WO2017150170A1 - 電極、及び電解液循環型電池 - Google Patents

電極、及び電解液循環型電池 Download PDF

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WO2017150170A1
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battery
groove
flow groove
flow
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慶 花房
博之 中石
伊藤　賢一
宗一郎 奥村
寛航 江口
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electrolyte circulation type battery and an electrode.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-037087 filed on Feb. 29, 2016, and incorporates all the description content described in the above Japanese application.
  • RF battery an electrolyte circulation type battery such as a redox flow battery (hereinafter sometimes referred to as an RF battery) in which an electrolytic solution is supplied to an electrode to perform a battery reaction.
  • RF battery (1) Easy to increase the capacity of megawatt class (MW class), (2) Long life, (3) The state of charge (SOC) can be accurately monitored It has features such as (4) battery output and battery capacity can be designed independently and has a high degree of design freedom, and is expected to be suitable for storage batteries for power system stabilization applications. *
  • An RF battery typically includes a battery cell including a positive electrode to which a positive electrode electrolyte is supplied, a negative electrode to which a negative electrode electrolyte is supplied, and a diaphragm interposed between both electrodes. And In large-capacity applications, a so-called cell stack configured by stacking a plurality of battery cells is used.
  • Patent Document 1 discloses a redox flow battery electrode in which a plurality of linear grooves are provided in parallel on a surface of a porous body facing a diaphragm. Providing grooves in the electrode of the porous body can improve the flowability of the electrolytic solution. As a result, the pressure loss of the electrolytic solution can be reduced, that is, the energy loss due to the liquid feed pump can be reduced.
  • An electrode according to an aspect of the present invention is an electrode used in an electrolyte circulation type battery that is composed of a sheet-like porous body and charges and discharges by circulation of an electrolyte solution, Of the side surfaces of the electrode, the portion disposed on the inlet side of the electrolyte when assembled to the electrolyte circulation battery is the inlet side edge surface, and the portion disposed on the outlet side of the electrolyte is the outlet side When the edge is A first flow groove connected to the inlet side edge surface and extending toward the outlet side edge surface; a second flow groove connected to the outlet side edge surface and extended toward the inlet side edge surface; An electrode in which the first flow groove and the second flow groove are not in direct communication.
  • An electrolyte circulation type battery is an electrolyte circulation type battery including a positive electrode, a negative electrode, and a diaphragm interposed between the positive electrode and the negative electrode, An electrolyte circulation type battery in which at least one of the positive electrode and the negative electrode is the electrode.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of an electrode shown in Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. It is an electrode shown in Embodiment 2, Comprising: It is a schematic plan view of the electrode by which the 1st flow groove and the 2nd flow groove were each provided in the one surface side and the other surface side.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5.
  • Embodiment 4 Comprising: It is a schematic plan view of the electrode in which both the 1st flow groove and the 2nd flow groove were provided inside.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • Embodiment 5 Comprising: In addition to a 1st flow groove and a 2nd flow groove, it is a schematic plan view of an electrode provided with a 3rd flow groove.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. 9. It is an electrode shown in Embodiment 6, Comprising: It is a schematic plan view of the electrode in which the 3rd flow groove was provided inside.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. 9.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG. It is explanatory drawing which shows the basic composition and basic operation
  • the flowability of the electrolyte can be improved.
  • the electrolyte passes through from the inlet to the outlet of the electrolyte in the electrode, and the electrolyte does not sufficiently reach the entire electrode.
  • the amount of battery reaction of active material ions contained in the electrolytic solution may decrease, and the cell resistance of the electrolytic solution circulation battery may increase.
  • one of the objects of the present invention is to provide an electrode having excellent electrolyte flowability and low cell resistance, and an electrolyte circulation type battery using the electrode.
  • the electrode according to the present embodiment is an electrode used for an electrolyte circulation type battery that is composed of a sheet-like porous body and is charged and discharged by circulation of the electrolyte.
  • This electrode is disposed on the inlet side edge surface of the side surface of the electrode and on the outlet side of the electrolytic solution when the portion is disposed on the inlet side of the electrolytic solution when assembled to the electrolyte circulation type battery.
  • the portion is an outlet side edge surface
  • the first flow groove is connected to the inlet side edge surface and extends toward the outlet side edge surface, and is connected to the outlet side edge surface and extends toward the inlet side edge surface.
  • a second distribution groove is connected to the inlet side edge surface and extends toward the outlet side edge surface.
  • the first flow groove and the second flow groove are not in direct communication.
  • the flowability of the electrolyte solution in the electrode can be increased, and the pressure loss of the electrolyte solution in the electrode can be reduced. As a result, the energy loss of the pump that circulates the electrolyte in the electrolyte circulation type battery is reduced.
  • the first flow groove and the second flow groove that enhance the flowability of the electrolyte solution are configured not to directly communicate with each other, thereby suppressing the electrolyte solution from flowing all at once from the electrolyte solution inlet to the outlet in the electrode. Can do.
  • the electrolyte flowing through the first flow groove flows into the second flow groove through a gap between substantial parts such as filaments constituting the porous electrode, and is discharged from the outlet. Therefore, compared to the configuration in which the first flow groove and the second flow groove communicate with each other, the active material discharged from the electrode without contributing to the battery reaction is reduced, and the battery reaction in the electrode is activated. The cell resistance of the circulating battery is reduced.
  • the “circulation groove” in the present specification includes a concave flow passage formed on the surface of the electrode and a tunnel-like flow passage formed inside the electrode.
  • the “side surface” of the electrode means the side surface of the sheet-like electrode in plan view.
  • the center of the cross section of the first flow groove and the center of the cross section of the second flow groove are provided at positions shifted by a predetermined amount or more in the thickness direction of the electrode. Can be mentioned.
  • the center of the cross section of the circulation groove is the position of the center of gravity of the figure having the same shape as the cross section.
  • the amount of deviation (the predetermined amount) between the first flow groove and the second flow groove may be determined as appropriate depending on the thickness of the electrode, and is, for example, 0.5 mm or more, preferably 1 mm or more.
  • the first circulation groove is a groove opened on one surface side of the electrode
  • the second circulation groove is a groove opened on the other surface side of the electrode.
  • the electrolyte By separating the first flow groove and the second flow groove on the one surface side and the other surface side of the electrode, the electrolyte can be easily spread over the entire thickness direction of the electrode. As a result, the battery reaction can be activated in the entire electrode.
  • the “one surface side” and the “other surface side” of the electrode are the upper and lower surfaces of the sheet-like electrode in plan view, and one side thereof is “one surface side” and the other side is “other surface side”. is there.
  • At least one of the first circulation groove and the second circulation groove may be provided inside the electrode in the thickness direction.
  • the battery reaction easily occurs inside the electrode, and as a result, the battery reaction can be activated in the entire electrode.
  • the flow groove formed inside the electrode is a tunnel-like flow passage.
  • the first circulation groove and the second circulation groove may be formed in a comb shape.
  • the electrolyte can be easily spread in the planar direction of the electrode (the direction along the plane perpendicular to the thickness direction of the electrode).
  • the battery reaction can be activated in the entire electrode.
  • the comb-shaped first flow groove (second flow groove) is a trunk groove that is connected to the inlet side edge surface (outlet side edge surface) and a plurality of branches that are connected to the trunk groove and extend in a direction intersecting the trunk groove. It is a distribution groove composed of grooves.
  • a comb tooth portion of the first circulation groove, a comb tooth portion of the second circulation groove, Can be mentioned that are arranged so as to mesh with each other.
  • the electrolyte solution can be smoothly moved from the one circulation groove to the second circulation groove. As a result, it is possible to suppress an increase in the pressure loss of the electrolytic solution due to the direct connection between the first circulation groove and the second circulation groove.
  • the first circulation groove has a lateral groove extending in a direction along the inlet side edge surface and connected to the inlet side edge surface
  • the second circulation groove is And a form having a lateral groove extending in a direction along the outlet side edge surface and connected to the outlet side edge surface.
  • the direction along the inlet side edge surface is along the ridgeline between the flat portion of the electrode (upper and lower surfaces of the sheet-like electrode in plan view) and the inlet side edge surface (outlet side edge surface). It is a direction.
  • the electrolytic solution supplied to the electrode can be quickly diffused in the planar direction of the electrode.
  • the electrolytic solution from the electrode can be quickly discharged by forming the lateral groove in the second flow groove.
  • the first flow groove (second flow groove) has a comb shape composed of a trunk groove and a branch groove
  • the trunk groove is the transverse groove.
  • the electrode is disposed between the first flow groove and the second flow groove in the planar direction of the electrode, and the first flow groove and the second flow groove
  • the form provided with the 3rd distribution groove which is not directly connected with any can be mentioned.
  • the flow of the electrolytic solution in the planar direction at the electrode can be adjusted.
  • the electrolytic solution can be uniformly distributed in the planar direction of the electrode, and the battery reaction can be activated in the entire electrode.
  • the third flow channel inside the electrode By arranging the third flow channel inside the electrode, not only the flow of the electrolyte in the plane direction of the electrode but also the flow of the electrolyte in the thickness direction of the electrode can be adjusted. As a result, the electrolyte can be uniformly distributed in the thickness direction of the electrode in addition to the planar direction of the electrode.
  • the said electrolyte circulation type battery can mention the form which is a redox flow battery.
  • the electrode according to the embodiment can be preferably used.
  • An electrolyte circulation type battery is an electrolyte circulation type battery including a positive electrode, a negative electrode, and a diaphragm interposed between the positive electrode and the negative electrode, At least one of the positive electrode and the negative electrode is any one of the above items ⁇ 1> to ⁇ 9>.
  • an electrolyte circulation type battery having a low cell resistance can be obtained.
  • the electrode in which the first flow groove and the second flow groove are provided to improve the flowability of the electrolytic solution the energy required for circulating the electrolytic solution can be reduced.
  • the electrolyte circulation type battery may be a redox flow battery.
  • the electrolyte circulation type battery is preferably used as the redox flow battery. it can.
  • the above electrode is excellent in the flowability of the electrolytic solution, and can construct an electrolytic solution circulation type battery having a small cell resistance.
  • the above electrolyte circulation type battery has excellent electrolyte flowability and low cell resistance.
  • the configuration of the electrode for the RF battery provided in the RF battery can be exemplified.
