JPS6340267A - レドツクスフロ−型電池用バイポ−ラ板 - Google Patents
レドツクスフロ−型電池用バイポ−ラ板Info
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- JPS6340267A JPS6340267A JP61182280A JP18228086A JPS6340267A JP S6340267 A JPS6340267 A JP S6340267A JP 61182280 A JP61182280 A JP 61182280A JP 18228086 A JP18228086 A JP 18228086A JP S6340267 A JPS6340267 A JP S6340267A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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。
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〕
本発明は電池特性、特に電流効率が改善され、工業的生
産の極めて有利なレドックスフロー型電池用バイポーラ
板に関するものである。
産の極めて有利なレドックスフロー型電池用バイポーラ
板に関するものである。
（従来技術及び問題点）
従来より大容量の蓄電池システムにより、オフビーク時
の余剰電力を電気化学的反応によって貯蔵（充電）し、
ピーク時に放出（放電）する、いわゆるロードレベリン
グ機能を持つ電力貯蔵システムが開発されている。貯蔵
を例にとれば、将来、電源構成で大きな比重を占めると
、予想される原子力発電では、一定の出力を保って定常
発電することが高い効率を保つ」−で必要であり、その
電源機構比率が２０％を超え■つ貯蔵システムの総合効
率が７０％に達すると貯蔵設備運用上不利がなくなると
いわれている。
の余剰電力を電気化学的反応によって貯蔵（充電）し、
ピーク時に放出（放電）する、いわゆるロードレベリン
グ機能を持つ電力貯蔵システムが開発されている。貯蔵
を例にとれば、将来、電源構成で大きな比重を占めると
、予想される原子力発電では、一定の出力を保って定常
発電することが高い効率を保つ」−で必要であり、その
電源機構比率が２０％を超え■つ貯蔵システムの総合効
率が７０％に達すると貯蔵設備運用上不利がなくなると
いわれている。
電力貯蔵の方法には、実用化されている６のがあるが、
送電によるロスがあり、また、揚水発電は立地に制約が
加わって来ており、従って、新型２次電池が最も実用性
の高いｈ式であると考えられている。また、新型２次電
池は、太陽光、風力、波力等の自然エネルギーを利用し
た発電のバックアップ装置、或いは電気自初巾用電池と
しても期待が寄せられている。上記目的に適用できる２
次電池としては、鉛蓄電池、ナトリウム−硫黄電池、リ
チウム−硫黄鉄電池、金属−ハロゲン電池、レドックス
フロー型電池等が現在開発されている。
送電によるロスがあり、また、揚水発電は立地に制約が
加わって来ており、従って、新型２次電池が最も実用性
の高いｈ式であると考えられている。また、新型２次電
池は、太陽光、風力、波力等の自然エネルギーを利用し
た発電のバックアップ装置、或いは電気自初巾用電池と
しても期待が寄せられている。上記目的に適用できる２
次電池としては、鉛蓄電池、ナトリウム−硫黄電池、リ
チウム−硫黄鉄電池、金属−ハロゲン電池、レドックス
フロー型電池等が現在開発されている。
なかでもレドックスフロー型２次電池は、充放電時の電
気化学的エネルギー変化を行なわせる流通型電解槽と活
物質であるレドクツクス電解液を貯蔵するタンクとが完
全に分離しているため、タンクの容量を変更するだけで
電力貯蔵を変えることができること、従って、長時間、
大容量の電力貯蔵に適していること、液流通型発電など
自然エネルギー発電のバックアップ電源としても適して
いること等優れた特徴がある。
気化学的エネルギー変化を行なわせる流通型電解槽と活
物質であるレドクツクス電解液を貯蔵するタンクとが完
全に分離しているため、タンクの容量を変更するだけで
電力貯蔵を変えることができること、従って、長時間、
大容量の電力貯蔵に適していること、液流通型発電など
自然エネルギー発電のバックアップ電源としても適して
いること等優れた特徴がある。
貯蔵システムの総合効率が１０％以上を達成するには、
ポンプ動力等の電力消費を考慮すると電池の１ネルギー
効率は８０％！５！度なくてはならない。エルネギ−効
率は上記第（１）式より求めることができる。
ポンプ動力等の電力消費を考慮すると電池の１ネルギー
