TW201911633A - 氧化還原液流電池 - Google Patents

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白木高輔
寒野毅
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日商住友電氣工業股份有限公司
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Abstract

本發明係一種氧化還原液流電池，其具備隔膜、及以壓縮之狀態配置於上述隔膜之兩側且夾著上述隔膜之電極，上述隔膜之厚度x(μm)與上述電極之壓縮率y(%)滿足以下(A)或(B)之關係。(A)於上述電極為碳氈之情形時，滿足y＜x＋60，30≦y≦85，5≦x≦60。(B)於上述電極為碳布或碳紙之情形時，滿足y＜1.2x＋42，10≦y≦85，5≦x≦60。y＝｛1－(壓縮時之厚度/壓縮前之厚度)｝×100。

Description

氧化還原液流電池
本發明係關於一種氧化還原液流電池。 本申請係主張基於2017年8月9日提出申請之國際申請PCT/JP2017/28897之優先權，且引用上述國際申請中記載之全部記載內容。
對於將來自太陽光發電或風力發電之類的自然能源之電力進行蓄存之大容量之蓄電池之一，已知專利文獻1之氧化還原液流電池(RF電池)。專利文獻1之RF電池中，具備包含石墨氈之正極電極及負極電極、介存於兩電極間之隔膜、以及配設於隔膜之表面上且可讓氫離子透過之中間膜。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻１]日本專利特開2005-158383號公報
本發明之氧化還原液流電池具備： 隔膜；及 電極，其以壓縮之狀態配置於上述隔膜之兩側且夾著上述隔膜； 上述隔膜之厚度x(μm)與上述電極之壓縮率y(%)滿足以下(A)或(B)之關係。 (A)於上述電極為碳氈之情形時，y＜x＋60，30≦y≦85，5≦x≦60 (B)於上述電極為碳布或碳紙之情形時，y＜1.2x＋42，10≦y≦85，5≦x≦60 y＝｛1－(壓縮時之厚度/壓縮前之厚度)｝×100。
[發明所欲解決之問題] 若如上所述設置中間膜，則容易抑制電極與隔膜之直接接觸，故即便隔膜較薄，亦容易抑制伴隨電極之接觸(刺紮)所導致之隔膜之破損(穿孔)等損傷。然而，需要另外設置如中間膜之隔膜之保護構件等其他構件。因此，有導致內部電阻之增加、生產性之降低之虞。
因此，本發明之目的之一在於，提供一種在不設置其他構件的情況下不易使厚度較薄之隔膜損傷之氧化還原液流電池。
[本發明之效果] 根據本發明，可提供一種在不設置其他構件的情況下不易使厚度較薄之隔膜損傷之氧化還原液流電池。
《本發明之實施形態之說明》 本發明者等人努力研究了抑制伴隨電極之刺紮等電極之接觸所導致之隔膜之損傷後，獲得以下見解，即，藉由使隔膜之厚度與電極之壓縮率滿足特定之關係而可抑制隔膜之損傷。本發明係基於該見解之發明。最初列出本發明之實施態樣進行說明。
(1)本發明之一態樣之氧化還原液流電池具備： 隔膜；及 電極，其以壓縮之狀態配置於上述隔膜之兩側且夾著上述隔膜， 上述隔膜之厚度x(μm)與上述電極之壓縮率y(%)滿足以下(A)或(B)之關係。 (A)於上述電極為碳氈之情形時，y＜x＋60，30≦y≦85，5≦x≦60 (B)於上述電極為碳布或碳紙之情形時，y＜1.2x＋42，10≦y≦85，5≦x≦60 y＝｛1－(壓縮時之厚度/壓縮前之厚度)｝×100。
根據上述構成，在不設置其他構件的情況下不易使厚度較薄之隔膜損傷。其原因在於，由於滿足上述關係而使電極之壓縮之反彈力不會過度地作用於隔膜，從而容易抑制電極對隔膜之接觸(刺紮)。
