TW201729450A - 氧化還原液流電池 - Google Patents

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Takashi Kanno
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Masahiro Kuwabara
Hideyuki Yamaguchi
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Kiyoaki Hayashi
Kiyoaki Moriuchi
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Abstract

本發明提供隔膜難以產生破損的氧化還原液流電池。係一種氧化還原液流電池，具備：具有被形成電解液的流通溝的框體以及被配置於前述框體的內部之雙極板，而相互鄰接的一對胞框架、在前述一對胞框架之雙極板間被對向配置的正極電極及負極電極、中介於前述正極電極與前述負極電極之間的隔膜、覆蓋前述流通溝，同時把前述正極電極或前述負極電極的邊緣部壓在前述雙極板側的保護板、以及防止前述保護板與前述隔膜之接觸導致前述隔膜破損的隔膜保護構造。

Description

氧化還原液流電池
本發明係關於蓄電池之一之氧化還原液流電池。
作為大容量蓄電池之一，已知有氧化還原液流電池(以下亦稱為「RF電池」)(參照專利文獻1)。RF電池的用途，除了負荷平準化用途以外，可以舉出瞬間壓降補償或非常用途電源等用途、太陽光發電或風力發電等自然能源的輸出平滑化用途等。
RF電池，是使用在正極電解液及負極電解液含有藉由氧化還原使價數改變的金屬離子(活性物質)的電解液而進行充放電的電池。於圖5，顯示使用在正極電解液及負極電解液的活性物質含有釩(V)離子的釩電解液之釩系RF電池100的動作原理圖。圖5中的電池胞100C內的實線箭頭顯示充電反應，虛線箭頭顯示放電反應。
RF電池100，具備電池胞100C，其係以使氫離子透過的隔膜101分離為正極胞102與負極胞103。於 正極胞102內藏正極電極104，且貯留正極電解液的正極電解液用槽106透過導管108、110連接著。同樣地，於負極胞103內藏負極電極105，且貯留負極電解液的負極電解液用槽107透過導管109、111連接著。被貯留於正極電解液用槽106、負極電解液用槽107的電解液，在充放電時藉由泵112、113循環於正極胞102、負極胞103內。
於前述RF電池100，通常利用具備複數電池胞100C被層積的電池堆之構成。圖6係電池堆之概略構成圖，圖7係電池胞的概略分解剖面圖。圖6所示的電池堆200，具備：層積複數在雙極板41的周緣部設置框體42的胞框架40、正極電極104、隔膜101、負極電極105之層積體，與被配置於層積體的層積方向的兩端的一對端板201,201。電池堆200，係於兩端板201,201被棒狀體202貫通以螺帽203鎖緊而構成的。
胞框架40，以由表背夾入雙極板41的周緣部的方式被形成框體42，在被設置雙極板41的框體42的內側，藉由雙極板41的表面及框體42的內周面形成凹部。於雙極板41的一面側被配置正極電極104，於另一面側被配置負極電極105。在被形成於框體42內側的凹部，被收容約略相同尺寸的電極(正極電極104或負極電極105)，以凹部與隔膜101包圍的空間構成胞(正極胞102或負極胞103)。前述電池堆200，如圖6所示，藉由在臨接的胞框架40之間被配置正負一對電極104,105， 在正極電極104，負極電極105之間中介著隔膜101，形成一個電池胞100C。
電池堆200之電解液的流通，是藉由貫通框體42而設的供液歧管143,144及排液歧管145,146，與被形成於框體42的表面的供液狹縫143s,144s及排液狹縫145s,146s來進行。正極電解液，由供液歧管143透過被形成於框體42的一面側(紙面表面側)的供液狹縫143s供給至正極電極104，中介著排液狹縫145s往排液歧管145排出。同樣地，負極電解液，由供液歧管144透過被形成於框體42的另一面側(紙面背面側)的供液狹縫144s供給至負極電極105，中介著排液狹縫146s往排液歧管146排出。