  • the basic configuration of the RF battery system including the RF battery 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14, and the RF battery electrode will be described in detail with reference to FIGS. To do.
  • the RF battery 1 is used as an RF battery system provided with a circulation mechanism that circulates and supplies an electrolytic solution to the RF battery 1 as shown in FIG.
  • the RF battery 1 is typically connected to a power generation unit 300 and a load 400 such as a power system or a consumer via an AC / DC converter 200, a substation facility 210, and the like.
  • the RF battery 1 performs charging (see the solid arrow) using the power generation unit 300 as a power supply source, and discharging (see the dotted arrow) using the load 400 as a power supply target.
  • Examples of the power generation unit 300 include a solar power generator, a wind power generator, and other general power plants.
  • the RF battery 1 includes a positive electrode 10c to which a positive electrode electrolyte containing positive electrode active material ions is supplied, a negative electrode 10a to which a negative electrode electrolyte containing negative electrode active material ions is supplied, and a positive electrode 10c and a negative electrode 10a.
  • a battery cell 100 including a diaphragm 10s interposed therebetween is a main component.
  • Electrode 10c, 10a with which the battery cell 100 is provided is a reaction field where the active material ion contained in electrolyte solution performs a battery reaction, and is comprised from a porous body so that electrolyte solution can be distribute
  • the diaphragm 10s is a member that transmits predetermined ions.
  • the valence changes as indicated by solid line arrows during charging, and the valence changes as indicated by broken line arrows during discharge.
  • vanadium is used as positive and negative active material ions.
  • the RF battery 1 normally includes a plurality of battery cells 100, and a bipolar plate 150 is interposed between adjacent battery cells 100 and 100.
  • the bipolar plate 150 is a conductive member which is sandwiched between the electrodes 10c and 10a of both electrodes and allows current to flow but does not allow electrolyte to pass through.
  • the bipolar plate 150 is preferably a flat plate having no unevenness, and the thickness thereof is 0.3 mm or more and 5.0 mm or less, preferably 0.4 mm or more and 2.0 mm or less.
  • the bipolar plate 150 is typically used in a state of a frame assembly 15 including a frame body 151 formed on the outer periphery of the bipolar plate 150.
  • the frame 151 opens on the front and back surfaces thereof, and supply holes 152c and 152a for supplying the electrolyte to the RF battery electrode 10 disposed on the bipolar plate 150, and drain holes 154c and 154a for discharging the electrolyte.
  • an inlet slit extending from the liquid supply hole 152c (152a) toward the bipolar plate 150 is provided on one surface side (the other surface side) of the frame 151, and is directed to the bipolar plate 150 from the liquid discharge hole 154c (154a).
  • An exit slit is provided.
  • the positive electrode electrolyte (negative electrode electrolyte) is supplied from the liquid supply hole 152c (152a) to the positive electrode 10c (negative electrode 10a) via the inlet slit, and discharged from the positive electrode 10c (negative electrode 10a) via the outlet slit. It is discharged from the liquid hole 154c (154a).
  • the plurality of battery cells 100 are stacked and used in a form called a cell stack.
  • the cell stack is configured by repeatedly laminating a bipolar plate 150 of a certain frame assembly 15, a positive electrode 10c, a diaphragm 10s, a negative electrode 10a, a bipolar plate 150 of another frame assembly 15, and so on.
  • the A current collector plate (not shown) is disposed in place of the bipolar plate 150 on the electrodes 10 positioned at both ends of the battery cell 100 in the stacking direction of the cell stack.
  • End plates 170 are typically disposed at both ends of the battery cell 100 in the cell stack in the cell stack, and the pair of end plates 170 and 170 are connected and integrated by a connecting member 172 such as a long bolt.
  • the RF battery system including the RF battery 1 further includes the following positive electrode circulation path and negative electrode circulation path, and circulates and supplies the positive electrode electrolyte to the positive electrode 10c and negative electrode electrolysis to the negative electrode 10a. Circulate the liquid.
  • the RF battery 1 performs charging / discharging in accordance with the valence change reaction of ions serving as active materials in the electrolyte solution of each electrode.
  • the positive electrode circulation path is provided in the positive electrode tank 106 that stores the positive electrode electrolyte supplied to the positive electrode 10c, the pipes 108 and 110 that connect the positive electrode tank 106 and the RF battery 1, and the supply-side pipe 108. And a pump 112.
  • the negative electrode circulation path is provided in the negative electrode tank 107 that stores the negative electrode electrolyte supplied to the negative electrode 10 a, the pipes 109 and 111 that connect the negative electrode tank 107 and the RF battery 1, and the supply-side pipe 109. And a pump 113.
  • the liquid supply holes 152 c and 152 a and the drain holes 154 c and 154 a constitute a flow path for the electrolytic solution, and pipes 108 to 111 are connected to the pipe lines.
  • a known configuration can be appropriately used as the basic configuration of the RF battery system.
  • the RF battery electrode 10 of this embodiment shown in FIGS. 1 and 2 includes a first flow groove 11 and a second flow groove 12 that do not directly communicate with each other.
  • the electrolyte solution when assembled to the RF battery 1 among the outer peripheral surfaces of the RF battery electrode in plan view.
  • a portion disposed on the inlet side of the liquid crystal is referred to as an inlet side edge surface E1
  • a portion disposed on the outlet side of the electrolyte is referred to as an outlet side edge surface E2.
  • the first flow groove 11 is a flow groove for the electrolytic solution that is connected to the inlet side edge surface E1 and extends toward the outlet side edge surface E2.
  • the second flow groove 12 is a flow groove that is connected to the outlet side edge surface E2 and extends toward the inlet side edge surface E1.
  • the RF battery electrode 10 is a porous body having a three-dimensional network structure made of a conductive material such as carbon.
  • a conductive material such as carbon.
  • specific RF battery electrodes 10 for example, carbon felt, carbon paper (none of which is woven with fibers), carbon cloth (what is woven with fibers or woven with twisted fibers), etc. Can be mentioned.
  • the RF battery electrode 10 may have a single layer structure or a multilayer structure. As an example of the latter, for example, for an RF battery in which a plate-like member having a predetermined rigidity obtained by firing carbon fiber and a flexible sheet-like fiber assembly material in which conductive fibers are intertwined are combined. The electrode 10 is mentioned. In this case, the fiber assembly serves as a cushion.
  • the RF battery electrode 10 is typically a rectangular flat plate as shown in FIG.
  • Other planar shapes can be various shapes such as a circular shape, an elliptical shape, and a polygonal shape.
  • the size of the RF battery electrode 10 in plan view for example, the width and length if the planar shape is rectangular, the diameter if the planar shape is circular, and the planar area, etc. It may be appropriately selected depending on whether or not.
  • the thickness t of the RF battery electrode 10 is preferably as the thicker the battery reaction field can be increased, and the thinner the RF battery 1 can be constructed. Specific thickness t is 0.5 mm or more and 5 mm or less. When the RF battery electrode 10 is composed of a plate-like member and a fiber assembly, the thickness t can be reduced.
  • the shape of the first flow groove 11 and the second flow groove 12 is not limited as long as the following conditions are satisfied.
  • the first flow groove 11 is connected to the inlet side edge surface E1 and extends toward the outlet side edge surface E2.
  • the second flow groove 12 is connected to the outlet side edge surface E2 and extends toward the inlet side edge surface E1.
  • the first flow groove 11 and the second flow groove 12 are not in direct communication.
  • one of the four side surfaces is the inlet side edge surface E1
  • the surface on the opposite side of the inlet side edge surface E1 is the surface. It becomes the exit side edge surface E2.
  • there is one side surface but a part of the one side surface is an entrance side edge surface, and a portion on the opposite side of the entrance side edge surface. Is the exit side edge surface.
  • first flow groove 11 (second flow groove 12) that satisfies the above conditions
  • first flow grooves 11 and the second flow grooves 12 are comb-shaped grooves formed on one surface side of the RF battery electrode 10. More specifically, the comb-shaped first flow groove 11 communicates with the lateral groove (stem groove) 11x extending parallel to the inlet side edge surface E1 along the inlet side edge surface E1, and the outlet side edge.
  • a plurality of vertical grooves (branching grooves) 11y extending in the direction toward the surface E2 (the flowing direction of the electrolytic solution).
  • the vertical grooves 11y are arranged at a predetermined interval.
  • the comb-shaped second flow groove 12 communicates with the lateral groove (stem groove) 12x extending in parallel to the outlet side edge surface E2 along the outlet side edge surface E2, and the lateral groove 12x, and faces the inlet side edge surface E1.
  • a plurality of vertical grooves (branch grooves) 12y extending in the direction (the direction opposite to the flow direction of the electrolytic solution).
  • a comb tooth portion constituted by a plurality of vertical grooves 11y of the first flow groove 11 and a comb tooth portion constituted by a plurality of vertical grooves 12y of the second flow groove 12 are arranged so as to mesh with each other.
  • the vertical grooves 11y and 12y may extend obliquely.
  • Such flow grooves 11 and 12 can be formed by dicing or the like.
  • the surface of the RF battery electrode 10 on which the first flow grooves 11 and the second flow grooves 12 are formed is preferably provided so as to face the diaphragm 10s (see FIG. 14). Since the surface on which both the flow grooves 11 and 12 are formed is opposed to the diaphragm 10s, the supply of the electrolyte to the diaphragm 10s side can be enhanced and the contact resistance between the bipolar plate 150 and the electrode 10 can be reduced. The cell resistance of the RF battery 1 can be reduced.
  • the cross-sectional shape of the 1st flow groove 11 and the 2nd flow groove 12 of FIG. 1 is a rectangle.
  • the flowability of the electrolyte can be improved.
  • the cross-sectional area of the flow grooves 11 and 12 is increased, the ratio of the substantial part of the RF battery electrode 10 (portion other than the flow grooves 11 and 12) is decreased, and the battery reaction field may be reduced.
  • the cross-sectional shape of the flow grooves 11 and 12 may be triangular, semicircular, semielliptical or the like.
  • the depth d (width w) of the horizontal groove 11x (12x) and the vertical groove 11y (12y) of the first flow groove 11 (second flow groove 12) may be the same or different.
  • the depth d and width w of each longitudinal groove 11y (12y) of the first flow groove 11 (second flow groove 12) may be different but are preferably substantially the same.