由於隔膜之厚度x為5 μm以上，故厚度並不過薄，容易抑制伴隨電極之接觸所導致之隔膜之損傷。而且，容易製造且容易使用隔膜。由於隔膜之厚度x為60 μm以下，故隔膜之厚度較薄，因此容易降低電池之內部電阻。
由於上述壓縮率y之下限為規定值以上，故壓縮率較高，因此可提高電極之導電度。因此，容易降低電池電阻率。由於上述壓縮率y為85以下，故電極並未過度地被壓縮，因此容易抑制由電極之反彈力導致之隔膜之損傷。
(2)作為上述氧化還原液流電池之一形態，可列舉： 上述電極為碳氈， 上述隔膜之厚度x(μm)滿足x≦50。
根據上述構成，隔膜之厚度更薄，故容易降低電池之內部電阻。
(3)作為上述電極為碳氈之上述氧化還原液流電池之一形態，可列舉上述電極之壓縮率y(%)滿足40≦y。
根據上述構成，壓縮率更高，故可提高電極之導電度。因此，容易降低電池電阻率。
(4)作為上述氧化還原液流電池之一形態，可列舉： 上述電極為碳布或碳紙， 上述隔膜之厚度x(μm)滿足x≦50。
根據上述構成，隔膜之厚度更薄，故容易降低電池之內部電阻。
(5)作為上述電極為碳布或碳紙之上述氧化還原液流電池之一形態，可列舉： 上述電極之壓縮率y(%)滿足20≦y。
根據上述構成，壓縮率更高，故可提高電極之導電度。因此，容易降低電池電阻率。
(6)作為上述氧化還原液流電池之一形態，可列舉 上述電極之比重為0.02 g/cm3 以上且0.5 g/cm3 以下。
若電極之比重為0.02 g/cm3 以上，則導電成分較多，故容易降低電池之內部電阻。若電極之比重為0.5 g/cm3 以下，則電極之反彈力不會過度地變得過高，故容易抑制隔膜之損傷。
《本發明之實施形態之詳情》 以下，一面參照圖式，一面說明本發明之實施形態之詳情。再者，本發明並不限定於該等例示，而是由申請專利範圍表示，且意欲包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有變更。首先，參照圖1～圖3，對實施形態之氧化還原液流電池(RF電池)1之概要及基本構成進行說明，其後，參照圖1～圖5，對實施形態1之RF電池之各構成詳細地進行說明。
[RF電池之概要] RF電池1具代表性的是，如圖1所示，經由交流/直流轉換器而連接於發電部(例如，太陽光發電裝置或風力發電裝置等通常之發電站等)與負載(用戶等)之間，充入並蓄存由發電部發電之電力，且將所蓄存之電力釋放而供給至負載。該充放電係將含有因氧化還原引起價數變化之金屬離子作為活性物質之電解液用於正極電解液與負極電解液，且利用正極電解液中包含之離子之氧化還原電位與負極電解液中包含之離子之氧化還原電位之差而進行。圖1中，例示釩離子作為各極電解液中包含之離子，實線箭頭表示充電，虛線箭頭表示放電。RF電池1可利用於例如負載平準化用途、瞬低補償或緊急用電源等用途、持續大量導入之太陽光發電或風力發電等自然能源之輸出平滑化用途等。
[RF電池之基本構成] RF電池1具備電池單元10，該電池單元10由使氫離子透過之隔膜11分離成正極單元12與負極單元13。於正極單元12中，內置有正極電極14，且藉由正極用循環機構10P使正極電解液循環。正極用循環機構10P具備：貯存正極電解液之正極電解液槽16；連接正極單元12與正極電解液槽16之供給導管161；排出導管162；及設置於供給導管161之中途之泵163。同樣地，於負極單元13中，內置有負極電極15，且藉由負極用循環機構10N使負極電解液循環。負極用循環機構10N具備：貯存負極電解液之負極電解液槽17；連接負極單元13與負極電解液槽17之供給導管171；排出導管172；及設置於供給導管171之中途之泵173。於進行充放電之運轉時，藉由泵163、173，各極電解液自各極電解液槽16、17流通於各供給導管161、171而供給至各極單元12、13，並自各極單元12、13流通於各排出導管162、172而排出至各極電解液槽16、17，藉此循環於各極單元12、13。於未進行充放電之待機時，泵163、173停止，各極電解液不循環。
