WO2018016249A1 - フロー電池 - Google Patents

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WO2018016249A1
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electrode
active material
mediator
flow battery
liquid
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藤本　正久
伊藤　修二
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a flow battery.
  • Patent Document 1 discloses a redox flow battery using a slurry-like negative electrode solution containing solid negative electrode active material particles made of metal particles and a non-aqueous solvent.
  • a flow battery includes a first liquid in which a charge mediator and a discharge mediator are dissolved, a first electrode immersed in the first liquid, and a first active material immersed in the first liquid.
  • the equilibrium potential of the charging mediator is lower than the equilibrium potential of the first active material, and the equilibrium potential of the discharge mediator is higher than the equilibrium potential of the first active material.
  • a high energy density flow battery can be realized.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a flow battery 1000 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the charge mediator 111.
  • FIG. 3 is a diagram showing the measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the discharge mediator 112.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of flow battery 2000 in the second embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of flow battery 3000 in the third embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery 3000 in the third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of flow battery 4000 in the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a flow battery 1000 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the charge
  • FIG. 8 is a diagram showing the measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the charge mediator 111.
  • FIG. 9 is a diagram showing the measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the discharge mediator 112.
  • FIG. 10 is a diagram showing the measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the charge mediator 111.
  • FIG. 11 is a diagram showing the measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the discharge mediator 112.
  • FIG. 12 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery 3000 in the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery 3000 in the third embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery 3000 in the third embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery 3000 in the third embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the fifth embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the fifth embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the sixth embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the sixth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the sixth embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the sixth embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the seventh embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the seventh embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the seventh embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the seventh embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the eighth embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the eighth embodiment.
  • FIG. 28 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the eighth embodiment.
  • FIG. 29 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the eighth embodiment.
  • FIG. 30 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the ninth embodiment.
  • FIG. 31 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the ninth embodiment.
  • FIG. 32 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the ninth embodiment.
  • FIG. 33 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the ninth embodiment.
  • FIG. 34 is a diagram showing the measurement results of the potential of the biphenyl solution.
  • FIG. 35 is a diagram showing the measurement results of the potential of the biphenyl solution.
  • FIG. 36 is a diagram showing the measurement results of the potential of the biphenyl solution.
  • FIG. 37 is a diagram showing the measurement results of the potential of the biphenyl solution.
  • FIG. 38 is a diagram showing the measurement results of the potential of the trans-stilbene solution.
  • FIG. 39 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the tenth embodiment.
  • FIG. 40 is a diagram showing the measurement results of the potential of the biphenyl solution.
  • FIG. 41 is a diagram showing the measurement results of the potential of the trans-stilbene solution.
  • FIG. 42 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the eleventh embodiment.
  • FIG. 43 is a diagram illustrating a sample of the first liquid.
  • FIG. 44 is a diagram showing another sample of the first liquid.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a flow battery 1000 according to the first embodiment.
  • the flow battery 1000 according to Embodiment 1 includes a first liquid 110, a first electrode 210, and a first active material 310.
  • the first liquid 110 is a liquid in which the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 are dissolved.
  • the first electrode 210 is an electrode immersed in the first liquid 110.
  • the first active material 310 is an active material immersed in the first liquid 110.
  • the equilibrium potential of the charging mediator 111 is lower than the equilibrium potential of the first active material 310.
  • the equilibrium potential of the discharge mediator 112 is higher than the equilibrium potential of the first active material 310.
  • a flow battery having a configuration in which the active material itself is not circulated while using the active material can be realized.
  • the 1st active material 310 a high capacity
  • capacitance powder active material can be used for charging / discharging reaction, for example. Thereby, a high energy density and a high capacity can be realized.
  • the discharge mediator 112 has an equilibrium potential (vs. .Li / Li + ) (for example, condensed aromatic compounds) can be used.
  • the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized.
  • the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • lithium may be dissolved in the first liquid 110.
  • the first active material 310 may be a material having a property of inserting and extracting lithium.
  • the charge mediator 111 When the flow battery 1000 is charged (that is, when electrons are supplied to the first electrode 210 from the outside of the flow battery 1000), the charge mediator 111 is reduced on the first electrode 210 and on the first electrode 210.
  • the charge mediator 111 reduced in step 1 may be oxidized by the first active material 310 and the first active material 310 may occlude lithium.
  • the first active material 310 that occludes lithium reduces the discharge mediator 112 and the first active material.
  • the material 310 releases lithium, and the discharge mediator 112 reduced by the first active material 310 may be oxidized on the first electrode 210.
  • the first active material 310 for example, an active material having the property of reversibly occluding and releasing lithium (for example, lithium ions) can be used.
  • the material design of the 1st active material 310 becomes easier.
  • a higher capacity can be realized.
  • the discharge mediator 112 may be reduced on the first electrode 210 during charging.
  • the charging mediator 111 may be oxidized on the first electrode 210 during discharging.
  • the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 are oxidized or reduced by the first electrode 210.
  • the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 may be condensed aromatic compounds.
  • the first liquid 110 in which the condensed aromatic compound is dissolved has a property of releasing lithium solvated electrons and dissolving lithium as a cation.
  • a solution containing a condensed aromatic compound (for example, an ether solution) has an ability to dissolve lithium (for example, lithium metal). Lithium tends to release electrons and become cations. For this reason, electrons are transferred to the condensed aromatic compound in the solution to become a cation and dissolve in the solution. At this time, the condensed aromatic compound that has received the electrons solvates with the electrons. By solvating with electrons, the condensed aromatic compound behaves as an anion. For this reason, the solution itself containing the condensed aromatic compound has ionic conductivity. Here, an equivalent amount of Li cations and electrons exist in the solution containing the condensed aromatic compound. For this reason, the solution itself containing the condensed aromatic compound can have a highly reducing property (in other words, a potential base).
  • the potential with lithium metal is measured, a fairly base potential is observed.
  • the observed potential is determined by the degree of solvation between the condensed aromatic compound and the electron (that is, the type of the condensed aromatic compound).
  • condensed aromatic compounds that generate a base potential include phenanthrene, biphenyl, O-terphenyl, triphenylene, anthracene, acenaphthene, acenaphthylene, fluoranthene, 1,10-phenanthroline, 2,2′-bipyridyl, benzophenone, trans-stilbene 4,4'-bipyridyl, 3,3'-bipyridyl, 2,4'-bipyridyl, 2,3'-bipyridyl, cis-stilbene, acetophenone, propiophenone, butyrophenone, valerophenone, ethylenediamine, benzyl, tetraphenyl Cyclopentadienone, and the like.
  • the charge mediator 111 may be at least one selected from the group consisting of phenanthrene, biphenyl, O-terphenyl, triphenylene, anthracene, acenaphthene, acenaphthylene, and fluoranthene. Good.
  • the charging mediator 111 having a low potential characteristic. More specifically, a charge mediator that exhibits a lower potential (vs. Li / Li + ) than that of a specific first active material 310 (eg, graphite) (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • a specific first active material 310 eg, graphite
  • the discharge mediator 112 includes 1,10-phenanthroline, 2,2′-bipyridyl, benzophenone, trans-stilbene, 4,4′-bipyridyl, 3,3′- At least one selected from the group consisting of bipyridyl, 2,4′-bipyridyl, 2,3′-bipyridyl, cis-stilbene, acetophenone, propiophenone, butyrophenone, valerophenone, ethylenediamine, benzyl, and tetraphenylcyclopentadienone. It may be a seed.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential (vs. Li / Li + ) of a specific first active material 310 (eg, graphite) can be realized.
  • a specific first active material 310 eg, graphite
  • the discharge mediator 112 includes 2,2′-bipyridyl, trans-stilbene, 2,4′-bipyridyl, 2,3′-bipyridyl, cis-stilbene, pro It may be at least one selected from the group consisting of piophenone, butyrophenone, valerophenone, ethylenediamine, benzyl, tetraphenylcyclopentadienone.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential (vs. Li / Li + ) of a specific first active material 310 (eg, graphite) can be realized. Furthermore, the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the discharge mediator 112 can be made relatively low. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the first liquid 110 may be an ether solution.
  • an electrolytic solution including the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 can be realized as the first liquid 110. That is, since the solvent of the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 is an ether solution having no electronic conductivity, the ether solution itself can have properties as an electrolyte.
  • ethers examples include tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), dimethoxyethane (DME), 1,3-dioxane (1,3DO), 4-methyl-1,3-dioxane (4Me1,3DO), etc. Can be used.
  • the first active material 310 may include graphite.
  • the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the first active material 310 can be relatively low. Therefore, a substance (for example, a condensed aromatic compound) having a relatively low equilibrium potential (vs. Li / Li + ) can be used as the discharge mediator 112. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the composition of graphite that occludes lithium (that is, the graphite intercalation compound generated during charging) is C 24 Li, C 18 Li, C 12 Li, C It may be at least one of 6 Li.
  • C 6 Li graphite
  • the first active material 310 When graphite (C 6 Li) is used as the first active material 310, it reacts with lithium and is completely reduced and charged (that is, lithium is occluded to become C 6 Li). At this time, the potential of C 6 Li is 0.15 Vvs. It is about Li / Li + . For this reason, if a condensed aromatic compound that shows a lower potential than the potential of C 6 Li is used as a charging mediator, and a condensed aromatic compound that shows a higher potential than the potential of C 6 Li is used as a discharging mediator, A mediator-type negative electrode can be formed.
  • FIG. 2, FIG. 8 and FIG. 10 are diagrams showing measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the charge mediator 111.
  • FIG. 2 is a diagram showing measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the charge mediator 111.
  • 3, 9, and 11 are diagrams showing measurement results of the potential of a condensed aromatic compound that can be used as the discharge mediator 112.
  • Li metal was dissolved in a 2MeTHF solution in which the charge mediator was dissolved at a concentration of 0.1M. Graphite was immersed in this solution for 4 days. Thereafter, it was confirmed by color change that graphite (black) was changed to C 6 Li (gold). Further, C 6 Li was immersed for 4 days in a 2MeTHF solution in which the discharge mediator was dissolved at a concentration of 0.1M. Thereafter, it was confirmed by color change that C 6 Li (gold) was changed to graphite (black).
  • the lithium metal dissolves and the respective solutions are colored.
  • the charge mediator 111 has no ability to dissolve Li in C 6 Li.
  • the discharge mediator 112 has an ability to dissolve Li in C 6 Li.
  • a material having a lower potential than C 6 Li can be used as the charging mediator 111.
  • a material having a higher potential than C 6 Li can be used as the discharge mediator 112.
  • the one where there is little potential difference with the 1st active material 310 is more excellent in charge / discharge energy efficiency. Therefore, when graphite (C 6 Li) is used as the first active material 310, phenanthrene, triphenylene, or biphenyl may be used as the charging mediator 111. Further, as the discharge mediator 112, trans-stilbene, butyrophenone, valerophenone, or ethylenediamine may be used. Thereby, charging / discharging energy efficiency can be improved more.
  • ether that is not co-inserted with Li ions in graphite may be used. Thereby, ether is not co-inserted into graphite, and the capacity density can be further improved.
  • a powdered active material may be used as the first active material 310.
  • the tank is filled with the first active material 310 in a powder state without processing, the manufacturing can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the first active material 310 a pellet-like (for example, a powder-molded state) active material may be used.
  • the tank is filled with the first active material 310 in the form of pellets, the manufacturing can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • an active material solidified in a pellet form with a generally known binder for example, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, polyimide, etc.
  • a generally known binder for example, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, polyimide, etc.
  • the first active material 310 may be a material that does not dissolve in the first liquid 110 (that is, is insoluble). As a result, a flow battery having a configuration in which the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 are circulated together with the first liquid 110 but the first active material 310 is not circulated can be realized.
  • the first electrode 210 may be a negative electrode and the second electrode 220 may be a positive electrode.
  • the first electrode 210 can also be a positive electrode.
  • the first electrode 210 may be a positive electrode and the second electrode 220 may be a negative electrode.
  • the first electrode 210 may be an electrode having a surface that acts as a reaction field for the charge mediator 111 and the discharge mediator 112.
  • a material that is stable with respect to the first liquid 110 can be used as the first electrode 210.
  • a material that is stable against an electrochemical reaction that is an electrode reaction can be used as the first electrode 210.
  • a metal stainless steel, iron, copper, nickel, etc.
  • carbon or the like can be used as the first electrode 210.
  • the first electrode 210 may have a structure with an increased surface area (for example, a mesh, a nonwoven fabric, a surface roughened plate, a sintered porous body, etc.). According to this, the specific surface area of the first electrode 210 is increased. Thereby, the oxidation reaction or the reduction reaction of the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 can be further facilitated.
  • an increased surface area for example, a mesh, a nonwoven fabric, a surface roughened plate, a sintered porous body, etc.
  • the second electrode 220 may be configured to include a current collector and an active material provided on the current collector. Thereby, for example, a high-capacity active material can be used.
  • a high-capacity active material can be used as the active material of the second electrode 220.
  • a compound having a property of reversibly occluding and releasing lithium ions can be used as the active material of the second electrode 220.
  • the second electrode 220 may be lithium metal.
  • lithium metal is used as the second electrode 220, it is easy to control dissolution and precipitation as a metal positive electrode, and a high capacity can be realized.
  • the flow battery 1000 according to the first embodiment may further include an isolation unit 400.
  • the isolation unit 400 isolates the first electrode 210 and the first liquid 110 from the second electrode 220.
  • the isolation part 400 may be a microporous film (porous body) as used in a known secondary battery.
  • the separator 400 may be a porous film such as glass paper in which glass fibers are woven into a nonwoven fabric.
  • the isolation part 400 may be a diaphragm having ion conductivity (lithium ion conductivity).
  • the isolation part 400 may be an ion exchange resin membrane (for example, a cation exchange membrane, an anion exchange membrane, etc.) or a solid electrolyte membrane.
  • the flow battery 1000 according to Embodiment 1 may further include a first circulation mechanism 510.
  • the first circulation mechanism 510 is a mechanism for circulating the first liquid 110 between the first electrode 210 and the first active material 310.
  • the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 together with the first liquid 110 can be circulated between the first electrode 210 and the first active material 310. Thereby, the oxidation reaction and reduction reaction between each material can be performed more efficiently.
  • the first circulation mechanism 510 may be a mechanism including, for example, a pipe, a tank, a pump, a valve, and the like.
  • first circulation mechanism 510 there is a configuration of a second embodiment described later.
  • the first electrode 210 is a negative electrode and is stainless steel.
  • the first liquid 110 is an ether solution in which the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 are dissolved.
  • the charge mediator 111 is assumed to be one kind of condensed aromatic compound (hereinafter referred to as ChMd).
  • the discharge mediator 112 is assumed to be one kind of condensed aromatic compound (hereinafter referred to as DchMd).
  • the first active material 310 is assumed to be graphite (C 6 Li).
  • the second electrode 220 is a positive electrode, and includes a current collector (stainless steel) and lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) that is an active material provided on the current collector.
  • a current collector stainless steel
  • lithium iron phosphate LiFePO 4
  • Charging is performed by applying a voltage between the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • reaction on the positive electrode side By application of voltage, the positive electrode side active material undergoes an oxidation reaction in the second electrode 220 that is the positive electrode. That is, lithium ions are released from the active material on the positive electrode side. Thereby, electrons are emitted from the second electrode 220 to the outside of the flow battery.
  • a part of the generated lithium ions (Li + ) can move to the first liquid 110 through the isolation part 400.
  • reaction on the negative electrode side By applying the voltage, electrons are supplied from the outside of the flow battery to the first electrode 210 that is the negative electrode. As a result, a reduction reaction between the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 occurs on the first electrode 210.
  • the charging mediator 111 reduced by the first electrode 210 is moved (supplied) to the place where the first active material 310 is provided by the first circulation mechanism 510.
  • the charge mediator 111 reduced on the first electrode 210 is oxidized by the first active material 310. That is, the first active material 310 is reduced by the charge mediator 111.
  • the first active material 310 to absorb lithium, a C 6 Li.
  • the charging medium mediator 111 oxidized by the first active material 310 is moved (supplied) to the place where the first electrode 210 is provided by the first circulation mechanism 510.
  • the charging mediator 111 has not changed when viewed from the total reaction including circulation.
  • the 1st active material 310 located in the place away from the 1st electrode 210 will be in a charge state.
  • the above charging reaction can proceed until either the first active material 310 is in a fully charged state or the positive electrode side active material is in a fully charged state.
  • the first active material 310 and the active material on the positive electrode side are in a charged state.
  • reaction on the positive electrode side By discharging the battery, electrons are supplied from the outside of the flow battery to the second electrode 220 that is the positive electrode. Thereby, a reduction reaction of the active material occurs on the second electrode 220.
  • a part of the lithium ions (Li + ) can be supplied from the first liquid 110 through the isolation part 400.
  • the discharge mediator 112 oxidized by the first electrode 210 is moved (supplied) to the place where the first active material 310 is provided by the first circulation mechanism 510.
  • the discharge mediator 112 oxidized on the first electrode 210 is reduced by the first active material 310. That is, the first active material 310 is oxidized by the discharge mediator 112. As a result, the first active material 310 releases lithium.
  • the discharge mediator 112 reduced by the first active material 310 is moved (supplied) to the place where the first electrode 210 is provided by the first circulation mechanism 510.
  • the discharge mediator 112 has not changed in view of the total reaction including circulation.
  • the 1st active material 310 located in the place away from the 1st electrode 210 will be in a discharge state.
  • the above discharge reaction can proceed until either the first active material 310 is in a completely discharged state or the active material on the positive electrode side is in a fully discharged state.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the flow battery 2000 according to the second embodiment.
  • the flow battery 2000 according to the second embodiment includes the following configuration in addition to the configuration of the flow battery 1000 according to the first embodiment described above.
  • the first circulation mechanism 510 includes the first accommodating portion 511.
  • the first active material 310 and the first liquid 110 are accommodated in the first accommodating portion 511.
  • the first circulation mechanism 510 circulates the first liquid 110 between the first electrode 210 and the first storage unit 511.
  • the first liquid 110 and the first active material 310 can be brought into contact with each other in the first housing portion 511. Thereby, for example, the contact area between the first liquid 110 and the first active material 310 can be further increased. Further, the contact time between the first liquid 110 and the first active material 310 can be made longer. For this reason, the oxidation reaction of the charge mediator 111 by the first active material 310 and the reduction reaction of the discharge mediator 112 by the first active material 310 can be performed more efficiently.
  • the first storage unit 511 may be, for example, a tank.
  • the first storage unit 511 may store, for example, the first liquid 110 in which the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 are dissolved in the gap between the filled first active material 310.
  • the flow battery 2000 may further include an electrochemical reaction unit 600, a positive electrode terminal 221, and a negative electrode terminal 211.
  • the electrochemical reaction unit 600 is separated into the negative electrode chamber 610 and the positive electrode chamber 620 by the isolation unit 400.
  • an electrode to be a negative electrode in the example shown in FIG. 4, the first electrode 210) is arranged.
  • the negative electrode terminal 211 is connected to an electrode serving as a negative electrode.
  • an electrode serving as a positive electrode in the example illustrated in FIG. 4, the second electrode 220 is disposed.
  • the positive electrode terminal 221 is connected to an electrode serving as a positive electrode.
  • the negative electrode terminal 211 and the positive electrode terminal 221 are connected to a charge / discharge device, for example.
  • a voltage is applied between the negative electrode terminal 211 and the positive electrode terminal 221 by the charge / discharge device, or power is taken out between the negative electrode terminal 211 and the positive electrode terminal 221.
  • the first circulation mechanism 510 may include a pipe 514, a pipe 513, and a pump 515.
  • One end of the pipe 514 is connected to one of the negative electrode chamber 610 and the positive electrode chamber 620 where the first electrode 210 is disposed (in the example shown in FIG. 4, the negative electrode chamber 610).
  • the other end of the pipe 514 is connected to the inlet side of the first liquid 110 of the first storage unit 511.
  • One end of the pipe 513 is connected to the outlet side of the first liquid 110 in the first housing part 511.
  • the other end of the pipe 513 is connected to one of the negative electrode chamber 610 and the positive electrode chamber 620 where the first electrode 210 is disposed (in the example shown in FIG. 4, the negative electrode chamber 610).
  • the pump 515 is provided in the pipe 514, for example. Alternatively, the pump 515 may be provided in the pipe 513.
  • the first circulation mechanism 510 may include a first permeation suppression unit 512.
  • the first permeation suppression unit 512 suppresses permeation of the first active material 310.
  • transmission suppression part 512 is provided in the path
  • the first active material 310 it is possible to prevent the first active material 310 from flowing out of the first container 511 (for example, the first electrode 210 side). That is, the first active material 310 stays in the first housing part 511. Thereby, the flow battery of the structure which does not circulate the 1st active material 310 itself is realizable. For this reason, clogging by the first active material 310 inside the member (for example, piping) of the first circulation mechanism 510 can be prevented. In addition, it is possible to prevent the occurrence of resistance loss due to the first active material 310 flowing out to the first electrode 210 side.