  • the depth d of the distribution grooves 11 and 12 is, for example, 0.3 mm or more and 4 mm or less.
  • the depth d is preferably 0.3 mm to 3 mm, and more preferably 0.5 mm to 2 mm.
  • the cross-sectional shape of the circulation grooves 11 and 12 is a triangle or a semicircle, the depth of the deepest part of the circulation grooves 11 and 12 is made into the said range.
  • the width w of the distribution grooves 11 and 12 is, for example, 0.05 mm or more and 5 mm or less.
  • the width w is preferably 0.1 mm to 4 mm, and more preferably 0.4 mm to 2 mm.
  • the interval between adjacent grooves in the case of FIG. 2, the interval Cg between the vertical grooves of the first flow grooves 11 and the second flow grooves 12 is, for example, 0.5 mm or more and 20 mm or less, and further 1 mm or more and 10 mm or less. Is preferred.
  • the first flow groove 11 and the second flow groove 12 in the RF battery electrode 10 it is possible to improve the flowability of the electrolyte in the RF battery electrode 10.
  • the pressure loss of the electrolyte in can be reduced.
  • the load on the pumps 112 and 113 of the RF battery 1 shown in FIG. 13 can be reduced, that is, the energy loss accompanying the operation of the RF battery 1 can be reduced.
  • the electrolyte solution which flowed into the 1st flow groove 11 from the entrance side edge surface E1 is RF. It penetrates into the substantial part of the battery electrode 10 and then flows into the second flow groove 12. Therefore, the active material discharged
  • the electrolyte quickly spreads over the entire surface of the RF battery electrode 10 and the battery reaction in the RF battery electrode 10 is activated. To do.
  • the electrolyte solution moves from the first flow groove 11 to the second flow groove 12.
  • the first flow groove 11 and the second flow groove 12 are not directly connected, and an increase in the pressure loss of the electrolyte can be suppressed.
  • the first flow groove 11 and the second flow groove 12 are also formed on the back surface side. It may be provided.
  • the first flow groove 21 of the RF battery electrode 20 of Embodiment 2 shown in FIGS. 3 and 4 is a comb-shaped groove formed on one surface side (the back side of the paper) of the RF battery electrode 20, and the second flow groove.
  • Reference numeral 22 denotes a comb-like groove formed on the other surface side (the front side of the drawing) of the RF battery electrode 20.
  • the center (center of gravity) of the cross section of the first flow groove 21 and the center (center of gravity) of the cross section of the second flow groove 22 are shifted in the thickness direction of the RF battery electrode 20 (this point will be described later in an embodiment). The same applies to 3, 4, and 5).
  • the first flow groove 21 includes one horizontal groove 21x and a plurality of vertical grooves 21y
  • the second flow groove 22 also includes one horizontal groove 22x and a plurality of vertical grooves 22y.
  • the vertical groove 21y of the first flow groove 21 and the vertical groove 22y of the second flow groove 22 are arranged to mesh with each other.
  • the RF battery electrode 20 is incorporated in the battery cell 100 (FIG. 14)
  • the side on which the first flow grooves 21 are formed is directed to the diaphragm 10 s side. It is preferable to arrange.
  • the RF battery electrode 30 shown in FIGS. 5 and 6 includes a comb-shaped first flow groove 31 including a lateral groove 31x and a plurality of longitudinal grooves 31y, and a comb-shaped second electrode including a lateral groove 32x and a plurality of longitudinal grooves 32y.
  • a circulation groove 32 is provided.
  • the first flow groove 31 is disposed inside the RF battery electrode 30 in the thickness direction, and the second flow groove 32 is formed on the front surface of the RF battery electrode 30 on the paper surface. (See FIG. 6 in particular).
  • the first flow groove 31 may be formed on the surface of the RF battery electrode 30, and the second flow groove 32 may be formed inside the RF battery electrode 30.
  • the cross-sectional shape of the first flow groove 31 formed in the thickness direction of the RF battery electrode 30 can be a circle, an ellipse, a rhombus, or the like in addition to the illustrated rectangle.
  • the cross-sectional shape may be an irregular shape such as a star shape.
  • the RF battery electrode 30 When the RF battery electrode 30 is manufactured, for example, two electrode members that are vertically separated at a position indicated by a two-dot chain line in FIG. 6 are prepared, and grooves are formed in the electrode member by dicing or the like, and then both electrode members are formed. It is good to stick together.
  • An adhesive for example, polyvinyl alcohol or the like can be used for bonding the two electrode members.
  • the RF battery electrode 40 shown in FIGS. 7 and 8 includes a comb-shaped first distribution groove 41 including a lateral groove 41x and a plurality of vertical grooves 41y, and a comb-shaped second electrode including a horizontal groove 42x and a plurality of vertical grooves 42y.
  • a circulation groove 42 is provided.
  • both the first flow groove 41 and the second flow groove 42 are disposed inside the RF battery electrode 40 in the thickness direction (see particularly FIG. 8).
  • Such an RF battery electrode 40 can be produced in the same manner as the RF battery electrode 30 of the third embodiment. For example, two electrode members that are vertically divided at a position indicated by a two-dot chain line in FIG. 8 are prepared, and a groove is formed in each electrode member by dicing or the like, and then both electrode members are bonded to each other. The electrode 40 can be produced.
  • the RF battery electrode 50 shown in FIGS. 9 and 10 includes a comb-shaped first flow groove 51 including a horizontal groove 51x and a plurality of vertical grooves 51y, and a comb-shaped second electrode including a horizontal groove 52x and a plurality of vertical grooves 52y.
  • a circulation groove 52 is provided. Both the flow grooves 51 and 52 are formed on the front surface of the RF battery electrode 50.
  • the RF battery electrode 50 of this example further includes a plurality of third flow grooves 53 that do not communicate with the first flow grooves 51 and the second flow grooves 52 on the front surface of the paper.
  • the third flow groove 53 is a flow groove formed so as to divide the vertical groove 11y (12y) of the RF battery electrode 10 with reference to FIG. 1 in the middle of its length direction. Specifically, the third flow groove 53 is spaced from the end of the vertical groove 51y of the first flow groove 51 by a predetermined length and a predetermined length from the end of the vertical groove 52y of the second flow groove 52. It is arranged at a position separated only by. These third flow grooves 53 extend in a direction along the flow direction of the electrolytic solution (the vertical direction on the paper surface).
  • the arrangement of the third flow grooves 53 in the planar direction of the RF battery electrode 50 is not limited to the arrangement illustrated in FIG.
  • the third flow groove 53 shown in FIG. 9 is a plurality of divided flow grooves that are separated from each other in the vertical direction of the paper. In that case, each divided flow groove becomes the third flow groove 53.
  • the flow of the electrolytic solution in the planar direction in the RF battery electrode 50 can be adjusted. As a result, the electrolytic solution can be uniformly distributed in the planar direction of the RF battery electrode 50.
  • the RF battery electrode 60 shown in FIGS. 11 and 12 includes a comb-shaped first flow groove 61 including a horizontal groove 61x and a plurality of vertical grooves 61y, and a comb-shaped second electrode including a horizontal groove 62x and a plurality of vertical grooves 62y.
  • a circulation groove 62 is provided. Both flow grooves 61 and 62 are formed on the front surface of the RF battery electrode 60.
  • the RF battery electrode 60 of the present example further includes a plurality of third flow grooves 63 that do not communicate with the first flow grooves 61 and the second flow grooves 62 inside the RF battery electrode 60 in the thickness direction.
  • the RF battery electrode 60 is prepared by, for example, preparing two electrode members that are vertically separated at a position indicated by a two-dot chain line in FIG. 12, forming grooves in the electrode member by dicing or the like, and then attaching both electrode members. By combining them, the RF battery electrode 60 can be manufactured.
  • the positions of the first flow groove, the second flow groove, and the third flow groove in the thickness direction of the RF battery electrode may be changed.
  • a first flow groove may be formed on one surface side of the RF battery electrode
  • a second flow groove may be formed on the other surface side
  • a third flow groove may be formed inside.
  • the first flow groove and the second flow groove may be formed on one surface side of the RF battery electrode
  • the third flow groove may be formed on the other surface side.
  • a plurality of third flow grooves may be distributed in the thickness direction of the RF battery electrode.
  • one third flow groove is on one side of the RF battery electrode
  • another third flow groove is on the other side of the RF battery electrode
  • another third flow groove is on the inside of the RF battery electrode. It can also be arranged.
  • ⁇ Test Example 1> In this test example, a plurality of RF batteries A to H, Z having electrodes with different flow groove formation states were produced, and the flow state of the electrolyte in each RF battery and the cell resistance of each RF battery were measured.
  • RF battery A The RF battery electrode 10 described with reference to FIGS. 1 and 2 was manufactured, and a single-cell RF battery A using the RF battery electrode 10 as a positive electrode and a negative electrode was manufactured.
  • the electrode for the RF battery was made of carbon felt (the same applies to the RF batteries B to H and Z).
  • ⁇ RF battery B ⁇ The RF battery electrode 20 described with reference to FIGS. 3 and 4 was manufactured, and a single-cell RF battery B using the RF battery electrode 20 as a positive electrode and a negative electrode was manufactured.
  • the shape of the first flow groove 21 and the second flow groove 22 when viewed from above, the distance between the flow grooves 21 and 22, and the cross-sectional shape and cross-sectional area of the flow grooves 21 and 22 are the same as those of the RF battery A. .
  • the RF battery electrode 30 described with reference to FIGS. 5 and 6 was manufactured, and a single-cell RF battery C using the RF battery electrode 30 as a positive electrode and a negative electrode was manufactured.
  • the shape of the first flow groove 31 and the second flow groove 32, the distance between the flow grooves 31, 32, and the cross-sectional shape of the flow grooves 31, 32 when viewed from above are the same as those of the RF battery A.
  • the RF battery electrode 40 described with reference to FIGS. 7 and 8 was manufactured, and a single-cell RF battery D using the RF battery electrode 40 as a positive electrode and a negative electrode was manufactured.
  • the shape of the first flow groove 41 and the second flow groove 42, the distance between the flow grooves 41 and 42, and the cross-sectional shape of the flow grooves 41 and 42 when viewed from above are the same as those of the RF battery C.
  • the distance between the center of the first flow groove 41 and the center of the second flow groove 42 in the thickness direction of the RF battery electrode 40 is smaller than that of the RF battery C.