[電池堆] 電池單元10通常形成於圖2、圖3之下圖所示之被稱為電池堆2之構造體之內部。電池堆2係藉由將被稱為子電池堆20(圖3之下圖)之積層體自其兩側以2片端板22夾入，並利用緊固機構23將兩端板22緊固而構成。於圖3之下圖中，例示了具備複數個子電池堆20之形態。如圖2、圖3之上圖所示，子電池堆20係將電池框3、正極電極14、隔膜11、及負極電極15依此順序積層複數個而成，且於該積層體之兩端配置給排板21(圖3之下圖(圖2中省略))。
[電池框] 電池框3具備雙極板4及包圍其外周緣部之框體5，由雙極板4之正面與框體5之內周面形成供配置正極電極14(負極電極15)之凹部30。於鄰接之電池框3之雙極板4之間形成一個電池單元10，且夾著雙極板4而於正面及背面配置相鄰之電池單元10之正極電極14(正極單元12)與負極電極15(負極單元13)。
電池框3具有配置於上述積層體之相鄰之電池單元10(圖1～圖3)之間之中間電池框、及配置於上述積層體之兩端之端部電池框。中間電池框係於雙極板4之正面及背面接觸有一電池單元10之正極電極14及另一電池單元10之負極電極15，端部電池框係於雙極板4之一面接觸有電池單元10之正極電極14及負極電極15之任一電極，且於另一面不存在電極。電池框3之正面及背面(正極側、負極側)之構成對於中間電池框及端部電池框均相同。
框體5支持雙極板4，且於內側形成要成為電池單元10之區域。框體5之形狀為矩形框狀，凹部30之開口形狀為矩形狀。框體5具備：給液側板51(圖3紙面下側)，其具有對電池單元10之內部供給電解液之給液歧管51m及給液狹縫51s；及排液側板52(圖3紙面上側)，其與給液側板51對向，且具有將電解液排出至電池單元10之外部之排液歧管52m、及排液狹縫52s。於俯視電池框3時，若將給液側板51與排液側板52相互對向之方向設為縱方向，且將與縱方向正交之方向設為橫方向，則給液側板51位於上述縱方向下側，且排液側板52位於上述縱方向上側。即，電解液之流動為自框體5之上述縱方向下側朝上述縱方向上側之方向。
於給液側板51，亦可形成給液整流部(省略圖示)，該給液整流部形成於給液側板之內緣，使流通於給液狹縫51s之電解液沿著給液側板之內緣擴散。於排液側板52，亦可形成排液整流部(省略圖示)，該排液整流部形成於排液側板之內緣，使流通於正極電極14(負極電極15)之電解液彙集而流通至排液狹縫52s。
電池框3中之各極電解液之流動如下。正極電解液自給液歧管51m流通於形成在框體5之一面側(紙面正側)之給液側板51之給液狹縫51s而供給至正極電極14。而且，如圖3之上圖之箭頭所示，正極電解液自正極電極14之下側朝上側流通，流通於形成在排液側板52之排液狹縫52s而排出至排液歧管52m。負極電解液之供給及排出除於框體5之另一面側(紙面背側)進行之點以外，與正極電解液相同。
於各框體5間，於環狀之密封槽中配置有O環或平墊圈等環狀之密封構件6，抑制了電解液自電池單元1之洩漏。
《實施形態1》 參照圖1～圖5，對實施形態1之RF電池1進行說明。實施形態1之RF電池1之特徵之一在於，隔膜之厚度x(μm)、與正極電極14及負極電極15之壓縮率y(%)滿足特定之關係。以下，說明詳情。
[隔膜] 隔膜11劃分出正極單元12與負極單元13，使氫離子於兩電池12、13間透過。隔膜11介存於正極電極14與負極電極15之間，藉由上述電池堆2之端板22與緊固機構23之緊固而由正極電極14與負極電極15夾著。隔膜11之一面側與正極電極14直接接觸，其另一面側與負極電極15直接接觸。
隔膜11之種類可列舉陽離子交換膜或陰離子交換膜之類的離子交換膜。隔膜11之材質可列舉例如氯乙烯、氟樹脂、聚乙烯、聚丙烯等。隔膜11之材質可使用公知之材質。
