JPS62160664A - 電解液循環型2次電池 - Google Patents

電解液循環型2次電池

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JPS62160664A
JPS62160664A JP61001919A JP191986A JPS62160664A JP S62160664 A JPS62160664 A JP S62160664A JP 61001919 A JP61001919 A JP 61001919A JP 191986 A JP191986 A JP 191986A JP S62160664 A JPS62160664 A JP S62160664A
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JP
Japan
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electrolyte
electrolytic solution
branch pipe
cell
stack
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Pending
Application number
JP61001919A
Other languages
English (en)
Inventor
Norihiro Mori
森 範宏
Masayuki Hirose
正幸 廣瀬
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries 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 Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPS62160664A publication Critical patent/JPS62160664A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/70Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
    • H01M50/77Arrangements for stirring or circulating the electrolyte with external circulating path
    • 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
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04186Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • 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
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Sustainable Energy (AREA)
  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
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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] この発明は、電解液の配管系の構造が改良された電解液
循環型2次電池に関するものである。
[従来の技術] たとえば特開昭59−13153号に、電解液循環型2
次電池の1つであるレドックスフロー電池の一例が開示
されている。この種のレドックスフロー電池では、流通
型電解セルを用いCおり、電極活物質を含む電解液が電
解液タンクと流通型電解セルとの間を循環して充放電が
行なわれる。
電解液として、たとえば塩酸が用いられ、電極活物質と
しては、たとえばFeCfzおよびCrC見、が用いら
れている。充電動作に際しては、Fe2)イオンがFe
 D+イオンに、C,34イオンがCr2+イオンに変
化し、他方放電動作では、逆方向の反応が生じる。
ところで、レドックスフロー電池は電力貯蔵用2次電池
として検討されており、その発生電圧を高める必要があ
るため、セルを直列に多数接続して用いることが提唱さ
れている。この場合、1組の正極と負極から構成される
単セルを多数積層したスタックセル(集合電池)を1つ
の単位として、必要とする電力貯蔵mに応じてスタック
セルを複数個組合わせることにより1つの蓄電池システ
ムを構成している。第3図には、スタックセルの片方の
電極のみについての電気的等価回路を示す。
第3図において、Eは単セルの起電力、R1は単セルの
内部抵抗、Rsはスタックセル内のスリット部の抵抗、
RIlはスタックセル内のマ二ボールド部の抵抗をそれ
ぞれ示す。蓄電池システムに充放電する際、スタックセ
ルには外部回路を流れる電流以外に第3図にiで示すよ
うな各車セル間の電位差に基づくシャントカレントが流
れる。シャントカレントは、蓄電池システムの充放電の
エネルギ効率を低下させるため、できるだけ減少させた
ものが望まれている。
このようなシャントカレントは、単セルの積層数が増加
するにつれて高まる傾向にある。第4図に、シャントカ
レントのセル電流に対する割合と積層セル数との関係を
示す。第2図は、150001級セルについて計算した
一例である。
このようなスタックセル内のシャントカレントを減少さ
せるため、通常は単セルの積層数を20〜30セル以下
としてスタックセルを構成している。
第5図は、スタックセル3個を接続した蓄電池システム
を示す概略構成図である。第5図において、第1のスタ
ックセルフ、第2のスタックセル8および第3のスタッ
クセル9は電気的に直列に接続されている。各スタック
セルフ、8.9には、正極液送り用枝配管7a 、8a
 、9aおよび正極液戻り用技配!!7c 、8c 、
9cが接続されており、また負極液送り用枝配管7b 
、8b 、9bおよび負極液戻り用枝配管7d、86.