  • the RF battery electrode 50 described with reference to FIGS. 9 and 10 was produced, and a single-cell RF battery E using the RF battery electrode 50 as a positive electrode and a negative electrode was produced.
  • the cross-sectional shapes of the first flow groove 51, the second flow groove 52, and the third flow groove 53 of the RF battery electrode 50 are the same as those of the RF battery A.
  • RF battery F An RF battery electrode 60 described with reference to FIGS. 11 and 12 was manufactured, and a single-cell RF battery F using the RF battery electrode 60 as a positive electrode and a negative electrode was manufactured.
  • the RF battery F has the same configuration as the battery E except that the third flow groove 63 is disposed inside the RF battery electrode 60.
  • ⁇ RF battery G ⁇ A single-cell RF battery G using the RF battery electrode 10 in which the cross-sectional shape of the vertical groove 11y and the vertical groove 12y of the RF battery electrode 10 used in the RF battery A was a V-shaped groove was produced.
  • the width of the V-shaped groove and the depth of the deepest portion were the same as the width and depth of the rectangular groove in the RF battery A.
  • ⁇ RF battery H ⁇ A single-cell RF battery H using electrodes in which the cross-sectional shape of the longitudinal groove 11y and the longitudinal groove 12y of the RF battery electrode 10 used in the RF battery A was a semicircular groove was produced.
  • the width of the semicircular groove and the depth of the deepest portion were the same as the width and depth of the rectangular groove in the RF battery A.
  • a single-cell RF battery Z was fabricated using an RF battery electrode having a plurality of linear grooves extending from the inlet side edge surface to the outlet side edge surface.
  • the total number of grooves was the same as the total number of vertical grooves 11y, 12y of the RF battery A.
  • the cross-sectional shape of the groove was the same as the cross-sectional shape of the vertical grooves 11y and 12y of the RF battery A.
  • the electrolyte solution was allowed to flow through the batteries A to H and Z, and the flowability and cell resistivity of the electrolyte solution in each of the batteries A to H and Z were measured.
  • the electrolyte solution circulated was a vanadium electrolyte solution.
  • the flowability of the electrolyte was evaluated by the magnitude of the pump output necessary to achieve a predetermined flow rate.
  • the cell resistivity test conditions were: discharge end voltage: 1 V, charge end voltage: 1.6 V, current: 600 mA. For the cell resistivity, a charge / discharge curve was created based on the charge / discharge test, and the cell resistivity at the third cycle was examined from the charge / discharge curve.
  • the cell resistivity of the batteries A to H in which the first circulation groove and the second circulation groove do not directly communicate with each other was smaller than the cell resistivity of the battery Z provided with the groove that connects the inlet side edge surface to the outlet side edge surface.
  • the electrolytic solution is prevented from flowing from the inlet side edge surface to the outlet side edge surface at once. It is guessed that it was obtained.
  • the first and second flow grooves are formed on one side and the other side of the RF battery electrode (see FIGS. 3 and 4).
  • the battery having the next lowest cell resistivity after the battery B was the battery C using the RF battery electrode 30 shown in FIGS.
  • the cell resistivity of the battery E using the RF battery electrode 50 having the third flow groove 53 shown in FIGS. 9 and 10 is not provided with the third flow groove.
  • the cell resistivity of the battery A using the RF battery electrode shown in FIG. This result is presumed to be obtained by forming the third flow groove to promote the diffusion of the electrolyte solution in the planar direction of the RF battery electrode.
  • the cell resistivity of the battery F using the RF battery electrode 60 in which the third flow groove 63 shown in FIGS. 11 and 12 is formed is shown in FIGS. It was smaller than the cell resistivity of the battery E using the RF battery electrode 50 having the third flow groove 53 formed on the surface.
  • the cell resistivity of the battery could be reduced by making the cross-sectional shape of the first flow groove and the second flow groove to be a triangle or a semicircle rather than a rectangle. This result is because when the cross-sectional shape of the flow groove is triangular or semicircular, the ratio of the substantial part of the RF battery electrode (part other than the flow groove) is larger than when the cross-sectional shape of the flow groove is rectangular. It is assumed that there is.
  • the electrolytic solution used for the RF battery may be an iron-chromium-based electrolytic solution containing iron (Fe) ions as the positive electrode active material and chromium (Cr) ions as the negative electrode active material, or manganese (Mn) as the positive electrode active material.
