JPWO2016167077A1 - レドックスフロー電池用セルフレーム、レドックスフロー電池用セルスタック、レドックスフロー電池 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の実施形態に係るセルフレーム、セルスタック及びレドックスフロー電池の具体例を以下に説明する。本発明の実施形態に係るセルスタック及びレドックスフロー電池は、セルフレームのスリットの断面形状に特徴があり、それ以外の構成は、図7,図8を参照して説明した従来のセルスタック及びレドックスフロー電池と同じである。したがって、以下では、本発明の実施形態に係るセルフレームについて、図面を参照しつつ説明し、従来と同様の構成については、図7,図8と同一の符号を付してその説明を省略する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
(B)1/8<h/w<1(換言すれば、h<w、かつ、h>w/8)
上記(A)の要件を満たすことにより、スリット210の幅が3mm以上であることから、セルフレーム20を射出成形により形成する際にスリット210を精度よく形成できる。
上記(C)の要件を満たすことにより、スリット210の幅が8mm以下であることから、保護板30がスリット210内に陥没することを抑制できる。
上記(D)の要件を満たすことにより、スリット210の深さが5mm以下であることから、セルフレーム20の厚さを薄くできる。
上記(E)の要件を満たすことにより、周囲長がある程度長くなり、電解液の放熱性能をより向上できる。また、スリット210の断面形状が扁平になり、深さが小さくなることから、セルフレーム20の厚さを薄くできる。
上述の実施形態1では、スリット210の断面形状が矩形状である場合を例に挙げ説明したが、スリットの断面形状は、必ずしも矩形状である必要はなく、例えば、台形状などの四角形状、二等辺三角形状などの三角形状、半円状や半楕円形状などであってもよい。また、上述の実施形態1では、1つのマニホールド200に対して1つのスリット210が形成されているが、スリットの数は複数であってもよい。
スリットの幅w及び深さhが異なるスリットが形成された各セルフレームについて、放熱性能、圧力損失、並びにセルフレームの厚さを評価した。
スリットの断面形状は矩形状とし、表1に示す幅w及び深さhのスリットが形成されたセルフレームを想定し、試料No.1〜15、及びNo.101〜112とした。また、表1に示す試料No.1〜15、及びNo.101〜112のスリットについて、図3〜図6のグラフ上にプロットした。
断面積S(mm):S=w×h
また、スリットの長さLを100mmとし、各スリットの表面積を以下の式により算出した。
算出した周囲長l、断面積S、長さL、及び表面積Aを表1に示す。
放熱性能を求めるにあたり、まず、各スリット内における電解液の電気抵抗Rを以下の式により算出した。ここでは、電解液の比抵抗ρを2.07Ωcmとした。
(シャント電流による熱量)
次に、上記電気抵抗Rから、各スリット内でのシャント電流による熱量Qを以下の式により算出した。ここでは、セルの積層数Nを100とし、1セルあたりの起電力Eを1.48V/セルとした。
(V:セルの全電圧、V=E×N)
(放熱性能)
上記表面積A及び熱量Qに基づいて、各スリットによる電解液の放熱性能Cを以下の式により算出した。
算出した電気抵抗R、熱量Q及び放熱性能Cを表1に示す。放熱性能Cの値が小さい方が、放熱性能に優れるといえる。
スリットの長さLを100mmとし、上記周囲長l及び断面積Sに基づいて、各スリットでの電解液の圧力損失ΔPを以下の式により算出した。ここでは、電解液の動粘度νを3.5295mm2/秒、電解液の比重ρhを1.37kg/リットルとし、1スリットあたりの電解液の流量qを0.083リットル/分とした。
算出した圧力損失ΔPを表1に示す。
スリットの深さhから、セルフレームの厚さをどの程度まで薄くできるのかの指標として、セルフレームの最小可能厚さTnを求めた。セルフレームの最小可能厚さTnは、スリットの深さhに厚さ1.3mmを加算した値とした。その結果を表1に示す。
Claims (6)
- 双極板の外周に設けられる枠体を有するレドックスフロー電池用セルフレームであって、
前記枠体は、
その表裏を貫通し、電解液が流通されるマニホールドと、
その表面に形成されて、前記マニホールドと前記双極板との間で前記電解液の流路を形成する少なくとも1つのスリットとを備え、
前記スリットの長手方向において、前記スリットの断面形状が、前記スリットの幅をw、前記スリットの深さをhとするとき、(A)w≧3mm、及び、(B)1/8<h/w<1を満たすレドックスフロー電池用セルフレーム。 - 前記スリットの断面形状が、(C)w≦8mmを満たす請求項1に記載のレドックスフロー電池用セルフレーム。
- 更に、前記スリットの断面形状が、(D)h≦5mmを満たす請求項2に記載のレドックスフロー電池用セルフレーム。
- 更に、前記スリットの断面形状が、(E)h/w≦3/5を満たす請求項3に記載のレドックスフロー電池用セルフレーム。
- 前記双極板を有するセルフレームと、正極電極と、イオン交換膜と、負極電極とを複数積層してなるレドックスフロー電池用セルスタックであって、
前記セルフレームとして、請求項1〜4のいずれか1項に記載の前記レドックスフロー電池用セルフレームを備えるレドックスフロー電池用セルスタック。 - 請求項5に記載の前記レドックスフロー電池用セルスタックを備えるレドックスフロー電池。
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