  • transmission suppression part 512 may be provided in the junction part of the 1st accommodating part 511 and the piping 513, for example.
  • the first permeation suppression unit 512 may be a filter that filters the first active material 310, for example.
  • the filter may be a member having pores smaller than the minimum particle diameter of the first active material 310.
  • a material of the filter a material that does not react with the first active material 310, the first liquid 110, and the like can be used.
  • the filter may be, for example, a glass fiber filter paper, a polypropylene nonwoven fabric, a polyethylene nonwoven fabric, a metal mesh that does not react with metallic lithium, and the like.
  • the first active material 310 flows out of the first storage portion 511 even if the first active material 310 flows along with the flow of the first liquid 110 inside the first storage portion 511. Can be prevented.
  • the first liquid 110 stored in the first storage unit 511 passes through the first permeation suppression unit 512 and the pipe 513 and is supplied to the negative electrode chamber 610.
  • the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 dissolved in the first liquid 110 are oxidized or reduced by the first electrode 210.
  • the first liquid 110 in which the charged or reduced charge mediator 111 and the discharge mediator 112 are dissolved passes through the pipe 514 and the pump 515 and is supplied to the first storage unit 511.
  • the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 dissolved in the first liquid 110 are oxidized with respect to the charge mediator 111 by the first active material 310, and the reduction reaction of the discharge mediator 112 with the first active material 310. , At least one of them is performed.
  • control of the circulation of the first liquid 110 may be performed by, for example, the pump 515. That is, the pump 515 appropriately starts the supply of the first liquid 110, stops the supply, or adjusts the supply amount.
  • control of the circulation of the first liquid 110 may be performed by another means (for example, a valve) different from the pump 515.
  • the first electrode 210 is represented as a negative electrode
  • the second electrode 220 is represented as a positive electrode.
  • the first electrode 210 can also be a positive electrode.
  • the first electrode 210 may be a positive electrode and the second electrode 220 may be a negative electrode.
  • electrolyte solutions having different compositions may be used on the negative electrode chamber 610 side and the positive electrode chamber 620 side, respectively, with the isolation portion 400 interposed therebetween.
  • an electrolytic solution (solvent) having the same composition may be used on the positive electrode chamber 620 side and the negative electrode chamber 610 side.
  • Embodiment 3 a configuration in which the electrolyte solution is circulated on both the first electrode side and the second electrode side is shown.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the flow battery 3000 according to the third embodiment.
  • the flow battery 3000 in the third embodiment has the following configuration in addition to the configuration of the flow battery 1000 in the first embodiment described above.
  • the flow battery 3000 in the third embodiment further includes the second liquid 120, the second electrode 220, and the second active material 320.
  • the second liquid 120 is a liquid in which the second electrode-side mediator 121 is dissolved.
  • the second electrode 220 is a counter electrode of the first electrode 210.
  • the second electrode 220 is an electrode immersed in the second liquid 120.
  • the second active material 320 is an active material immersed in the second liquid 120.
  • the second electrode side mediator 121 is oxidized and reduced by the second electrode 220.
  • the second electrode side mediator 121 is oxidized and reduced by the second active material 320.
  • a flow battery having a configuration in which the active material itself is not circulated while using the active material can be realized.
  • the 2nd active material 320 a high capacity
  • the battery capacity is determined by “positive electrode capacity density ⁇ negative electrode capacity density / (positive electrode capacity density + negative electrode capacity density)”. For this reason, by using a mediator type flow battery structure on both the first electrode 210 side and the second electrode 220 side, the capacity density can be greatly improved.
  • the second electrode-side mediator 121 is obtained by using an active material (for example, lithium iron phosphate) having a relatively high equilibrium potential (vs. Li / Li + ) as the second active material 320.
  • an active material for example, lithium iron phosphate
  • a substance having a relatively high equilibrium potential (vs. Li / Li + ) for example, tetrathiafulvalene
  • vs. Li / Li + for example, tetrathiafulvalene
  • lithium may be dissolved in the second liquid 120.
  • the second active material 320 may be a material having a property of inserting and extracting lithium.
  • the second electrode side mediator 121 is oxidized on the second electrode 220, and the second electrode-side mediator 121 oxidized on the second electrode 220 is reduced by the second active material 320 and the second active material 320 releases lithium. Also good.
  • the second electrode-side mediator 121 is reduced on the second electrode 220, and the second electrode-side mediator 121 reduced on the second electrode 220 is oxidized by the second active material 320 and the second active material 320 occludes lithium. Also good.
  • the second active material 320 for example, an active material having a property of reversibly occluding and releasing lithium (for example, lithium ions) can be used.
  • the material design of the 2nd active material 320 becomes easier.
  • a higher capacity can be realized.
  • the second electrode-side mediator 121 is oxidized or reduced by the second electrode 220.
  • the second electrode-side mediator 121 is oxidized and reduced by the second active material 320.
  • the redox potential region of the second electrode-side mediator 121 and the redox potential region of the second active material 320 may have an overlapping region.
  • the second electrode material mediator 121 can be oxidized and reduced by the second active material 320.
  • the upper limit value of the redox potential region of the second electrode-side mediator 121 may be higher than the upper limit value of the redox potential region of the second active material 320.
  • the lower limit value of the redox potential region of the second electrode-side mediator 121 may be lower than the lower limit value of the redox potential region of the second active material 320.
  • the capacity of the second active material 320 can be used sufficiently (for example, nearly 100%). For this reason, a higher capacity flow battery can be realized.
  • the second electrode side mediator 121 one kind of redox species having a plurality of redox potentials may be used.
  • a mixture of a plurality of redox species having a certain redox potential may be used as the second electrode-side mediator 121.
  • the second electrode-side mediator 121 may be an organic compound having a property of oxidizing and reducing.
  • the solubility of the second electrode-side mediator 121 in the second liquid 120 (for example, a non-aqueous solvent) can be increased.
  • the second electrode-side mediator 121 may be an organic compound having a multi-stage oxidation-reduction potential (for example, two or more oxidation-reduction potentials).
  • organic compounds capable of multi-step oxidation / reduction include tetrathiafulvalene derivatives, quinone derivatives, and TCNQ, which are organic compounds having a ⁇ -conjugated electron cloud.
  • the second electrode-side mediator 121 may be tetrathiafulvalene.
  • the second electrode-side mediator 121 having a relatively high two-stage oxidation-reduction potential (a lithium reference potential, approximately lower limit value 3.4 V and upper limit value 3.7 V) can be realized.
  • a lithium reference potential approximately lower limit value 3.4 V and upper limit value 3.7 V
  • the positive electrode of the flow battery with a higher potential can be realized.
  • the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the second active material 320 may be a material having a characteristic of reversibly occluding and releasing lithium ions.
  • generally known secondary battery active materials for example, transition metal oxides, fluorides, polyanions, fluorinated polyanions, transition metal sulfides, etc. can be used as the second active material 320.
  • the second active material 320 may include lithium iron phosphate.
  • the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the second active material 320 can be made relatively high.
  • a substance for example, tetrathiafulvalene
  • vs. Li / Li + the second electrode-side mediator 121.
  • the second electrode-side mediator 121 may be a quinone derivative.
  • the quinone derivative has, for example, a multistage oxidation-reduction potential of 1 V to 3 V with respect to lithium.
  • a material having a redox potential of 1 V to 3 V with respect to lithium may be used as the second active material 320.
  • the material having a redox potential of 1 V to 3 V with respect to lithium include titanium, niobium, or a lithium-containing compound (for example, Li 4 Ti 5 O 12 , LiNbO 3 , etc.).
  • the second electrode-side mediator 121 may be a metal-containing ion.
  • the metal-containing ions include vanadium ions, manganese ions, molybdenum ions, and the like having multistage oxidation-reduction potentials.
  • vanadium ions have a wide range of reaction stages (divalent and trivalent, trivalent and tetravalent, tetravalent and pentavalent).
  • a powdered active material may be used as the second active material 320.
  • the manufacturing can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the second active material 320 an active material in a pellet form (for example, a state in which powder is formed into a pellet) may be used.
  • the tank is filled with the second active material 320 in the form of pellets, the manufacturing can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • an active material solidified in a pellet form with a generally known binder for example, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, polyimide, etc.
  • a generally known binder for example, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, polyimide, etc.
  • the second active material 320 an active material fixed in a film shape on a metal foil may be used.
  • the second active material 320 an active material in which generally known conductive assistants (for example, carbon black, polyaniline, etc.) or ionic conductors (for example, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, etc.) are mixed. May be used.
  • conductive assistants for example, carbon black, polyaniline, etc.
  • ionic conductors for example, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, etc.
  • the second active material 320 may be a substance that does not dissolve in the second liquid 120 (that is, is insoluble). Accordingly, a flow battery having a configuration in which the second electrode-side mediator 121 is circulated together with the second liquid 120 but the second active material 320 is not circulated can be realized.
  • the second liquid 120 may be, for example, a generally known non-aqueous electrolyte for a secondary battery.
  • the non-aqueous electrolyte is composed of, for example, a generally known electrolyte salt (for example, an electrolyte salt of lithium ions and anions) and a non-aqueous solvent in which the electrolyte salt is dissolved.
  • non-aqueous solvent generally known non-aqueous solvents for secondary batteries can be used. That is, as the non-aqueous solvent, cyclic and chain carbonates, cyclic and chain esters, cyclic and chain ethers, nitriles, cyclic and chain sulfones, cyclic and chain sulfoxides, and the like are used. Can be.
  • first liquid 110 and the second liquid 120 may be used.
  • the first electrode 210 may be a negative electrode
  • the second electrode 220 may be a positive electrode
  • the first electrode 210 can also be a positive electrode.
  • the first electrode 210 may be a positive electrode and the second electrode 220 may be a negative electrode.
  • the second electrode 220 may be an electrode having a surface that acts as a reaction field of the second electrode-side mediator 121.
  • the second electrode 220 a material that is stable with respect to the solvent or supporting salt of the second liquid 120 can be used as the second electrode 220.
  • a material that is stable against an electrochemical reaction that is an electrode reaction may be used as the second electrode 220.
  • metal stainless steel, iron, copper, nickel, etc.
  • carbon or the like can be used as the second electrode 220.
  • the second electrode 220 may have a structure with an increased surface area (for example, a mesh, a nonwoven fabric, a surface roughened plate, a sintered porous body, etc.). According to this, the specific surface area of the second electrode 220 is increased. Thereby, the oxidation reaction or the reduction reaction of the second electrode side mediator 121 can be further facilitated.
  • an increased surface area for example, a mesh, a nonwoven fabric, a surface roughened plate, a sintered porous body, etc.
  • first electrode 210 and the second electrode 220 may be made of different materials, or may be made of the same material.
  • the flow battery 3000 according to Embodiment 3 further includes an isolation unit 400.
  • the isolation unit 400 isolates the first electrode 210 and the first liquid 110 from the second electrode 220 and the second liquid 120.
  • the isolation unit 400 As the isolation unit 400, the configuration shown in the first embodiment can be used.
  • the flow battery 3000 according to Embodiment 3 may further include a second circulation mechanism 520.
  • the second circulation mechanism 520 is a mechanism for circulating the second liquid 120 between the second electrode 220 and the second active material 320.
  • the second electrode-side mediator 121 together with the second liquid 120 can be circulated between the second electrode 220 and the second active material 320. Thereby, the oxidation reaction and reduction reaction between each material can be performed more efficiently.
  • the second circulation mechanism 520 may be a mechanism including, for example, a pipe, a tank, a pump, a valve, and the like.
  • a specific example of the second circulation mechanism 520 includes a configuration of a fourth embodiment described later.
  • the first electrode 210 is a negative electrode and is stainless steel.
  • the first liquid 110 is an ether solution in which the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 are dissolved.
  • the charge mediator 111 is assumed to be one kind of condensed aromatic compound (hereinafter referred to as ChMd).
  • the discharge mediator 112 is assumed to be one kind of condensed aromatic compound (hereinafter referred to as DchMd).
  • the first active material 310 is assumed to be graphite (C 6 Li).
  • the second electrode 220 is a positive electrode and is stainless steel.
  • the second liquid 120 is an ether solution in which the second electrode-side mediator 121 is dissolved.
  • the second electrode-side mediator 121 is assumed to be tetrathiafulvalene (hereinafter referred to as TTF).
  • the second active material 320 is lithium iron phosphate (LiFePO 4 ).
  • the isolation part 400 is a lithium ion conductive solid electrolyte membrane.
  • Charging is performed by applying a voltage between the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • the second electrode 220 mediator 121 undergoes an oxidation reaction in the second electrode 220 that is the positive electrode. That is, the second electrode side mediator 121 is oxidized on the surface of the second electrode 220. Thereby, electrons are emitted from the second electrode 220 to the outside of the flow battery.
  • the second circulation mechanism 520 moves (supplies) the second electrode-side mediator 121 oxidized by the second electrode 220 to the place where the second active material 320 is provided.
  • the second electrode-side mediator 121 oxidized on the second electrode 220 is reduced by the second active material 320. That is, the second active material 320 is oxidized by the second electrode side mediator 121. As a result, the second active material 320 releases lithium.
  • the second circulation mechanism 520 moves (supplies) the second electrode-side mediator 121 reduced by the second active material 320 to the place where the second electrode 220 is provided.
  • the second electrode side mediator 121 is oxidized on the surface of the second electrode 220.
  • a part of the generated lithium ions (Li + ) can move to the first liquid 110 through the isolation part 400.
  • the second electrode-side mediator 121 does not change when viewed from the total reaction including circulation.
  • the 2nd active material 320 located in the place away from the 2nd electrode 220 will be in a charging state.
  • TTF 2+ serves as a charge mediator on the second electrode 220 side.
  • TTF 2+ exists in the second liquid 120, and the second active material 320 becomes FePO 4 .
  • the charging potential is determined by the oxidation potential to TTF2 + .
  • reaction on the negative electrode side By applying the voltage, electrons are supplied from the outside of the flow battery to the first electrode 210 that is the negative electrode. As a result, a reduction reaction between the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 occurs on the first electrode 210.
  • the charging mediator 111 reduced by the first electrode 210 is moved (supplied) to the place where the first active material 310 is provided by the first circulation mechanism 510.
  • the charge mediator 111 reduced on the first electrode 210 is oxidized by the first active material 310. That is, the first active material 310 is reduced by the charge mediator 111.
  • the charging medium mediator 111 oxidized by the first active material 310 is moved (supplied) to the place where the first electrode 210 is provided by the first circulation mechanism 510.
  • the charging mediator 111 has not changed when viewed from the total reaction including circulation.
  • the 1st active material 310 located in the place away from the 1st electrode 210 will be in a charge state.
  • the above charging reaction can proceed until either the first active material 310 is fully charged or the second active material 320 is fully charged.
  • the first active material 310 and the second active material 320 are in a charged state.
  • reaction on the positive electrode side By discharging the battery, electrons are supplied from the outside of the flow battery to the second electrode 220 that is the positive electrode. As a result, a reduction reaction of the second electrode-side mediator 121 occurs on the second electrode 220. That is, the second electrode side mediator 121 is reduced on the surface of the second electrode 220.
  • the second circulation mechanism 520 moves (supplies) the second electrode-side mediator 121 reduced by the second electrode 220 to the place where the second active material 320 is provided.
  • the second electrode-side mediator 121 reduced on the second electrode 220 is oxidized by the second active material 320. That is, the second active material 320 is reduced by the second electrode-side mediator 121. Accordingly, the second active material 320 occludes lithium.
  • the second circulation mechanism 520 moves (supplies) the second electrode-side mediator 121 oxidized by the second active material 320 to the place where the second electrode 220 is provided.
  • the second electrode-side mediator 121 is reduced on the surface of the second electrode 220.
  • a part of the lithium ions (Li + ) can be supplied from the first liquid 110 through the isolation part 400.
  • the second electrode-side mediator 121 does not change when viewed from the total reaction including circulation.
  • the second active material 320 located away from the second electrode 220 is in a discharged state.
  • TTF is a discharge mediator on the second electrode 220 side.
  • TTF is present in the second liquid 120, and the second active material 320 becomes LiFePO 4 .
  • the discharge potential is determined by the reduction potential to TTF.
  • the discharge mediator 112 oxidized by the first electrode 210 is moved (supplied) to the place where the first active material 310 is provided by the first circulation mechanism 510.
  • the discharge mediator 112 oxidized on the first electrode 210 is reduced by the first active material 310. That is, the first active material 310 is oxidized by the discharge mediator 112. As a result, the first active material 310 releases lithium.
  • the discharge mediator 112 reduced by the first active material 310 is moved (supplied) to the place where the first electrode 210 is provided by the first circulation mechanism 510.
  • the discharge mediator 112 has not changed in view of the total reaction including circulation.
  • the 1st active material 310 located in the place away from the 1st electrode 210 will be in a discharge state.
  • the above discharge reaction can proceed until either the first active material 310 is in a fully discharged state or the second active material 320 is in a fully discharged state.
  • FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14 and FIG. 15 are diagrams showing the estimation results of the energy density of the flow battery 3000 in the third embodiment. These figures show each mediator potential (Vvs. Li / Li + ), flow battery charge / discharge voltage (V), flow battery theoretical capacity density (Ah / L), and flow battery theoretical energy density. (Wh / L), the volume filling factor of the power generation element, and the energy density (Wh / L) of the flow battery are shown.
  • the charge mediator 111 is biphenyl or phenanthrene
  • the discharge mediator 112 is 2,2′-bipyridyl. Or the energy density estimation results for trans-stilbene are shown.
  • the flow battery energy density is estimated to be 570 Wh / L.
  • the flow battery energy density is estimated to be 589 Wh / L.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the flow battery 4000 in the fourth embodiment.
  • the flow battery 4000 in the fourth embodiment includes the following configuration in addition to the configuration of the flow battery 3000 in the above-described third embodiment.
  • the flow battery 4000 in the fourth embodiment includes the configuration of the first circulation mechanism 510 shown in the second embodiment.
  • the flow battery 4000 in the fourth embodiment includes the electrochemical reaction unit 600, the positive electrode terminal 221, and the negative electrode terminal 211 shown in the second embodiment.
  • the second circulation mechanism 520 includes a second accommodating portion 521.
  • the second active material 320 and the second liquid 120 are accommodated in the second accommodating portion 521.
  • the second circulation mechanism 520 circulates the second liquid 120 between the second electrode 220 and the second storage unit 521.
  • the second electrode-side mediator 121 is oxidized and reduced by the second active material 320.
  • the second liquid 120 and the second active material 320 can be brought into contact with each other in the second housing portion 521. Thereby, for example, the contact area between the second liquid 120 and the second active material 320 can be further increased. In addition, the contact time between the second liquid 120 and the second active material 320 can be made longer. For this reason, the oxidation reaction and reduction reaction of the second electrode-side mediator 121 by the second active material 320 can be performed more efficiently.
  • the second storage portion 521 may be a tank, for example.
  • the second storage unit 521 may store the second liquid 120 in which the second electrode-side mediator 121 is dissolved, for example, in the gap between the filled second active material 320.
  • the second circulation mechanism 520 may include a pipe 523, a pipe 524, and a pump 525.
  • One end of the pipe 524 is connected to one of the positive electrode chamber 620 and the negative electrode chamber 610 where the second electrode 220 is disposed (in the example shown in FIG. 7, the positive electrode chamber 620).
  • the other end of the pipe 524 is connected to the inlet side of the second liquid 120 of the second storage unit 521.
  • One end of the pipe 523 is connected to the outflow side of the second liquid 120 of the second storage portion 521.
  • the other end of the pipe 523 is connected to one of the positive electrode chamber 620 and the negative electrode chamber 610 where the second electrode 220 is disposed (in the example shown in FIG. 7, the positive electrode chamber 620).
  • the pump 525 is provided in the pipe 524, for example. Alternatively, the pump 525 may be provided in the pipe 523.
  • the second circulation mechanism 520 may include a second permeation suppression unit 522.
  • the second permeation suppression unit 522 suppresses permeation of the second active material 320.
  • the second permeation suppression unit 522 is provided in a path (the pipe 523 in the example shown in FIG. 7) through which the second liquid 120 flows from the second storage unit 521 to the second electrode 220.
  • the second active material 320 it is possible to suppress the second active material 320 from flowing out of the second container 521 (for example, the second electrode 220 side). That is, the second active material 320 stays in the second accommodating part 521. Thereby, the flow battery of the structure which does not circulate the 2nd active material 320 itself is realizable. For this reason, clogging by the second active material 320 inside the member (for example, piping) of the second circulation mechanism 520 can be prevented. In addition, it is possible to prevent the occurrence of resistance loss due to the second active material 320 flowing out to the second electrode 220 side.