9dがそれぞれ接続されている。正極液送り用枝配管7
a。
8a 、9aの他方端は正極液送り用主配管10に、正
極液戻り用枝配管7c 、8c 、9cの他方端は正極
液・戻り用主配管12に、また負極液送り用枝配管7b
 、8b 、(lの他方端は負極液送り用主配管11に
、負極液戻り用枝配管7d 、 8d 、 9dの他方
端は負極液戻り用主配管13にそれぞれ接続されている
。各スタックセルフ、8.9には、図示省略するポンプ
によって正極液および負極液が送られ循環されている。
第6図は、1つのスタックセル内の正極負極両方につい
ての電気的等価回路を示した回路図である。第6図にお
いて各符号は第3図と同様である。
第7図は、第5図と同様にスタックセル3個を接続した
蓄電池システムの電気的等価回路を示す回路図である。
第7図において、破線内は第6図に示すスタックセル内
部の回路を示している。Rpは枝配管の電解液の抵抗を
示し、Rtは主配管および電解液タンク中の電解液の抵
抗を示している。
[発明が解決しようとする問題点] 第7図に示されるように、各スタックセル内のシャント
カレント以外にも、Rp 、Rtを通してシャントカレ
ントが流れる。枝配管、主配管および電解液タンク内は
、スタックセル内に比べ、電解液の看が多く、また断W
J積も大きいためその電気抵抗が小さい。ざらにスタッ
クセルの起電力は単セルの起電力よりもはるかに大きい
ため、これらの配管系を流れるシャントカレントはがな
りの大きさになり、蓄電池システムのエネルギ効率を著
しく低下させる。
それゆえに、この発明の目的は、配管系で発生するシャ
ントカレントを減少させ、充放電効率を向上させた電解
液循環型2次電池を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] この発明の電解液循環型2次電池は、単セルを直列に積
み重ねた11敗のスタックセルと、該スタックセルに供
給される電解液が蓄えられた電解液タンクと、該電解液
からの電解液を供給するため該電解液タンクに一方端を
接続して設けられる送り用主配管と、スタックセルから
排出される電解液を再び電解液タンクに戻すため該電解
液タンクに一方端を接続して設けられる戻り用主配管と
、送り用主配管からの電解液を各スタックセルに分配す
るため該送り用主配管の他方端と該各スタックセルとの
間にそれぞれ設けられる送り用枝配管と、各スタックセ
ルから排出される電解液を戻り用主配管に送るため該各
スタックセルと該戻り用主配管の他方端との間にそれぞ
れ設けられる戻り用枝配管とを儀えており、送り用枝配
管および戻り用枝配管のうち少なくともいずれか一方に
、電解液中に空間を形成させることによりその空間の両
側で電解液を電気的に絶縁する絶縁手段を設けることを
特徴としている。
[作用] この発明の電解液循環型2次電池では、電解液中に空間
を形成させることによりその空間の両側で電解液を電気
的に絶縁する絶縁手段を設けており、該絶縁手段によっ
て各スタックセルと主配管との間を絶縁することができ
るため、主配管内を通って流れるシャントカレントを減
少させることができる。
[実施例] 第1図は、この発明の一実施例に用いられる絶縁手段を
示す断面図である。第1図において、枝配管1の途中に
容器2が設けられており、該容器2は図面上部を上に位
置するように取付けられている。該容器2の内部には、
回転可能な回転軸4がその中心に取付けられており、6
つの柄3bが等間隔で固定されている。該柄3bの先端
には受皿3aが取付けられており、該受皿3aは容器2
内に突き出た枝配管1の真下に位置した際には、該校紀
!!F1から出る電解液を受止めるように配置している
枝配管1内の電解液は、循環ポンプの圧力によって流れ
ており、上部の枝配管1から容B2内に流れ出た電解液
は、受皿3aに受止められる。該受皿3a内に電解液が
溜まると、その!!!量によって回転軸4を中心として
受flu3aが回転し下方へ移動する。なお、回転軸4
にモータなどを取付けてモータによって受皿3aを回転
させる方式であってもよい。回転して下方に移動した受
皿3a内の電解液は、受皿3aが傾斜するため容器2内
の底部に流れ落ちる。容器2の底部に流れ落ちた電解液
は、電解液の流入により容器2内が圧せられているため
下方の枝配管1から排出される。
第1図の絶縁手段では、枝配管1から容器2内に流入し
た電解液が、一旦受皿3aに受止められるため、上方の
校紀v!11内の電解液と、下方の枝配管1内の、電解
液との間に空間が形成され、電解液の連続性が断たれ電
気的に絶縁される゛。
第2図は、この発明の他の実施例に用いられる絶縁手段
を示す断面図である。第2図において、枝配管1の途中
には容器2が設けられている。該容器2内には、円筒状
の筒5がその開放端を上方の枝配管1の出口に向けて設
けられている。該筒5は、回転可能な回転軸4に固定さ
れている。該筒5の反対側の端の下方には台6が設置さ
れている。
上方の枝配管1の電解液は、第1図と同様にして下方に
向かって流れ出て、筒5内に溜まる。筒5内の電解液が
所定量よりも少ない場合には、台6の上に筒5の端を載
せた状態で支えられている。
[15内の電解液の量が所定量以上になると、回転軸4
より上方に存在する電解液の量が多くなり、筒5の開放
端を回転軸4を中心にして下方に回転させるような回転
モーメントが働く。筒5の開放端が回転し下方に移動す
ると、筒5内の電解液は容器2の底部に流れ落ちる。内
部の電解液が流れ出て、915内が空になると該915
の開放端に対し反対側の端が、開放端側よりも重くなる
ため、開放端を上方に移動させるよう、反対方向に回転
モーメントが働く。この回転により、簡5は再び元の状
態に戻り、該筒5内には再び電解液が流入する。