  • iron (Fe) ions as the positive electrode active material
  • Cr chromium
  • Mn manganese
  • a manganese-titanium-based electrolytic solution containing titanium (Ti) ions as ions and a negative electrode active material may be used.

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Abstract

シート状の多孔質体で構成され、電解液の循環によって充放電を行う電解液循環型電池に用いられる電極であって、当該電極の側面のうち、前記電解液循環型電池に組付けたときに前記電解液の入口側に配置される部分を入口側縁面、前記電解液の出口側に配置される部分を出口側縁面としたとき、前記入口側縁面に繋がり、前記出口側縁面に向って延びる第一流通溝と、前記出口側縁面に繋がり、前記入口側縁面に向って延びる第二流通溝と、を備え、前記第一流通溝と前記第二流通溝とが直接連通していない電極。

Description

電極、及び電解液循環型電池
　本発明は、電解液循環型電池、及び電極に関する。
本願は、２０１６年２月２９日出願の日本出願第２０１６－０３７０８７号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　蓄電池の一つに、電解液を電極に供給して電池反応を行うレドックスフロー電池（以下、ＲＦ電池と呼ぶことがある）などの電解液循環型電池がある。ＲＦ電池は、（１）メガワット級（ＭＷ級）の大容量化が容易である、（２）長寿命である、（３）電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）を正確に監視可能である、（４）電池出力と電池容量とを独立して設計できて設計の自由度が高い、等の特徴を有しており、電力系統の安定化用途の蓄電池に適すると期待される。　
　ＲＦ電池は、代表的には、正極電解液が供給される正極電極と、負極電解液が供給される負極電極と、両極の電極間に介在される隔膜とを備える電池セルを主な構成要素とする。大容量用途では、複数の電池セルを積層して構成されるセルスタックと呼ばれるものが利用される。
　正極電極、負極電極には、カーボンフェルトなどの炭素繊維を集合した板状の炭素材（多孔質体）が利用されている（特許文献１）。特許文献１には、多孔質体における隔膜に対向する面に複数の直線状の溝を並列に設けたレドックスフロー電池用電極が開示されている。多孔質体の電極に溝を設けることで、電解液の流通性を向上でき、その結果として、電解液の圧損を小さくできる、即ち送液ポンプによるエネルギー損失を低減することができる。
特開２００２－２４６０３５号公報
　本発明の一態様に係る電極は、シート状の多孔質体で構成され、電解液の循環によって充放電を行う電解液循環型電池に用いられる電極であって、
　当該電極の側面のうち、前記電解液循環型電池に組付けたときに前記電解液の入口側に配置される部分を入口側縁面、前記電解液の出口側に配置される部分を出口側縁面としたとき、
　前記入口側縁面に繋がり、前記出口側縁面に向って延びる第一流通溝と、前記出口側縁面に繋がり、前記入口側縁面に向って延びる第二流通溝と、を備え、
　前記第一流通溝と前記第二流通溝とが直接連通していない電極。
　本発明の一態様に係る電解液循環型電池は、正極電極と、負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に介在される隔膜と、を備える電解液循環型電池であって、　前記正極電極、および前記負極電極の少なくとも一方が、上記電極である電解液循環型電池。
実施形態１に示す電極の概略斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。 実施形態２に示す電極であって、第一流通溝と第二流通溝がそれぞれ、一面側と他面側に設けられた電極の概略平面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。 実施形態３に示す電極であって、第一流通溝と第二流通溝の一方が、内部に設けられた電極の概略平面図である。 図５のＶＩ－ＶＩ断面図である。 実施形態４に示す電極であって、第一流通溝と第二流通溝が共に、内部に設けられた電極の概略平面図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図である。 実施形態５に示す電極であって、第一流通溝と第二流通溝に加え、第三流通溝を備える電極の概略平面図である。 図９のＸ－Ｘ断面図である。 実施形態６に示す電極であって、第三流通溝が内部に設けられた電極の概略平面図である。 図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ断面図である。 電解液循環型電池システムの基本構成と、基本的な動作原理とを示す説明図である。 電解液循環型電池に備わるセルスタックの一例を示す概略構成図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　近年、自然エネルギーの利用に伴い、電解液循環型電池の性能の向上が望まれている。そのため、電解液の流通性に優れることでエネルギー損失が小さいだけでなく、セル抵抗が小さいことでエネルギー損失が小さい電解液循環型電池、およびこのような電解液循環型電池を構築できる電極が求められている。
　既に述べたように電極に溝を設けると、電解液の流通性を高められる。しかし、上記構成では、電極における電解液の入口から出口に向って電解液が素通りして、電極全体に電解液が十分に行き渡らない虞がある。その結果、電解液に含まれる活物質イオンの電池反応の量が低下し、電解液循環型電池のセル抵抗が高くなる場合がある。
　そこで、本発明の目的の一つは、電解液の流通性に優れ、セル抵抗も小さい電極、及びその電極を用いた電解液循環型電池を提供することにある。
［本発明の実施形態の説明］
＜１＞本実施形態に係る電極は、シート状の多孔質体で構成され、電解液の循環によって充放電を行う電解液循環型電池に用いられる電極である。この電極は、当該電極の側面のうち、前記電解液循環型電池に組付けたときに前記電解液の入口側に配置される部分を入口側縁面、前記電解液の出口側に配置される部分を出口側縁面としたとき、前記入口側縁面に繋がり、前記出口側縁面に向って延びる第一流通溝と、前記出口側縁面に繋がり、前記入口側縁面に向って延びる第二流通溝と、を備える。前記第一流通溝と前記第二流通溝とが直接連通していない。
　電極に第一流通溝と第二流通溝を形成することで、電極における電解液の流通性を高めることができ、電極における電解液の圧力損失を低減できる。その結果、電解液循環型電池における電解液を循環させるポンプのエネルギー損失が低減する。また、電解液の流通性を高める第一流通溝と第二流通溝とを直接連通しない構成とすることで、電極における電解液の入口から出口に向って一気に電解液が流れることを抑制することができる。この場合、第一流通溝を流れる電解液は、多孔質の電極を構成するフィラメントなどの実体部分の隙間を通って第二流通溝に流れ込み、出口から排出される。そのため、第一流通溝と第二流通溝とが連通する構成に比べて、電池反応に寄与することなく電極から排出される活物質が減少し、電極における電池反応が活性化するので、電解液循環型電池のセル抵抗が減少する。ここで、本明細書における『流通溝』には、電極の表面に形成される凹状の流通路や、電極の内部に形成されるトンネル状の流通路が含まれる。また、電極の「側面」とは、平面視したシート状電極の側面を意味する。
＜２＞実施形態に係る電極の一形態として、前記第一流通溝の断面の中心と前記第二流通溝の断面の中心とが、前記電極の厚み方向に所定量以上ズレた位置に設けられている形態を挙げることができる。
　第一流通溝と第二流通溝を厚み方向にズラすことで、電極における電解液の厚み方向の流動を促進することができる。その結果、厚み方向を含めた電極全体で電池反応を活性化することができ、電解液循環型電池のセル抵抗を低減できる。ここで、流通溝の断面の中心とは、当該断面と同じ形状の図形の重心の位置のことである。第一流通溝と第二流通溝とのズレ量（上記所定量）は、電極の厚みによって適宜決定すれば良く、例えば０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上とする。
＜３＞実施形態に係る電極の一形態として、前記第一流通溝が前記電極の一面側に開口する溝であり、前記第二流通溝が前記電極の他面側に開口する溝である形態を挙げることができる。
　第一流通溝と第二流通溝を電極の一面側と他面側に離隔させることで、電極の厚み方向全体に電解液を行き渡らせ易くできる。その結果、電極全体で電池反応を活性化することができる。ここで、電極の「一面側」と「他面側」とは、平面視したシート状電極の上下の面であって、その一方の側が「一面側」、他方の側が「他面側」である。
＜４＞実施形態に係る電極の一形態として、前記第一流通溝と前記第二流通溝の少なくとも一方が、前記電極の厚み方向の内部に設けられる形態を挙げることができる。
　第一流通溝と第二流通溝の少なくとも一方を電極の内部に設けることで、電極の内部で電池反応が起こり易くなり、その結果、電極全体で電池反応を活性化することができる。電極の内部に形成される流通溝は、トンネル状の流通路である。　
＜５＞実施形態に係る電極の一形態として、前記第一流通溝と前記第二流通溝は共に、櫛状に形成されている形態を挙げることができる。
　第一流通溝と第二流通溝を櫛状とすることで、電極の平面方向（電極の厚み方向に直交する面に沿った方向）に電解液を行き渡らせ易くできる。その結果、電極全体で電池反応を活性化することができる。ここで、櫛状の第一流通溝（第二流通溝）とは、入口側縁面（出口側縁面）に繋がる幹溝と、幹溝に繋がり幹溝に交差する方向に延びる複数の分岐溝と、で構成される流通溝のことである。
＜６＞櫛状に形成される前記第一流通溝と前記第二流通溝を備える電極の一形態として、前記第一流通溝の櫛歯部分と、前記第二流通溝の櫛歯部分と、が互いに噛み合うように配置されている形態を挙げることができる。
　第一流通溝の櫛歯部分（複数の分岐溝で構成される部分）と第二流通溝の櫛歯部分（複数の分岐溝で構成される）とを噛み合わせるように配置することで、第一流通溝から第二流通溝への電解液の移動を円滑にすることができる。その結果、第一流通溝と第二流通溝とが直接繋がらないことによる電解液の圧力損失の増大を抑制できる。
＜７＞実施形態に係る電極の一形態として、前記第一流通溝は、前記入口側縁面に沿った方向に伸び、前記入口側縁面に繋がる横溝を有し、前記第二流通溝は、前記出口側縁面に沿った方向に伸び、前記出口側縁面に繋がる横溝を有する形態を挙げることができる。
　入口側縁面（出口側縁面）に沿った方向とは、電極の平面部（平面視したシート状電極の上下の面）と入口側縁面（出口側縁面）との稜線に沿った方向のことである。第一流通溝に横溝を形成することで、電極に供給される電解液を電極の平面方向に速やかに拡散させることができる。また、第二流通溝に横溝を形成することで、速やかに電極からの電解液を排出させることができる。ここで、第一流通溝（第二流通溝）を、幹溝と分岐溝とで構成される櫛状とする場合、幹溝が上記横溝である。