  • transmission suppression part 522 may be provided in the junction part of the 2nd accommodating part 521 and the piping 523, for example.
  • the second permeation suppression unit 522 may be a filter that filters the second active material 320, for example.
  • the filter may be a member having pores smaller than the minimum particle size of the particles of the second active material 320.
  • a material of the filter a material that does not react with the second active material 320, the second liquid 120, or the like can be used.
  • the filter may be, for example, a glass fiber filter paper, a polypropylene nonwoven fabric, a polyethylene nonwoven fabric, a metal mesh that does not react with metallic lithium, and the like.
  • the second active material 320 flows along with the flow of the second liquid 120 inside the second storage portion 521, the second active material 320 flows out of the second storage portion 521. Can be prevented.
  • the second liquid 120 accommodated in the second accommodating portion 521 passes through the second permeation suppression portion 522 and the pipe 523 and is supplied to the positive electrode chamber 620.
  • the second electrode-side mediator 121 dissolved in the second liquid 120 is oxidized or reduced by the second electrode 220.
  • the second liquid 120 in which the oxidized or reduced second electrode-side mediator 121 is dissolved passes through the pipe 524 and the pump 525 and is supplied to the second storage unit 521.
  • the second electrode-side mediator 121 dissolved in the second liquid 120 is oxidized or reduced by the second active material 320.
  • control of the circulation of the second liquid 120 may be performed by the pump 525, for example. That is, the pump 525 appropriately starts the supply of the second liquid 120, stops the supply, or adjusts the supply amount.
  • control of the circulation of the second liquid 120 may be performed by another means (for example, a valve) different from the pump 525.
  • the first electrode 210 is shown as a negative electrode
  • the second electrode 220 is shown as a positive electrode.
  • the first electrode 210 can also be a positive electrode.
  • the first electrode 210 may be a positive electrode and the second electrode 220 may be a negative electrode.
  • the flow battery in Embodiment 5 has the following configuration in addition to the configuration of the flow battery in Embodiments 1 to 4 described above.
  • the first active material 310 contains zinc.
  • a flow battery having a higher capacity can be realized as compared with the case where graphite is used as the first active material 310.
  • the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the first active material 310 can be relatively low. Therefore, a substance (for example, a condensed aromatic compound) having a relatively low equilibrium potential (vs. Li / Li + ) can be used as the discharge mediator 112. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the composition of zinc occluded with lithium (that is, LiZn alloy generated during charging) is LiZn, Li 2 Zn 3 , LiZn 2 , Li 2 Zn 5. Or at least one of LiZn 4 .
  • the potential of this LiZn alloy is 0.2 Vvs. It is about Li / Li + . Therefore, if a condensed aromatic compound showing a lower potential than the LiZn alloy potential is used as a charging mediator, and if a condensed aromatic compound showing a higher potential than the LiZn alloy potential is used as a discharging mediator, the mediator type The negative electrode of this can be comprised.
  • the charge mediator 111 may be at least one selected from the group consisting of phenanthrene, biphenyl, O-terphenyl, triphenylene, anthracene, acenaphthene, acenaphthylene, fluoranthene, and benzyl.
  • the charging mediator 111 having a low potential characteristic. More specifically, a charge mediator that exhibits a lower potential (vs. Li / Li + ) than that of the LiZn alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 includes 1,10-phenanthroline, 2,2′-bipyridyl, benzophenone, trans-stilbene, 4,4′-bipyridyl, 3,3′-bipyridyl, 2, It may be at least one selected from the group consisting of 4′-bipyridyl, 2,3′-bipyridyl, cis-stilbene, acetophenone, propiophenone, butyrophenone, valerophenone, ethylenediamine, and tetraphenylcyclopentadienone. .
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiZn alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 includes 2,2′-bipyridyl, trans-stilbene, 2,4′-bipyridyl, 2,3′-bipyridyl, cis-stilbene, propiophenone, butyrophenone.
  • Valerophenone, ethylenediamine, and tetraphenylcyclopentadienone may be at least one selected from the group consisting of:
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiZn alloy (vs. Li / Li + ) can be realized. Furthermore, the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the discharge mediator 112 can be made relatively low. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the first active material 310 is zinc (LiZn).
  • the charge mediator 111 reduced on the first electrode 210 is oxidized by the first active material 310. That is, the first active material 310 is reduced by the charge mediator 111. Thereby, zinc which is the 1st active material 310 reacts with lithium, and becomes LiZn.
  • the discharge mediator 112 oxidized on the first electrode 210 is reduced by the first active material 310. That is, the first active material 310 is oxidized by the discharge mediator 112. As a result, the first active material 310 releases lithium.
  • FIG. 16 and 17 are diagrams showing the estimation results of the energy density of the flow battery in the fifth embodiment. These figures show each mediator potential (Vvs. Li / Li + ), flow battery charge / discharge voltage (V), flow battery theoretical capacity density (Ah / L), and flow battery theoretical energy density. (Wh / L), the volume filling factor of the power generation element, and the energy density (Wh / L) of the flow battery are shown.
  • the flow battery in Embodiment 6 has the following configuration in addition to the configuration of the flow battery in Embodiments 1 to 4 described above.
  • the first active material 310 contains tin.
  • a flow battery having a higher capacity can be realized as compared with the case where graphite is used as the first active material 310.
  • the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the first active material 310 can be relatively low. Therefore, a substance (for example, a condensed aromatic compound) having a relatively low equilibrium potential (vs. Li / Li + ) can be used as the discharge mediator 112. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the composition of tin that occludes lithium (that is, the LiSn alloy generated during charging) is LiSn, Li 2 Sn 5 , Li 5 Sn 2 , Li 7. Sn 2, Li 7 Sn 3, Li 13 Sn 5, Li 22 Sn 5, may be at least one of.
  • the potential of the LiSn alloy is 0.5 V vs. It is about Li / Li + . Therefore, if a condensed aromatic compound showing a lower potential than the potential of the LiSn alloy is used as a charging mediator, and a condensed aromatic compound showing a higher potential than the potential of the LiSn alloy is used as a discharging mediator, the mediator type The negative electrode of this can be comprised.
  • the charge mediator 111 includes phenanthrene, biphenyl, O-terphenyl, triphenylene, anthracene, acenaphthene, acenaphthylene, fluoranthene, 2,2′-bipyridyl, trans-stilbene, cis-stilbene, It may be at least one selected from the group consisting of propiophenone, butyrophenone, valerophenone, ethylenediamine, benzyl, tetraphenylcyclopentadienone.
  • the charging mediator 111 having a low potential characteristic. More specifically, a charge mediator that exhibits a lower potential (vs. Li / Li + ) than that of the LiSn alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 includes 1,10-phenanthroline, benzophenone, 4,4′-bipyridyl, 3,3′-bipyridyl, 2,4′-bipyridyl, 2,3′-bipyridyl, It may be at least one selected from the group consisting of acetophenone.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiSn alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 may be at least one selected from the group consisting of benzophenone, 2,4′-bipyridyl, and 2,3′-bipyridyl.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiSn alloy (vs. Li / Li + ) can be realized. Furthermore, the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the discharge mediator 112 can be made relatively low. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the first active material 310 is tin (LiSn).
  • the charge mediator 111 reduced on the first electrode 210 is oxidized by the first active material 310. That is, the first active material 310 is reduced by the charge mediator 111. Thereby, tin which is the first active material 310 reacts with lithium to become LiSn.
  • the discharge mediator 112 oxidized on the first electrode 210 is reduced by the first active material 310. That is, the first active material 310 is oxidized by the discharge mediator 112. As a result, the first active material 310 releases lithium.
  • FIGS. 18, 19, 20, and 21 are diagrams showing the estimation results of the energy density of the flow battery in the sixth embodiment. These figures show each mediator potential (Vvs. Li / Li + ), flow battery charge / discharge voltage (V), flow battery theoretical capacity density (Ah / L), and flow battery theoretical energy density. (Wh / L), the volume filling factor of the power generation element, and the energy density (Wh / L) of the flow battery are shown.
  • the flow battery in Embodiment 7 has the following configuration in addition to the configuration of the flow battery in Embodiments 1 to 4 described above.
  • the first active material 310 contains germanium.
  • a flow battery having a higher capacity can be realized as compared with the case where graphite is used as the first active material 310.
  • the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the first active material 310 can be relatively low. Therefore, a substance (for example, a condensed aromatic compound) having a relatively low equilibrium potential (vs. Li / Li + ) can be used as the discharge mediator 112. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the composition of germanium that occludes lithium is at least one of GeLi 3 and Ge 5 Li 22 . It may be.
  • germanium When germanium is used as the first active material 310, germanium reacts with lithium and is completely reduced and charged (that is, germanium and lithium react to form a LiGe alloy). At this time, the potential of this LiGe alloy is 0.5 Vvs. It is about Li / Li + . Therefore, if a condensed aromatic compound showing a lower potential than the LiGe alloy potential is used as a charging mediator, and a condensed aromatic compound showing a higher potential than the LiGe alloy potential is used as a discharging mediator, the mediator type The negative electrode of this can be comprised.
  • the charge mediator 111 includes phenanthrene, biphenyl, O-terphenyl, triphenylene, anthracene, acenaphthene, acenaphthylene, fluoranthene, 2,2′-bipyridyl, trans-stilbene, cis-stilbene, It may be at least one selected from the group consisting of propiophenone, butyrophenone, valerophenone, ethylenediamine, benzyl, tetraphenylcyclopentadienone.
  • the charging mediator 111 having a low potential characteristic. More specifically, a charge mediator that exhibits a lower potential (vs. Li / Li + ) than that of the LiGe alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 includes 1,10-phenanthroline, benzophenone, 4,4′-bipyridyl, 3,3′-bipyridyl, 2,4′-bipyridyl, 2,3′-bipyridyl, It may be at least one selected from the group consisting of acetophenone.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiGe alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 may be at least one selected from the group consisting of benzophenone, 2,4′-bipyridyl, and 2,3′-bipyridyl.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiGe alloy (vs. Li / Li + ) can be realized. Furthermore, the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the discharge mediator 112 can be made relatively low. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the first active material 310 is assumed to be germanium (GeLi 3 ).
  • the charge mediator 111 reduced on the first electrode 210 is oxidized by the first active material 310. That is, the first active material 310 is reduced by the charge mediator 111. Thereby, germanium which is the first active material 310 reacts with lithium to become GeLi 3 .
  • the discharge mediator 112 oxidized on the first electrode 210 is reduced by the first active material 310. That is, the first active material 310 is oxidized by the discharge mediator 112. As a result, the first active material 310 releases lithium.
  • FIG. 22, FIG. 23, FIG. 24, and FIG. 25 are diagrams showing the estimation results of the energy density of the flow battery in the seventh embodiment. These figures show each mediator potential (Vvs. Li / Li + ), flow battery charge / discharge voltage (V), flow battery theoretical capacity density (Ah / L), and flow battery theoretical energy density. (Wh / L), the volume filling factor of the power generation element, and the energy density (Wh / L) of the flow battery are shown.
  • the flow battery in Embodiment 8 has the following configuration in addition to the configuration of the flow battery in Embodiments 1 to 4 described above.
  • the first active material 310 contains aluminum.
  • a flow battery having a higher capacity can be realized as compared with the case where graphite is used as the first active material 310.
  • the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the first active material 310 can be relatively low. Therefore, a substance (for example, a condensed aromatic compound) having a relatively low equilibrium potential (vs. Li / Li + ) can be used as the discharge mediator 112. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the composition of the aluminum that occludes lithium (that is, the LiAl alloy generated during charging) as the first active material 310 may be LiAl.
  • the potential of this LiAl alloy is 0.4 Vvs. It is about Li / Li + .
  • the mediator type The negative electrode of this can be comprised.
  • the charge mediator 111 includes phenanthrene, biphenyl, O-terphenyl, triphenylene, anthracene, acenaphthene, acenaphthylene, fluoranthene, trans-stilbene, butyrophenone, valerophenone, ethylenediamine, benzyl, tetraphenylcyclopenta It may be at least one selected from the group consisting of dienone.
  • the charging mediator 111 having a low potential characteristic. More specifically, a charge mediator that exhibits a lower potential (vs. Li / Li + ) than the potential of the LiAl alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 includes 1,10-phenanthroline, 2,2′-bipyridyl, benzophenone, 4,4′-bipyridyl, 3,3′-bipyridyl, 2,4′-bipyridyl, It may be at least one selected from the group consisting of 2,3′-bipyridyl, cis-stilbene, acetophenone, and propiophenone.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiAl alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 is selected from the group consisting of 2,2′-bipyridyl, benzophenone, 2,4′-bipyridyl, 2,3′-bipyridyl, cis-stilbene, and propiophenone. It may be at least one selected.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiAl alloy (vs. Li / Li + ) can be realized. Furthermore, the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the discharge mediator 112 can be made relatively low. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the first active material 310 is aluminum (LiAl).
  • the charge mediator 111 reduced on the first electrode 210 is oxidized by the first active material 310. That is, the first active material 310 is reduced by the charge mediator 111. Thereby, aluminum which is the first active material 310 reacts with lithium to become LiAl.
  • the discharge mediator 112 oxidized on the first electrode 210 is reduced by the first active material 310. That is, the first active material 310 is oxidized by the discharge mediator 112. As a result, the first active material 310 releases lithium.
  • FIG. 26, FIG. 27, FIG. 28, and FIG. 29 are diagrams showing estimation results of the energy density of the flow battery in the eighth embodiment. These figures show each mediator potential (Vvs. Li / Li + ), flow battery charge / discharge voltage (V), flow battery theoretical capacity density (Ah / L), and flow battery theoretical energy density. (Wh / L), the volume filling factor of the power generation element, and the energy density (Wh / L) of the flow battery are shown.
  • the flow battery in Embodiment 9 has the following configuration in addition to the configuration of the flow battery in Embodiments 1 to 4 described above.
  • the first active material 310 includes silicon.
  • a flow battery having a higher capacity can be realized as compared with the case where graphite is used as the first active material 310.
  • the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the first active material 310 can be relatively low. Therefore, a substance (for example, a condensed aromatic compound) having a relatively low equilibrium potential (vs. Li / Li + ) can be used as the discharge mediator 112. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the composition of silicon that occludes lithium (that is, the LiSi alloy generated during charging) is Li 7 Si 3 , Li 12 Si 7 , Li 13 Si 4. , Li 22 Si 5 may be at least one of them.
  • the potential of this LiSi alloy is 0.4 Vvs. It is about Li / Li + .
  • the mediator type The negative electrode of this can be comprised.
  • the charge mediator 111 includes phenanthrene, biphenyl, O-terphenyl, triphenylene, anthracene, acenaphthene, acenaphthylene, fluoranthene, trans-stilbene, butyrophenone, valerophenone, ethylenediamine, benzyl, tetraphenylcyclopenta It may be at least one selected from the group consisting of dienone.
  • the charging mediator 111 having a low potential characteristic. More specifically, a charge mediator that exhibits a lower potential (vs. Li / Li + ) than that of the LiSi alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 includes 1,10-phenanthroline, 2,2′-bipyridyl, benzophenone, 4,4′-bipyridyl, 3,3′-bipyridyl, 2,4′-bipyridyl, It may be at least one selected from the group consisting of 2,3′-bipyridyl, cis-stilbene, acetophenone, and propiophenone.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiSi alloy (vs. Li / Li + ) can be realized.
  • the discharge mediator 112 is selected from the group consisting of 2,2′-bipyridyl, benzophenone, 2,4′-bipyridyl, 2,3′-bipyridyl, cis-stilbene, and propiophenone. It may be at least one selected.
  • the discharge mediator 112 having a noble property in potential can be realized. More specifically, the discharge mediator 112 that exhibits a potential (vs. Li / Li + ) that is nobler than the potential of the LiSi alloy (vs. Li / Li + ) can be realized. Furthermore, the equilibrium potential (vs. Li / Li + ) of the discharge mediator 112 can be made relatively low. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the first active material 310 is assumed to be silicon (Li 7 Si 3 ).
  • the charge mediator 111 reduced on the first electrode 210 is oxidized by the first active material 310. That is, the first active material 310 is reduced by the charge mediator 111. Thereby, silicon which is the first active material 310 reacts with lithium to become Li 7 Si 3 .
  • the discharge mediator 112 oxidized on the first electrode 210 is reduced by the first active material 310. That is, the first active material 310 is oxidized by the discharge mediator 112. As a result, the first active material 310 releases lithium.
  • FIG. 30, FIG. 31, FIG. 32, and FIG. 33 are diagrams showing the estimation results of the energy density of the flow battery in the ninth embodiment. These figures show each mediator potential (Vvs. Li / Li + ), flow battery charge / discharge voltage (V), flow battery theoretical capacity density (Ah / L), and flow battery theoretical energy density. (Wh / L), the volume filling factor of the power generation element, and the energy density (Wh / L) of the flow battery are shown.
  • the flow battery in Embodiment 10 has the following configuration in addition to the configuration of flow battery 1000 in Embodiment 1 described above.
  • the flow battery in the tenth embodiment includes the first liquid 110, the first electrode 210, the first active material 310, the second liquid 120, the second electrode 220, and an electrolyte salt.
  • the first liquid 110 is a liquid in which the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 are dissolved.
  • the first electrode 210 is an electrode immersed in the first liquid 110.
  • the first active material 310 is an active material immersed in the first liquid 110.
  • the second electrode 220 is a counter electrode of the first electrode 210.
  • the second electrode 220 is an electrode immersed in the second liquid 120.
  • the equilibrium potential of the charging mediator 111 is lower than the equilibrium potential of the first active material 310.
  • the equilibrium potential of the discharge mediator 112 is higher than the equilibrium potential of the first active material 310.
  • the electrolyte salt is dissolved in at least one of the first liquid 110 and the second liquid 120.
  • the concentration of the electrolyte salt in the first liquid 110 is equal to or lower than the concentration of the charging mediator 111 in the first liquid 110.
  • a flow battery with high energy density can be realized. That is, by setting the electrolyte salt concentration in the first liquid 110 to be equal to or lower than the concentration of the charging mediator 111, the equilibrium potential of the charging mediator 111 can be further maintained. In other words, a significant increase in the equilibrium potential of the charging mediator 111 (an increase due to the electrolyte salt) can be suppressed. Thereby, it can suppress that the equilibrium potential of the charging mediator 111 becomes higher than the equilibrium potential of the first active material 310. For this reason, the first active material 310 can be reduced by the charge mediator 111. Therefore, a flow battery using the capacity of the first active material 310 can be realized. As a result, a high energy density flow battery can be realized.
  • the ionic conductivity of the liquid can be increased by dissolving the electrolyte salt in the liquid that is at least one of the first liquid 110 and the second liquid 120.
  • the concentration of the electrolyte salt in the first liquid 110 may be lower than the concentration of the charging mediator 111 in the first liquid 110.
  • the equilibrium potential of the charge mediator 111 can be further maintained.
  • a significant increase in the equilibrium potential of the charging mediator 111 an increase due to the electrolyte salt
  • a flow battery with a higher energy density can be realized.
  • the concentration of the electrolyte salt in the first liquid 110 may be equal to or lower than the concentration of the discharge mediator 112 in the first liquid 110.
  • a flow battery having a higher battery voltage (discharge voltage) and higher energy density can be realized. That is, by setting the concentration of the electrolyte salt in the first liquid 110 to be equal to or lower than the concentration of the discharge mediator 112, the equilibrium potential of the discharge mediator 112 can be further maintained. In other words, a significant increase in the equilibrium potential of the discharge mediator 112 (an increase due to the electrolyte salt) can be suppressed. Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized. For this reason, the flow battery which has a higher battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the concentration of the electrolyte salt in the first liquid 110 may be smaller than the concentration of the discharge mediator 112 in the first liquid 110.
  • the equilibrium potential of the discharge mediator 112 can be further maintained.
  • a significant increase in the equilibrium potential of the discharge mediator 112 an increase due to the electrolyte salt
  • the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized.
  • the flow battery which has a higher battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the flow battery in the tenth embodiment may further include an isolation unit 400.
  • the isolation unit 400 isolates the first electrode 210 and the first liquid 110 from the second electrode 220 and the second liquid 120.
  • the concentration of the electrolyte salt in the first liquid 110 may be lower than the concentration of the electrolyte salt in the second liquid 120.
  • the equilibrium potential of the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 can be further maintained (the fluctuation of the equilibrium potential can be further reduced). For this reason, the flow battery which has a high battery voltage (discharge voltage) is realizable. In addition, a flow battery having a high energy density can be realized.
  • the electrolyte salt may be dissolved in the second liquid 120. At this time, the electrolyte salt may not be dissolved in the first liquid 110. That is, the concentration of the electrolyte salt in the first liquid 110 may be 0M.
  • the equilibrium potential of the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 can be further maintained (the fluctuation of the equilibrium potential can be further reduced). For this reason, the flow battery which has a higher battery voltage (discharge voltage) is realizable. In addition, a flow battery with a higher energy density can be realized.