通常，構成框體42的四個片材之中，在被形成供液歧管143、144及排液歧管145、146與供液狹縫143s,144s以及排液狹縫145s,146s的邊的內緣部被形成整流部(未圖示)，供液狹縫143s,144s及排液狹縫145s,146s的一端連接於整流部。整流部，具有使由供液狹縫143s,144s供給的電解液往正極電極104，負極電極105擴散，使由正極電極104，負極電極105排出的電解液往排液狹縫145s,146s集約的機能。供液狹縫143s,144s及排液狹縫145s,146s及整流部，以塑膠製的保護板150覆蓋，以供液狹縫143s,144s及排液狹縫145s,146s與保護板150包圍的空間，及以整流部與保護板150包圍的空間成為電解液的流通路徑。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-367659號公報
進而被期待著氧化還原液流電池的電池性能的提高，作為其中之一被尋求著減低電池的內電阻。
減低內電阻的方法之一，可以舉出使隔膜的厚度薄化。隔膜的厚度厚的話，氫離子的透過變得困難，電池的內電阻增大，所以隔膜厚度以薄者較佳。此外，由RF電池的低成本化的觀點來看，期待著使昂貴的隔膜的厚度薄化，削減隔膜的使用量。
但是隔膜變薄的話，其機械強度下降，在接於胞框架或保護板的邊緣的部分容易產生破損。隔膜產生破損的話，正負電解液產生混合，有使充電效率降低之虞。
本發明係有鑑於前述情事而完成之發明，本發明的目的之一在於提供隔膜難以產生破損的氧化還原液流電池。
相關於本發明之一態樣之氧化還原液流電 池，具備：具有被形成電解液的流通溝的框體以及被配置於前述框體的內部之雙極板，而相互鄰接的一對胞框架、在前述一對胞框架之雙極板間被對向配置的正極電極及負極電極、中介於前述正極電極與前述負極電極之間的隔膜、覆蓋前述流通溝，同時把前述正極電極或前述負極電極的邊緣部壓在前述雙極板側的保護板、以及防止前述保護板與前述隔膜之接觸導致前述隔膜破損的隔膜保護構造
前述氧化還原液流電池，隔膜難以產生破損。
100、100α、100β、100γ‧‧‧氧化還原液流電池(RF電池)
100C‧‧‧電池胞
101‧‧‧隔膜
102‧‧‧正極胞
103‧‧‧負極胞
104‧‧‧正極電極
105‧‧‧負極電極
106‧‧‧正極電解液用槽
107‧‧‧負極電解液用槽
108~111‧‧‧導管
112、113‧‧‧泵
200‧‧‧電池堆
201‧‧‧端板
202‧‧‧棒狀體
203‧‧‧螺帽
40‧‧‧電池框
41、41A‧‧‧雙極板
42、42A‧‧‧框體
42c‧‧‧內周緣凹部
42w‧‧‧開口部
143、144‧‧‧供液歧管
145、146‧‧‧排液歧管
143s、144s‧‧‧供液狹縫
145s、146s‧‧‧排液狹縫
127‧‧‧密封構件
150‧‧‧保護板
50‧‧‧保護板
50R‧‧‧角R部
51‧‧‧低硬度部分
52‧‧‧高硬度部分
60‧‧‧膜覆蓋部
圖1係顯示相關於實施型態1的氧化還原液流電池的胞的構成例之概略分解剖面圖。
圖2係顯示相關於變形例1-1的氧化還原液流電池的胞的構成例之概略分解剖面圖。
圖3係顯示相關於實施型態2的氧化還原液流電池的胞的構成例之概略分解剖面圖。
圖4係顯示相關於實施型態3的氧化還原液流電池的 胞的構成例之概略分解剖面圖。
圖5係氧化還原液流電池的概略原理圖。
圖6係氧化還原液流電池具備的電池堆之概略構成圖。
圖7係顯示從前的氧化還原液流電池的胞的構成例之概略分解剖面圖。
[本發明的實施型態之說明]
首先，列記並說明本發明之實施型態之內容。
(1)相關於本發明之實施型態之氧化還原液流電池，具備：具有被形成電解液的流通溝的框體以及被配置於前述框體的內部之雙極板，而相互鄰接的一對胞框架、在前述一對胞框架之雙極板間被對向配置的正極電極及負極電極、中介於前述正極電極與前述負極電極之間的隔膜、覆蓋前述流通溝，同時把前述正極電極或前述負極電極的邊緣部壓在前述雙極板側的保護板、以及防止前述保護板與前述隔膜之接觸導致前述隔膜破損的隔膜保護構造