隔膜11之形狀可列舉與電池框3之外形相同之形狀，於本例中設為矩形狀。隔膜之大小可列舉與電池框3之大小同等之大小。於隔膜11之面向給液、排液歧管51m、52m之部位形成有透孔(圖3)。
隔膜11之厚度x越薄則越可降低內部電阻而較佳，而其雖亦取決於下述正極、負極電極14、15之壓縮率y(%)，但若過薄，則伴隨正極、負極電極14、15之接觸(刺紮)而容易產生破損等損傷。因此，如以下詳細所述，可列舉隔膜11之厚度x為與正極、負極電極14、15之壓縮率y(%)滿足特定之關係之厚度。隔膜11之厚度x係指由正極電極14與負極電極15夾著之部位之厚度，且係指將上述積層體組裝後之狀態、且未浸漬於電解液之狀態下之厚度。
[正極電極、負極電極] 正極電極14及負極電極15藉由電解液流通而進行電池反應。各極之電極14、15之種類除包含碳纖維之碳氈或碳布之外，還可列舉碳紙等。碳氈例如係指藉由針刺法或水刺法等將碳纖維纏結而最後加工成氈狀者。碳布例如係將碳纖維編織而最後加工成具有平紋組織、緞紋組織、斜紋組織等組織之梭織物者。碳紙例如係於高溫下進行熱處理而最後加工成紙狀之碳纖維與碳之複合材料者。
各極之電極14、15配置於電池框3之凹部30之內側。各極之電極14、15之形狀為沿著電池框3之凹部30之形狀之矩形狀。各極之電極14、15之大小可列舉與電池框3之凹部30之大小相同程度。各極之電極14、15之厚度雖亦取決於其種類及上述積層體組裝前各極之電極14、15之非壓縮狀態之厚度等，但可列舉例如0.3 mm以上且3.0 mm以下。此處所謂各極之電極14、15之厚度係指各極之電極14、15中之由隔膜11與雙極板4夾著之部位之厚度，且係指將上述積層體組裝後之狀態、且未浸漬於電解液之狀態下之厚度。上述積層體組裝前之各極之電極14、15之非壓縮狀態之厚度雖亦取決於其種類、及比重、單位面積重量、面積等，但於各極之電極14、15為碳氈之情形時，可列舉例如0.5 mm以上且5.0 mm以下，於各極之電極14、15為碳布或碳紙之情形時，可列舉例如0.3 mm以上且1.0 mm以下。
各極之電極14、15之比重可列舉例如0.02 g/cm3 以上且0.5 g/cm3 以下，進而可列舉0.05 g/cm3 以上且0.4 g/cm3 以下。若各極之電極14、15之比重為0.02 g/cm3 以上，則導電成分較多，故容易降低RF電池1之內部電阻。若各極之電極14、15之比重為0.5 g/cm3 以下，則各極之電極14、15之反彈力不會過度地變得過高，故容易抑制隔膜11之損傷。
[隔膜之厚度x與電極之壓縮率y之關係] 各極之電極14、15之種類如上所述可列舉碳氈、碳布、碳紙等，主要可根據各極之電極14、15之種類而適當選擇隔膜11之厚度x(μm)與各極之電極14、15之壓縮率y(%)之關係。壓縮率y(%)＝｛1－(壓縮時之厚度/壓縮前之厚度)｝×100。壓縮時之厚度係指將上述積層體組裝後之狀態、且未浸漬於電解液之狀態下之厚度。關於壓縮前之厚度，於碳氈之情形時係指由「JIS L 1913(2010) 通常不織布試驗方法」測定之厚度，於碳布之情形時係指由「JIS L 1096(2010) 梭織物及針織物之布料試驗方法」測定之厚度，於碳紙之情形時係指由「JIS P 8118(2014) 紙及紙板-厚度、密度及比容之試驗方法」測定之厚度。於各極之電極14、15為碳氈之情形時，將隔膜11之厚度設為xA ，且將各極之電極14、15之壓縮率設為yA ，於各極之電極14、15為碳布或碳紙之情形時，將隔膜11之厚度設為xB ，且將各極之電極14、15之壓縮率設為yB 。
(於電極為碳氈之情形時) 如圖4之實線所示，上述關係可列舉滿足yA ＜xA ＋60，30≦yA ≦85，5≦xA ≦60。如此一來，在不設置其他構件的情況下不易使厚度較薄之隔膜11損傷。