  • the first electrode 210 may be a negative electrode
  • the second electrode 220 may be a positive electrode
  • the electrolyte salt may be a lithium salt.
  • the lithium salt LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 4 F 9), LiC ( SO 2 CF 3) 3, LiN (SO 2 F) 2, etc.
  • the lithium salt one lithium salt selected from these may be used alone. Alternatively, a mixture of two or more lithium salts selected from these may be used as the lithium salt.
  • the electrolyte salt is at least one selected from the group consisting of LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , and LiCF 3 SO 3 . Also good.
  • FIG. 35, FIG. 36, and FIG. 37 are diagrams showing measurement results of the potential of the biphenyl solution.
  • Each sample was prepared by dissolving biphenyl, which is a condensed aromatic compound, and an electrolyte salt at a molar concentration (M) shown in each figure in a 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF) solution.
  • LiBF 4 was used as the electrolyte salt.
  • LiN (SO 2 CF 3 ) 2 was used as the electrolyte salt.
  • LiN (SO 2 F) 2 was used as the electrolyte salt.
  • LiCF 3 SO 3 was used as the electrolyte salt.
  • a potential measurement cell was prepared by injecting each of these samples, and each potential was measured. Each figure shows the potential (Vvs.Li/Li + ) measured on the basis of lithium metal.
  • the concentration of the electrolyte salt is equal to or lower than the concentration of biphenyl, a significant increase in the equilibrium potential of biphenyl is suppressed.
  • the concentration of the electrolyte salt is equal to or lower than the concentration of biphenyl, the equilibrium potential of biphenyl is set to 0.2 Vvs. It can be maintained below Li / Li + .
  • FIG. 38 is a diagram showing the measurement results of the potential of the trans-stilbene solution.
  • trans-stilbene that is a condensed aromatic compound and LiBF 4 that is an electrolyte salt are dissolved at a molar concentration (M) shown in FIG. 38, and each sample is dissolved.
  • M molar concentration
  • a potential measurement cell was prepared by injecting each of these samples, and each potential was measured.
  • FIG. 38 shows the potential (Vvs. Li / Li + ) measured on the basis of lithium metal.
  • the concentration of the electrolyte salt is less than or equal to the concentration of trans-stilbene, a significant increase in the equilibrium potential of trans-stilbene is suppressed.
  • the concentration of the electrolyte salt is less than or equal to the concentration of trans-stilbene, the equilibrium potential of trans-stilbene is set to 0.2 to 0.6 Vvs. It can be maintained in the range of Li / Li + .
  • FIG. 39 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the tenth embodiment.
  • FIG. 39 shows the conditions of the operation example shown in the above description of the charge / discharge process of the flow battery 3000 according to the third embodiment, the negative charge mediator 111 is biphenyl, and the negative discharge mediator 112. The result of energy density estimation when is a trans-stilbene is shown.
  • the concentration of biphenyl in the first liquid 110 was set to 0.1M.
  • the concentration of trans-stilbene in the first liquid 110 was 0.1M.
  • “Calculation example A” in FIG. 39 is a calculation example under the condition that the electrolyte salt is not dissolved in the first liquid 110. Under the condition of “Calculation Example A”, the increase in potential between the negative charge mediator and the negative discharge mediator (the increase due to the electrolyte salt) does not occur. For this reason, the discharge voltage of the flow battery is a high voltage (3.1 V). The flow battery energy density is estimated to be 589 Wh / L.
  • “Calculation example B” in FIG. 39 is a calculation example under a condition in which LiBF 4 as an electrolyte salt is dissolved in the first liquid 110 at a concentration of “0.05M”.
  • the potential of the negative charge mediator and the negative discharge mediator is slightly increased (the increase due to the electrolyte salt), but the potential is not significantly increased.
  • the discharge voltage of the flow battery is a high voltage (3.07 V).
  • the flow battery energy density is estimated to be 584 Wh / L.
  • the ionic conductivity of the first liquid 110 is improved by dissolving the electrolyte salt in the first liquid 110.
  • “Calculation example C” in FIG. 39 is a calculation example under the condition where LiBF 4 as an electrolyte salt is dissolved in the first liquid 110 at a concentration of “0.1 M”.
  • the potential of the negative charge mediator and the negative discharge mediator is slightly increased (the increase due to the electrolyte salt), but the potential is not significantly increased.
  • the discharge voltage of the flow battery is a high voltage (2.98 V).
  • the flow battery energy density is estimated to be 567 Wh / L.
  • the ionic conductivity of the first liquid 110 is improved by dissolving the electrolyte salt in the first liquid 110.
  • “Calculation example D” in FIG. 39 is a calculation example under the condition that LiBF 4 as an electrolyte salt is dissolved in the first liquid 110 at a concentration of “1M”.
  • the potential of the discharge mediator (trans-stilbene) of the negative electrode is significantly increased to 1.3 V vs Li / Li + .
  • the discharge voltage of a flow battery falls to 2.1V.
  • the potential of the charge mediator (biphenyl) of the negative electrode is also greatly increased to 1.2 V vs Li / Li + .
  • the equilibrium potential of the negative charge mediator becomes higher than the equilibrium potential (0.15 V vs Li / Li + ) of the first active material 310 (graphite: C 6 Li).
  • C 6 Li the first active material 310 is not subsequently reduced by the charging mediator (C 6 Li is not formed). Therefore, the capacity of the first active material 310 cannot be utilized. For this reason, only the mediator dissolved in the first liquid 110 contributes to the battery capacity. As a result, a significant decrease in battery capacity and energy density is estimated.
  • the flow battery in the eleventh embodiment has the following configuration in addition to the configuration of the flow battery 1000 in the first embodiment described above.
  • the flow battery in the eleventh embodiment includes the first liquid 110, the first electrode 210, and the first active material 310.
  • the first liquid 110 is a liquid in which the charge mediator 111, the discharge mediator 112, and the electrolyte salt are dissolved.
  • the first electrode 210 is an electrode immersed in the first liquid 110.
  • the first active material 310 is an active material immersed in the first liquid 110.
  • the equilibrium potential of the charging mediator 111 is lower than the equilibrium potential of the first active material 310.
  • the equilibrium potential of the discharge mediator 112 is higher than the equilibrium potential of the first active material 310.
  • the electrolyte salt dissolved in the first liquid 110 is LiPF 6 .
  • a flow battery having a high energy density can be realized. That is, by using LiPF 6 as the electrolyte salt in the first liquid 110, the equilibrium potential of the charge mediator 111 can be maintained even if the electrolyte salt concentration is arbitrarily set with respect to the concentration of the charge mediator 111. .
  • the ion conductivity can be improved by adding a sufficient amount of LiPF 6 while suppressing a significant increase in the equilibrium potential of the charging mediator 111 (an increase due to the electrolyte salt).
  • the charge mediator 111 can reduce the first active material 310. Therefore, a flow battery using the capacity of the first active material 310 can be realized. As a result, a high energy density flow battery can be realized.
  • the flow battery which has a higher battery voltage (discharge voltage) and a higher energy density is realizable. That is, by using LiPF 6 as the electrolyte salt in the first liquid 110, the equilibrium potential of the discharge mediator 112 can be maintained. In other words, the ion conductivity can be improved by adding a sufficient amount of LiPF 6 while suppressing a significant increase in the equilibrium potential of the discharge mediator 112 (an increase due to the electrolyte salt). Thereby, the negative electrode of the flow battery with a lower potential can be realized while improving the ionic conductivity. For this reason, the flow battery which has a higher battery voltage (discharge voltage) is realizable.
  • the flow battery in the eleventh embodiment may further include the second liquid 120 and the second electrode 220.
  • the second electrode 220 is a counter electrode of the first electrode 210.
  • the second electrode 220 is an electrode immersed in the second liquid 120.
  • LiPF 6 that is an electrolyte salt may be dissolved in the second liquid 120.
  • the ionic conductivity of the liquid can be increased.
  • the flow battery according to the eleventh embodiment may further include an isolation unit 400.
  • the isolation unit 400 isolates the first electrode 210 and the first liquid 110 from the second electrode 220 and the second liquid 120.
  • the equilibrium potential of the charge mediator 111 and the discharge mediator 112 can be further maintained (the fluctuation of the equilibrium potential can be further reduced). For this reason, the flow battery which has a higher battery voltage (discharge voltage) is realizable. In addition, a flow battery with a higher energy density can be realized.
  • the first electrode 210 may be a negative electrode
  • the second electrode 220 may be a positive electrode
  • FIG. 40 is a diagram showing the measurement results of the potential of the biphenyl solution.
  • Each sample was prepared by dissolving biphenyl as a condensed aromatic compound and LiPF 6 as an electrolyte salt at a molar concentration (M) shown in FIG. 40 in a 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF) solution.
  • a potential measurement cell was prepared by injecting each of these samples, and each potential was measured.
  • FIG. 40 shows a potential (Vvs. Li / Li + ) measured on a lithium metal basis.
  • the electrolyte salt LiPF 6 concentration is larger (and smaller) than that of biphenyl, the equilibrium potential of biphenyl with respect to the metal lithium potential is 0.2 Vvs. It can be maintained below Li / Li + .
  • FIG. 41 is a diagram showing the measurement results of the potential of the trans-stilbene solution.
  • Each sample was prepared by dissolving trans-stilbene, which is a condensed aromatic compound, and LiPF6, which is an electrolyte salt, in a 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF) solution at a molar concentration (M) shown in FIG. did.
  • a potential measurement cell was prepared by injecting each of these samples, and each potential was measured.
  • FIG. 41 shows a potential (Vvs. Li / Li + ) measured on a lithium metal basis. As shown in FIG. 41, even when the electrolyte salt LiPF 6 concentration is larger (and smaller) than that of trans-stilbene, the equilibrium potential of trans-stilbene relative to the metal lithium potential is 0.3 V vs. It can be maintained before and after Li / Li + .
  • FIG. 42 is a diagram showing an estimation result of the energy density of the flow battery in the eleventh embodiment.
  • FIG. 42 shows the conditions of the operation example shown in the above description of the charge / discharge process of flow battery 3000 according to the third embodiment, negative charge mediator 111 is biphenyl, and negative discharge mediator 112. The result of energy density estimation when is a trans-stilbene is shown.
  • the concentration of biphenyl in the first liquid 110 was set to 0.1M.
  • the concentration of trans-stilbene in the first liquid 110 was 0.1M.
  • the flow battery energy density is estimated to be 589 Wh / L.
  • LiPF6 which is an electrolyte salt
  • the discharge voltage of the flow battery is a high voltage (3.11 V).
  • the flow battery energy density is estimated to be 591 Wh / L.
  • the ionic conductivity of the first liquid 110 is improved by dissolving the electrolyte salt in the first liquid 110.
  • LiPF6 which is an electrolyte salt
  • the discharge voltage of the flow battery is a high voltage (3.15 V).
  • the flow battery energy density is estimated to be 599 Wh / L.
  • the ionic conductivity of the first liquid 110 is improved by dissolving the electrolyte salt in the first liquid 110.
  • the flow battery in the twelfth embodiment has the following configuration in addition to the configuration of the flow battery in any of the first to fourth embodiments described above.
  • the first liquid 110 includes tetrahydrofuran, 2methyl-tetrahydrofuran, 1,2 dimethoxyethane, 2,5-dimethyltetrahydrofuran, diethoxyethane, dibutoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol,
  • a condensed aromatic compound is dissolved in at least one selected from the group consisting of ethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, 3 methyl sulfolane, and tetrahydrofurfurylamine.
  • the first liquid that can dissolve lithium (for example, lithium metal) while having a function of stabilizing solvated electrons released from lithium paired with the condensed aromatic compound. 110 can be realized.
  • FIG. 43 is a diagram showing a sample of the first liquid.
  • lithium metal pieces were added to each solution prepared by dissolving biphenyl as a condensed aromatic compound at a concentration of 0.1M. About each solution, the solubility of lithium metal was confirmed visually after standing.
  • the lithium metal When the lithium metal is dissolved as lithium ions by passing solvated electrons to the solution, the colorless solution turns colored. Thus, the presence or absence of dissolution of the lithium metal can be determined by the disappearance of the lithium metal.
  • FIG. 43 “ ⁇ ” is shown for samples in which dissolution of lithium metal was confirmed. Further, in FIG. 43, “x” is written for samples for which dissolution of lithium metal could not be confirmed.
  • a graphite electrode shaped into a strip shape (rolled after applying graphite powder on Cu foil) was immersed in a solution in which lithium metal was dissolved for 4 days. Thereafter, the graphite electrode was pulled up, and the color change and surface state of the graphite electrode were observed.
  • FIG. 43 “ ⁇ ” is shown for samples in which lithium insertion into graphite was confirmed. Further, in FIG. 43, “x” is written for samples in which lithium insertion into graphite could not be confirmed.
  • FIG. 44 is a diagram showing another sample of the first liquid.
  • Each sample shown in FIG. 44 is obtained by mixing the solvent X and the solvent Y shown in FIG. 44 at each volume mixing ratio.
  • dibutoxymethane, anisole, and phenetole did not show lithium metal solubility when used alone.
  • FIG. 44 when mixed with dibutoxyethane, dibutoxymethane, anisole, and phenetol showed the ability to dissolve lithium metal.
  • the flow battery of the present disclosure can be suitably used as, for example, an electricity storage device.

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Abstract

従来技術においては、高いエネルギー密度のフロー電池の実現が望まれる。 本開示の一様態におけるフロー電池は、充電メディエータと放電メディエータとが溶解した第１液体と、前記第１液体に浸漬される第１電極と、前記第１液体に浸漬される第１活物質と、を備え、前記充電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、低く、前記放電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、高い、フロー電池。

Description

フロー電池
　本開示は、フロー電池に関する。
　特許文献１には、金属粒子からなる固体状負極活物質粒子と非水系溶媒とを含むスラリー状の負極液を用いたレドックスフロー電池が、開示されている。
特許第５４１７４４１号公報
　従来技術においては、高いエネルギー密度のフロー電池の実現が望まれる。
　本開示の一様態におけるフロー電池は、充電メディエータと放電メディエータとが溶解した第１液体と、前記第１液体に浸漬される第１電極と、前記第１液体に浸漬される第１活物質と、を備え、前記充電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、低く、前記放電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、高い。
　本開示によれば、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