根據前述氧化還原液流電池的話，藉著具備隔膜保護構造，可以緩和由於來自保護板側的外力而在隔 膜產生的應力，難以產生格膜破裂等破損。藉著可以抑制隔膜的破損，可以使隔膜厚度薄化。藉著薄化隔膜厚度，氫離子的透過變得容易，可以減低電池的內電阻。此外，藉著薄化隔膜的厚度，可以削減隔膜的使用量，可以達成氧化還原液流電池的低成本化。
(2)作為前述氧化還原液流電池之一例，可以舉出前述隔膜保護構造，以比前述保護板硬度更低的材料所構成，具備覆蓋前述保護板之中的中介於前述正極電極或前述負極電極與前述隔膜之間的角部的膜覆蓋部的型態。
作為隔膜保護構造藉著具備覆蓋保護板的角部的膜覆蓋部，隔膜不與保護板的角部接觸，而變成接觸於膜覆蓋部。保護板的角部，是保護板之與隔膜對向的面，與延伸於保護板的厚度方向的端面所形成的稜線部，以下相同。此膜覆蓋部，以比保護板硬度更低的材料構成，所以緩和來自保護板側的作用於隔膜的外力，可以減低在隔膜上產生的應力。從而，對於隔膜的局部難以有大的應力作用，隔膜難以產生破裂等破損。
(3)作為前述氧化還原液流電池之一例，可以舉出前述保護板與前述膜覆蓋部為一體物之型態。
根據前述構成的話，保護板與膜覆蓋部作為一體物來處理，所以處理變得容易，氧化還原液流電池的製造性優異。此外，藉著使二者為一體物，氧化還原液流電池組裝時，容易抑制膜覆蓋部對保護板偏移，容易抑制 保護板的角部接觸到隔膜。
(4)作為前述氧化還原液流電池之一例，可以舉出前述框體為矩形形狀，前述膜覆蓋部被配置於前述框體之至少長邊側的型態。
框體為矩形狀的場合，邊長越長剛性就變得越低，所以容易由於被供給至框體內側的電解液的內壓而產生使長邊側往外側膨出之形變。從前的氧化還原液流電池之只有保護板的場合，伴隨著此長邊的膨出也會使保護板對隔膜偏移，而有隔膜損傷之虞。因此，藉著在更大的應力容易作用的框體的長邊側配置膜覆蓋部，可以有效果地抑制隔膜的破損。
(5)作為前述氧化還原液流電池之一例，可以舉出前述膜覆蓋部的厚度為0.005mm以上0.5mm以下的型態。
膜覆蓋部的厚度為0.005mm以上，可以緩和由保護板側往隔膜作用的外力，容易抑制隔膜的破損。膜覆蓋部的厚度越厚，越容易抑制隔膜的破損，但氧化還原液流電池會大型化。因此，藉著使膜覆蓋部的厚度為0.5mm以下，可以抑制隔膜的破損，同時可以抑制氧化還原液流電池的大型化。
(6)作為前述氧化還原液流電池之一例，可以舉出前述膜覆蓋部包含薄板、多孔質材、紡織物、及不織布中之至少1種的型態。
作為膜覆蓋部的構成材料，可以有效果的利 用前述材料。
(7)作為前述氧化還原液流電池之一例，可以舉出前述膜覆蓋部，A型硬度計硬度為40以上100以下之型態。
藉著膜覆蓋部的A型硬度計硬度為100以下，容易緩和由保護板側往隔膜作用的外力，更容易抑制隔膜的破損。膜覆蓋部的A型硬度計硬度越低，越容易抑制隔膜的破損，但有由於前述外力而使膜覆蓋部自身破損之虞。因此，藉著使膜覆蓋部的A型硬度計硬度為40以上，可以抑制隔膜的破損，同時也容易抑制膜覆蓋部自身的破損。
(8)作為前述氧化還原液流電池之一例，可以舉出前述隔膜保護構造，具備使前述保護板的前述隔膜側角部圓弧化的R角部，前述R角部，在前述保護板厚度為t時，曲率半徑R為t/2以上的型態。
作為隔膜保護構造藉著具備使保護板的角部以大的曲率半徑圓弧化之R角部，可以使保護板與隔膜之接觸面積增大，所以可抑制來自保護板側的外力作用於隔膜的局部，使得隔膜難以產生破裂等破損。
(9)作為前述氧化還原液流電池之一例，可以舉出前述隔膜保護構造，於前述保護板之前述隔膜側具備A型硬度計硬度為40以上100以下的柔軟部分的型態。
作為隔膜保護構造藉著在保護板的隔膜側具 備柔軟部分，可以吸收各構成構件(電池胞的構成構件)之往層積方向的壓縮力，所以可以緩和由於來自保護板側的外力而在隔膜產生的應力，難以在隔膜產生破裂等破損。
[本發明的實施型態之詳細內容]
以下說明本發明之實施型態之詳細內容。又，本發明並不限定於這些例示，本發明的範圍意圖包含申請專利範圍所示的，與申請專利範圍均等之意義以及在該範圍內的所有的變更。