由於壓縮率yA 為30以上，故各極之電極14、15之壓縮率較高，因此可提高各極之電極14、15之導電度。因此，容易降低電池電阻率。由於壓縮率yA 為85以下，故各極之電極14、15不會被過度地壓縮，因此容易抑制因其反彈力導致之隔膜11之損傷。又，亦可抑制因各極之電極14、15被過度壓縮而使各極之電極14、15之構成纖維折斷從而導致反彈力變弱，因此，因泵163、173之異常動作而將過度之壓力作用於隔膜11從而導致隔膜11破損之虞較少。
由於隔膜11之厚度xA 為5 μm以上，故並不過薄，因此容易抑制伴隨正極、負極電極14、15之接觸所導致之隔膜11之損傷。而且，容易製造且容易使用隔膜11。由於隔膜11之厚度x為60 μm以下，故厚度較薄，因此容易降低RF電池1之內部電阻。
上述關係進而較佳為滿足yA ≦xA ＋55(圖4之虛線所示)，特佳為滿足yA ≦xA ＋50(圖4之點線所示)。各極之電極14、15之壓縮率yA 進而較佳為滿足40≦yA 。各極之電極14、15之壓縮率yA 進而較佳為滿足yA ≦70。隔膜11之厚度xA 進而較佳為滿足xA ≦50 μm，特佳為滿足xA ≦40 μm。隔膜11之厚度xA 進而較佳為滿足15 μm≦xA 。
(電極為碳布或碳紙之情形時) 如圖5之實線所示，上述關係可列舉滿足yB ＜1.2xB ＋42，10≦yB ≦85，5≦xB ≦60。如此一來，與碳氈之情形同樣地，在不設置其他構件的情況下不易使厚度較薄之隔膜11損傷。 壓縮率yB 之上下限值之理由、及隔膜之厚度xB 之上下限值之理由與碳氈之情形相同。上述關係進而較佳為滿足yB ≦1.2xB ＋32(圖5之虛線所示)，特佳為滿足yB ≦1.2xB ＋21(圖5之點線所示)。各極之電極14、15之壓縮率yB 進而較佳為滿足20≦yB ，各極之電極14、15之壓縮率yB 進而較佳為滿足yB ≦60。隔膜11之厚度xB 進而較佳為滿足xB ≦50 μm，特佳為滿足xB ≦40 μm。隔膜11之厚度xB 進而較佳為滿足15 μm≦xB 。
[用途] 實施形態1之RF電池1可用作對於太陽光發電、風力發電等自然能源之發電以發電輸出之變動之穩定化、發電電力剩餘時之蓄電、及負載平準化等為目的之蓄電池。又，實施形態1之RF電池1並設於通常之發電站，可用作以瞬低、停電對策或負載平準化為目的之蓄電池。
[作用效果] 根據實施形態1之RF電池1，正極、負極電極14、15之壓縮之反彈力不會過度地作用於隔膜11，從而容易抑制各極之電極14、15對隔膜11之接觸(刺紮)。因此，在不設置其他構件的情況下不易使厚度較薄之隔膜11損傷。
《試驗例》 針對電極之每一種類，對隔膜之厚度x(μm)與正極電極及負極電極之壓縮率y(%)進行各種變更，評估電極有無刺紮至隔膜、隔膜有無破裂、及電池電阻率(Ω∙cm2 )。
[隔膜、電極] 對於隔膜準備氟系陽離子交換膜，對於各極之電極準備碳氈與碳布2種。隔膜與電極之形狀設為矩形狀，隔膜與電極之大小設為相同大小。隔膜之厚度如表1所示進行各種變更。碳氈及碳布之規格如下。
(碳氈) 厚度：2 mm 比重：0.13 g/cm3
(碳布) 厚度：0.9 mm 比重：0.28 g/cm3
[有無刺紮] 有無刺紮之評估係藉由以如下方式測定電阻值而進行。於一隔膜之正面及背面之兩側配置各極之電極，自各極之電極之兩外側將兩電極以2片銅板進行壓縮。隔膜之厚度與各極之電極之構成材料及壓縮率如表1所示。各極之電極之壓縮率設為y＝｛1－(壓縮時之厚度/壓縮前之厚度)｝×100。該點於下述有無破裂之評估與電池電阻值之測定中亦相同。將市售之測試機(CUSTOM公司製造CDM-17D)之端子連接於銅板，測定兩端子間之電阻值(Ω)。將電阻值超過100 Ω之情形設為無刺紮且作為「Good(較佳)」，將電阻值為100 Ω以下之情形設為有刺紮且作為「Bad(較差)」。將其結果示於表1。
