
サの検出した信号は、予めそれぞれの電池セルスタック
Ａ₁₁〜Ａ_mnの正常範囲の電気抵抗として、演算処理装置
２４に記憶されている、しきい値電気抵抗値Ｒ_THと比較
され、そのように正常範囲の電気抵抗値として予め定め
られる値Ｒ_TH以上かどうかを判断することにより、不良
または良好の電池セルスタックが検出され、異常電池セ
ルスタックの番地が特定され、異常セルスタックの表示
手段と警報の発令手段２６の異常セルスタックの表示手
段に表示される。ステップ３４において、ステップ３３
の検出結果に応答して、異常セルスタックの表示手段と
警報の発令手段２６の警報の発令手段がオンの状態また
はオフの状態にされる。上記した運転プログラムは、実
用レベルのレドックスフロー型電池の電極部２２の充放
電操作を行なっている間、常に、実行される。以上説明
したように、実用レベルのレドックスフロー型電池の電
極部２２は、電極部２２を構成する電池セルスタックＡ
₁₁〜Ａ_mnのそれぞれに設けられた歪センサの検出した信
号の大きさに応答して、自動的に、電極部２２を構成す
る電池セルスタックＡ₁₁〜Ａ_mnのそれぞれの固定手段の
固定圧力を検出することにより、それぞれの電池セルス
タックＡ₁₁〜Ａ_mnの充放電操作時の性能低下や、電池セ
ルスタックＡ₁₁〜Ａ_mnの多段接続型電池反応セルから電
解液が漏洩するという電池セルスタックの異常が生じる
前に、電池セルスタックの異常を検知することができ
る。

【００５７】実施例３図７は、本発明に従う一実施例としての電池セルスタッ
クの構造を概略的に示す分解斜視図である。図７を参照
して、この電池セルスタック４１は、以下の点を除け
ば、図１に示す電池セルスタックと同様であるので、相
当する部材については、同一の番号を付して、その説明
を省略する。

【００５８】この電池セルスタック４１が、図１に示す
電池セルスタック１と異なる点は、電池セルスタック１
のボルト５１、５２に設けられた歪センサ７の代わり
に、締付板３、４のそれぞれの面に、面圧センサ４２、
４３が取付けられている点である。なお、面圧センサ４
２、４３としては、公知の面圧センサであれば、特に種
類を選ばない。

【００５９】実施例３の構成によっても、実施例１と同
様、多段接続型電池反応セル２を固定する手段の固定圧
力を検出することにより、電池セルスタック４１に、充
放電操作時の性能の低下や、多段接続型電池反応セル２
からの電解液が漏洩するという電池セルスタック４１の
異常が生じる前に、電池セルスタック４１の異常を検知
することができる。また、実施例２とは、固定手段の固
定圧力を検出するための圧力検出手段を歪センサを用い
る代わりに面圧センサを用いる以外は同様にして、電池
セルスタックの異常が生じる前に、自動的に、電池セル
スタックの異常を検知することができる。

【００６０】なお、実施例１、実施例２および実施例３
では、皿ばねを用いていない例を示したが、皿ばねを用
いても同様の効果を奏する。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
上記した構成を有する結果、電池セルスタックに、充放
電操作時の性能の低下や、電池反応セルを積層した部分
における電解液の漏洩等が生じるという電池セルスタッ
クの異常が生じる前に、事前に、電池セルスタックの異
常を検知することができる。

【００６２】また、本発明に従う電池セルスタックは、
電池セルスタックを構成する固定手段の締付け力等の固
定圧力を常時モニタすることができるので、電池セルス
タックの充放電操作時の性能の低下や、積層された電池
反応セルからの電解液の漏洩が生じる前に、前もって、
事前に、締付け力等の固定圧力を正常な状態にすること
により、レドックスフロー型電池としての、すなわち、
電力貯蔵用装置のシステム全体としての性能の変化や、
電解液の漏れによる事故発生を防止することができ、電
力貯蔵システムとしての信頼性と安全性を大きく向上さ
せることができる。

【００６３】なお、積層されてなる電池反応セルは、締
付け圧力等の固定圧力が適正でないと、たとえば、締付
け圧力が緩すぎるとシール性能が低下し電解液がリーク
するという致命的な現象を招く一方、逆に、締付け圧力
等の固定圧力が強すぎると、積層されてなる電池反応セ
ル内部の部材の破損の問題が生じる。このため、固定手
段の固定圧力は、設計上の適正な範囲に維持することが
不可欠である。このため、電池セルスタックは、定期的
なメインテナンス作業を必要とするが、本発明に従う電
池セルスタックは、電解液の液漏れを防止することがで
きる等により、メインテナンス作業を省力化することが
できる。

【００６４】また、本発明に従う電池セルスタックは、
メインテナンス作業を省力化することができる結果、多
くの台数の電池セルスタックを必要とする大規模の電力
貯蔵システムに用いる場合に、非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う一実施例としての電池セルスタッ
クを概略的に示す斜視図である。

【図２】本発明において用いる歪センサを概略的に示す
構成図である。

【図３】本発明に従う一実施例としての歪センサの取付
例を示す図である。

【図４】本発明に従う一実施例としての実用レベルのレ
ドックスフロー型電池の電極部を概略的に示す構成図で
ある。

【図５】本発明に従う一実施例としての実用レベルのレ
ドックスフロー型電池の電極部を概略的に示す構成図で
ある。

【図６】本発明に従う電池セルスタックを自動的に監視
する際の一実施例としての動作を示すフローチャートで
ある。

【図７】本発明に従う一実施例としての電池セルスタッ
クを概略的に示す斜視図である。

【図８】従来のレドックスフロー型電池を概略的に示す
構成図である。

【図９】従来の多段接続型電池反応セルを概略的に示す
分解斜視図である。

【図１０】従来の電池セルスタックを概略的に示す斜視
図である。

【図１１】皿ばねを概略的に示す図である。

【図１２】図１０に示す締付部Ｃを拡大して概略的に示
す断面図である。

【図１３】従来の実用レベルのレドックスフロー型電池
の電極部を概略的に示す構成図である。

【符号の説明】

１、４１電池セルスタック２多段接続型電池反応セル３、４締付板５ボルト５１ｓボルトの軸部５１ｅボトルの先端６ナット７歪センサ２２電極部２３Ａ／Ｄ変換装置２４演算処理装置２５Ｄ／Ａ変換装置２６電池セルスタックの表示手段および警報の発令手
段２７記録計４２、４３面圧センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極と負極を隔膜で隔ててなる、複数の
電池反応セルと、前記複数の電池反応セルを積層して固定する手段と、前記固定手段の固定圧力を検出するための圧力検出手段
とを備える、電池セルスタック。