≪實施型態1≫
相關於實施型態1的氧化還原液流電池(RF電池)100α，與使用圖5說明的從前型的RF電池100同樣，具備電池胞100C、正極用循環機構(正極電解液用槽106、導管108,110、泵112)，與負極用循環機構(負極電解液用槽107、導管109,111、泵113)。電池胞100C，以圖6所示的電池堆200的型態使用。電池胞100C，如圖1所示，具備互為相鄰的一對胞框架40,40，被配置於一對胞框架40,40的雙極板41,41間的正極電極104、負極電極105、及隔膜101，與被配置於各胞框架40的框體42表面上的保護板50。相關於實施型態1的RF電池100α的特徵之一，戲劇被防止由於保護板50與隔膜101的接觸導致隔膜101破損的隔膜保護構造這一點。在實施型態 1，作為隔膜保護構造，說明具備覆蓋保護板50的角部的膜覆蓋部60之形態。在實施型態1，作為與從前不同點之一，可以舉出具備膜覆蓋部60，其他構成與從前的RF電池100採用同樣的構成，所以賦予同一符號而省略其詳細說明。以下，主要根據圖1，詳細說明各構成。
[胞框架]
一對胞框架40,40，為相同構件，具備被形成電解液的流通溝的框體42，以及被配置於框體42的內部之雙極板41。框體42，以從表背夾住雙極板41的周緣部的方式形成，例如藉由射出成形等而與雙極板41一體化。因此，框體42比雙極板41更厚，在框體42與雙極板41之邊界被形成階差面。藉由此階差面，各胞框架40，以雙極板41之一面及另一面之各個與框體42之內周面在框體42的內側分別形成凹部。於各凹部分別被收容正極電極104、負極電極105。在此例，各胞框架40，與框體42及雙極板41的外形都是矩形狀。
框體42，與從前的構成同樣，具備貫通表裏而設的供液歧管143,144及排液歧管145,146(圖6)，及被形成於表裏各面的供液狹縫143s,144s及排液狹縫145s,146s(圖6)，以及從各狹縫143s~146s跨到框體42的內周緣而形成的整流部(未圖示)。
雙極板41及框體42，能夠以公知的材料形成。例如，作為雙極板41的構成材料，可以舉出塑膠碳 (於塑膠混入碳者)等，作為框體42的構成材料，可以舉出氯乙烯樹脂、聚丙烯、聚乙烯、氟樹脂、環氧樹脂等之塑膠等。
於框體42的外周，被配置O環等環狀的密封構件127。O環，在層積胞框架40,40而鎖緊時被壓縮，作為電解液的密封件發揮機能。
[電極]
正極電極104及負極電極105，在一對胞框架40,40之雙極板41,41間相互對向地被配置著。正極電極104及負極電極105，分別在胞框架40,40之壓縮時，在雙極板41之一面及另一面之各個與框體42的內周面所形成的凹部約略相同尺寸/相同形狀。在圖1，為了說明上的方便，圖示在各構件間設了間隙，但實際上在層積方向(圖1的紙面的左右方向)上被壓縮所以不產生間隙。
正極電極104及負極電極105，能夠以公知的材料形成，以多孔質材料來形成為佳。正極電極104、負極電極105，例如可以舉出以碳氈、碳布、碳紙等來形成。
[隔膜]
隔膜101，是中介於正極電極104與負極電極105之間的離子交換膜。隔膜101的厚度以1μm以上50μm以下為佳。隔膜101的厚度為50μm以下的話，離子透過容易 進行，可以減低電池的內電阻。此外，藉著薄化隔膜101的厚度，可以削減隔膜101的使用量，可以達成RF電池100α的低成本化。隔膜101的厚度進而以40μm以下，特別是30μm以下為佳。
在本例，隔膜101，比正極電極104，負極電極105更大上一輪，為未達框體42的外周緣的大小。隔膜101，亦可為配置到達密封構件127的外圍為止的大小。
隔膜101，能夠以公知的材料形成。隔膜101，例如可以舉出以苯乙烯與二乙烯苯之磺化共聚合物，或是全氟與聚四氟乙烯的共聚合物等來形成。
[電解液]
正極電解液及負極電解液，可以使用公知的電解液。例如，如圖5所示，可以適切的利用以釩離子為各極活性物質的釩系電解液。其他，可以適切地利用把正極活性物質使用鐵(Fe)離子，負極活性物質使用鉻(Cr)離子的鐵(Fe2+/Fe3+)-鉻(Cr3+/Cr2+)系電解液，或是正極活性物質使用錳(Mn)離子，負極活性物質使用鈦(Ti)離子的錳(Mn2+/Mn3+)-鈦(Ti4+/Ti3+)系電解液。