[有無破裂] 有無破裂之評估係藉由使用圖6所示之破裂試驗用治具100以如下方式檢測氣體而進行。破裂試驗用治具100具備2片壓縮板101、102。該壓縮板101、102於其中央形成有貫通正面及背面之貫通孔103、104。壓縮板101、102之形狀設為與各極之電極14、15相同之矩形狀，壓縮板101、102之大小較各極之電極14、15大。於一個隔膜11之兩側配置各極之電極14、15，於該隔膜11之一側配置包圍一電極14之周圍之密封構件6，自各極之電極14、15之兩外側將兩電極14、15及密封構件6以2片壓縮板101、102進行壓縮。隔膜11之厚度、各極之電極14、15之構成材料及壓縮率如表1所示。不使電解液流通，自一壓縮板101之貫通孔103導入特定之氣壓之氮氣而使特定之壓力作用於一電極14，檢測有無自另一壓縮板102之貫通孔104排出之氣體。將氣壓設為0.5 MPa時，將未檢測出氣體之情形設為無破裂且作為「Good」，將氣壓設為0.5 MPa時，將檢測出氣體之情形設為有破裂且作為「Bad」。將其結果示於表1。
[電池電阻率] 電池電阻率(Ω∙cm2 )係製作電極之反應面積為9 cm2 之單一單元電池且以如下方式而測定。單一單元電池係包含具備正極單元與負極單元各一個之電池要素者，且係於一個隔膜(離子交換膜)之兩側分別配置正極電極、負極電極，且以具備雙極板之電池框夾著電極之兩側而構成。隔膜之厚度、各極之電極之構成材料及壓縮率如表1所示。使用硫酸釩溶液(釩濃度：1.7 M(mol/L))作為正極電解液及負極電解液，對所製作之各試樣之單一單元電池以電流密度：70 mA/cm2 之定電流進行充放電。於該試驗中，達到預先設定之特定之切換電壓後，自充電切換為放電，進行複數週期之充放電。於充放電後，對各試樣求出電池電阻率。電池電阻率係求出複數週期中之任意1週期之平均電壓及平均電流，而作為平均電壓/平均電流。將其結果示於表1。將電池電阻值為1.0 Ω∙cm2 以下作為「Good」，將超過1.0 Ω∙cm2 作為「Bad」。
[表1]
如表1所示，可知對於試樣No.1-1～No.1-5、No.2-1～No.2-5之任一者，均未產生刺紮及破裂之任一者，而且電池電阻率較低。相對於此，可知試樣No.1-101～No.1-105、No.2-101～No.2-105產生刺紮及破裂之至少一者，或雖未產生刺紮及破裂之任一者但電池電阻率較高。
將使用碳氈作為電極之試樣No.1-1～No.1-5、No.1-101～No.1-105之結果示於圖4，將使用碳布作為電極之試樣No.2-1～No.2-5、No.2-101～No.2-105之結果示於圖5。圖4、圖5所示之曲線圖之橫軸設為隔膜之厚度(μm)，縱軸設為電極之壓縮率(%)。將試樣No.1-1～No.1-5之結果於圖4中以白圈繪圖，將No.1-101～No.1-105之結果於圖4中以黑三角繪圖。將試樣No.2-1～No.2-5之結果於圖5中以白圈繪圖，將試樣No.2-101～2-105之結果於圖5中以黑三角繪圖。
於使用碳氈電極之情形時，如圖4所示，若取將隔膜最薄之試樣中之電極壓縮率最高之試樣No.1-102之點、與電極壓縮率最高之試樣中之隔膜最厚之試樣No.1-103之點連結之直線，則如圖4之實線所示，yA ＝xA ＋60。就電池電阻率之觀點而言，隔膜之厚度xA 越薄越佳，且電極之壓縮率yA 越高越佳。隔膜之厚度xA 之上下限值為5 μm以上且60 μm以下，電極之壓縮率yA 之上下限值為30%以上且85%以下。由此可知，於使用碳氈電極之情形時，如圖4之實線所示，隔膜之厚度xA 與電極之壓縮率yA 之關係較佳為滿足yA ＜xA ＋60，30≦yA ≦85，且5≦xA ≦60。又，如圖4所示，若取通過yA ＝xA ＋60(實線)與yA ＝xA ＋50(點線)之間且與yA ＝xA ＋60(實線)平行之直線，則如圖4之虛線所示，yA ＝xA ＋55。yA ＝xA ＋50(點線)係通過實施例中之最靠近yA ＝xA ＋60(實線)之試樣No.1-2之點且與yA ＝xA ＋60平行之直線。由此可知，上述關係較佳為如圖4之虛線所示滿足yA ≦xA ＋55，且較佳為如圖4之點線所示滿足yA ≦xA ＋50。