図１は、実施の形態１におけるフロー電池１０００の概略構成を示すブロック図である。 図２は、充電メディエータ１１１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。 図３は、放電メディエータ１１２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。 図４は、実施の形態２におけるフロー電池２０００の概略構成を示す模式図である。 図５は、実施の形態３におけるフロー電池３０００の概略構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図７は、実施の形態４におけるフロー電池４０００の概略構成を示す模式図である。 図８は、充電メディエータ１１１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。 図９は、放電メディエータ１１２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。 図１０は、充電メディエータ１１１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。 図１１は、放電メディエータ１１２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。 図１２は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図１３は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図１４は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図１５は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図１６は、実施の形態５におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図１７は、実施の形態５におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図１８は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図１９は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２０は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２１は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２２は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２３は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２４は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２５は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２６は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２７は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２８は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図２９は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図３０は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図３１は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図３２は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図３３は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図３４は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。 図３５は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。 図３６は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。 図３７は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。 図３８は、ｔｒａｎｓ－スティルベン溶液の電位の測定結果を示す図である。 図３９は、実施の形態１０におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図４０は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。 図４１は、ｔｒａｎｓ－スティルベン溶液の電位の測定結果を示す図である。 図４２は、実施の形態１１におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。 図４３は、第１液体のサンプルを示す図である。 図４４は、第１液体の別のサンプルを示す図である。
　以下、本開示の実施の形態が、図面を参照しながら、説明される。
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１におけるフロー電池１０００の概略構成を示すブロック図である。
　実施の形態１におけるフロー電池１０００は、第１液体１１０と、第１電極２１０と、第１活物質３１０と、を備える。
　第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した液体である。
　第１電極２１０は、第１液体１１０に浸漬される電極である。
　第１活物質３１０は、第１液体１１０に浸漬される活物質である。
　充電メディエータ１１１の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、低い。
　放電メディエータ１１２の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、高い。
　以上の構成によれば、高いエネルギー密度と長いサイクル寿命とを両立したフロー電池を実現できる。
　すなわち、以上の構成によれば、活物質を利用しながら、活物質そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第１活物質３１０として、例えば、充放電反応に高容量な粉末活物質を、使用できる。これにより、高いエネルギー密度および高い容量を実現できる。
　また、以上の構成によれば、粉末活物質そのものは循環させずに、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した第１液体１１０のみを循環させることができる。このため、粉末活物質による配管などの詰まり等の発生を抑制できる。したがって、サイクル寿命が長いフロー電池を実現できる。
　また、以上の構成によれば、第１活物質３１０として平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い活物質（例えば、黒鉛）を用いることで、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１液体１１０には、リチウムが溶解されてもよい。
　第１活物質３１０は、リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であってもよい。
　フロー電池１０００の充電時（すなわち、フロー電池１０００の外部から第１電極２１０に電子が供給される状態）においては、充電メディエータ１１１は第１電極２１０上において還元され、かつ、第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化されるとともに第１活物質３１０はリチウムを吸蔵してもよい。
　フロー電池１０００の放電時（すなわち、第１電極２１０からフロー電池１０００の外部に電子が放出される状態）においては、リチウムを吸蔵した第１活物質３１０は放電メディエータ１１２を還元するとともに第１活物質３１０はリチウムを放出し、かつ、第１活物質３１０により還元された放電メディエータ１１２は第１電極２１０上において酸化されてもよい。
　以上の構成によれば、第１活物質３１０として、例えば、リチウム（例えば、リチウムイオン）を可逆的に吸蔵および放出する性質を有する活物質を、使用できる。これにより、第１活物質３１０の材料設計が、より容易となる。また、より高い容量を実現できる。
　また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、充電時においては、放電メディエータ１１２は第１電極２１０上において還元されてもよい。
　また、放電時においては、充電メディエータ１１１は第１電極２１０上において酸化されてもよい。
　以上の構成によれば、より高いエネルギー密度およびより高い容量を実現できる。すなわち、充電時において放電メディエータ１１２を第１電極２１０により還元することで、放電時において第１電極２１０により酸化される放電メディエータ１１２の量を、増加させることができる。さらに、放電時において充電メディエータ１１１を第１電極２１０により酸化することで、充電時において第１電極２１０により還元される充電メディエータ１１１の量を、増加させることができる。これにより、充放電の容量を増加させることができる。
　例えば、第１液体１１０が第１電極２１０に接触することにより、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とは、第１電極２１０により、酸化または還元される。
　例えば、第１液体１１０が第１活物質３１０に接触することにより、第１活物質３１０による放電メディエータ１１２の還元反応が生じるか、または、第１活物質３１０による充電メディエータ１１１の酸化反応が生じる。
　また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とは、縮合芳香族化合物であってもよい。
　縮合芳香族化合物が溶解した第１液体１１０は、リチウムの溶媒和電子を放出させ、リチウムをカチオンとして溶解する性質を有する。
　以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２を実現できる。縮合芳香族化合物を含む溶液（例えば、エーテル溶液）は、リチウム（例えば、リチウム金属）を溶解する能力を有する。リチウムは、電子を離して、カチオンとなり易い。このため、溶液中の縮合芳香族化合物に電子を渡して、カチオンとなり、当該溶液に溶解する。このとき、電子を受け取った縮合芳香族化合物は電子と溶媒和する。電子と溶媒和することで、縮合芳香族化合物は、アニオンとして振る舞う。このため、縮合芳香族化合物を含む溶液そのものがイオン導電性を有する。ここで、縮合芳香族化合物を含む溶液中には、Ｌｉカチオンと電子が当量存在する。このため、縮合芳香族化合物を含む溶液自体には、還元性の強い（言い換えれば、電位的に卑な）性質を持たせることができる。
　例えば、縮合芳香族化合物が溶解した第１液体１１０にリチウムと反応しない電極を浸漬し、リチウム金属との電位を測定すれば、かなり卑な電位が観測される。観測される電位は、縮合芳香族化合物と電子の溶媒和の程度（すなわち、縮合芳香族化合物の種類）によって、決定される。卑な電位を生じる縮合芳香族化合物としては、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、１，１０－フェナントロリン、２，２’－ビピリジル、ベンゾフェノン、ｔｒａｎｓ－スティルベン、４，４’－ビピリジル、３，３’－ビピリジル、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、など、が挙げられる。
　また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、特定の第１活物質３１０（例えば、黒鉛）の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
　また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、放電メディエータ１１２は、１，１０－フェナントロリン、２，２’－ビピリジル、ベンゾフェノン、ｔｒａｎｓ－スティルベン、４，４’－ビピリジル、３，３’－ビピリジル、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、特定の第１活物質３１０（例えば、黒鉛）の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
　また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、放電メディエータ１１２は、２，２’－ビピリジル、ｔｒａｎｓ－スティルベン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、特定の第１活物質３１０（例えば、黒鉛）の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１液体１１０は、エーテル溶液であってもよい。
　以上の構成によれば、第１液体１１０として、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２を含んだ電解液を実現できる。すなわち、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２の溶媒が電子導電性を持たないエーテル溶液であるので、当該エーテル溶液自体が電解液としての性質を有することができる。
　エーテルとしては、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２－メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，３－ジオキサン（１，３ＤＯ）、４－メチル－１，３－ジオキサン（４Ｍｅ１，３ＤＯ）、など、が用いられうる。
　また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１活物質３１０は、黒鉛を含んでもよい。
　以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵した黒鉛（すなわち、充電時に生成される黒鉛層間化合物）の組成は、Ｃ２４Ｌｉ、Ｃ１８Ｌｉ、Ｃ１２Ｌｉ、Ｃ６Ｌｉ、のうちの少なくとも１つであってもよい。
　第１活物質３１０として、黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）を用いた場合、リチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、リチウムを吸蔵してＣ６Ｌｉとなる）。このとき、このＣ６Ｌｉの電位は、０．１５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、Ｃ６Ｌｉの電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、Ｃ６Ｌｉの電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
　図２および図８および図１０は、充電メディエータ１１１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
　図３および図９および図１１は、放電メディエータ１１２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
　２×２ｃｍの銅箔をポリプロピレン製微多孔性セパレータで包んだものの全体を、多量のリチウム金属箔で包んだ。これに、銅箔とリチウム金属にタブを取り付けた。その後、これに、ラミネート外装を取り付けた。これに、図２と図３と図８と図９と図１０と図１１とに示される各モル濃度（Ｍ）で縮合芳香族化合物を溶かした２ＭｅＴＨＦを注液した後、ラミネート外装を熱融着して密閉した。以上により、縮合芳香族化合物ごとに電位測定用セルを作製した。図２と図３と図８と図９と図１０と図１１とには、この電位測定用セルを用いてリチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。なお、この測定ではエーテルとして２ＭｅＴＨＦを使用したが、他のエーテルも同様に使用可能である。
　充電メディエータを０．１Ｍの濃度で溶解した２ＭｅＴＨＦ溶液に、Ｌｉ金属を、溶解した。この溶液に、黒鉛を、４日間、浸漬した。この後、黒鉛（黒色）がＣ６Ｌｉ（金色）に変化したことが、色変化で確認された。また、放電メディエータを０．１Ｍの濃度で溶解した２ＭｅＴＨＦ溶液に、Ｃ６Ｌｉを、４日間、浸漬した。この後、Ｃ６Ｌｉ（金色）が黒鉛（黒色）に変化したことが、色変化で確認された。
　また、図２および図３には、縮合芳香族化合物を溶かした２ＭｅＴＨＦに、Ｃ６Ｌｉおよびリチウム金属を浸漬した場合の変化が示されている。
　図２および図３に示されるように、充電メディエータ１１１の場合と放電メディエータ１１２の場合のいずれも、リチウム金属は溶解して、それぞれの溶液は着色する。
　図２に示されるように、充電メディエータ１１１の場合では、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がないことがわかる。
　一方、図３に示されるように、放電メディエータ１１２の場合では、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力があることが分かる。
　この能力差は、これらのリチウム金属溶液の電位とＣ６Ｌｉの電位との差から、説明できる。すなわち、Ｃ６Ｌｉの電位（約０．１５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）より貴なものは、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がある。一方で、Ｃ６Ｌｉの電位（約０．１５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）より卑なものは、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がない。
　したがって、Ｃ６Ｌｉより電位が卑なものを充電メディエータ１１１として使用できる。また、Ｃ６Ｌｉより電位が貴なものを放電メディエータ１１２として使用できる。
　なお、縮合芳香族化合物としては、第１活物質３１０との電位差が少ないほうが、充放電エネルギー効率により優れる。したがって、第１活物質３１０として黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）を用いる場合には、充電メディエータ１１１としては、フェナントレンまたはトリフェニレンまたはビフェニルを用いてもよい。また、放電メディエータ１１２としては、ｔｒａｎｓ－スティルベンまたはブチロフェノンまたはバレロフェノンまたはエチレンジアミンを用いてもよい。これにより、充放電エネルギー効率をより高めることができる。
　なお、エーテルとしては、黒鉛にＬｉイオンとともに共挿入されないエーテルを用いてもよい。これにより、黒鉛にエーテルが共挿入されず、容量密度をより向上できる。
　なお、第１活物質３１０として、粉末状の活物質が用いられてもよい。第１活物質３１０を加工無しの粉末状態でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
　もしくは、第１活物質３１０として、ペレット状（例えば、粉末をペレット成型した状態）の活物質が用いられてもよい。第１活物質３１０をペレット状でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
　もしくは、第１活物質３１０として、一般に公知のバインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、など）によりペレット状に固められた活物質が用いられてもよい。
　なお、第１活物質３１０は、第１液体１１０に溶解しない（すなわち、不溶である）物質であってもよい。これにより、第１液体１１０とともに充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とは循環させるが、第１活物質３１０は循環させない構成のフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
　なお、第２電極２２０として、相対的に電位の低い電極を用いれば、第１電極２１０は、正極にもなりうる。
　すなわち、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であってもよい。
　第１電極２１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２の反応場として作用する表面を有する電極であってもよい。
　この場合、第１電極２１０として、第１液体１１０に対して安定な材料が用いられうる。さらに、第１電極２１０として、電極反応である電気化学反応に対して安定な材料が用いられうる。例えば、第１電極２１０として、金属（ステンレス鋼、鉄、銅、ニッケル、など）、カーボン、など、が用いられうる。
　第１電極２１０は、その表面積を増大させた構造（例えば、メッシュ、不織布、表面粗化処理板、焼結多孔体、など）であってもよい。これによれば、第１電極２１０の比表面積が大きくなる。これにより、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２の酸化反応または還元反応を、より進行し易くできる。
　第２電極２２０は、集電体と、集電体上に設けられた活物質と、を備える構成であってもよい。これにより、例えば、高容量な活物質を用いることができる。第２電極２２０の活物質としては、リチウムイオンを可逆に吸蔵および放出する特性を有する化合物が用いられうる。
　もしくは、第２電極２２０は、リチウム金属であってもよい。第２電極２２０として、リチウム金属を用いた場合、金属正極としての溶解析出の制御が容易となり、かつ、高容量を実現できる。
　なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００は、隔離部４００をさらに備えてもよい。
　隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０との間を隔離する。
　隔離部４００は、公知の二次電池に用いられるような、微多孔膜（多孔体）であってもよい。
　もしくは、隔離部４００は、ガラス繊維を不織布に織り込んだガラスペーパーなどの多孔膜であってもよい。
　もしくは、隔離部４００は、イオン伝導性（リチウムイオン伝導性）を有する隔膜であってもよい。例えば、隔離部４００は、イオン交換樹脂膜（例えば、カチオン交換膜、アニオン交換膜、など）、または、固体電解質膜、など、であってもよい。
　なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００は、第１循環機構５１０をさらに備えてもよい。
　第１循環機構５１０は、第１電極２１０と第１活物質３１０との間で、第１液体１１０を循環させる機構である。
　以上の構成によれば、第１液体１１０とともに充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２を、第１電極２１０と第１活物質３１０との間で、循環させることができる。これにより、各材料間の酸化反応および還元反応を、より効率的に、行うことができる。
　第１循環機構５１０は、例えば、配管、タンク、ポンプ、バルブ、などを備える機構であってもよい。
　第１循環機構５１０の具体的な一例としては、後述する実施の形態２の構成などが、挙げられる。
　＜充放電プロセスの説明＞
　実施の形態１におけるフロー電池１０００の充放電プロセスが、以下に、説明される。
　なお、具体的に、下記の構成である動作例が例示されながら、充放電プロセスが説明される。
　すなわち、本動作例では、第１電極２１０は、負極であり、ステンレス鋼であるとする。
　また、本動作例では、第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解したエーテル溶液であるとする。
　また、本動作例では、充電メディエータ１１１は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＣｈＭｄと表記される）であるとする。
　また、本動作例では、放電メディエータ１１２は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＤｃｈＭｄと表記される）であるとする。
　また、本動作例では、第１活物質３１０は、黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）であるとする。
　また、本動作例では、第２電極２２０は、正極であり、集電体（ステンレス鋼）と、集電体上に設けられた活物質であるリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）と、を備える構成であるとする。
　［充電プロセスの説明］
　まず、充電反応が、説明される。
　第１電極２１０と第２電極２２０との間に、電圧が印加されることにより、充電が行われる。
　（正極側の反応）
　電圧の印加により、正極である第２電極２２０では、正極側の活物質の酸化反応が起こる。すなわち、正極側の活物質から、リチウムイオンが放出される。これにより、第２電極２２０からフロー電池の外部に電子が放出される。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＬｉＦｅＰＯ４　→　ＦｅＰＯ４　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－
　なお、発生したリチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第１液体１１０に移動しうる。
　（負極側の反応）
　電圧の印加により、負極である第１電極２１０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第１電極２１０上では、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２との還元反応が起こる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＣｈＭｄ　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－　→　ＣｈＭｄ・Ｌｉ
　ＤｃｈＭｄ　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－　→　ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
　第１循環機構５１０により、第１電極２１０により還元された充電メディエータ１１１が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　このとき、第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを吸蔵して、Ｃ６Ｌｉとなる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　６Ｃ　＋　ＣｈＭｄ・Ｌｉ　→　Ｃ６Ｌｉ　＋　ＣｈＭｄ
　第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により酸化された充電メディエータ１１１が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　以上のように、充電メディエータ１１１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
　一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０、充電状態となる。
　以上の充電反応は、第１活物質３１０が完全充電状態となるか、もしくは、正極側の活物質が完全充電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
　［放電プロセスの説明］
　次に、満充電からの放電反応が、説明される。
　満充電では、第１活物質３１０と正極側の活物質とは、充電状態となっている。
　放電反応では、第１電極２１０と第２電極２２０との間から、電力が取り出される。
　（正極側の反応）
　電池の放電により、正極である第２電極２２０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第２電極２２０上では、活物質の還元反応が起こる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＦｅＰＯ４　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－　→　ＬｉＦｅＰＯ４
　なお、リチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第１液体１１０から供給されうる。
　（負極側の反応）
　電池の放電により、負極である第１電極２１０上では、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２との酸化反応が起こる。これにより、第１電極２１０からフロー電池の外部に電子が放出される。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ　→　ＤｃｈＭｄ　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－
　ＣｈＭｄ・Ｌｉ　→　ＣｈＭｄ　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－
　第１循環機構５１０により、第１電極２１０により酸化された放電メディエータ１１２が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　このとき、第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　Ｃ６Ｌｉ　＋　ＤｃｈＭｄ　→　６Ｃ　＋　ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
　第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により還元された放電メディエータ１１２が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　以上のように、放電メディエータ１１２は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
　一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０が、放電状態となる。
　以上の放電反応は、第１活物質３１０が完全放電状態となるか、もしくは、正極側の活物質が完全放電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
　（実施の形態２）
　以下、実施の形態２が説明される。なお、上述の実施の形態１と重複する説明は、適宜、省略される。
　図４は、実施の形態２におけるフロー電池２０００の概略構成を示す模式図である。
　実施の形態２におけるフロー電池２０００は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態２におけるフロー電池２０００においては、第１循環機構５１０は、第１収容部５１１を備える。
　第１活物質３１０と第１液体１１０とは、第１収容部５１１に、収容される。
　第１循環機構５１０は、第１電極２１０と第１収容部５１１との間で、第１液体１１０を循環させる。
　第１収容部５１１において第１活物質３１０と第１液体１１０とが接触することにより、第１活物質３１０による充電メディエータ１１１の酸化反応と、第１活物質３１０による放電メディエータ１１２の還元反応と、のうちの少なくとも一方が行われる。
　以上の構成によれば、第１収容部５１１において、第１液体１１０と第１活物質３１０とを、接触させることができる。これにより、例えば、第１液体１１０と第１活物質３１０との接触面積を、より大きくできる。また、第１液体１１０と第１活物質３１０との接触時間を、より長くできる。このため、第１活物質３１０による充電メディエータ１１１の酸化反応と、第１活物質３１０による放電メディエータ１１２の還元反応を、より効率的に、行うことができる。
　なお、実施の形態２においては、第１収容部５１１は、例えば、タンクであってもよい。
　また、第１収容部５１１は、例えば、充填された第１活物質３１０の隙間に、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した第１液体１１０を、収容していてもよい。
　また、図４に示されるように、実施の形態２におけるフロー電池２０００は、電気化学反応部６００と、正極端子２２１と、負極端子２１１と、をさらに備えてもよい。
　電気化学反応部６００は、隔離部４００により、負極室６１０と正極室６２０とに、分離されている。
　負極室６１０には、負極となる電極（図４に示される例では、第１電極２１０）が、配置される。
　負極端子２１１は、負極となる電極に、接続される。
　正極室６２０には、正極となる電極（図４に示される例では、第２電極２２０）が、配置される。
　正極端子２２１は、正極となる電極に、接続される。
　負極端子２１１と正極端子２２１とは、例えば、充放電装置に接続される。充放電装置により、負極端子２１１と正極端子２２１との間に電圧が印加されるか、または、負極端子２１１と正極端子２２１との間から電力が取り出される。
　また、図４に示されるように、実施の形態２におけるフロー電池２０００においては、第１循環機構５１０は、配管５１４と、配管５１３と、ポンプ５１５と、を備えてもよい。
　配管５１４の一端は、負極室６１０と正極室６２０とのうち、第１電極２１０が配置される方（図４に示される例では、負極室６１０）に、接続される。
　配管５１４の別の一端は、第１収容部５１１の第１液体１１０の流入口側に、接続される。
　配管５１３の一端は、第１収容部５１１の第１液体１１０の流出口側に、接続される。
　配管５１３の別の一端は、負極室６１０と正極室６２０とのうち、第１電極２１０が配置される方（図４に示される例では、負極室６１０）に、接続される。
　ポンプ５１５は、例えば、配管５１４に設けられる。もしくは、ポンプ５１５は、配管５１３に設けられてもよい。
　なお、実施の形態２におけるフロー電池２０００においては、第１循環機構５１０は、第１透過抑制部５１２を備えてもよい。
　第１透過抑制部５１２は、第１活物質３１０の透過を抑制する。
　第１透過抑制部５１２は、第１液体１１０が第１収容部５１１から第１電極２１０に流出する経路（図４に示される例では、配管５１３）に、設けられる。
　以上の構成によれば、第１活物質３１０が第１収容部５１１以外（例えば、第１電極２１０側）へ流出することを抑制できる。すなわち、第１活物質３１０は、第１収容部５１１に留まる。これにより、第１活物質３１０そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第１循環機構５１０の部材（例えば、配管）の内部の第１活物質３１０による目詰まりを防止できる。また、第１活物質３１０が第１電極２１０側に流出することによる抵抗損失の発生を防止できる。
　第１透過抑制部５１２は、例えば、第１収容部５１１と配管５１３との接合部に、設けられてもよい。
　第１透過抑制部５１２は、例えば、第１活物質３１０を濾過するフィルターであってもよい。このとき、フィルターは、第１活物質３１０の粒子の最小粒径よりも小さい孔を有する部材であってもよい。フィルターの材料としては、第１活物質３１０および第１液体１１０などと反応しない材料が用いられうる。フィルターは、例えば、ガラス繊維濾紙、ポリプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、金属リチウムと反応しない金属メッシュ、など、であってもよい。
　以上の構成によれば、第１収容部５１１の内部において、第１液体１１０の流動とともに、第１活物質３１０の流動が生じても、第１活物質３１０が第１収容部５１１から流出することを防止できる。
　図４に示される例では、第１収容部５１１に収容されている第１液体１１０は、第１透過抑制部５１２と配管５１３とを通過して、負極室６１０に、供給される。
　これにより、第１液体１１０に溶解している充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とは、第１電極２１０により、酸化または還元される。
　その後、酸化または還元された充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した第１液体１１０は、配管５１４とポンプ５１５とを通過して、第１収容部５１１に、供給される。
　これにより、第１液体１１０に溶解している充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２に対して、第１活物質３１０による充電メディエータ１１１の酸化反応と、第１活物質３１０による放電メディエータ１１２の還元反応と、のうちの少なくとも一方が行われる。