[保護板]
保護板50，係以覆蓋被形成於各胞框架40的框體42表面之流通溝(供液狹縫143s,144s及排液狹縫145s,146s與整流部)的方式被配置於框體42的表面上之板材。藉 由保護板50覆蓋流通溝，形成電解液的流通路徑。保護板50，具有可以覆蓋框體42的流通溝，同時把正極電極104(負極電極105)的邊緣部壓在雙極板41側的大小。藉由保護板50把正極電極104，負極電極105的邊緣部壓在雙極板41側，在層積胞框架40,40時，可以抑制正極電極104，負極電極105從胞框架40的凹部內脫落，可以提高作業性。
保護板50的厚度以100μm以上2000μm以下為佳。藉著保護板50的厚度為100μm以上，可以形成電解液的流通路徑，同時可以把正極電極104，負極電極105壓在雙極板41側。保護板50的厚度越厚，胞框架40的層積方向的大小變得越大。因此，藉著使保護板50的厚度為2000μm以下，可以抑制RF電池100α的大型化。保護板50的厚度，進而以1500μm以下，特別是1000μm以下為佳。又，於框體42，以容易進行保護板50的位置對準的方式，被形成對應於保護板50的外形的溝部(未圖示)。因此，保護板50的表面與框體42的表面成為同一平面。
保護板50，亦可為跨框體42的全周配置的框狀板材，亦可為被配置於框體42之中被形成流通溝的對向片之一對長尺寸板材(參照圖6)。
保護板50，能夠以公知的材料形成。保護板50，例如可以舉出以聚氯乙烯系樹脂等具備耐酸性及絕緣性的材料等來形成。保護板50，以D型硬度計硬度30以 上為佳。保護板50的D型硬度計硬度為30以上，在胞框架40,40鎖緊時，容易抑制保護板50進入被形成於框體42表面的流通溝而使電解液的流通路徑變窄的情形，容易把正極電極104，負極電極105壓往雙極板41側。保護板50的D型硬度計硬度進而以40以上，特別是50以上為佳。另一方面，保護板50的D型硬度計硬度太大的話，有使框體42磨耗之虞，所以保護板50的洛氏(Rockwell)硬度，以R刻度150以下為佳。保護板50的洛氏硬度，R刻度進而以140以下，特別是130以下為佳。
[膜覆蓋部]
膜覆蓋部60，以比保護板50更低硬度的材料構成，是保護板50之中覆蓋正極電極104(負極電極105)與隔膜101之間的角部的軟質構件。藉著具備膜覆蓋部60，隔膜101不與保護板50的角部接觸，而變成接觸於膜覆蓋部60。因為膜覆蓋部60為軟質構件，能夠以膜覆蓋部60緩和由保護板50側作用於隔膜101的外力，可以抑制隔膜101產生破裂等破損。
膜覆蓋部60，設於對被供給至框體42的內側的電解液之內壓，框體42會變形的區域。框體42容易變形之處，應力容易作用於被配置在其框體42的保護板50，隔膜101容易受到該應力而破損。從而，藉著在框體42易變形之處配置膜覆蓋部60，可以藉由膜覆蓋部60緩 和前述應力，可以有效地抑制隔膜101的破損。例如，框體42為矩形狀的場合，膜覆蓋部60，以配置在框體42知至少長邊側為佳。當然，膜覆蓋部60亦可配置為跨框體42的全周。此外，膜覆蓋部60亦可斷續地分散配置於保護板50的長邊方向。
膜覆蓋部60，具有對電解液之耐受性，以比保護板50更低硬度的材料來構成。膜覆蓋部60，以A型硬度計硬度40以上100以下為佳。藉著膜覆蓋部60的A型硬度計硬度為100以下，容易緩和由保護板50側往隔膜101作用的外力，容易抑制隔膜101的破損。膜覆蓋部60的A型硬度計硬度越低，越容易抑制隔膜101的破損，但有由於前述外力而使膜覆蓋部60自身破損之虞。因此，藉著使膜覆蓋部60的A型硬度計硬度為40以上，可以抑制隔膜101的破損，同時也容易抑制膜覆蓋部60自身的破損。膜覆蓋部60的A型硬度計硬度，進而以50以上90以下，特別以60以上80以下為佳。