効率は８０％！５！度なくてはならない。エルネギ−効
率は上記第（１）式より求めることができる。
エネルギー効率−電流効率×電圧効率・・・（１〉（１
）式かられかるように、エネルギー効率は電流効率、電
圧効率の両面から改善する必要がある。電流効率は充放
電時の水素発生並びに電解液流通孔から損失するシャン
ト電流により低の酸化還元反応速度に依存する。
）式かられかるように、エネルギー効率は電流効率、電
圧効率の両面から改善する必要がある。電流効率は充放
電時の水素発生並びに電解液流通孔から損失するシャン
ト電流により低の酸化還元反応速度に依存する。
第１図は、レドックスフロー型電池におけるセルの具体
的構成の一例を示す略図的斜視図である。ここでは、隔
１ｔ！ｌ １を隔てて正極側及び負極側にそれぞれ反応
電極２、バイポーラ板３が配置されている。実用的には
第１図に示したバイポーラ板／正極電極／隔ｌＩ／負極
電極／バイポーラ板の繰返しで積層された形で使用され
る。
的構成の一例を示す略図的斜視図である。ここでは、隔
１ｔ！ｌ １を隔てて正極側及び負極側にそれぞれ反応
電極２、バイポーラ板３が配置されている。実用的には
第１図に示したバイポーラ板／正極電極／隔ｌＩ／負極
電極／バイポーラ板の繰返しで積層された形で使用され
る。
第２図は、第１図に示したバイポーラ板の詳細図である
。バイポーラ板は電解液流通孔であるマニホールド３ａ
、スリット３ｂを持っており、この電解液流通孔がシャ
ント電流による電流効率低下の原因となっている。従来
の方式は、バイポーラ板にプラスチック枠を接着剤で組
込み、そのプラスチック枠にマニホールド及びスリット
を構成する方法であった。
。バイポーラ板は電解液流通孔であるマニホールド３ａ
、スリット３ｂを持っており、この電解液流通孔がシャ
ント電流による電流効率低下の原因となっている。従来
の方式は、バイポーラ板にプラスチック枠を接着剤で組
込み、そのプラスチック枠にマニホールド及びスリット
を構成する方法であった。
しかし、この方式ではプラスチック枠を新たに作成する
必要があり、バイポーラ板とプラスチック枠を接着して
、一体上するには極めて細かい作業と長時間を要し側底
工業化に耐える製造工程とはいいがたかった。しかも、
プラスチック枠とバイポーラ板の熱膨張係数の差から、
電解液の漏れが発生する場合もあった。また、導電性の
バイポーラ板にマニホールド及びスリットを構成した場
合は、マニホールド及びスリットの作成並びにセルスタ
ックの組立て工程は簡略化されるが、シャント電流によ
る電流効率の低下が大きく電池性能に問題があった。
必要があり、バイポーラ板とプラスチック枠を接着して
、一体上するには極めて細かい作業と長時間を要し側底
工業化に耐える製造工程とはいいがたかった。しかも、
プラスチック枠とバイポーラ板の熱膨張係数の差から、
電解液の漏れが発生する場合もあった。また、導電性の
バイポーラ板にマニホールド及びスリットを構成した場
合は、マニホールド及びスリットの作成並びにセルスタ
ックの組立て工程は簡略化されるが、シャント電流によ
る電流効率の低下が大きく電池性能に問題があった。
本発明の目的は、上述のセルスタック組立て時の問題点
を解消し、シャント電流による損失を防ぎ電流効率の高
いバイポーラ板を提供することにある。
を解消し、シャント電流による損失を防ぎ電流効率の高
いバイポーラ板を提供することにある。
本発明は、マニホールド部又はスリット部又はこれらの
両部位に電気絶縁材を配してなるレドックスフロー型電
池用バイポーラ板である。
両部位に電気絶縁材を配してなるレドックスフロー型電
池用バイポーラ板である。
バイポーラ板は、炭素繊維又はカーボンブラック又はこ
れらの混合物と樹脂とからなる成形物である。炭素ｍ維
は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系等そ
の種類に制限がなく、通常その体積抵抗率が５ｘｌＯ−
’〜２×−１Ω・ＣＩｌの範囲のものである。また、カ
ーボンブラックは、樹脂中での分散性が良好であれば、
ファーネス系、アセチレン系、ケッチエン系等いずれで
もよい。
れらの混合物と樹脂とからなる成形物である。炭素ｍ維
は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系等そ
の種類に制限がなく、通常その体積抵抗率が５ｘｌＯ−
’〜２×−１Ω・ＣＩｌの範囲のものである。また、カ
ーボンブラックは、樹脂中での分散性が良好であれば、
ファーネス系、アセチレン系、ケッチエン系等いずれで
もよい。
さらに、樹脂は、レドックスフロー型電池に使用する電
解液に対し耐蝕性を有するものであれば熱硬化性樹脂、
熱可塑性樹脂いずれでもよい。