第2図の絶縁手段では、上方の校紀!!1から流出した
電解液は、一旦筒5内に受止められるため、上方枝配管
1内の電解液と下方の枝配管1内の電解液、との間に空
間が形成され、この空間によって電解液の連続性が断た
れ電気的に絶縁される。
この発明において絶縁手段は正極液送り用枝配管、正極
戻り用枝配管、負極液送り用枝配管および負極液戻り用
枝配管のすべてに設けることが好ましいが、そのうちの
いずれかに設けるだけでもこの発明の効果は十分に発揮
されることは言うまでもない。
また、この発明で用いる絶縁手段としてはこの実施例で
示したような構造のものに限定されることなく、電解液
中に空間を形成させてその空間の両側で電解液を電気的
に絶縁することのできる構造であればよい。たとえば、
枝配管の途中に形成した空間内で、電解液を不連続な液
滴とするようなものであってもよい。
絶縁手段の材質としては、電解液に対する耐液性を有す
るものであれば特に限定されることはない。たとえば、
レドックス70−電池では耐酸性を有するものが好まし
い。また、スタックセルの電圧は数十〜数百ポルト程度
であるので、絶縁手段の抵抗は数十〜数百オーム以上で
あれば用いることができる。この発明に用いる絶縁手段
とじては必ずしも高い抵抗を有する必要はない。
[発明の効果] この発明の電解液循環型2次電池では、送り用枝配管お
よび戻り用枝配管のうち少なくともいずれか一方に、電
解液中に空間を形成させることによりその空間の両側で
電解液を電気的に絶縁する絶縁手段を設けているため、
主配管を通って流れるシャントカレントを減少させるこ
とができる。
したがって、従来に比ベエネルギ効率を著しく向上させ
ることができる。
実施例では電解液循環型2次電池としてのレドックスフ
ロー電池について説明したが、この発明は電解液を循環
させて充放電させる電解液循環型2次電池であればすべ
てのものに広く利用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例に用いられる絶縁手段示
す断面図である。第2図は、この発明の他の実施例に用
いられる絶縁手段を示す断面図である。第3図は、1つ
のスタックセルの電気的等価回路を示す回路図である。 第4図は、シャントカレントのセル電流に対する割合と
積層セル数との関係を示す図である。第5図は、スタッ
クセル3個を接続した従来の1lfl池システムを示す
概略構成図である。第6図は、スタックセル内の電気的
等価回路を示す回路図である。第7図は、スタックセル
3個を接続した従来の蓄電池システムの電気的等価回路
を示す回路図である。 図において、1は枝配管、2は容器、3aは受皿、3b
は柄、4は口転軸、7は第1のスタックセル、8は第2
のスタックセル、9は第3のスタックセル、7a 、8
a 、9aは正極液送り用枝配管、7b、8b、9bは
負極液送り用枝配管、7c 、8c 、9cは正極液戻
り用枝配管、7d、8d、9dは負極液戻り用枝配管を
示す。 葛31目 R−R−R−R− 2Ofo   50   t。 祐 ’7  In

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)単セルを直列に積み重ねた複数のスタックセルと
    、該スタックセルに供給される電解液が蓄えられた電解
    液タンクと、該電解液タンクからの電解液を供給するた
    め該電解液タンクに一方端を接続して設けられる送り用
    主配管と、前記スタックセルから排出される電解液を再
    び前記電解液タンクに戻すため該電解液タンクに一方端
    を接続して設けられる戻り用主配管と、前記送り用主配
    管からの電解液を前記各スタックセルに分配するため該
    送り用主配管の他方端と該各スタックセルとの間にそれ
    ぞれ設けられる送り用枝配管と、前記各スタックセルか
    ら排出される電解液を前記戻り用主配管に送るため該各
    スタックセルと該戻り用主配管の他方端との間にそれぞ
    れ設けられる戻り用枝配管とを備える電解液循環型2次
    電池において、 前記送り用枝配管および前記戻り用枝配管のうち少なく
    ともいずれか一方に、電解液中に空間を形成させること
    よりその空間の両側で電解液を電気的に絶縁する絶縁手
    段を設けることを特徴とする、電解液循環型2次電池。
JP61001919A 1986-01-07 1986-01-07 電解液循環型2次電池 Pending JPS62160664A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01213964A (ja) * 1988-02-22 1989-08-28 Agency Of Ind Science & Technol レドツクス電池の運転方法
GB2516095A (en) * 2013-07-11 2015-01-14 Afc Energy Plc Fuel cell systems
WO2016128038A1 (en) 2015-02-11 2016-08-18 Outotec (Finland) Oy Bipolar electrochemical system
WO2018091070A1 (en) 2016-11-15 2018-05-24 Outotec (Finland) Oy Bipolar electrochemical system
JP2019532475A (ja) * 2016-10-19 2019-11-07 イエフペ エネルジ ヌヴェルIfp Energies Nouvelles バイパス電流を小さくするためのシステムを含むレドックスフロー電池

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