膜覆蓋部60，能夠以塑膠或橡膠、彈性體等具備耐酸性及絕緣性的適當材料來形成。作為塑膠，例如可以舉出超低密度聚乙烯。作為彈性體(elastomer)，可以舉出苯乙烯系彈性體、烯烴系彈性體等熱塑性彈性體。膜覆蓋部60，可以舉出薄板，或具有氣孔者。具有氣孔者，例如可以舉出多孔質材，或是由纖維構成的紡織物或不織布等。
膜覆蓋部60，以厚度0.005mm以上0.5mm以 下為佳。藉著使膜覆蓋部60的厚度為0.005mm以上，可以緩和由保護板50側往隔膜101作用的外力，容易抑制隔膜101的破損。膜覆蓋部60的厚度進而以0.05mm以上，特別是0.1mm以上為佳。膜覆蓋部60的厚度越厚，越容易抑制隔膜101的破損，但RF電池100α會大型化。因此，藉著使膜覆蓋部60的厚度為0.5mm以下，可以抑制隔膜101的破損，同時可以抑制RF電池100α的大型化。
膜覆蓋部60，以覆蓋保護板50之中中介於正極電極104(負極電極105)與隔膜101之間的角部的方式配置。膜覆蓋部60，只要可以防止保護板50的角部接觸到隔膜101即可，由保護板50的角部延伸到與正極電極104(負極電極105)重疊的位置為止亦可。當然，配置在由保護板50的角部到與正極電極104(負極電極105)重疊的位置為止亦可。膜覆蓋部60，以覆蓋形成保護板50的角部的兩面之中至少一面的方式配置。膜覆蓋部60，可以使隔膜101側的角部圓弧化。
可以舉出膜覆蓋部60，對具有一樣厚度的保護板50的表面，以使具有一樣厚度的膜覆蓋部60部分或者全體重疊的方式配置。在圖1，顯示使膜覆蓋部60部分重疊於保護板50的狀態。其他方面，可以舉出在保護板50，設對應於膜覆蓋部60的外形的階差部(僅階差部的部分厚度變薄)，於此階差部配置膜覆蓋部60。在此場合，藉著使膜覆蓋部60的厚度為階差部的厚度，可以 使保護板50的表面與膜覆蓋部60的表面為同一平面。此外，可以舉出於保護板50與膜覆蓋部60之各個設薄壁部，重疊各薄壁部彼此而配置。在此場合，藉著使兩薄壁部的合計厚度，與保護板50之薄壁部以外的厚度相同，可以使保護板50的表面與膜覆蓋部60的表面為同一平面。
膜覆蓋部60，可以做成與保護板50不同的構件。在此場合，可以舉出膜覆蓋部60，在電池胞100C組裝時，預先配置於保護板50的特定位置，藉由胞框架40,40之鎖緊壓力固定於該特定位置。此外，膜覆蓋部60，藉著以接著劑等接合於保護板50的特定位置，可以使二者50,60更為堅固地固定。其他方面，膜覆蓋部60也可以預先與保護板50做成一體物。在此場合，可以把膜覆蓋部60以溶劑、接著劑等層疊於保護板50而構成。此外，熔融特定範圍內的塑膠，或橡膠、熱塑性彈性體，以特定厚度塗覆於保護板50而構成亦可。進而，以溶劑溶解特定範圍內的塑膠，或橡膠、熱塑性彈性體，對保護板50以乾燥而成為特定厚度的方式塗布而構成亦可。保護板50與膜覆蓋部60為預先一體化的一體物的場合，在電池胞100C組裝時，容易作為一體物來處理。
[效果]
實施型態1之RF電池100α，藉著具備以覆蓋保護板50的角部的方式，以比保護板50更低硬度的材料構成的 膜覆蓋部60，使保護板50的角部與隔膜101不會接觸。會有因為被供給至胞框架40的框體42內側的電解液的內壓而於框體42產生形變的場合。由於此形變對被配置於框體42內周部分的保護板50也會有應力作用，但此應力，在保護板50之中被中介於正極電極104(負極電極105)與隔膜101之間的角部附近有變得最高的傾向。在此，藉著以覆蓋保護板50之前述角部的方式配置膜覆蓋部60，可以中介著保護膜50使作用於隔膜101的外力藉由膜覆蓋部60來緩和，可以使隔膜101更難破損。藉著可以抑制隔膜101的破損，而可以使隔膜101厚度薄化。
≪變形例1-1≫
作為實施形態1的變形例1-1，如圖2所示，胞框架40，也可以用在框體42A的內周緣凹部42c嵌入雙極板41A而構成的形態。在圖2僅顯示一對胞框架40,40之中一方的胞框架40而已，但另一方的胞框架40也具有同樣的構成。框體42A，具備貫通其厚度方向的開口部42w，以掩埋此開口部42w的方式配置雙極板41A。此外，框體42A，其跨全周包圍開口部42w的周緣部比框體42A的其他部份變得更薄，此變薄的部分，形成供嵌入雙極板41A之用的內周緣凹部42c。雙極板41A，在卡合於框體42A的內周緣凹部42c的部分，具有比雙極板41A的其他部分更薄的薄壁部。此雙極板41A的薄壁部對向於框體42A的內周緣凹部42c，藉著薄壁部以外的部分嵌入框體42A 的開口部42w，在框體42A的內部配置雙極板41A。各胞框架40，以雙極板41A之一面及另一面之各個與框體42A之內周面在框體42A的內側分別形成凹部，於這些各凹部分別收容正極電極104、負極電極105。