　なお、第１液体１１０の循環の制御は、例えば、ポンプ５１５により行われてもよい。すなわち、ポンプ５１５により、適宜、第１液体１１０の供給の開始、または、供給の停止、または、供給量などの調整、が行われる。
　もしくは、第１液体１１０の循環の制御は、ポンプ５１５とは異なる別の手段（例えば、バルブなど）により、行われてもよい。
　なお、図４においては、一例として、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であるとして、表記されている。
　ここで、第２電極２２０として、相対的に電位の低い電極を用いれば、第１電極２１０は、正極にもなりうる。
　すなわち、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であってもよい。
　なお、隔離部４００を隔てて、負極室６１０側と正極室６２０側とで、それぞれ、異なる組成の電解液（溶媒）が用いられてもよい。
　もしくは、正極室６２０側と負極室６１０側とで、同じ組成の電解液（溶媒）が用いられてもよい。
　（実施の形態３）
　以下、実施の形態３が説明される。なお、上述の実施の形態１または実施の形態２と重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態３として、第１電極側および第２電極側の両方において電解液を循環させる構成が、示される。
　図５は、実施の形態３におけるフロー電池３０００の概略構成を示すブロック図である。
　実施の形態３におけるフロー電池３０００は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態３におけるフロー電池３０００は、第２液体１２０と、第２電極２２０と、第２活物質３２０と、をさらに備える。
　第２液体１２０は、第２電極側メディエータ１２１が溶解した液体である。
　第２電極２２０は、第１電極２１０の対極である。第２電極２２０は、第２液体１２０に浸漬される電極である。
　第２活物質３２０は、第２液体１２０に浸漬される活物質である。
　第２電極側メディエータ１２１は、第２電極２２０により、酸化および還元される。
　第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により、酸化および還元される。
　以上の構成によれば、より高いエネルギー密度とより長いサイクル寿命とを両立したフロー電池を実現できる。
　すなわち、以上の構成によれば、活物質を利用しながら、活物質そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第２活物質３２０として、例えば、充放電反応に高容量な粉末活物質を、使用できる。これにより、より高いエネルギー密度および高い容量を実現できる。また、電池容量は「正極容量密度×負極容量密度／（正極容量密度＋負極容量密度）」で決定される。このため、第１電極２１０側と第２電極２２０側の両方にメディエータ型のフロー電池構造を用いることで、容量密度を大きく向上させることができる。
　また、以上の構成によれば、粉末活物質そのものは循環させずに、第２電極側メディエータ１２１が溶解した第２液体１２０のみを循環させることができる。このため、粉末活物質による配管などの詰まり等の発生を抑制できる。したがって、サイクル寿命がより長いフロー電池を実現できる。
　また、以上の構成によれば、第２活物質３２０として平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的高い活物質（例えば、リン酸鉄リチウム）を用いることで、第２電極側メディエータ１２１として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的高い物質（例えば、テトラチアフルバレン）を用いることができる。これにより、より電位の高いフロー電池の正極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２液体１２０には、リチウムが溶解されてもよい。
　第２活物質３２０は、リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であってもよい。
　フロー電池３０００の充電時（すなわち、フロー電池３０００の外部から第１電極２１０に電子が供給されるとともに第２電極２２０からフロー電池３０００に電子が放出される状態）においては、第２電極側メディエータ１２１は第２電極２２０上において酸化され、かつ、第２電極２２０上において酸化された第２電極側メディエータ１２１は第２活物質３２０により還元されるとともに第２活物質３２０はリチウムを放出してもよい。
　フロー電池３０００の放電時（すなわち、第１電極２１０からフロー電池３０００に電子が放出されるとともにフロー電池３０００の外部から第２電極２２０に電子が供給される状態）においては、第２電極側メディエータ１２１は第２電極２２０上において還元され、かつ、第２電極２２０上において還元された第２電極側メディエータ１２１は第２活物質３２０により酸化されるとともに第２活物質３２０はリチウムを吸蔵してもよい。
　以上の構成によれば、第２活物質３２０として、例えば、リチウム（例えば、リチウムイオン）を可逆的に吸蔵および放出する性質を有する活物質を、使用できる。これにより、第２活物質３２０の材料設計が、より容易となる。また、より高い容量を実現できる。
　例えば、第２液体１２０が第２電極２２０に接触することにより、第２電極側メディエータ１２１は、第２電極２２０により、酸化または還元される。
　例えば、第２液体１２０が第２活物質３２０に接触することにより、第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により、酸化および還元される。
　なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１の酸化還元電位領域と第２活物質３２０の酸化還元電位領域とは、重複領域を有してもよい。
　以上の構成によれば、第２活物質３２０により、第２電極側メディエータ１２１の酸化と還元とを、行うことができる。
　また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１の酸化還元電位領域の上限値は、第２活物質３２０の酸化還元電位領域の上限値よりも、高くてもよい。
　このとき、第２電極側メディエータ１２１の酸化還元電位領域の下限値は、第２活物質３２０の酸化還元電位領域の下限値よりも、低くてもよい。
　以上の構成によれば、第２活物質３２０の容量を、十分に（例えば、１００％近く）、利用することができる。このため、より高容量なフロー電池を実現できる。
　第２電極側メディエータ１２１として、複数の酸化還元電位を有する１種類の酸化還元種が用いられてもよい。
　もしくは、第２電極側メディエータ１２１として、一定の酸化還元電位を有する酸化還元種が、複数、混合されたものが用いられてもよい。
　また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、酸化および還元する特性を有する有機化合物であってもよい。
　以上の構成によれば、第２液体１２０（例えば、非水溶媒）への第２電極側メディエータ１２１の溶解度を、高めることができる。
　また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、多段階の酸化還元電位（例えば、２種以上の酸化還元電位）を有する有機化合物であってもよい。
　このような、多段階の酸化還元が可能な有機化合物としては、π共役電子雲を有する有機化合物である、テトラチアフルバレン誘導体、キノン誘導体、ＴＣＮＱ、など、が挙げられる。
　なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、テトラチアフルバレンであってもよい。
　以上の構成によれば、比較的高い２段階の酸化還元電位（リチウム基準電位で、およそ下限値３．４Ｖと上限値３．７Ｖ）を有する第２電極側メディエータ１２１を実現できる。これにより、より電位の高いフロー電池の正極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２活物質３２０は、リチウムイオンを可逆に吸蔵および放出する特性を有する物質であってもよい。例えば、第２活物質３２０としては、一般に公知の二次電池用活物質（例えば、遷移金属酸化物、フッ化物、ポリアニオン、フッ素化ポリアニオン、遷移金属硫化物、など）、が用いられうる。
　なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２活物質３２０は、リン酸鉄リチウムを含んでもよい。
　以上の構成によれば、第２活物質３２０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的高くできる。このため、第２電極側メディエータ１２１として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的高い物質（例えば、テトラチアフルバレン）を用いることができる。これにより、より電位の高いフロー電池の正極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　鉄またはマンガンまたはリチウムを含有する化合物（例えば、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＯ２、など）、バナジウム含有化合物（例えば、Ｖ２Ｏ５、など）、などは、リチウム基準で３．２Ｖ～３．７Ｖに酸化還元電位を有する。このため、第２活物質３２０としてＬｉＦｅＰＯ４などを用いる場合には、第２電極側メディエータ１２１としてテトラチアフルバレンを用いてもよい。
　なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、キノン誘導体であってもよい。キノン誘導体は、例えば、リチウム基準で、１Ｖ～３Ｖに、複数段の酸化還元電位を有する。この場合、リチウム基準で、１Ｖ～３Ｖに、酸化還元電位を有する材料を、第２活物質３２０として、用いてもよい。リチウム基準で１Ｖ～３Ｖに酸化還元電位を有する材料としては、チタンまたはニオブまたはリチウムを含有する化合物（例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＬｉＮｂＯ３、など）、など、が挙げられる。
　また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、金属含有イオンであってもよい。金属含有イオンとしては、例えば、多段階の酸化還元電位を有するバナジウムイオン、マンガンイオン、モリブデンイオン、など、が挙げられる。例えば、バナジウムイオンの場合、幅広い反応段階（２価と３価、３価と４価、４価と５価）を有している。
　なお、第２活物質３２０として、粉末状の活物質が用いられてもよい。第２活物質３２０を加工無しの粉末状態でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
　もしくは、第２活物質３２０として、ペレット状（例えば、粉末をペレット成型した状態）の活物質が用いられてもよい。第２活物質３２０をペレット状でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
　もしくは、第２活物質３２０として、一般に公知のバインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、など）によりペレット状に固められた活物質が用いられてもよい。
　もしくは、第２活物質３２０として、金属箔上に膜状に固定化された状態の活物質が用いられてもよい。
　もしくは、第２活物質３２０として、一般に公知の導電助剤（例えば、カーボンブラック、ポリアニリン、など）、または、イオン伝導体（例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、など）が、混合された活物質が用いられてもよい。
　なお、第２活物質３２０は、第２液体１２０に溶解しない（すなわち、不溶である）物質であってもよい。これにより、第２液体１２０とともに第２電極側メディエータ１２１は循環させるが、第２活物質３２０は循環させない構成のフロー電池を実現できる。
　第２液体１２０は、例えば、一般に公知の二次電池用の非水電解液であってもよい。このとき、当該非水電解液は、例えば、一般に公知の電解質塩（例えば、リチウムイオンとアニオンとの電解質塩、）と、電解質塩が溶解した非水溶媒と、からなる。
　非水溶媒としては、一般に公知の二次電池用の非水溶媒が、用いられうる。すなわち、非水溶媒としては、環状および鎖状の炭酸エステル、環状および鎖状のエステル、環状および鎖状のエーテル、ニトリル、環状および鎖状のスルホン、環状および鎖状のスルホキシド、など、が用いられうる。
　なお、第１液体１１０と第２液体１２０とは、互いに異なる溶媒が用いられてもよいし、互いに同じ溶媒が用いられてもよい。
　なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
　なお、第２電極２２０として、相対的に電位の低い電極を用いれば、第１電極２１０は、正極にもなりうる。
　すなわち、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であってもよい。
　第２電極２２０は、第２電極側メディエータ１２１の反応場として作用する表面を有する電極であってもよい。
　この場合、第２電極２２０として、第２液体１２０の溶媒や支持塩に対して安定な材料が用いられうる。さらに、第２電極２２０として、電極反応である電気化学反応に対して安定な材料が用いられうる。例えば、第２電極２２０として、金属（ステンレス鋼、鉄、銅、ニッケル、など）、カーボン、など、が用いられうる。
　第２電極２２０は、その表面積を増大させた構造（例えば、メッシュ、不織布、表面粗化処理板、焼結多孔体、など）であってもよい。これによれば、第２電極２２０の比表面積が大きくなる。これにより、第２電極側メディエータ１２１の酸化反応または還元反応を、より進行し易くできる。
　なお、第１電極２１０と第２電極２２０とは、互いに異なる材料の電極が用いられてもよいし、互いに同じ材料の電極が用いられてもよい。
　なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００は、隔離部４００をさらに備える。
　隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０および第２液体１２０との間を隔離する。
　隔離部４００としては、上述の実施の形態１において示された構成が、用いられうる。
　なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００は、第２循環機構５２０をさらに備えてもよい。
　第２循環機構５２０は、第２電極２２０と第２活物質３２０との間で、第２液体１２０を循環させる機構である。
　以上の構成によれば、第２液体１２０とともに第２電極側メディエータ１２１を、第２電極２２０と第２活物質３２０との間で、循環させることができる。これにより、各材料間の酸化反応および還元反応を、より効率的に、行うことができる。
　第２循環機構５２０は、例えば、配管、タンク、ポンプ、バルブ、などを備える機構であってもよい。
　第２循環機構５２０の具体的な一例としては、後述する実施の形態４の構成などが、挙げられる。
　＜充放電プロセスの説明＞
　実施の形態３におけるフロー電池３０００の充放電プロセスが、以下に、説明される。
　なお、具体的に、下記の構成である動作例が例示されながら、充放電プロセスが説明される。
　すなわち、本動作例では、第１電極２１０は、負極であり、ステンレス鋼であるとする。
　また、本動作例では、第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解したエーテル溶液であるとする。
　また、本動作例では、充電メディエータ１１１は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＣｈＭｄと表記される）であるとする。
　また、本動作例では、放電メディエータ１１２は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＤｃｈＭｄと表記される）であるとする。
　また、本動作例では、第１活物質３１０は、黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）であるとする。
　また、本動作例では、第２電極２２０は、正極であり、ステンレス鋼であるとする。
　また、本動作例では、第２液体１２０は、第２電極側メディエータ１２１が溶解したエーテル溶液であるとする。
　また、本動作例では、第２電極側メディエータ１２１は、テトラチアフルバレン（以下、ＴＴＦと表記される）であるとする。
　また、本動作例では、第２活物質３２０は、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）であるとする。
　また、本動作例では、隔離部４００は、リチウムイオン導電性の固体電解質膜であるとする。
　［充電プロセスの説明］
　まず、充電反応が、説明される。
　第１電極２１０と第２電極２２０との間に、電圧が印加されることにより、充電が行われる。
　（正極側の反応）
　電圧の印加により、正極である第２電極２２０では、第２電極側メディエータ１２１の酸化反応が起こる。すなわち、第２電極２２０の表面において、第２電極側メディエータ１２１が酸化される。これにより、第２電極２２０からフロー電池の外部に電子が放出される。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＴＴＦ　→　ＴＴＦ＋　＋　ｅ－
　ＴＴＦ＋　→　ＴＴＦ２＋　＋　ｅ－
　第２循環機構５２０により、第２電極２２０により酸化された第２電極側メディエータ１２１が、第２活物質３２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　このとき、第２電極２２０上において酸化された第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により還元される。すなわち、第２活物質３２０は、第２電極側メディエータ１２１によって、酸化される。これにより、第２活物質３２０はリチウムを放出する。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＬｉＦｅＰＯ４　＋　ＴＴＦ２＋　→　ＦｅＰＯ４　＋　Ｌｉ＋　＋　ＴＴＦ＋
　第２循環機構５２０により、第２活物質３２０により還元された第２電極側メディエータ１２１が、第２電極２２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　このとき、第２電極２２０の表面において、第２電極側メディエータ１２１が酸化される。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＴＴＦ＋　→　ＴＴＦ２＋　＋　ｅ－
　なお、発生したリチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第１液体１１０に移動しうる。
　以上のように、第２電極側メディエータ１２１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
　一方で、第２電極２２０と離れた場所に位置する第２活物質３２０が、充電状態となる。
　以上のように、第２電極２２０側においては、ＴＴＦ２＋が充電メディエータとなっている。
　完全充電状態では、第２液体１２０にはＴＴＦ２＋が存在し、第２活物質３２０はＦｅＰＯ４となる。このとき、充電電位は、ＴＴＦ２＋への酸化電位で決定される。
　（負極側の反応）
　電圧の印加により、負極である第１電極２１０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第１電極２１０上では、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２との還元反応が起こる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＣｈＭｄ　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－　→　ＣｈＭｄ・Ｌｉ
　ＤｃｈＭｄ　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－　→　ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
　第１循環機構５１０により、第１電極２１０により還元された充電メディエータ１１１が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　このとき、第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを吸蔵して、Ｃ６Ｌｉとなる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　６Ｃ　＋　ＣｈＭｄ・Ｌｉ　→　Ｃ６Ｌｉ　＋　ＣｈＭｄ
　第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により酸化された充電メディエータ１１１が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　以上のように、充電メディエータ１１１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
　一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０、充電状態となる。
　以上の充電反応は、第１活物質３１０が完全充電状態となるか、もしくは、第２活物質３２０が完全充電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
　［放電プロセスの説明］
　次に、満充電からの放電反応が、説明される。
　満充電では、第１活物質３１０と第２活物質３２０とは、充電状態となっている。
　放電反応では、第１電極２１０と第２電極２２０との間から、電力が取り出される。
　（正極側の反応）
　電池の放電により、正極である第２電極２２０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第２電極２２０上では、第２電極側メディエータ１２１の還元反応が起こる。すなわち、第２電極２２０の表面において、第２電極側メディエータ１２１が還元される。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＴＴＦ２＋　＋　ｅ－　→　ＴＴＦ＋
　ＴＴＦ＋　＋　ｅ－　→　ＴＴＦ
　第２循環機構５２０により、第２電極２２０により還元された第２電極側メディエータ１２１が、第２活物質３２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　このとき、第２電極２２０上において還元された第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により、酸化される。すなわち、第２活物質３２０は、第２電極側メディエータ１２１により、還元される。これにより、第２活物質３２０は、リチウムを吸蔵する。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＦｅＰＯ４　＋　Ｌｉ＋　＋　ＴＴＦ　→　ＬｉＦｅＰＯ４　＋　ＴＴＦ＋
　第２循環機構５２０により、第２活物質３２０により酸化された第２電極側メディエータ１２１が、第２電極２２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　このとき、第２電極２２０の表面において、第２電極側メディエータ１２１が還元される。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＴＴＦ＋　＋　ｅ－　→　ＴＴＦ
　なお、リチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第１液体１１０から供給されうる。
　以上のように、第２電極側メディエータ１２１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
　一方で、第２電極２２０と離れた場所に位置する第２活物質３２０が、放電状態となる。
　以上のように、第２電極２２０側においては、ＴＴＦが放電メディエータとなっている。
　完全放電状態では、第２液体１２０にはＴＴＦが存在し、第２活物質３２０はＬｉＦｅＰＯ４となる。このとき、放電電位は、ＴＴＦへの還元電位で決定される。
　（負極側の反応）
　電池の放電により、負極である第１電極２１０上では、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２との酸化反応が起こる。これにより、第１電極２１０からフロー電池の外部に電子が放出される。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ　→　ＤｃｈＭｄ　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－
　ＣｈＭｄ・Ｌｉ　→　ＣｈＭｄ　＋　Ｌｉ＋　＋　ｅ－
　第１循環機構５１０により、第１電極２１０により酸化された放電メディエータ１１２が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　このとき、第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　Ｃ６Ｌｉ　＋　ＤｃｈＭｄ　→　６Ｃ　＋　ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
　第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により還元された放電メディエータ１１２が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
　以上のように、放電メディエータ１１２は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
　一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０が、放電状態となる。
　以上の放電反応は、第１活物質３１０が完全放電状態となるか、もしくは、第２活物質３２０が完全放電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
　＜エネルギー密度の推算＞
　実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
　図６と図１２と図１３と図１４と図１５は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
　図６と図１２とには、実施の形態３におけるフロー電池３０００の上述の動作例の条件で、かつ、充電メディエータ１１１がビフェニルまたはフェナントレンであり、かつ、放電メディエータ１１２が２，２’－ビピリジルまたはｔｒａｎｓ－スティルベンである場合のエネルギー密度の推算結果が示されている。
　充電メディエータ１１１がビフェニルまたはフェナントレンであり、かつ、放電メディエータ１１２が２，２’－ビピリジルである場合には、フロー電池エネルギー密度は、５７０Ｗｈ／Ｌと推算される。
　充電メディエータ１１１がビフェニルまたはフェナントレンであり、かつ、放電メディエータ１１２がｔｒａｎｓ－スティルベンである場合には、フロー電池エネルギー密度は、５８９Ｗｈ／Ｌと推算される。
　これらに対して、従来のフロー電池（バナジウムを利用）の理論エネルギー密度は、３８Ｗｈ／Ｌ程度である。この結果から、従来のフロー電池と比較して、本開示のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
　（実施の形態４）
　以下、実施の形態４が説明される。なお、上述の実施の形態１から３のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
　図７は、実施の形態４におけるフロー電池４０００の概略構成を示す模式図である。
　実施の形態４におけるフロー電池４０００は、上述の実施の形態３におけるフロー電池３０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
　まず、実施の形態４におけるフロー電池４０００は、上述の実施の形態２において示された第１循環機構５１０の構成を備える。
　さらに、実施の形態４におけるフロー電池４０００は、上述の実施の形態２において示された、電気化学反応部６００と、正極端子２２１と、負極端子２１１と、を備える。
　さらに、実施の形態４におけるフロー電池４０００においては、第２循環機構５２０は、第２収容部５２１を備える。
　第２活物質３２０と第２液体１２０とは、第２収容部５２１に、収容される。
　第２循環機構５２０は、第２電極２２０と第２収容部５２１との間で、第２液体１２０を循環させる。
　第２収容部５２１において第２活物質３２０と第２液体１２０とが接触することにより、第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により、酸化および還元される。
　以上の構成によれば、第２収容部５２１において、第２液体１２０と第２活物質３２０とを、接触させることができる。これにより、例えば、第２液体１２０と第２活物質３２０との接触面積を、より大きくできる。また、第２液体１２０と第２活物質３２０との接触時間を、より長くできる。このため、第２活物質３２０による第２電極側メディエータ１２１の酸化反応および還元反応を、より効率的に、行うことができる。
　なお、実施の形態４においては、第２収容部５２１は、例えば、タンクであってもよい。
　また、第２収容部５２１は、例えば、充填された第２活物質３２０の隙間に、第２電極側メディエータ１２１が溶解した第２液体１２０を、収容していてもよい。
　また、図７に示されるように、実施の形態４におけるフロー電池４０００においては、第２循環機構５２０は、配管５２３と、配管５２４と、ポンプ５２５と、を備えてもよい。
　配管５２４の一端は、正極室６２０と負極室６１０とのうち、第２電極２２０が配置される方（図７に示される例では、正極室６２０）に、接続される。
　配管５２４の別の一端は、第２収容部５２１の第２液体１２０の流入口側に、接続される。
　配管５２３の一端は、第２収容部５２１の第２液体１２０の流出口側に、接続される。
　配管５２３の別の一端は、正極室６２０と負極室６１０とのうち、第２電極２２０が配置される方（図７に示される例では、正極室６２０）に、接続される。
　ポンプ５２５は、例えば、配管５２４に設けられる。もしくは、ポンプ５２５は、配管５２３に設けられてもよい。
　なお、実施の形態４におけるフロー電池４０００においては、第２循環機構５２０は、第２透過抑制部５２２を備えてもよい。
　第２透過抑制部５２２は、第２活物質３２０の透過を抑制する。
　第２透過抑制部５２２は、第２液体１２０が第２収容部５２１から第２電極２２０に流出する経路（図７に示される例では、配管５２３）に、設けられる。
　以上の構成によれば、第２活物質３２０が第２収容部５２１以外（例えば、第２電極２２０側）へ流出することを抑制できる。すなわち、第２活物質３２０は、第２収容部５２１に留まる。これにより、第２活物質３２０そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第２循環機構５２０の部材（例えば、配管）の内部の第２活物質３２０による目詰まりを防止できる。また、第２活物質３２０が第２電極２２０側に流出することによる抵抗損失の発生を防止できる。
　第２透過抑制部５２２は、例えば、第２収容部５２１と配管５２３との接合部に、設けられてもよい。
　第２透過抑制部５２２は、例えば、第２活物質３２０を濾過するフィルターであってもよい。このとき、フィルターは、第２活物質３２０の粒子の最小粒径よりも小さい孔を有する部材であってもよい。フィルターの材料としては、第２活物質３２０および第２液体１２０などと反応しない材料が用いられうる。フィルターは、例えば、ガラス繊維濾紙、ポリプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、金属リチウムと反応しない金属メッシュ、など、であってもよい。
　以上の構成によれば、第２収容部５２１の内部において、第２液体１２０の流動とともに、第２活物質３２０の流動が生じても、第２活物質３２０が第２収容部５２１から流出することを防止できる。
　図７に示される例では、第２収容部５２１に収容されている第２液体１２０は、第２透過抑制部５２２と配管５２３とを通過して、正極室６２０に、供給される。
　これにより、第２液体１２０に溶解している第２電極側メディエータ１２１は、第２電極２２０により、酸化または還元される。
　その後、酸化または還元された第２電極側メディエータ１２１が溶解した第２液体１２０は、配管５２４とポンプ５２５とを通過して、第２収容部５２１に、供給される。
　これにより、第２液体１２０に溶解している第２電極側メディエータ１２１が、第２活物質３２０により、酸化または還元される。
　なお、第２液体１２０の循環の制御は、例えば、ポンプ５２５により行われてもよい。すなわち、ポンプ５２５により、適宜、第２液体１２０の供給の開始、または、供給の停止、または、供給量などの調整、が行われる。
　もしくは、第２液体１２０の循環の制御は、ポンプ５２５とは異なる別の手段（例えば、バルブなど）により、行われてもよい。
　なお、図７においては、一例として、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であるとして、表記されている。
　ここで、第２電極２２０として、相対的に電位の低い電極を用いれば、第１電極２１０は、正極にもなりうる。
　すなわち、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であってもよい。
　（実施の形態５）
　以下、実施の形態５が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態５におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態５におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、亜鉛を含む。
　以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
　また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態５においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵した亜鉛（すなわち、充電時に生成されるＬｉＺｎ合金）の組成は、ＬｉＺｎ、Ｌｉ２Ｚｎ３、ＬｉＺｎ２、Ｌｉ２Ｚｎ５、ＬｉＺｎ４、のうちの少なくとも１つであってもよい。
　第１活物質３１０として、亜鉛を用いた場合、亜鉛がリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、亜鉛とリチウムとが反応してＬｉＺｎ合金となる）。このとき、このＬｉＺｎ合金の電位は、０．２Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＺｎ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＺｎ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
　また、実施の形態５においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ベンジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＺｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
　また、実施の形態５においては、放電メディエータ１１２は、１，１０－フェナントロリン、２，２’－ビピリジル、ベンゾフェノン、ｔｒａｎｓ－スティルベン、４，４’－ビピリジル、３，３’－ビピリジル、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＺｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