＜８＞実施形態に係る電極の一形態として、前記電極の平面方向における前記第一流通溝と前記第二流通溝との間に配置され、かつ前記第一流通溝と前記第二流通溝のいずれとも直接連通していない第三流通溝を備える形態を挙げることができる。
　第三流通溝を形成することで、電極における平面方向の電解液の流れを調整することができる。その結果、電極の平面方向に電解液を均一的に行き渡らせることができ、電極全体で電池反応を活性化することができる。
＜９＞前記第三流通溝を備える電極の一形態として、前記第三流通溝が、前記電極の厚み方向の内部に設けられる形態を挙げることができる。
　電極の内部に第三流通溝を配置することで、電極の平面方向の電解液の流れだけでなく、電極の厚み方向の電解液の流れも調整することができる。その結果、電極の平面方向に加えて、電極の厚み方向に電解液を均一に行き渡らせることができる。
＜１０＞実施形態に係る電極の一形態として、前記電解液循環型電池は、レドックスフロー電池である形態を挙げることができる。
レドックスフロー電池は既に述べた特徴を有しており、電力系統の安定化用途の蓄電池に適すると期待されることから、実施形態に係る電極を好適に用いることができる。
＜１１＞実施形態に係る電解液循環型電池は、正極電極と、負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に介在される隔膜と、を備える電解液循環型電池であって、前記正極電極、および前記負極電極の少なくとも一方が、上記＜１＞～＜９＞のいずれかの電極である。
　上記＜１＞～＜９＞のいずれかの電極を用いることで、セル抵抗が小さい電解液循環型電池とすることができる。また、第一流通溝と第二流通溝を設けて電解液の流通性を改善した電極を用いることで、電解液を循環させるために必要なエネルギーを小さくすることができる。
＜１２＞実施形態に係る電解液循環型電池の一形態として、前記電解液循環型電池は、レドックスフロー電池である形態を挙げることができる。
レドックスフロー電池は既に述べた特徴を有しており、電力系統の安定化用途の蓄電池に適すると期待されることから、実施形態に係る電解液循環型電池をレドックスフロー電池として好適に用いることができる。
［本開示の効果］
　上記電極は、電解液の流通性に優れ、セル抵抗も小さい電解液循環型電池を構築できる。
　上記電解液循環型電池は、電解液の流通性に優れ、セル抵抗も小さい。
［本発明の実施形態の詳細］
＜実施形態１＞
　以下、図面を参照して、実施形態に係る電解液循環型電池としてレドックスフロー電池（ＲＦ電池）、及び実施形態に係るレドックスフロー電池用電極（ＲＦ電池用電極）を詳細に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。
　実施形態に係るＲＦ電池の特徴の一つとして、ＲＦ電池に備わるＲＦ電池用電極の構成を挙げることができる。まず、図１３，図１４を参照して、実施形態のＲＦ電池１を備えるＲＦ電池システムの基本構成を説明し、次に図１～図２を参照して、ＲＦ電池用電極を詳細に説明する。
≪ＲＦ電池≫
　実施形態に係るＲＦ電池１は、図１３に示すようなＲＦ電池１に電解液を循環供給する循環機構が設けられたＲＦ電池システムとして用いられる。ＲＦ電池１は、代表的には、交流／直流変換器２００や変電設備２１０などを介して、発電部３００と、電力系統や需要家などの負荷４００とに接続される。ＲＦ電池１は、発電部３００を電力供給源として充電（実線矢印参照）を行い、負荷４００を電力提供対象として放電（点線矢印参照）を行う。発電部３００としては、例えば、太陽光発電機、風力発電機、その他一般の発電所などが挙げられる。
　ＲＦ電池１は、正極活物質イオンを含む正極電解液が供給される正極電極１０ｃと、負極活物質イオンを含む負極電解液が供給される負極電極１０ａと、正極電極１０ｃと負極電極１０ａとの間に介在される隔膜１０ｓとを備える電池セル１００を主な構成要素とする。電池セル１００に備わる電極１０ｃ，１０ａは、電解液に含まれる活物質イオンが電池反応を行う反応場であり、電解液を流通できるように多孔質体から構成される。また、隔膜１０ｓは、所定のイオンを透過する部材である。この電池セル１００内では、充電時に活物質イオンが実線矢印に示すように価数変化し、放電時に活物質イオンが破線矢印に示すように価数変化する。本例では、正負の活物質イオンとして、バナジウムを利用している。
　ＲＦ電池１は通常、図１４に示すように、複数の電池セル１００を備えており、隣り合う電池セル１００，１００間には双極板１５０が介在されている。双極板１５０は、両極の電極１０ｃ，１０ａに挟まれ、電流を流すが電解液を通さない導電性部材である。双極板１５０は凹凸の無い平板状とすることが好ましく、その厚さは０．３ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、好ましくは０．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。この双極板１５０は、代表的には、双極板１５０の外周に形成された枠体１５１を備えるフレームアッシー１５の状態で利用される。枠体１５１は、その表裏面に開口し、双極板１５０上に配置されたＲＦ電池用電極１０に電解液を供給する給液孔１５２ｃ，１５２ａ、及び電解液を排出する排液孔１５４ｃ，１５４ａを有する。また、枠体１５１の一面側（他面側）には、給液孔１５２ｃ（１５２ａ）からは双極板１５０に向って延びる入口スリットが、排液孔１５４ｃ（１５４ａ）からは双極板１５０に向って延びる出口スリットが設けられている。正極電解液（負極電解液）は、給液孔１５２ｃ（１５２ａ）から入口スリットを介して正極電極１０ｃ（負極電極１０ａ）に供給され、正極電極１０ｃ（負極電極１０ａ）から出口スリットを介して排液孔１５４ｃ（１５４ａ）から排出される。
　複数の電池セル１００は積層されて、セルスタックと呼ばれる形態で利用される。セルスタックは、図１４に示すように、あるフレームアッシー１５の双極板１５０、正極電極１０ｃ、隔膜１０ｓ、負極電極１０ａ、別のフレームアッシー１５の双極板１５０、…と順に繰り返し積層されて構成される。セルスタックにおける電池セル１００の積層方向の両端に位置する電極１０には、双極板１５０に代えて集電板（図示せず）が配置される。
セルスタックにおける電池セル１００の積層方向の両端には代表的にはエンドプレート１７０が配置されて、一対のエンドプレート１７０，１７０間が長ボルトなどの連結部材１７２で連結されて一体化される。
　図１３に示すように、ＲＦ電池１を含むＲＦ電池システムは、さらに以下の正極循環経路及び負極循環経路を備えており、正極電極１０ｃに正極電解液を循環供給すると共に負極電極１０ａに負極電解液を循環供給する。この循環供給によって、ＲＦ電池１は、各極の電解液中の活物質となるイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。
　正極循環経路は、正極電極１０ｃに供給する正極電解液を貯留する正極タンク１０６と、正極タンク１０６とＲＦ電池１との間を接続する配管１０８，１１０と、供給側の配管１０８に設けられたポンプ１１２とを備える。
　負極循環経路は、負極電極１０ａに供給する負極電解液を貯留する負極タンク１０７と、負極タンク１０７とＲＦ電池１との間を接続する配管１０９，１１１と、供給側の配管１０９に設けられたポンプ１１３とを備える。
　複数のフレームアッシー１５を積層することで給液孔１５２ｃ，１５２ａ及び排液孔１５４ｃ，１５４ａは電解液の流通管路を構成し、この管路に配管１０８～１１１が接続される。ＲＦ電池システムの基本構成は、公知の構成を適宜利用できる。
≪ＲＦ電池用電極≫
　図１，２に示す本実施形態のＲＦ電池用電極１０は、互いに直接連通しない第一流通溝１１と第二流通溝１２とを備える。第一流通溝１１と第二流通溝１２をより具体的に説明するため、平面視したＲＦ電池用電極の外周縁面のうち、ＲＦ電池１（図１４参照）に組付けたときに電解液の入口側に配置される部分を入口側縁面Ｅ１、電解液の出口側に配置される部分を出口側縁面Ｅ２とする。そうした場合、第一流通溝１１は、入口側縁面Ｅ１に繋がり、出口側縁面Ｅ２に向って延びる電解液の流通溝である。一方、第二流通溝１２は、出口側縁面Ｅ２に繋がり、入口側縁面Ｅ１に向って延びる流通溝である。
　［実体部分］
　ＲＦ電池用電極１０は、炭素などの導電材料で構成される三次元網目構造を有する多孔質体である。具体的なＲＦ電池用電極１０として、例えばカーボンフェルトや、カーボンペーパー（いずれも繊維を織っていなもの）、カーボンクロス（繊維を織ったものや繊維を撚った糸を織ったもの）などを挙げることができる。
　ＲＦ電池用電極１０は、単層構造であっても良いし、多層構造であっても構わない。後者の例として、例えば、炭素繊維を焼成するなどして得られた所定の剛性を有する板状部材と、導電性繊維が絡み合った柔軟なシート状の繊維集合材と、を組み合わせたＲＦ電池用電極１０とすることが挙げられる。この場合、繊維集合材がクッションとしての役割を果たす。
　［形状・大きさ］
　ＲＦ電池用電極１０は、代表的には、図１に示すように長方形状の平板材が挙げられる。その他の平面形状として、円形状、楕円形状、多角形状などの種々の形状とすることができる。ＲＦ電池用電極１０を平面視したときの大きさ、例えば平面形状が長方形状であれば幅及び長さ、円形状であれば直径、その他、平面面積などは、ＲＦ電池１の出力をどの程度とするかによって適宜選択すれば良い。
　ＲＦ電池用電極１０の厚さｔ（図２参照）は、厚いほど電池反応場を増大でき、薄いほど薄型のＲＦ電池１を構築できて好ましい。具体的な厚さｔは、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下が挙げられる。ＲＦ電池用電極１０を、板状部材と繊維集合材で構成する場合、厚さｔを薄くすることができる。
　［第一流通溝・第二流通溝］
　第一流通溝１１と第二流通溝１２とは、以下の条件を満たせば、その形状は問わない。
・第一流通溝１１は、入口側縁面Ｅ１に繋がり、出口側縁面Ｅ２に向って延びる。
・第二流通溝１２は、出口側縁面Ｅ２に繋がり、入口側縁面Ｅ１に向って延びる。
・第一流通溝１１と第二流通溝１２とが直接連通していない。
　ここで、本例のような矩形シート状のＲＦ電池用電極１０の場合、その四つの側面のうちの一つが入口側縁面Ｅ１であり、その入口側縁面Ｅ１の反対側にある面が出口側縁面Ｅ２となる。これに対して、円形シート状のＲＦ電池用電極の場合、側面は一つであるが、その一つの側面の一部が入口側縁面であり、その入口側縁面の反対側にある部分が出口側縁面である。
　上記条件を満たす第一流通溝１１（第二流通溝１２）として、入口側縁面Ｅ１と出口側縁面Ｅ２とを繋ぐ方向（電解液の流通方向）に延びる直線状の流通溝を挙げることができる。図１に示す本例では、第一流通溝１１と第二流通溝１２は、ＲＦ電池用電極１０の一面側に形成される櫛状の溝とした。より具体的には、櫛状の第一流通溝１１は、入口側縁面Ｅ１に沿って入口側縁面Ｅ１に平行に延びる横溝（幹溝）１１ｘと、横溝１１ｘに連通し、出口側縁面Ｅ２に向う方向（電解液の流通方向）に延びる複数の縦溝（分岐溝）１１ｙと、で構成されている。各縦溝１１ｙは所定の間隔を開けて並んでいる。また、櫛状の第二流通溝１２は、出口側縁面Ｅ２に沿って出口側縁面Ｅ２に平行に延びる横溝（幹溝）１２ｘと、横溝１２ｘに連通し、入口側縁面Ｅ１に向う方向（電解液の流通方向と反対方向）に延びる複数の縦溝（分岐溝）１２ｙと、で構成されている。第一流通溝１１の複数の縦溝１１ｙで構成される櫛歯部分と、第二流通溝１２の複数の縦溝１２ｙで構成される櫛歯部分とが、互いに噛み合うように配置されている。縦溝１１ｙ，１２ｙは、斜めに伸びていても構わない。このような流通溝１１，１２は、ダイシング加工などによって形成することができる。