解液に対し耐蝕性を有するものであれば熱硬化性樹脂、
熱可塑性樹脂いずれでもよい。
バイポーラ板を構成する成形物は、例えばポリオレフィ
ン系の樹脂にカーボンブラックを含有せしめたプラスチ
ックカーボン機成いは炭素繊維集積体に樹脂を含浸せし
め硬化した炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）板な
どである。
ン系の樹脂にカーボンブラックを含有せしめたプラスチ
ックカーボン機成いは炭素繊維集積体に樹脂を含浸せし
め硬化した炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）板な
どである。
なかでも、炭素ｔａＭ１集積体を用いたバイポーラ板は
強度、導電性に優れ、本発明バイポーラ板の好適例であ
る。
強度、導電性に優れ、本発明バイポーラ板の好適例であ
る。
バイポーラ板のマニホールド部又はスリット部又はこれ
らの両部位に電気絶縁を施す方法としては、例えば絶縁
性を有するガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）板
やポリエチレン等を用いてマニホールド部又はスリット
部又は両者を構成する方法がある。また、レドックスフ
ロー型電池に使用する電解液に対する耐蝕性を有する電
気絶縁性塗料を７二ホ一ルド部又はスリット部又は両者
にコーティングするか、又は電気絶縁性フィルムをラミ
ネートする絶縁方法もある。
らの両部位に電気絶縁を施す方法としては、例えば絶縁
性を有するガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）板
やポリエチレン等を用いてマニホールド部又はスリット
部又は両者を構成する方法がある。また、レドックスフ
ロー型電池に使用する電解液に対する耐蝕性を有する電
気絶縁性塗料を７二ホ一ルド部又はスリット部又は両者
にコーティングするか、又は電気絶縁性フィルムをラミ
ネートする絶縁方法もある。
以下、図面を参照しつつ、比較例を前示したうえで、実
施例を挙示することにより、本発明の特徴を明らかにす
る。
施例を挙示することにより、本発明の特徴を明らかにす
る。
比較例１
厚さ０．２１１１１１の炭素ａｍ布にエポキシ樹脂及び
硬化剤１００重吊部と導電性カーボン扮３重ｆｄ部を混
練した後、含浸しプリプレグを作成した。
硬化剤１００重吊部と導電性カーボン扮３重ｆｄ部を混
練した後、含浸しプリプレグを作成した。
このプリプレグを３枚ｆｔ？ｒｒし、ホットプレスで加
熱硬化し、ｊ９さ０．６１のバイポーラ板を作成した。
熱硬化し、ｊ９さ０．６１のバイポーラ板を作成した。
第３図（ａ ＞に示す直径３０ｍｍのマニホールド及び
スリットを有するプラスチック枠にシリコン樹脂でバイ
ポーラ板を固定したが、）８石剤は煩雑で固定には一夜
を要した。
スリットを有するプラスチック枠にシリコン樹脂でバイ
ポーラ板を固定したが、）８石剤は煩雑で固定には一夜
を要した。
このようにして得られたバイポーラ板組込みプラスチッ
ク枠複合体を、第１図のごとき構成で６ｔ？ルスタツク
とし充放電試験を行なった。
ク枠複合体を、第１図のごとき構成で６ｔ？ルスタツク
とし充放電試験を行なった。
電池特性は、電流効率９５％、セル抵抗値２．１０・Ｃ
「であり、電流効率は優れていた。
「であり、電流効率は優れていた。
比較例２
比較例１と同一のバイポーラ板を比較例１のプラスチッ
ク枠と同一の寸法で作成した。このバイポーラ板に直径
３０ｍｍの穴を開はマニホールドとした。スリットを有
するスペーサーを用い、第１図の構成により６ｔルスタ
ツクとして充放電試験を行なった。電流効率６９．５％
、セル抵抗値２．１Ω・Ｃ１１２であり電流効率は極め
て悪かった。
ク枠と同一の寸法で作成した。このバイポーラ板に直径
３０ｍｍの穴を開はマニホールドとした。スリットを有
するスペーサーを用い、第１図の構成により６ｔルスタ
ツクとして充放電試験を行なった。電流効率６９．５％
、セル抵抗値２．１Ω・Ｃ１１２であり電流効率は極め
て悪かった。
実施例１
導電性カーボンブラック３５ｆｆｌ ｆｆ１％、粉末ポ
リエチレン６５重最％を均一に混合し、金型内に敷きホ
ットプレス法ｒカーボンプラスチックを作成し、直径３
Ｏｎ＋ｍの穴を開はマニホールドを構成した。このバイ
ポーラ板のマニホールド部、スリット部にポリエチレン
系塗料を塗布して電気絶縁したバイポーラ板を作成した
（第３図（ｂ ））。
リエチレン６５重最％を均一に混合し、金型内に敷きホ
ットプレス法ｒカーボンプラスチックを作成し、直径３
Ｏｎ＋ｍの穴を開はマニホールドを構成した。このバイ
ポーラ板のマニホールド部、スリット部にポリエチレン
系塗料を塗布して電気絶縁したバイポーラ板を作成した