≪實施型態2≫
在實施型態2，如圖3所示，針對作為隔膜保護構造不具備膜覆蓋部60，而具備圓弧化保護板50的隔膜101側的角部之R角部50R的RF電池100β進行說明。實施型態2的RF電池100β，不具備膜覆蓋部60這一點，以及於保護板50具備R角部50R這一點與實施型態1不同。其他構成與實施型態1相同，所以在以下以與實施型態1不同之處為中心進行說明。
在實施型態2，隔膜101，接觸於保護板50的角部。藉由產生於框體42的形變而產生於保護板50的應力，在保護板50之中被中介於正極電極104(負極電極105)與隔膜101之間的角部附近有變得最高的傾向。因此，在實施型態2的保護板50，使隔膜101側的角部，為圓弧化其曲率半徑R之R角部50R。如此一來，即使隔膜101與保護板50的角部接觸，也因為保護板50的R角部50R為圓弧，可以使隔膜101難以產生損傷。
保護板50的R角部50R，在保護板50的厚度為t時，曲率半徑R為t/2以上。R角部50R的曲率半徑，如果越大對隔膜101可以減低銳利的接觸面，但對於 正極電極104，負極電極105側變成形成銳利的接觸面。因此，R角部50R的曲率半徑以5t以下為佳。R角部50R的曲率半徑，進而以t以上4t以下，2t以上3t以下為佳。
以覆蓋設於保護板50的R角部50R的方式，進而具備在實施型態1說明的膜覆蓋部60亦可。總之，作為隔膜保護構造，具備膜覆蓋部60與R角部50R。藉此，可以更為抑制隔膜101會破損的大應力作用於隔膜101的局部。
針對實施型態2，胞框架40也如在變形例1-1所說明的，可以是在框體內周緣凹部嵌入雙極板而構成的型態。
≪實施型態3≫
在實施型態3，如圖4所示，針對作為隔膜保護構造不具備膜覆蓋部60，而具備圓弧化保護板50的隔膜101側具備A型硬度計硬度40以上100以下的低硬度部分51(柔軟部分)的RF電池100γ進行說明。實施型態3的RF電池100γ，不具備膜覆蓋部60這一點，以及於保護板50具備低硬度部分51這一點與實施型態1不同。其他構成與實施型態1相同，所以在以下以與實施型態1不同之處為中心進行說明。
設於保護板50的低硬度部分51，是保護板50之中至少中介於正極電極104(負極電極105)與隔膜 101之間的部分。保護板50之中中介於框體42與隔膜101之間的部分，以係與從前同樣的材料所構成的高硬度部分52為佳。藉著使框體42側為高硬度部分52，容易抑制保護板50進入被形成於框體42表面的流通溝而使電解液的流通路徑變窄的情形，容易把正極電極104，負極電極105壓往雙極板41側。跨保護板50全體設低硬度部分51亦可。
保護板50的隔膜101側所具備的低硬度部分51，A型硬度計硬度為40以上100以下。低硬度部分51，藉著A型硬度計硬度為100以下，可以吸收電池胞的構成構件之往層積方向的壓縮力，所以可以緩和由於來自保護板50側的外力而在隔膜101產生的應力，容易抑制隔膜101的破損。低硬度部分51的A型硬度計硬度越低，越容易抑制隔膜101的破損，但有由於前述壓縮力而使低硬度部分51破損之虞。因此，藉著使低硬度部分51的A型硬度計硬度為40以上，可以抑制隔膜101的破損，同時也容易抑制低硬度部分51的破損。柔軟部分的A型硬度計硬度，進而以50以上90以下，特別以60以上80以下為佳。低硬度部分51，能夠以在實施型態1所述的膜覆蓋部60同樣的塑膠或橡膠、彈性體等具備耐酸性及絕緣性的適當材料來形成。