　ＲＦ電池用電極１０における第一流通溝１１と第二流通溝１２が形成される面は、隔膜１０ｓ（図１４参照）に対向するように設けることが好ましい。両流通溝１１，１２が形成される面を隔膜１０ｓに対向させることで、隔膜１０ｓ側への電解液の供給を充実し、双極板１５０と電極１０との接触抵抗を低減することができるため、ＲＦ電池１のセル抵抗を小さくすることができる。
　図１の第一流通溝１１と第二流通溝１２の断面形状は、矩形となっている。流通溝１１，１２の断面積を大きくすることで、電解液の流通性を向上させることができる。反面、流通溝１１，１２の断面積が大きくなると、ＲＦ電池用電極１０の実体部分（流通溝１１，１２以外の部分）の割合が小さくなり、電池反応場が減少する虞がある。電解液の流通性を向上させつつ、電池反応場の減少を抑制するには、流通溝１１，１２の断面形状を三角形や、半円形、半楕円形などとすると良い。
　上記流通溝１１，１２の深さ（ＲＦ電池用電極１０の厚さ方向の長さ）ｄ、および幅ｗを調整することで、電解液の流通性を変化させることができる（図２を参照）。第一流通溝１１（第二流通溝１２）の横溝１１ｘ（１２ｘ）と縦溝１１ｙ（１２ｙ）の深さｄ（幅ｗ）は、同じでも良いし異なっていても良い。また、第一流通溝１１（第二流通溝１２）の各縦溝１１ｙ（１２ｙ）の深さｄ、および幅ｗは、異なっていても良いが実質的に同じとすることが好ましい。各縦溝１１ｙ（１２ｙ）の深さｄ、および幅ｗを揃えることで、ＲＦ電池用電極１０における電解液の流れを一様にし易い。
　流通溝１１，１２の深さｄは、例えば０．３ｍｍ以上４ｍｍ以下とすることが挙げられる。深さｄは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下、更に０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることが好ましい。ここで、流通溝１１，１２の断面形状が三角形や半円形である場合、流通溝１１，１２の最深部の深さを上記範囲とする。
　流通溝１１，１２の幅ｗは、例えば０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが挙げられる。幅ｗは、例えば０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下、更に０．４ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることが好ましい。
　隣り合う溝の間隔、図２の場合、第一流通溝１１の縦溝と第二流通溝１２の縦溝の間隔Cgは、例えば、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下、更に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
　上述したように、ＲＦ電池用電極１０に第一流通溝１１と第二流通溝１２を形成することで、ＲＦ電池用電極１０における電解液の流通性を高めることができ、ＲＦ電池用電極１０における電解液の圧力損失を低減できる。その結果、図１３に示すＲＦ電池１のポンプ１１２，１１３の負荷を低減できる、即ちＲＦ電池１の運転に伴うエネルギー損失を低減できる。
　また、電解液の流通性を高める第一流通溝１１と第二流通溝１２とを直接連通しない構成とすることで、入口側縁面Ｅ１から第一流通溝１１に流れ込んだ電解液は、ＲＦ電池用電極１０の実体部分に染み込んでから第二流通溝１２に流れ込む。そのため、第一流通溝１１と第二流通溝１２とが連通する構成に比べて、電池反応に寄与することなくＲＦ電池用電極１０から排出される活物質が減少する。その結果、ＲＦ電池用電極１０における電池反応量が多くなるので、ＲＦ電池１のセル抵抗が減少する。
　さらに、第一流通溝１１と第二流通溝１２とが櫛状に形成されているため、ＲＦ電池用電極１０の全面に電解液が速やかに行き渡り、ＲＦ電池用電極１０における電池反応が活性化する。特に、第一流通溝１１の縦溝１１ｙと第二流通溝１２の縦溝１２ｙとを互いに噛み合わせるように配置することで、第一流通溝１１から第二流通溝１２への電解液の移動を円滑にでき、第一流通溝１１と第二流通溝１２とが直接繋がらないことによる電解液の圧力損失の増大を抑制できる。
≪変形例≫
　実施形態１の変形例として、ＲＦ電池用電極１０の一面側に第一流通溝１１と第二流通溝１２を設けることに加え、裏面側にも第一流通溝１１と第二流通溝１２を設けても構わない。
＜実施形態２＞
　本実施形態２を含む以降の実施形態では、第一流通溝と第二流通溝の形成状態が実施形態１とは異なるＲＦ電池用電極を説明する。各実施形態で参照するＲＦ電池用電極の平面図においては、ハッチングによって流通溝を示す。また、各実施形態における各流通溝の深さｄ、幅ｗ、流通溝間の間隔Cgについては、実施形態１と同様に選択することができる。
　図３，４に示す実施形態２のＲＦ電池用電極２０の第一流通溝２１は、ＲＦ電池用電極２０の一面側（紙面裏側）に形成される櫛状の溝であり、第二流通溝２２は、ＲＦ電池用電極２０の他面側（紙面表側）に形成される櫛状の溝である。第一流通溝２１の断面の中心（重心）と、第二流通溝２２の断面の中心（重心）とは、ＲＦ電池用電極２０の厚さ方向にズレている（この点は後述する実施形態３，４，５でも同様）。第一流通溝２１は、一つの横溝２１ｘと複数の縦溝２１ｙとを備え、第二流通溝２２も、一つの横溝２２ｘと複数の縦溝２２ｙとを備える。本例の場合も、ＲＦ電池用電極２０を平面視したときに、第一流通溝２１の縦溝２１ｙと第二流通溝２２の縦溝２２ｙとが互いに噛み合うように配置されている。ここで、ＲＦ電池用電極２０を電池セル１００（図１４）に組み込む場合、隔膜１０ｓ側に未反応の電解液を供給するために、第一流通溝２１が形成される側を隔膜１０ｓ側に配置することが好ましい。
　第一流通溝２１と第二流通溝２２をＲＦ電池用電極２０の一面側と他面側に離隔させることで、ＲＦ電池用電極２０の厚み方向全体に電解液を行き渡らせ易くできる。その結果、ＲＦ電池用電極２０全体で電池反応を活性化することができる。
＜実施形態３＞
　図５，６に示すＲＦ電池用電極３０は、横溝３１ｘと複数の縦溝３１ｙとを備える櫛状の第一流通溝３１、および横溝３２ｘと複数の縦溝３２ｙとを備える櫛状の第二流通溝３２を備える。
　本例のＲＦ電池用電極３０では、第一流通溝３１がＲＦ電池用電極３０の厚み方向の内部に配置され、第二流通溝３２がＲＦ電池用電極３０の紙面手前側の面に形成されている（特に図６参照）。なお、第一流通溝３１をＲＦ電池用電極３０の面上に形成し、第二流通溝３２をＲＦ電池用電極３０の内部に形成することもできる。
　ＲＦ電池用電極３０の厚み方向の内部に形成される第一流通溝３１の断面形状は、図示する矩形の他に、円形、楕円形、菱形などとすることができる。その他、当該断面形状を星型などの異形とすることもできる。
　上記ＲＦ電池用電極３０を作製する場合、例えば図６の二点鎖線で示す位置で上下に分かれる二枚の電極部材を用意し、ダイシング加工などによって電極部材に溝を形成してから両電極部材を貼り合わせると良い。両電極部材の貼り合わせには接着剤（例えばポリビニルアルコール）などを利用することができる。
　第一流通溝３１をＲＦ電池用電極３０の内部に配置することで、ＲＦ電池用電極３０の内部で電池反応が起こり易くなる。
＜実施形態４＞
　図７，８に示すＲＦ電池用電極４０は、横溝４１ｘと複数の縦溝４１ｙとを備える櫛状の第一流通溝４１、および横溝４２ｘと複数の縦溝４２ｙとを備える櫛状の第二流通溝４２を備える。
　本例のＲＦ電池用電極４０では、第一流通溝４１と第二流通溝４２が共に、ＲＦ電池用電極４０の厚み方向の内部に配置されている（特に図８参照）。このようなＲＦ電池用電極４０は、実施形態３のＲＦ電池用電極３０と同様に作製することができる。例えば、図８の二点鎖線で示す位置で上下に分かれる二枚の電極部材を用意し、ダイシング加工などによって各電極部材に溝を形成してから両電極部材を貼り合わせることで、ＲＦ電池用電極４０を作製することができる。
　第一流通溝４１と第二流通溝４２をＲＦ電池用電極４０の内部に配置することで、ＲＦ電池用電極４０の内部で電池反応が起こり易くなる。
＜実施形態５＞
　図９，１０に示すＲＦ電池用電極５０は、横溝５１ｘと複数の縦溝５１ｙとを備える櫛状の第一流通溝５１、および横溝５２ｘと複数の縦溝５２ｙとを備える櫛状の第二流通溝５２を備える。両流通溝５１，５２は、ＲＦ電池用電極５０の紙面手前側の面に形成されている。本例のＲＦ電池用電極５０はさらに、紙面手前側の面に、第一流通溝５１とも第二流通溝５２とも連通しない複数の第三流通溝５３を備える。
　第三流通溝５３は、図１を参照するＲＦ電池用電極１０の縦溝１１ｙ（１２ｙ）をその長さ方向の途中で分断するようにして形成された流通溝である。具体的には、第三流通溝５３は、第一流通溝５１の縦溝５１ｙの端部から所定長分だけ離隔した位置、および第二流通溝５２の縦溝５２ｙの端部から所定長分だけ離隔した位置に配置されている。これら第三流通溝５３は、電解液の流通方向（紙面上下方向）に沿った方向に伸びている。
　ここで、ＲＦ電池用電極５０の平面方向における第三流通溝５３の配置は、図９に例示する配置に限定されるわけではない。例えば、図９に示される第三流通溝５３を紙面上下方向に互いに離隔する複数の分断流通溝とする。その場合、各分断流通溝が第三流通溝５３となる。
　第三流通溝５３を形成することで、ＲＦ電池用電極５０における平面方向の電解液の流れを調整することができる。その結果、ＲＦ電池用電極５０の平面方向に電解液を均一的に行き渡らせることができる。
＜実施形態６＞
　図１１，１２に示すＲＦ電池用電極６０は、横溝６１ｘと複数の縦溝６１ｙとを備える櫛状の第一流通溝６１、および横溝６２ｘと複数の縦溝６２ｙとを備える櫛状の第二流通溝６２を備える。両流通溝６１，６２は、ＲＦ電池用電極６０の紙面手前側の面に形成されている。本例のＲＦ電池用電極６０はさらに、ＲＦ電池用電極６０の厚み方向の内部に、第一流通溝６１とも第二流通溝６２とも連通しない複数の第三流通溝６３を備える。
　このＲＦ電池用電極６０は、例えば、図１２の二点鎖線で示す位置で上下に分かれる二枚の電極部材を用意し、ダイシング加工などによって電極部材に溝を形成してから両電極部材を貼り合わせることで、ＲＦ電池用電極６０を作製することができる。
　ＲＦ電池用電極６０の内部に第三流通溝６３を配置することで、ＲＦ電池用電極６０の平面方向の電解液の流れだけでなく、ＲＦ電池用電極６０の厚み方向の電解液の流れも調整することができる。
＜実施形態７＞
　実施形態５，６の変形例として、ＲＦ電池用電極の厚み方向における第一流通溝、第二流通溝、および第三流通溝の位置を変化させても構わない。例えば、ＲＦ電池用電極の一面側に第一流通溝を、他面側に第二流通溝を、内部に第三流通溝を形成しても良い。あるいは、ＲＦ電池用電極の一面側に第一流通溝と第二流通溝を形成し、他面側に第三流通溝を形成しても構わない。