　また、実施の形態５においては、放電メディエータ１１２は、２，２’－ビピリジル、ｔｒａｎｓ－スティルベン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＺｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　＜充放電プロセスの説明＞
　実施の形態５におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
　なお、本動作例では、第１活物質３１０は、亜鉛（ＬｉＺｎ）であるとする。
　また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
　［充電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０である亜鉛はリチウムと反応して、ＬｉＺｎとなる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　Ｚｎ　＋　ＣｈＭｄ・Ｌｉ　→　ＬｉＺｎ　＋　ＣｈＭｄ
　［放電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＬｉＺｎ　＋　ＤｃｈＭｄ　→　Ｚｎ　＋　ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
　＜エネルギー密度の推算＞
　実施の形態５におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
　図１６および図１７は、実施の形態５におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
　図１６および図１７に示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態５のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
　（実施の形態６）
　以下、実施の形態６が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態６におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態６におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、スズを含む。
　以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
　また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態６においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵したスズ（すなわち、充電時に生成されるＬｉＳｎ合金）の組成は、ＬｉＳｎ、Ｌｉ２Ｓｎ５、Ｌｉ５Ｓｎ２、Ｌｉ７Ｓｎ２、Ｌｉ７Ｓｎ３、Ｌｉ１３Ｓｎ５、Ｌｉ２２Ｓｎ５、のうちの少なくとも１つであってもよい。
　第１活物質３１０として、スズを用いた場合、スズがリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、スズとリチウムとが反応してＬｉＳｎ合金となる）。このとき、このＬｉＳｎ合金の電位は、０．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＳｎ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＳｎ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
　また、実施の形態６においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、２，２’－ビピリジル、ｔｒａｎｓ－スティルベン、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
　また、実施の形態６においては、放電メディエータ１１２は、１，１０－フェナントロリン、ベンゾフェノン、４，４’－ビピリジル、３，３’－ビピリジル、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、アセトフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
　また、実施の形態６においては、放電メディエータ１１２は、ベンゾフェノン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　＜充放電プロセスの説明＞
　実施の形態６におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
　なお、本動作例では、第１活物質３１０は、スズ（ＬｉＳｎ）であるとする。
　また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
　［充電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０であるスズはリチウムと反応して、ＬｉＳｎとなる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　Ｓｎ　＋　ＣｈＭｄ・Ｌｉ　→　ＬｉＳｎ　＋　ＣｈＭｄ
　［放電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＬｉＳｎ　＋　ＤｃｈＭｄ　→　Ｓｎ　＋　ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
　＜エネルギー密度の推算＞
　実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
　図１８と図１９と図２０と図２１は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
　図１８と図１９と図２０と図２１とに示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態６のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
　（実施の形態７）
　以下、実施の形態７が説明される。なお、上述の実施の形態１から５のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態７におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態７におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、ゲルマニウムを含む。
　以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
　また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態７においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵したゲルマニウム（すなわち、充電時に生成されるＬｉＧｅ合金）の組成は、ＧｅＬｉ３、Ｇｅ５Ｌｉ２２、のうちの少なくとも１つであってもよい。
　第１活物質３１０として、ゲルマニウムを用いた場合、ゲルマニウムがリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、ゲルマニウムとリチウムとが反応してＬｉＧｅ合金となる）。このとき、このＬｉＧｅ合金の電位は、０．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＧｅ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＧｅ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
　また、実施の形態７においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、２，２’－ビピリジル、ｔｒａｎｓ－スティルベン、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＧｅ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
　また、実施の形態７においては、放電メディエータ１１２は、１，１０－フェナントロリン、ベンゾフェノン、４，４’－ビピリジル、３，３’－ビピリジル、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、アセトフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＧｅ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
　また、実施の形態７においては、放電メディエータ１１２は、ベンゾフェノン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＧｅ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　＜充放電プロセスの説明＞
　実施の形態７におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
　なお、本動作例では、第１活物質３１０は、ゲルマニウム（ＧｅＬｉ３）であるとする。
　また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
　［充電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０であるゲルマニウムはリチウムと反応して、ＧｅＬｉ３となる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　Ｇｅ　＋　３ＣｈＭｄ・Ｌｉ　→　ＧｅＬｉ３　＋　３ＣｈＭｄ
　［放電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＧｅＬｉ３　＋　３ＤｃｈＭｄ　→　Ｇｅ　＋　３ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
　＜エネルギー密度の推算＞
　実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
　図２２と図２３と図２４と図２５は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
　図２２と図２３と図２４と図２５とに示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態７のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
　（実施の形態８）
　以下、実施の形態８が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態８におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態８におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、アルミニウムを含む。
　以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
　また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態８においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵したアルミニウム（すなわち、充電時に生成されるＬｉＡｌ合金）の組成は、ＬｉＡｌであってもよい。
　第１活物質３１０として、アルミニウムを用いた場合、アルミニウムがリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、アルミニウムとリチウムとが反応してＬｉＡｌ合金となる）。このとき、このＬｉＡｌ合金の電位は、０．４Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＡｌ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＡｌ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
　また、実施の形態８においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ｔｒａｎｓ－スティルベン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＡｌ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
　また、実施の形態８においては、放電メディエータ１１２は、１，１０－フェナントロリン、２，２’－ビピリジル、ベンゾフェノン、４，４’－ビピリジル、３，３’－ビピリジル、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＡｌ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
　また、実施の形態８においては、放電メディエータ１１２は、２，２’－ビピリジル、ベンゾフェノン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＡｌ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　＜充放電プロセスの説明＞
　実施の形態８におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
　なお、本動作例では、第１活物質３１０は、アルミニウム（ＬｉＡｌ）であるとする。
　また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
　［充電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０であるアルミニウムはリチウムと反応して、ＬｉＡｌとなる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　Ａｌ　＋　ＣｈＭｄ・Ｌｉ　→　ＬｉＡｌ　＋　ＣｈＭｄ
　［放電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　ＬｉＡｌ　＋　ＤｃｈＭｄ　→　Ａｌ　＋　ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
　＜エネルギー密度の推算＞
　実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
　図２６と図２７と図２８と図２９は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
　図２６と図２７と図２８と図２９とに示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態８のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
　（実施の形態９）
　以下、実施の形態９が説明される。なお、上述の実施の形態１から５のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態９におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態９におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、ケイ素を含む。
　以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
　また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態９においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵したケイ素（すなわち、充電時に生成されるＬｉＳｉ合金）の組成は、Ｌｉ７Ｓｉ３、Ｌｉ１２Ｓｉ７、Ｌｉ１３Ｓｉ４、Ｌｉ２２Ｓｉ５、のうちの少なくとも１つであってもよい。
　第１活物質３１０として、ケイ素を用いた場合、ケイ素がリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、ケイ素とリチウムとが反応してＬｉＳｉ合金となる）。このとき、このＬｉＳｉ合金の電位は、０．４Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＳｉ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＳｉ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
　また、実施の形態９においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ｔｒａｎｓ－スティルベン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｉ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
　また、実施の形態９においては、放電メディエータ１１２は、１，１０－フェナントロリン、２，２’－ビピリジル、ベンゾフェノン、４，４’－ビピリジル、３，３’－ビピリジル、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｉ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
　また、実施の形態９においては、放電メディエータ１１２は、２，２’－ビピリジル、ベンゾフェノン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
　以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｉ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　＜充放電プロセスの説明＞
　実施の形態９におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
　なお、本動作例では、第１活物質３１０は、ケイ素（Ｌｉ７Ｓｉ３）であるとする。
　また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
　［充電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０であるケイ素はリチウムと反応して、Ｌｉ７Ｓｉ３となる。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　３Ｓｉ　＋　７ＣｈＭｄ・Ｌｉ　→　Ｌｉ７Ｓｉ３　＋　７ＣｈＭｄ
　［放電プロセスにおける負極側の反応］
　第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
　例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
　Ｌｉ７Ｓｉ３　＋　７ＤｃｈＭｄ　→　３Ｓｉ　＋　７ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
　＜エネルギー密度の推算＞
　実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
　図３０と図３１と図３２と図３３は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
　図３０と図３１と図３２と図３３とに示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態９のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
　（実施の形態１０）
　以下、実施の形態１０が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態１０におけるフロー電池は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態１０におけるフロー電池は、第１液体１１０と、第１電極２１０と、第１活物質３１０と、第２液体１２０と、第２電極２２０と、電解質塩と、を備える。
　第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した液体である。
　第１電極２１０は、第１液体１１０に浸漬される電極である。
　第１活物質３１０は、第１液体１１０に浸漬される活物質である。
　第２電極２２０は、第１電極２１０の対極である。第２電極２２０は、第２液体１２０に浸漬される電極である。
　充電メディエータ１１１の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、低い。
　放電メディエータ１１２の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、高い。
　電解質塩は、第１液体１１０と第２液体１２０とのうちの少なくとも一方に溶解している。
　第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第１液体１１０における充電メディエータ１１１の濃度以下である。
　以上の構成によれば、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。すなわち、第１液体１１０において電解質塩の濃度を充電メディエータ１１１の濃度以下に設定することで、充電メディエータ１１１の有する平衡電位を、より維持することができる。言い換えれば、充電メディエータ１１１の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、抑制できる。これにより、充電メディエータ１１１の平衡電位が第１活物質３１０の平衡電位よりも高くなってしまうことを、抑制できる。このため、充電メディエータ１１１によって第１活物質３１０の還元を行うことができる。したがって、第１活物質３１０の容量を利用したフロー電池を実現できる。この結果、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
　また、以上の構成によれば、第１液体１１０と第２液体１２０とのうちの少なくとも一方である液体に電解質塩を溶解させることで、当該液体のイオン伝導性を高めることができる。
　なお、実施の形態１０においては、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第１液体１１０における充電メディエータ１１１の濃度よりも小さくてもよい。
　以上の構成によれば、充電メディエータ１１１の有する平衡電位を、より維持することができる。言い換えれば、充電メディエータ１１１の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、より抑制できる。この結果、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１０においては、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第１液体１１０における放電メディエータ１１２の濃度以下であってもよい。
　以上の構成によれば、より高い電池電圧（放電電圧）を有し、かつ、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。すなわち、第１液体１１０において電解質塩の濃度を放電メディエータ１１２の濃度以下に設定することで、放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる。言い換えれば、放電メディエータ１１２の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、抑制できる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１０においては、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第１液体１１０における放電メディエータ１１２の濃度よりも小さくてもよい。
　以上の構成によれば、放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる。言い換えれば、放電メディエータ１１２の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、より抑制できる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１０におけるフロー電池は、隔離部４００を、さらに備えてもよい。
　隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０および第２液体１２０との間を隔離する。
　このとき、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第２液体１２０における電解質塩の濃度よりも、低くてもよい。
　以上の構成によれば、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる（平衡電位の変動を、より低減できる）。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。また、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１０においては、電解質塩は、第２液体１２０に溶解していてもよい。このとき、電解質塩は、第１液体１１０に溶解していなくてもよい。すなわち、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、０Ｍであってもよい。
　以上の構成によれば、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる（平衡電位の変動を、より低減できる）。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。また、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１０においては、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
　なお、実施の形態１０においては、電解質塩は、リチウム塩であってもよい。当該リチウム塩としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２、など、が使用されうる。リチウム塩として、これらから選択される１種のリチウム塩が、単独で、使用されうる。もしくは、リチウム塩として、これらから選択される２種以上のリチウム塩の混合物が、使用されうる。
　なお、実施の形態１０においては、電解質塩は、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、からなる群より選ばれる少なくとも１つであってもよい。
　図３４と図３５と図３６と図３７は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。
　２－メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）溶液に、縮合芳香族化合物であるビフェニルと電解質塩とを、各図に示されるモル濃度（Ｍ）で、それぞれ溶解させて、各サンプルを準備した。図３４に示されるサンプルおいては、電解質塩として、ＬｉＢＦ４が用いられた。図３５に示されるサンプルおいては、電解質塩として、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２が用いられた。図３６に示されるサンプルおいては、電解質塩として、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２が用いられた。図３７に示されるサンプルおいては、電解質塩として、ＬｉＣＦ３ＳＯ３が用いられた。これらの各サンプルを注液した電位測定用セルを作製して、それぞれの電位を測定した。各図には、リチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。
　図３４～図３７に示されるように、電解質塩の濃度がビフェニルの濃度よりも大きい場合には、電解質塩濃度が増えるほど、金属リチウム電位に対するビフェニルの平衡電位は、上昇することがわかった。
　一方で、電解質塩の濃度がビフェニルの濃度以下である場合には、ビフェニルの平衡電位の大幅な上昇は、抑制されることがわかった。例えば、電解質塩の濃度がビフェニルの濃度以下である場合には、ビフェニルの平衡電位を、０．２Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋以下に、維持することができる。
　図３８は、ｔｒａｎｓ－スティルベン溶液の電位の測定結果を示す図である。
　２－メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）溶液に、縮合芳香族化合物であるｔｒａｎｓ－スティルベンと電解質塩であるＬｉＢＦ４とを、図３８に示されるモル濃度（Ｍ）で、それぞれ溶解させて、各サンプルを準備した。これらの各サンプルを注液した電位測定用セルを作製して、それぞれの電位を測定した。図３８には、リチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。
　図３８に示されるように、電解質塩の濃度がｔｒａｎｓ－スティルベンの濃度よりも大きい場合には、電解質塩濃度が増えるほど、金属リチウム電位に対するｔｒａｎｓ－スティルベンの平衡電位は、上昇することがわかった。
　一方で、電解質塩の濃度がｔｒａｎｓ－スティルベンの濃度以下である場合には、ｔｒａｎｓ－スティルベンの平衡電位の大幅な上昇は、抑制されることがわかった。例えば、電解質塩の濃度がｔｒａｎｓ－スティルベンの濃度以下である場合には、ｔｒａｎｓ－スティルベンの平衡電位を、０．２～０．６Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋の範囲に、維持することができる。
　＜エネルギー密度の推算＞
　実施の形態１０におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
　図３９は、実施の形態１０におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
　図３９には、実施の形態３におけるフロー電池３０００の上述の充放電プロセスの説明において示された動作例の条件で、かつ、負極の充電メディエータ１１１がビフェニルであり、かつ、負極の放電メディエータ１１２がｔｒａｎｓ－スティルベンである場合のエネルギー密度の推算結果が示されている。
　なお、図３９には示される計算例においては、第１液体１１０におけるビフェニルの濃度は、０．１Ｍとした。また、第１液体１１０におけるｔｒａｎｓ－スティルベンの濃度は、０．１Ｍとした。
　図３９における「計算例Ａ」は、第１液体１１０に電解質塩が溶解されていない条件での計算例である。「計算例Ａ」の条件であれば、負極の充電メディエータと負極の放電メディエータとの電位の上昇（電解質塩に起因する上昇）は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．１Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５８９Ｗｈ／Ｌと推算される。
　図３９における「計算例Ｂ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＢＦ４が「０．０５Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｂ」の条件であれば、負極の充電メディエータと負極の放電メディエータとの電位の僅かな上昇（電解質塩に起因する上昇）が生じるが、電位の大幅な上昇は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．０７Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５８４Ｗｈ／Ｌと推算される。また、第１液体１１０には電解質塩が溶解されることにより、第１液体１１０のイオン伝導度が向上する。
　図３９における「計算例Ｃ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＢＦ４が「０．１Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｃ」の条件であれば、負極の充電メディエータと負極の放電メディエータとの電位の僅かな上昇（電解質塩に起因する上昇）が生じるが、電位の大幅な上昇は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（２．９８Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５６７Ｗｈ／Ｌと推算される。また、第１液体１１０には電解質塩が溶解されることにより、第１液体１１０のイオン伝導度が向上する。
　図３９における「計算例Ｄ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＢＦ４が「１Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｄ」の条件では、電解質塩に起因して、負極の放電メディエータ（ｔｒａｎｓ－スティルベン）の電位が１．３ＶｖｓＬｉ／Ｌｉ＋まで大幅に上昇する。このため、フロー電池の放電電圧は、２．１Ｖまで低下する。また、電解質塩に起因して、負極の充電メディエータ（ビフェニル）の電位も１．２ＶｖｓＬｉ／Ｌｉ＋まで大幅に上昇する。このため、負極の充電メディエータの平衡電位が、第１活物質３１０（黒鉛：Ｃ６Ｌｉ）の平衡電位（０．１５ＶｖｓＬｉ／Ｌｉ＋）よりも、高くなる。このため、充電プロセスにおいては、充電メディエータが第１電極２１０で還元されても、続いて、充電メディエータによって第１活物質３１０は還元されない（Ｃ６Ｌｉは形成されない）。したがって、第１活物質３１０の容量を活用することができない。このため、第１液体１１０に溶解しているメディエータしか電池容量に寄与しない。この結果、電池容量とエネルギー密度の大幅な低下が推算される。
　（実施の形態１１）
　以下、実施の形態１１が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態１１におけるフロー電池は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態１１におけるフロー電池は、第１液体１１０と、第１電極２１０と、第１活物質３１０と、を備える。
　第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２と電解質塩とが溶解した液体である。
　第１電極２１０は、第１液体１１０に浸漬される電極である。
　第１活物質３１０は、第１液体１１０に浸漬される活物質である。
　充電メディエータ１１１の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、低い。
　放電メディエータ１１２の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、高い。
　第１液体１１０に溶解している電解質塩は、ＬｉＰＦ６である。
　以上の構成によれば、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。すなわち、第１液体１１０において電解質塩をＬｉＰＦ６とすることで、充電メディエータ１１１の濃度に対して電解質塩濃度を任意に設定しても、充電メディエータ１１１の有する平衡電位を、維持することができる。言い換えれば、充電メディエータ１１１の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を抑制しながら、十分な量のＬｉＰＦ６の添加によるイオン伝導性の向上を実現できる。これにより、イオン伝導性を高めながら、充電メディエータ１１１の平衡電位が第１活物質３１０の平衡電位よりも高くなってしまうことを、抑制できる。このため、充電メディエータ１１１によって第１活物質３１０の還元を行うことができる。したがって、第１活物質３１０の容量を利用したフロー電池を実現できる。この結果、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