以覆蓋具備低硬度部分51的保護板50的角部的方式，進而具備在實施型態1說明的膜覆蓋部60亦可。此外，不具備膜覆蓋部60而在具備低硬度部分51的 保護板50的角部設R角部50R亦可。進而，在具備低硬度部分51的保護板50的角部設R角部50R，以覆蓋此R角部50R的方式具備膜覆蓋部60亦可。總之，作為隔膜保護構造，具備膜覆蓋部60、R角部50R、及低硬度部分51之至少一種。作為隔膜保護構造，藉著具備複數種構成，可以更為抑制隔膜101會破損的大應力作用於隔膜101的局部。
針對實施型態3，胞框架40也如在變形例1-1所說明的，可以是在框體內周緣凹部嵌入雙極板而構成的型態。
≪試驗例1≫
在試驗例1，調查有無膜覆蓋部所導致之隔膜破裂的有無。在本例，製作了在一對胞框架間配置正極電極/隔膜/負極電極，同時在各胞框架的框體配置保護板之單胞構造的RF電池(參照圖1)。保護板，使用以洛氏硬度R刻度120的聚氯乙烯(PVC)構成者。
在試樣No.1，以覆蓋保護板之中中介在各電極與隔膜之間的角部的方式配置膜覆蓋部(參照圖1)。膜覆蓋部，使用以A型硬度計硬度80之苯乙烯系彈性體構成者。此膜覆蓋部，在硫酸釩電解液中浸漬85℃×7日，確認浸漬前後的重量變化時，發現浸漬導致的重量減少為1%以下。總之，此膜覆蓋部，確認了有耐電解液性。在試樣No.100，未配置膜覆蓋部。
在製作的各試樣No.1,100的單胞構造的RF電池，進行施加20秒×10000次之空氣壓力0.2MPa的壓力試驗。結果，配置膜覆蓋部的試樣No.1未見到隔膜的破損。對此，未配置膜覆蓋部的試樣No.100見到了隔膜的破損。由此結果，可知藉著在保護板的隔膜側的角部，配置比保護板更低硬度的材料所構成的膜覆蓋部，即使隔膜的厚度較薄的場合，也可以有效抑制隔膜的破損。
[產業上利用可能性]
本發明之氧化還原液流電池，對於太陽光發電、風力發電等自然能源的發電，可以利用於發電輸出變動之安定化、發電電力在剩餘時之蓄電、負荷平準化等目的之蓄電池。此外，本發明之氧化還原液流電池，被併設於一般的發電所，可以利用作為以瞬間壓降/停電對策或負荷平準化為目的之蓄電池。
40‧‧‧電池框
41‧‧‧雙極板
42‧‧‧框體
50‧‧‧保護板
60‧‧‧膜覆蓋部
100α‧‧‧RF電池
101‧‧‧隔膜
104‧‧‧正極電極
105‧‧‧負極電極
127‧‧‧密封構件

Claims (9)

  1. 一種氧化還原液流電池，其特徵為具備：具有被形成電解液的流通溝的框體以及被配置於前述框體的內部之雙極板，而相互鄰接的一對胞框架、在前述一對胞框架之雙極板間被對向配置的正極電極及負極電極、中介於前述正極電極與前述負極電極之間的隔膜、覆蓋前述流通溝，同時把前述正極電極或前述負極電極的邊緣部壓在前述雙極板側的保護板、以及防止前述保護板與前述隔膜之接觸導致前述隔膜破損的隔膜保護構造。
  2. 如申請專利範圍第1項之氧化還原液流電池，其中前述隔膜保護構造，係以比前述保護板硬度更低的材料所構成，具備覆蓋前述保護板之中的中介於前述正極電極或前述負極電極與前述隔膜之間的角部的膜覆蓋部。
  3. 如申請專利範圍第2項之氧化還原液流電池，其中前述保護板與前述膜覆蓋部為一體物。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之氧化還原液流電池，其中前述框體為矩形形狀，前述膜覆蓋部被配置於前述框體之至少長邊側。
  5. 如申請專利範圍第2或3項之氧化還原液流電池，其中前述膜覆蓋部的厚度為0.005mm以上0.5mm以下。
  6. 如申請專利範圍第2或3項之氧化還原液流電池，其中 前述膜覆蓋部包含薄板、多孔質材、紡織物、及不織布中之至少一種。
  7. 如申請專利範圍第2或3項之氧化還原液流電池，其中前述膜覆蓋部，A型硬度計硬度為40以上100以下。
  8. 如申請專利範圍第1項之氧化還原液流電池，其中前述隔膜保護構造，具備使前述保護板的前述隔膜側角部圓弧化的R角部，前述R角部，在前述保護板厚度為t時，曲率半徑R為t/2以上。
  9. 如申請專利範圍第1項之氧化還原液流電池，其中前述隔膜保護構造，於前述保護板之前述隔膜側具備A型硬度計硬度為40以上100以下的柔軟部分。
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