　その他、複数の第三流通溝をＲＦ電池用電極の厚み方向に振り分けても構わない。例えば、ある第三流通溝は、ＲＦ電池用電極の一面側に、別の第三流通溝はＲＦ電池用電極の他面側に、さらに別の第三流通溝はＲＦ電池用電極の内部に配置する、といったこともできる。
＜試験例１＞
　本試験例では、流通溝の形成状態が異なる電極を備える複数のＲＦ電池Ａ～Ｈ，Ｚを作製し、各ＲＦ電池における電解液の流通状態、および各ＲＦ電池のセル抵抗を測定した。
　≪ＲＦ電池Ａ≫
　図１，２を参照して説明したＲＦ電池用電極１０を作製し、そのＲＦ電池用電極１０を正極電極と負極電極に用いた単セルのＲＦ電池Ａを作製した。ＲＦ電池用電極はカーボンフェルト製（ＲＦ電池Ｂ～Ｈ，Ｚも同様）とした。
　≪ＲＦ電池Ｂ≫
　図３，４を参照して説明したＲＦ電池用電極２０を作製し、そのＲＦ電池用電極２０を正極電極と負極電極に用いた単セルのＲＦ電池Ｂを作製した。平面視したときの第一流通溝２１と第二流通溝２２の形状、両流通溝２１，２２の間隔、および両流通溝２１，２２の断面形状・断面積は、ＲＦ電池Ａと同じとした。
　≪ＲＦ電池Ｃ≫
　図５，６を参照して説明したＲＦ電池用電極３０を作製し、そのＲＦ電池用電極３０を正極電極と負極電極に用いた単セルのＲＦ電池Ｃを作製した。平面視したときの第一流通溝３１と第二流通溝３２の形状、両流通溝３１，３２の間隔、および両流通溝３１，３２の断面形状は、ＲＦ電池Ａと同じとした。
　≪ＲＦ電池Ｄ≫
　図７，８を参照して説明したＲＦ電池用電極４０を作製し、そのＲＦ電池用電極４０を正極電極と負極電極に用いた単セルのＲＦ電池Ｄを作製した。平面視したときの第一流通溝４１と第二流通溝４２の形状、両流通溝４１，４２の間隔、および両流通溝４１，４２の断面形状は、ＲＦ電池Ｃと同じとした。但し、ＲＦ電池用電極４０の厚み方向における第一流通溝４１の中心と第二流通溝４２の中心との間の距離は、ＲＦ電池Ｃよりも小さい。
　≪ＲＦ電池Ｅ≫
　図９，１０を参照して説明したＲＦ電池用電極５０を作製し、そのＲＦ電池用電極５０を正極電極と負極電極に用いた単セルのＲＦ電池Ｅを作製した。このＲＦ電池用電極５０の第一流通溝５１、第二流通溝５２、および第三流通溝５３の断面形状は、ＲＦ電池Ａと同じとした。
　≪ＲＦ電池Ｆ≫
　図１１，１２を参照して説明したＲＦ電池用電極６０を作製し、そのＲＦ電池用電極６０を正極電極と負極電極に用いた単セルのＲＦ電池Ｆを作製した。このＲＦ電池Ｆは、第三流通溝６３がＲＦ電池用電極６０の内部に配置されていること以外、電池Ｅと同様の構成を備える。
　≪ＲＦ電池Ｇ≫
　ＲＦ電池Ａに用いたＲＦ電池用電極１０の縦溝１１ｙと縦溝１２ｙの断面形状をＶ字状の溝としたＲＦ電池用電極１０を用いた単セルのＲＦ電池Ｇを作製した。Ｖ字溝の幅と最深部の深さは、ＲＦ電池Ａにおける矩形溝の幅と深さと同じとした。
　≪ＲＦ電池Ｈ≫
　ＲＦ電池Ａに用いたＲＦ電池用電極１０の縦溝１１ｙと縦溝１２ｙの断面形状を半円形の溝とした電極を用いた単セルのＲＦ電池Ｈを作製した。半円形溝の幅と最深部の深さは、ＲＦ電池Ａにおける矩形溝の幅と深さと同じとした。
　≪ＲＦ電池Ｚ≫
　入口側縁面から出口側縁面まで延びる直線状の複数の溝を備えるＲＦ電池用電極を用いて単セルのＲＦ電池Ｚを作製した。溝の総本数は、ＲＦ電池Ａの縦溝１１ｙ，１２ｙの総本数と同じとした。また、溝の断面形状は、ＲＦ電池Ａの縦溝１１ｙ，１２ｙの断面形状と同じとした。
　≪流通性・セル抵抗≫
　上記電池Ａ～Ｈ，Ｚに電解液を流通させ、各電池Ａ～Ｈ，Ｚにおける電解液の流通性とセル抵抗率を測定した。流通させた電解液はバナジウム系電解液であった。電解液の流通性は、所定の流量を達成するために必要なポンプの出力の大小で評価した。また、セル抵抗率の試験条件は、放電終了電圧：１Ｖ、充電終了電圧：１．６Ｖ、電流：６００ｍＡとした。セル抵抗率は、充放電試験に基づいて充放電曲線を作成し、その充放電曲線から３サイクル目のセル抵抗率を調べた。
　各電池Ａ～Ｈ，Ｚにおける電解液の流通性に顕著な差異は認められなかった。一方、各電池Ａ～Ｈ，Ｚのセル抵抗率には有意な差異が認められた。各電池Ａ～Ｈ，Ｚの流通溝の配置タイプ（図１～１２を参照）とセル抵抗率を下記表１に示す。但し、セル抵抗率は、電池Ａのセル抵抗率を１．０とする相対値で示す。
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　≪まとめ≫
　表１に示すように、電池Ａのセル抵抗率を１．０とすると、電池Ｂのセル抵抗率は０．８、電池Ｃのセル抵抗率は０．９、電池Ｄのセル抵抗率は１．０、電池Ｅのセル抵抗率は０．９５、電池Ｆのセル抵抗率は０．８、電池Ｇのセル抵抗率は０．９５、電池Ｈのセル抵抗率は０．９５、電池Ｚのセル抵抗率は１．４であった。これらの結果から以下のことが明らかになった。
　第一流通溝と第二流通溝とが直接連通しない電池Ａ～Ｈのセル抵抗率は、入口側縁面から出口側縁面に繋がる溝を設けた電池Ｚのセル抵抗率よりも小さかった。この結果は、電池Ａ～Ｈの第一流通溝と第二流通溝とが直接連通していないことで、電解液が入口側縁面から出口側縁面に一気に流れることが抑制されているために得られたものであると推察される。
　電池Ａ～Ｄを比較すると、電池Ａ～電池Ｄのうち、第一流通溝と第二流通溝がそれぞれＲＦ電池用電極の一面と他面に形成されたＲＦ電池用電極（図３，４参照）を用いた電池Ｂのセル抵抗率が最も小さかった。電池Ｂの次にセル抵抗率が小さい電池は、図５，６のＲＦ電池用電極３０を用いた電池Ｃであった。そして、図７，８のＲＦ電池用電極４０を用いた電池Ｄのセル抵抗率と、図１，２のＲＦ電池用電極１０を用いた電池Ａのセル抵抗率はほぼ同じであった。つまり、ＲＦ電池用電極の厚み方向に第一流通溝と第二流通溝とが離隔しているほど、電池のセル抵抗率が小さかった。この結果は、第一流通溝と第二流通溝とをＲＦ電池用電極の厚み方向に離隔させることで、ＲＦ電池用電極における電解液の厚み方向の流動を促進できるために得られたものであると推察される。
　電池Ａ，Ｅを比較すると、図９，１０に示す第三流通溝５３を備えるＲＦ電池用電極５０を用いた電池Ｅのセル抵抗率の方が、第三流通溝を備えない図１，２に示すＲＦ電池用電極を用いた電池Ａのセル抵抗率よりも小さかった。この結果は、第三流通溝を形成することで、ＲＦ電池用電極の平面方向への電解液の拡散を促進できるために得られたものであると推察される。さらに、電池Ｅ，Ｆを比較すると、図１１，１２に示す第三流通溝６３を内部に形成したＲＦ電池用電極６０を用いた電池Ｆのセル抵抗率の方が、図９，１０に示す第三流通溝５３を表面に形成したＲＦ電池用電極５０を用いた電池Ｅのセル抵抗率よりも小さかった。
　電池Ａ，Ｇ，Ｈを比較すると、第一流通溝と第二流通溝の断面形状を矩形とするよりも、三角形や半円形とすることで、電池のセル抵抗率を小さくできた。この結果は、流通溝の断面形状を三角形や半円形とすると、流通溝の断面形状が矩形の場合よりも、ＲＦ電池用電極の実体部分（流通溝以外の部分）の割合が多くなるためであると推察される。
　なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。例えば、ＲＦ電池に用いる電解液は、正極活物質として鉄（Ｆｅ）イオン、負極活物質としてクロム（Ｃｒ）イオンを含む鉄－クロム系電解液としても良いし、正極活物質としてマンガン（Ｍｎ）イオン、負極活物質としてチタン（Ｔｉ）イオンを含むマンガン－チタン系電解液としても良い。
１０，２０，３０，４０，５０，６０　レドックスフロー電池（ＲＦ電池）用電極
　Ｅ１　入口側縁面　Ｅ２　出口側縁面
　１１，２１，３１，４１，５１，６１　第一流通溝
　　１１ｘ，２１ｘ，３１ｘ，４１ｘ，５１ｘ，６１ｘ　横溝
　　１１ｙ，２１ｙ，３１ｙ，４１ｙ，５１ｙ，６１ｙ　縦溝（櫛歯部分）
　１２，２２，３２，４２，５２，６２　第二流通溝
　　１２ｘ，２２ｘ，３２ｘ，４２ｘ，５２ｘ，６２ｘ　横溝
　　１２ｙ，２２ｙ，３２ｙ，４２ｙ，５２ｙ，６２ｙ　縦溝（櫛歯部分）
　５３，６３　第三流通溝
１　レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
１００　電池セル
　１０ｃ　正極電極　１０ａ　負極電極　１０ｓ　隔膜
　１５　フレームアッシー　１５０　双極板　１５１　枠体
　１５２ｃ，１５２ａ　給液孔　１５４ｃ，１５４ａ　排液孔
　１７０　エンドプレート　１７２　連結部材
　１０６　正極タンク　１０７　負極タンク　１０８～１１１　配管
　１１２，１１３　ポンプ
２００　交流／直流変換器　２１０　変電設備　３００　発電部　４００　負荷

Claims (12)

  1. 　シート状の多孔質体で構成され、電解液の循環によって充放電を行う電解液循環型電池に用いられる電極であって、
    　当該電極の側面のうち、前記電解液循環型電池に組付けたときに前記電解液の入口側に配置される部分を入口側縁面、前記電解液の出口側に配置される部分を出口側縁面としたとき、
    　前記入口側縁面に繋がり、前記出口側縁面に向って延びる第一流通溝と、前記出口側縁面に繋がり、前記入口側縁面に向って延びる第二流通溝と、を備え、
    　前記第一流通溝と前記第二流通溝とが直接連通していない電極。
  2. 　前記第一流通溝の断面の中心と前記第二流通溝の断面の中心とが、前記電極の厚み方向に所定量以上ズレた位置に設けられている請求項１に記載の電極。
  3. 　前記第一流通溝が前記電極の一面側に開口する溝であり、前記第二流通溝が前記電極の他面側に開口する溝である請求項２に記載の電極。
  4. 　前記第一流通溝と前記第二流通溝の少なくとも一方が、前記電極の厚み方向の内部に設けられる請求項１または請求項２に記載の電極。
  5. 　前記第一流通溝と前記第二流通溝は共に、櫛状に形成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電極。
  6. 　前記第一流通溝の櫛歯部分と、前記第二流通溝の櫛歯部分と、が互いに噛み合うように配置されている請求項５に記載の電極。
  7. 　前記第一流通溝は、前記入口側縁面に沿った方向に伸び、前記入口側縁面に繋がる横溝を有し、
    　前記第二流通溝は、前記出口側縁面に沿った方向に伸び、前記出口側縁面に繋がる横溝を有する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電極。
  8. 　前記電極の平面方向における前記第一流通溝と前記第二流通溝との間に配置され、かつ前記第一流通溝と前記第二流通溝のいずれとも直接連通していない第三流通溝を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電極。
  9. 　前記第三流通溝が、前記電極の厚み方向の内部に設けられる請求項８に記載の電極。
  10. 　前記電解液循環型電池は、レドックスフロー電池である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電極。
  11. 　正極電極と、負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に介在される隔膜と、を備える電解液循環型電池であって、
    　前記正極電極、および前記負極電極の少なくとも一方が、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電極である電解液循環型電池。
  12. 　前記電解液循環型電池は、レドックスフロー電池である請求項１１に記載の電解液循環型電池。
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