同樣地，於使用碳布電極之情形時，如圖5所示，若取將隔膜最薄之試樣中之電極壓縮率最高之試樣No.2-102之點、與電極壓縮率最高之試樣中之隔膜最厚之試樣No.2-104之點連結之直線，則如圖5之實線所示，yB ＝1.2xB ＋42。隔膜之厚度xB 之上下限值為5 μm以上且60 μm以下，電極之壓縮率yB 之上下限值為10%以上且85%以下。由此可知，於使用碳布電極之情形時，隔膜之厚度xB 與電極之壓縮率yB 之關係如圖5之實線所示，較佳為滿足yB ＜1.2xB ＋42，10≦yB ≦85，且5≦xB ≦60。又，如圖5所示，若取通過yB ＝1.2xB ＋42(實線)與yB ＝1.2xB ＋21(點線)之間且與yB ＝1.2xB ＋42平行之直線，則如圖5之虛線所示，yB ＝1.2xB ＋32。yB ＝1.2xB ＋21(點線)係通過實施例中之最靠近yB ＝1.2xB ＋42(實線)之試樣No.2-2之點且與yB ＝1.2xB ＋42平行之直線。由此可知，上述關係較佳為如圖5之虛線所示滿足yB ≦1.2xB ＋32，且較佳為如圖5之點線所示滿足yB ≦1.2xB ＋21。
1‧‧‧氧化還原液流電池(RF電池)
2‧‧‧電池堆
3‧‧‧電池框
4‧‧‧雙極板
5‧‧‧框體
6‧‧‧密封構件
10‧‧‧電池單元
10N‧‧‧負極用循環機構
10P‧‧‧正極用循環機構
11‧‧‧隔膜
12‧‧‧正極單元
13‧‧‧負極單元
14‧‧‧正極電極
15‧‧‧負極電極
16‧‧‧正極電解液槽
17‧‧‧負極電解液槽
20‧‧‧子電池堆
21‧‧‧給排板
22‧‧‧端板
23‧‧‧緊固機構
30‧‧‧凹部
51‧‧‧給液側板
51m‧‧‧給液歧管
51s‧‧‧給液狹縫
52‧‧‧排液側板
52m‧‧‧排液歧管
52s‧‧‧排液狹縫
100‧‧‧破裂試驗用治具
101‧‧‧壓縮板
102‧‧‧壓縮板
103‧‧‧貫通孔
104‧‧‧貫通孔
161‧‧‧供給導管
162‧‧‧排出導管
163‧‧‧泵
171‧‧‧供給導管
172‧‧‧排出導管
173‧‧‧泵
圖1係實施形態之氧化還原液流電池之動作原理圖。 圖2係實施形態之氧化還原液流電池之概略構成圖。 圖3係實施形態之氧化還原液流電池具備之電池堆之概略構成圖。 圖4係表示隔膜之厚度與碳氈之電極之壓縮率之關係的曲線圖。 圖5係表示隔膜之厚度與碳布之電極之壓縮率之關係的曲線圖。 圖6係表示試驗例中使用之破裂試驗用治具之概略構成圖。

Claims (6)

  1. 一種氧化還原液流電池，其具備： 隔膜；及 電極，其以壓縮之狀態配置於上述隔膜之兩側且夾著上述隔膜； 上述隔膜之厚度x(μm)與上述電極之壓縮率y(%)滿足以下(A)或(B)之關係： (A)於上述電極為碳氈之情形時，y＜x＋60，30≦y≦85，5≦x≦60 (B)於上述電極為碳布或碳紙之情形時，y＜1.2x＋42，10≦y≦85，5≦x≦60 y＝｛1－(壓縮時之厚度/壓縮前之厚度)｝×100。
  2. 如請求項1之氧化還原液流電池，其中上述電極為碳氈， 上述隔膜之厚度x(μm)滿足x≦50。
  3. 如請求項2之氧化還原液流電池，其中上述電極之壓縮率y(%)滿足40≦y。
  4. 如請求項1之氧化還原液流電池，其中上述電極為碳布或碳紙， 上述隔膜之厚度x(μm)滿足x≦50。
  5. 如請求項4之氧化還原液流電池，其中上述電極之壓縮率y(%)滿足20≦y。
  6. 如請求項1至5中任一項之氧化還原液流電池，其中上述電極之比重為0.02 g/cm3 以上且0.5 g/cm3 以下。
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