（第３図（ｂ ））。
このものを用いて、スリットを有するスペーサー枠と電
極、隔膜を第１図の構成により ６セルスタツクとし、
充放電試験を行なった。電流効率９４．２％、セル抵抗
値２．３０・ＣＩｍ′で、比較例１と同等の優れた性能
を示した。実施例１の場合は、比較例１と異なり、塗料
の塗布は作業上簡単容易であり、短時間で済んだ。
極、隔膜を第１図の構成により ６セルスタツクとし、
充放電試験を行なった。電流効率９４．２％、セル抵抗
値２．３０・ＣＩｍ′で、比較例１と同等の優れた性能
を示した。実施例１の場合は、比較例１と異なり、塗料
の塗布は作業上簡単容易であり、短時間で済んだ。
実施例２
比較例２と同一のバイポーラ板を作成し、直径５０ＩＩ
ｌの穴を４箇所開けた。比較例１と同一のエポキシ樹脂
を用い、ＩＱさ０，６ｍｍ、外径５０ＩＩＩＩｎ１内径
３００１１Ｒのドーナツ状のＧＦＲＰ板を作成した。
ｌの穴を４箇所開けた。比較例１と同一のエポキシ樹脂
を用い、ＩＱさ０，６ｍｍ、外径５０ＩＩＩＩｎ１内径
３００１１Ｒのドーナツ状のＧＦＲＰ板を作成した。
このドーナツ状ＧＦＲＰ板をバイポーラ板の穴に埋込み
接着剤で固定し、直径３０１１ＩＩｌのマニホールドを
作成したく第３図〈Ｃ）〉。
接着剤で固定し、直径３０１１ＩＩｌのマニホールドを
作成したく第３図〈Ｃ）〉。
このようにして作成した電気絶縁材を配しＩｃバイポー
ラ板を第１図のごとき構成により６セルスタツクとし、
充放電試験を行なった。電流効率９４．９％、セル抵抗
値２，１Ω・ｃａｍ’であり、比較例２に比べ電流効率
が大幅に改善された。
ラ板を第１図のごとき構成により６セルスタツクとし、
充放電試験を行なった。電流効率９４．９％、セル抵抗
値２，１Ω・ｃａｍ’であり、比較例２に比べ電流効率
が大幅に改善された。
以上のように、本発明によれば、バイポーラ板にマニホ
ールド及びスリットを構成し、マニホールド部又はスリ
ット部又は両者に電気的絶縁を施したため、セルスタッ
ク組立て時の工程が大幅に簡略化され、工業的生産が極
めて有利であり、また、シャント電流による損失が低減
され電流効率を改善することが可能になる。
ールド及びスリットを構成し、マニホールド部又はスリ
ット部又は両者に電気的絶縁を施したため、セルスタッ
ク組立て時の工程が大幅に簡略化され、工業的生産が極
めて有利であり、また、シャント電流による損失が低減
され電流効率を改善することが可能になる。
第１図は、レドックスフロー型゛心池におけるセルの具
体的構成の一例を示す略図的斜視図である。第２図は、
バイポーラ板の詳細図である。 第３図は、比較例、実施例で使用したバイポーラ板の概
略図である。 １：隔膜 ２：電極 ３：バイポーラ板 ３ａ：マ二ホールド ３ｂ＝スリツト ４ニブラスチツク枠 特許出願人 東邦レーヨ′″Ｊ樟六会社代理人弁理士
土 居 三 部 第１図 第２図
体的構成の一例を示す略図的斜視図である。第２図は、
バイポーラ板の詳細図である。 第３図は、比較例、実施例で使用したバイポーラ板の概
略図である。 １：隔膜 ２：電極 ３：バイポーラ板 ３ａ：マ二ホールド ３ｂ＝スリツト ４ニブラスチツク枠 特許出願人 東邦レーヨ′″Ｊ樟六会社代理人弁理士
土 居 三 部 第１図 第２図
Claims (2)
- （１）マニホールド部又はスリット部又はこれらの両部
位に電気絶縁材を配してなるレドックスフロー型電池用
バイポーラ板。 - （２）バイポーラ板が、炭素繊維又はカーボンブラック
又はこれらの混合物と樹脂とからなる成形物である特許
請求の範囲第（１）項記載のレドックスフロー型電池用
バイポーラ板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61182280A JPH0732023B2 (ja) | 1986-08-02 | 1986-08-02 | レドックスフロー型電池用バイポーラ板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61182280A JPH0732023B2 (ja) | 1986-08-02 | 1986-08-02 | レドックスフロー型電池用バイポーラ板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6340267A true JPS6340267A (ja) | 1988-02-20 |
| JPH0732023B2 JPH0732023B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
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