　また、以上の構成によれば、より高い電池電圧（放電電圧）を有し、かつ、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。すなわち、第１液体１１０において電解質塩をＬｉＰＦ６とすることで、放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、維持することができる。言い換えれば、放電メディエータ１１２の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、抑制しながら、十分な量のＬｉＰＦ６の添加によるイオン伝導性の向上を実現できる。これにより、イオン伝導性を高めながら、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１１におけるフロー電池は、第２液体１２０と、第２電極２２０と、をさらに備えてもよい。
　第２電極２２０は、第１電極２１０の対極である。第２電極２２０は、第２液体１２０に浸漬される電極である。
　このとき、電解質塩であるＬｉＰＦ６は、第２液体１２０に溶解していてもよい。
　以上の構成によれば、第１液体１１０と第２液体１２０とのうちの少なくとも一方である液体に電解質塩としてＬｉＰＦ６を溶解させることで、当該液体のイオン伝導性を高めることができる。
　なお、実施の形態１１におけるフロー電池は、隔離部４００を、さらに備えてもよい。隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０および第２液体１２０との間を隔離する。
　以上の構成によれば、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる（平衡電位の変動を、より低減できる）。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。また、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
　なお、実施の形態１１においては、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
　図４０は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。
　２－メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）溶液に、縮合芳香族化合物であるビフェニルと電解質塩であるＬｉＰＦ６とを、図４０に示されるモル濃度（Ｍ）で、それぞれ溶解させて、各サンプルを準備した。これらの各サンプルを注液した電位測定用セルを作製して、それぞれの電位を測定した。図４０には、リチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。図４０に示されるように、電解質塩ＬｉＰＦ６濃度がビフェニルの濃度よりも大きい場合（および、小さい場合）でも、金属リチウム電位に対するビフェニルの平衡電位は、０．２Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋以下に、維持することができる。
　図４１は、ｔｒａｎｓ－スティルベン溶液の電位の測定結果を示す図である。
　２－メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）溶液に、縮合芳香族化合物であるｔｒａｎｓ－スティルベンと電解質塩であるＬｉＰＦ６とを、図４１に示されるモル濃度（Ｍ）で、それぞれ溶解させて、各サンプルを準備した。これらの各サンプルを注液した電位測定用セルを作製して、それぞれの電位を測定した。図４１には、リチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。図４１に示されるように、電解質塩ＬｉＰＦ６濃度がｔｒａｎｓ－スティルベンの濃度よりも大きい場合（および、小さい場合）でも、金属リチウム電位に対するｔｒａｎｓ－スティルベンの平衡電位は、０．３Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋の前後に、維持することができる。
　＜エネルギー密度の推算＞
　実施の形態１１におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
　図４２は、実施の形態１１におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
　図４２には、実施の形態３におけるフロー電池３０００の上述の充放電プロセスの説明において示された動作例の条件で、かつ、負極の充電メディエータ１１１がビフェニルであり、かつ、負極の放電メディエータ１１２がｔｒａｎｓ－スティルベンである場合のエネルギー密度の推算結果が示されている。
　なお、図４２には示される計算例においては、第１液体１１０におけるビフェニルの濃度は、０．１Ｍとした。また、第１液体１１０におけるｔｒａｎｓ－スティルベンの濃度は、０．１Ｍとした。
　図４２における「計算例Ｅ」は、第１液体１１０に電解質塩が溶解されていない条件での計算例である。「計算例Ｅ」の条件であれば、負極の充電メディエータと負極の放電メディエータとの電位の上昇（電解質塩に起因する上昇）は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．１Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５８９Ｗｈ／Ｌと推算される。
　図４２における「計算例Ｆ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＰＦ６が「１Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｆ」の条件であれば、負極の充電メディエータは僅かな上昇が生じ、一方、負極の放電メディエータの電位の僅かな低下が生じ、電位の大幅な変化は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．１１Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５９１Ｗｈ／Ｌと推算される。また、第１液体１１０には電解質塩が溶解されることにより、第１液体１１０のイオン伝導度が向上する。
　図４２における「計算例Ｇ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＰＦ６が「０．１Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｇ」の条件であれば、負極の充電メディエータは僅かな上昇が生じ、一方、負極の放電メディエータの電位の僅かな低下が生じ、電位の大幅な変化は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．１５Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５９９Ｗｈ／Ｌと推算される。また、第１液体１１０には電解質塩が溶解されることにより、第１液体１１０のイオン伝導度が向上する。
　（実施の形態１２）
　以下、実施の形態１２が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
　実施の形態１２におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４のいずれかにおけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
　すなわち、実施の形態１２におけるフロー電池においては、第１液体１１０は、テトラヒドロフラン、２メチル－テトラヒドロフラン、１，２ジメトキシエタン、２，５－ジメチルテトラヒドロフラン、ジエトキシエタン、ジブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、３メチルスルホラン、テトラヒドロフルフリルアミン、からなる群より選ばれる少なくとも１種に、縮合芳香族化合物を溶解させたものである。
　以上の構成によれば、縮合芳香族化合物と対になってリチウムから放出される溶媒和電子を安定化させる作用を有しながら、リチウム（例えば、リチウム金属）を溶解することができる第１液体１１０を実現できる。
　図４３は、第１液体のサンプルを示す図である。
　図４３に示される各サンプル（溶媒）に、縮合芳香族化合物としてビフェニルを用い０．１Ｍの濃度で溶解させ調整した各溶液に、リチウム金属片を投入した。それぞれの溶液について、静置後に、目視で、リチウム金属の溶解性を確認した。
　リチウム金属が溶媒和電子を溶液に渡してリチウムイオンとなって溶解すると、無色であった溶液は有色に変化する。このように、リチウム金属が消滅することにより、リチウム金属の溶解の有無を判断できる。
　図４３において、リチウム金属の溶解が確認できたサンプルについては、「○」が表記されている。また、図４３において、リチウム金属の溶解が確認できなかったサンプルについては、「×」が表記されている。
　また、リチウム金属が溶解した溶液に、短冊状に整形した黒鉛電極（Ｃｕ箔上に黒鉛粉末を塗布後、圧延したもの）を、４日間、浸漬した。その後、黒鉛電極を引き上げて、黒鉛電極における色の変化および表面状態を観察した。
　リチウム金属が溶解した溶液によって、黒鉛が還元されて、リチウムが挿入されることで、黒鉛電極の色あるいは表面状態が変化する。これにより、それぞれの溶液が、黒鉛に対する還元能を備えているかを判断できる。
　図４３において、黒鉛へのリチウム挿入が確認できたサンプルについては、「○」が表記されている。また、図４３において、黒鉛へのリチウム挿入が確認できなかったサンプルについては、「×」が表記されている。
　図４３に示されるサンプルの中で、２メチル－テトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）を用いた場合には、黒鉛の全面が完全に金色に変化した。また、２，５ジメルテトラヒドロフランまたはＤＢＥを用いた場合には、黒鉛の一部が金色に変化した。金色はＣ６Ｌｉの色であることから、これらの色の変化からＣ６Ｌｉが形成されたと考えられる。
　他のリチウムが溶解する溶液を用いた場合でも、ほとんどの溶液中でリチウムが黒鉛層間にリチウムが挿入されていると考えられる証拠である色変化（例えば、青、茶、など）および表面形状の変化が生じていた。
　図４４は、第１液体の別のサンプルを示す図である。
　図４４に示される各サンプルは、図４４に示される溶媒Ｘと溶媒Ｙとを各体積混合比で混合したものである。
　図４４に示される各サンプルについても、上述の図４３に示されるサンプルと同じ実験を行い、リチウム金属の溶解の有無と、黒鉛へのリチウム挿入の有無とを、確認した。
　図４３に示されるように、ジブトキシメタン、アニソール、フェネトールは、単独で用いた場合には、リチウム金属の溶解能を示さなかった。しかし、図４４に示されるように、ジブトキシエタンと混合することで、ジブトキシメタン、アニソール、フェネトールは、リチウム金属の溶解能を示すようになった。
　このように、リチウム金属の溶解能を示す溶媒を共存させることで、リチウム金属の溶解能を示さない溶媒にも、リチウム金属の溶解能を付与することができることが確認された。
　なお、上述の実施の形態１から１２のそれぞれに記載の構成は、適宜、互いに、組み合わされてもよい。
　本開示のフロー電池は、例えば、蓄電デバイスとして好適に使用できる。
　１１０　第１液体
　１１１　充電メディエータ
　１１２　放電メディエータ
　１２０　第２液体
　１２１　第２電極側メディエータ
　２１０　第１電極
　２２０　第２電極
　３１０　第１活物質
　３２０　第２活物質
　４００　隔離部
　５１０　第１循環機構
　５１１　第１収容部
　５１２　第１透過抑制部
　５２０　第２循環機構
　５２１　第２収容部
　５２２　第２透過抑制部
　６００　電気化学反応部
　６１０　負極室
　６２０　正極室
　１０００，２０００，３０００，４０００　フロー電池

Claims (29)

  1. 　充電メディエータと放電メディエータとが溶解した第１液体と、
    　前記第１液体に浸漬される第１電極と、
    　前記第１液体に浸漬される第１活物質と、
    を備え、
    　前記充電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、低く、
    　前記放電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、高い、
    フロー電池。
  2. 　前記第１液体には、リチウムが溶解され、
    　前記第１活物質は、前記リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であり、
    　充電時においては、前記充電メディエータは前記第１電極上において還元され、かつ、前記第１電極上において還元された前記充電メディエータは前記第１活物質により酸化されるとともに前記第１活物質は前記リチウムを吸蔵し、
    　放電時においては、前記リチウムを吸蔵した前記第１活物質は前記放電メディエータを還元するとともに前記第１活物質は前記リチウムを放出し、かつ、前記第１活物質により還元された前記放電メディエータは前記第１電極上において酸化される、
    請求項１に記載のフロー電池。
  3. 　前記充電時においては、前記放電メディエータは前記第１電極上において還元され、
    　前記放電時においては、前記充電メディエータは前記第１電極上において酸化される、
    請求項２に記載のフロー電池。
  4. 　前記充電メディエータと前記放電メディエータとは、縮合芳香族化合物であり、
    　前記縮合芳香族化合物が溶解した前記第１液体は、リチウムの溶媒和電子を放出させ、前記リチウムをカチオンとして溶解する性質を有する、
    請求項１から３のいずれかに記載のフロー電池。
  5. 　前記第１活物質は、黒鉛を含み、
    　前記充電メディエータは、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
    請求項４に記載のフロー電池。
  6. 　前記第１活物質は、黒鉛を含み、
    　前記放電メディエータは、２，２’－ビピリジル、ｔｒａｎｓ－スティルベン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
    請求項４または５に記載のフロー電池。
  7. 　前記第１活物質は、亜鉛を含み、
    　前記充電メディエータは、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ベンジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
    請求項４に記載のフロー電池。
  8. 　前記第１活物質は、亜鉛を含み、
    　前記放電メディエータは、２，２’－ビピリジル、ｔｒａｎｓ－スティルベン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
    請求項４または７に記載のフロー電池。
  9. 　前記第１活物質は、スズまたはゲルマニウムを含み、
    　前記充電メディエータは、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、２，２’－ビピリジル、ｔｒａｎｓ－スティルベン、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
    請求項４に記載のフロー電池。
  10. 　前記第１活物質は、スズまたはゲルマニウムを含み、
    　前記放電メディエータは、ベンゾフェノン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
    請求項４または９に記載のフロー電池。
  11. 　前記第１活物質は、アルミニウムまたはケイ素を含む、
    　前記充電メディエータは、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ－ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ｔｒａｎｓ－スティルベン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
    請求項４に記載のフロー電池。
  12. 　前記第１活物質は、アルミニウムまたはケイ素を含む、
    　前記放電メディエータは、２，２’－ビピリジル、ベンゾフェノン、２，４’－ビピリジル、２，３’－ビピリジル、ｃｉｓ－スティルベン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
    請求項４または１１に記載のフロー電池。
  13. 　第２液体と、
    　前記第１電極の対極であり、前記第２液体に浸漬される第２電極と、
    　電解質塩と、
    をさらに備え、
    　前記電解質塩は、前記第１液体と前記第２液体とのうちの少なくとも一方に溶解しており、
    　前記第１液体における前記電解質塩の濃度は、前記第１液体における前記充電メディエータの濃度以下である、
    請求項１から１２のいずれかに記載のフロー電池。
  14. 　前記第１液体における前記電解質塩の濃度は、前記第１液体における前記放電メディエータの濃度以下である、
    請求項１３に記載のフロー電池。
  15. 　前記第１電極および前記第１液体と前記第２電極および前記第２液体との間を隔離する隔離部を、さらに備え、
    　前記第１液体における前記電解質塩の濃度は、前記第２液体における前記電解質塩の濃度よりも、低い、
    請求項１３または１４に記載のフロー電池。
  16. 　前記電解質塩は、前記第２液体に溶解しており、前記第１液体に溶解していない、
    請求項１５に記載のフロー電池。
  17. 　前記電解質塩は、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、からなる群より選ばれる少なくとも１つである、
    請求項１３から１６のいずれかに記載のフロー電池。
  18. 　前記第１液体には、電解質塩が溶解し、
    　前記電解質塩は、ＬｉＰＦ６である、
    請求項１から１２のいずれかに記載のフロー電池。
  19. 　前記第１液体は、テトラヒドロフラン、２メチル－テトラヒドロフラン、１，２ジメトキシエタン、２，５－ジメチルテトラヒドロフラン、ジエトキシエタン、ジブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、３メチルスルホラン、テトラヒドロフルフリルアミン、からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、
    請求項１から１８のいずれかに記載のフロー電池。
  20. 　第１循環機構をさらに備え、
    　前記第１循環機構は、前記第１電極と前記第１活物質との間で、前記第１液体を循環させる、
    請求項１から１９のいずれかに記載のフロー電池。
  21. 　前記第１循環機構は、第１収容部を備え、
    　前記第１活物質と前記第１液体とは、前記第１収容部に、収容され、
    　前記第１循環機構は、前記第１電極と前記第１収容部との間で、前記第１液体を循環させ、
    　前記第１収容部において前記第１活物質と前記第１液体とが接触することにより、前記第１活物質による前記充電メディエータの酸化反応と、前記第１活物質による前記放電メディエータの還元反応と、のうちの少なくとも一方が行われる、
    請求項２０に記載のフロー電池。
  22. 　前記第１循環機構は、前記第１活物質の透過を抑制する第１透過抑制部を備え、
    　前記第１透過抑制部は、前記第１液体が前記第１収容部から前記第１電極に流出する経路に、設けられる、
    請求項２１に記載のフロー電池。
  23. 　第２電極側メディエータが溶解した第２液体と、
    　前記第１電極の対極であり、前記第２液体に浸漬される第２電極と、
    　前記第２液体に浸漬される第２活物質と、
    　前記第１電極および前記第１液体と前記第２電極および前記第２液体との間を隔離する隔離部と、
    をさらに備え、
    　前記第２電極側メディエータは、前記第２電極により、酸化および還元され、
    　前記第２電極側メディエータは、前記第２活物質により、酸化および還元される、
    請求項１から２２のいずれかに記載のフロー電池。
  24. 　前記第２液体には、リチウムが溶解され、
    　前記第２活物質は、前記リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であり、
    　充電時においては、前記第２電極側メディエータは前記第２電極上において酸化され、かつ、前記第２電極上において酸化された前記第２電極側メディエータは前記第２活物質により還元されるとともに前記第２活物質は前記リチウムを放出し、
    　放電時においては、前記第２電極側メディエータは前記第２電極上において還元され、かつ、前記第２電極上において還元された前記第２電極側メディエータは前記第２活物質により酸化されるとともに前記第２活物質は前記リチウムを吸蔵する、
    請求項２３に記載のフロー電池。
  25. 　前記第２電極側メディエータは、テトラチアフルバレンである、
    請求項２３または２４に記載のフロー電池。
  26. 　前記第２活物質は、リン酸鉄リチウムを含む、
    請求項２３から２５のいずれかに記載のフロー電池。
  27. 　第２循環機構をさらに備え、
    　前記第２循環機構は、前記第２電極と前記第２活物質との間で、前記第２液体を循環させる、
    請求項２３から２６のいずれかに記載のフロー電池。
  28. 　前記第２循環機構は、第２収容部を備え、
    　前記第２活物質と前記第２液体とは、前記第２収容部に、収容され、
    　前記第２循環機構は、前記第２電極と前記第２収容部との間で、前記第２液体を循環させ、
    　前記第２収容部において前記第２活物質と前記第２液体とが接触することにより、前記第２電極側メディエータは、前記第２活物質により、酸化および還元される、
    請求項２７に記載のフロー電池。
  29. 　前記第２循環機構は、前記第２活物質の透過を抑制する第２透過抑制部を備え、
    　前記第２透過抑制部は、前記第２液体が前記第２収容部から前記第２電極に流出する経路に、設けられる、
    請求項２８に記載のフロー電池。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019193840A1 (ja) * 2018-04-06 2019-10-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池
WO2019225050A1 (ja) * 2018-05-21 2019-11-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池
WO2019230279A1 (ja) * 2018-05-30 2019-12-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 リチウム二次電池
WO2019230347A1 (ja) 2018-05-30 2019-12-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池
JP2019216091A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム
CN111712957A (zh) * 2018-05-30 2020-09-25 松下知识产权经营株式会社 液流电池
WO2020195130A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 三菱重工業株式会社 レドックスフロー電池
WO2020261793A1 (ja) * 2019-06-27 2020-12-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レドックスフロー電池
US20210280889A1 (en) * 2018-12-28 2021-09-09 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Redox flow battery

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7008193B2 (ja) * 2019-05-20 2022-01-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3540933A (en) * 1967-07-11 1970-11-17 Jan Boeke Redox fuel cell
JPS5212435A (en) * 1975-07-21 1977-01-31 Basf Ag Storage battery
JPS579072A (en) * 1980-06-17 1982-01-18 Agency Of Ind Science & Technol Redox battery
JPS6412467A (en) * 1987-07-06 1989-01-17 Mitsui Shipbuilding Eng Rebalance method of secondary battery
JP2013037856A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Sumitomo Electric Ind Ltd レドックスフロー電池
US20150255803A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-10 Oak Ridge National Laboratories Polyarene mediators for mediated redox flow battery
US20150280259A1 (en) * 2014-03-25 2015-10-01 Sandia Corporation Polyoxometalate active charge-transfer material for mediated redox flow battery
WO2015198900A1 (ja) * 2014-06-24 2015-12-30 トヨタ自動車株式会社 レドックス型燃料電池

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10297827B2 (en) * 2004-01-06 2019-05-21 Sion Power Corporation Electrochemical cell, components thereof, and methods of making and using same
US20080145721A1 (en) * 2006-12-14 2008-06-19 General Electric Company Fuel cell apparatus and associated method
GB0801198D0 (en) * 2008-01-23 2008-02-27 Acal Energy Ltd Fuel cells
US8722226B2 (en) * 2008-06-12 2014-05-13 24M Technologies, Inc. High energy density redox flow device
WO2010143634A1 (ja) 2009-06-09 2010-12-16 シャープ株式会社 レドックスフロー電池
SG10201605543SA (en) * 2011-07-21 2016-09-29 Univ Singapore A redox flow battery system
CN102983369B (zh) * 2011-09-06 2015-04-01 中国科学院物理研究所 一种碱金属液流电池及其制备方法和用途
CN102646835B (zh) * 2012-04-24 2014-12-10 中南大学 用于液流电池的氧化还原性导电聚合物液流正极
CN104716372A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 中国人民解放军63971部队 一种水系锂离子液流电池
US10079401B2 (en) * 2014-03-24 2018-09-18 Cornell University Symmetric redox flow battery containing organic redox active molecule
US10727488B2 (en) * 2014-08-11 2020-07-28 The Massachusetts Institute Of Technology Redox mediators for metal-sulfur batteries
CN104241670B (zh) * 2014-09-30 2016-06-01 北京化工大学 一种高氯酸体系沉积型全铅液流电池
JP6094558B2 (ja) * 2014-10-29 2017-03-15 株式会社豊田中央研究所 フロー電池
US10886516B2 (en) * 2015-09-15 2021-01-05 Ohio State Innovation Foundation Active membrane with controlled ion-transport
WO2017151647A1 (en) * 2016-02-29 2017-09-08 Alliance For Sustainable Energy, Llc Materials for flow battery energy storage and methods of using

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3540933A (en) * 1967-07-11 1970-11-17 Jan Boeke Redox fuel cell
JPS5212435A (en) * 1975-07-21 1977-01-31 Basf Ag Storage battery
JPS579072A (en) * 1980-06-17 1982-01-18 Agency Of Ind Science & Technol Redox battery
JPS6412467A (en) * 1987-07-06 1989-01-17 Mitsui Shipbuilding Eng Rebalance method of secondary battery
JP2013037856A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Sumitomo Electric Ind Ltd レドックスフロー電池
US20150255803A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-10 Oak Ridge National Laboratories Polyarene mediators for mediated redox flow battery
US20150280259A1 (en) * 2014-03-25 2015-10-01 Sandia Corporation Polyoxometalate active charge-transfer material for mediated redox flow battery
WO2015198900A1 (ja) * 2014-06-24 2015-12-30 トヨタ自動車株式会社 レドックス型燃料電池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3490047A4 *

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019193840A1 (ja) * 2018-04-06 2019-10-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池
US11094957B2 (en) 2018-04-06 2021-08-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Flow battery
CN110574202A (zh) * 2018-04-06 2019-12-13 松下知识产权经营株式会社 液流电池
EP3780208A4 (en) * 2018-04-06 2021-06-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. CIRCULATING BATTERY
JPWO2019193840A1 (ja) * 2018-04-06 2020-04-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池
WO2019225050A1 (ja) * 2018-05-21 2019-11-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池
US11239482B2 (en) 2018-05-21 2022-02-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Flow battery
CN110959215A (zh) * 2018-05-21 2020-04-03 松下知识产权经营株式会社 液流电池
JPWO2019225050A1 (ja) * 2018-05-21 2020-05-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池
CN111712957A (zh) * 2018-05-30 2020-09-25 松下知识产权经营株式会社 液流电池
JPWO2019230279A1 (ja) * 2018-05-30 2020-06-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 リチウム二次電池
WO2019230347A1 (ja) 2018-05-30 2019-12-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 フロー電池
WO2019230279A1 (ja) * 2018-05-30 2019-12-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 リチウム二次電池
US11322769B2 (en) 2018-05-30 2022-05-03 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Flow battery
JP2019216091A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム
JP7236696B2 (ja) 2018-06-12 2023-03-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム
US20210280889A1 (en) * 2018-12-28 2021-09-09 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Redox flow battery
JPWO2020137087A1 (ja) * 2018-12-28 2021-11-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レドックスフロー電池
WO2020195130A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 三菱重工業株式会社 レドックスフロー電池
JP2020166977A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 三菱重工業株式会社 レドックスフロー電池
JP7249847B2 (ja) 2019-03-28 2023-03-31 三菱重工業株式会社 レドックスフロー電池
WO2020261793A1 (ja) * 2019-06-27 2020-12-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レドックスフロー電池

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