WO2018066094A1 - 枠体、セルフレーム、セルスタック、およびレドックスフロー電池 - Google Patents

枠体、セルフレーム、セルスタック、およびレドックスフロー電池 Download PDF

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山口　英之
毅 寒野
本井　見二
健司 山名
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a frame, a cell frame, a cell stack, and a redox flow battery.
  • a cell frame having a bipolar plate, a positive electrode, a diaphragm, a negative electrode, and a cell frame are stacked, a cell stack in which the stacked body is sandwiched between supply and discharge plates, and a redox using the cell stack A flow battery is described.
  • the cell frame includes a bipolar plate and a frame body disposed on the outer periphery of the bipolar plate. In this configuration, one cell is formed between the bipolar plates of adjacent cell frames.
  • the frame of the present disclosure is: A frame used for a cell frame of a redox flow battery,
  • the frame has an outer periphery,
  • the outer peripheral portion has a thin region that gradually becomes thinner from the center of the frame toward the outer periphery of the frame.
  • the cell frame of the present disclosure is A frame of the present disclosure, and a bipolar plate supported by the frame.
  • the cell stack of the present disclosure is The cell frame of the present disclosure is provided.
  • the redox flow battery of the present disclosure is The cell stack of the present disclosure is provided.
  • FIG. 3 is an operation principle diagram of the redox flow battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a redox flow battery according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cell stack according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a plan view of a cell frame according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view of a cell stack according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view of a cell stack according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view of a cell stack according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view of a cell stack according to Embodiment 4.
  • FIG. 9 is a partial longitudinal sectional view of a cell stack according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a partial longitudinal sectional view of a cell stack according to a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view of a cell frame according to a seventh embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view of a cell frame according to an eighth embodiment.
  • 10 is a plan view of a cell frame according to Embodiment 9. FIG.
  • the cross-sectional shape along the thickness direction of the outer periphery when viewed in plan is a rectangle. Therefore, when laminating a plurality of cell frames, and when tightening a plurality of laminated cell frames, the corners constituting the outer edge of the frame body of one adjacent cell frame are connected to the frame body of the other cell frame. It may be damaged. Since the cell frame of the cell stack is often manufactured by injection molding in which a resin is injected into a mold, there is a risk of cracking due to damage by the corners.
  • an object of the present disclosure is to provide a frame body and a cell frame that are less likely to be damaged during lamination or tightening. Another object of the present disclosure is to provide a cell stack in which the stacked cell frames are hardly damaged. Furthermore, an object of the present disclosure is to provide a redox flow battery including a cell stack in which a cell frame is hardly damaged.
  • the frame according to the embodiment is A frame used for a cell frame of a redox flow battery,
  • the frame has an outer periphery,
  • the outer peripheral portion has a thin region that gradually becomes thinner from the center of the frame toward the outer periphery of the frame.
  • the portion constituting the outer end of the frame of one adjacent cell frame is the other cell. It is possible to suppress the other cell frame from being damaged by contacting the frame body. As a result, it is possible to avoid problems associated with damage to the frame body of the cell frame, for example, problems such as leakage of electrolyte from between adjacent cell frames.
  • a thin region may be formed over the entire circumference of the outer peripheral portion, or a thin region may be formed in part.
  • the cross-sectional shape of the thin region may include a pencil down shape.
  • the cross-sectional shape of the thin region By making the cross-sectional shape of the thin region a pencil-down shape, the part constituting the outer edge of the frame body of one adjacent cell frame contacts the frame body of the other cell frame and the other cell frame is damaged. This can be effectively suppressed.
  • the cross-sectional shape of the thin region is a shape in which a rectangular corner is rounded off. Can do.
  • the part constituting the outer edge of the frame of one adjacent cell frame is in contact with the frame of the other cell frame. It is possible to effectively suppress the other cell frame from being damaged.
  • the cross-sectional shape of the thin region is a shape in which a rectangular corner is chamfered. Can do.
  • the portion constituting the outer edge of the frame body of one adjacent cell frame is in contact with the frame body of the other cell frame. It is possible to effectively suppress the other cell frame from being damaged.
  • the cross-sectional shape of the thin-walled region may include only a curved line.
  • the part constituting the outer edge of the frame of one adjacent cell frame contacts the frame of the other cell frame and the other cell frame is damaged. It can be effectively suppressed.
  • the cell frame according to the embodiment is The frame which concerns on embodiment, and the bipolar plate supported by the said frame are provided.
  • the portion constituting the outer edge of the frame body of one adjacent cell frame is the other cell. It is possible to suppress the other cell frame from being damaged by contacting the frame body. As a result, it is possible to avoid problems associated with damage to the frame body of the cell frame, for example, problems such as leakage of electrolyte from between adjacent cell frames.
  • the cell stack according to the embodiment is A cell frame according to the embodiment is provided.
  • the stacked cell frame which is one of the constituent elements is hardly damaged. Therefore, when the redox flow battery is configured using the cell stack of the embodiment, problems associated with cell frame damage, for example, problems such as leakage of electrolyte from between adjacent cell frames can be avoided.
  • the redox flow battery according to the embodiment is The cell stack according to the embodiment is provided.
  • the redox flow battery according to the embodiment is a redox flow battery including a cell stack in which the cell frame is hardly damaged. Therefore, the redox flow battery according to the embodiment is a redox flow battery capable of avoiding problems associated with cell frame damage, for example, problems such as leakage of electrolyte from adjacent cell frames.
  • the RF battery is one of electrolyte circulation type storage batteries, and is used for storing new energy such as solar power generation and wind power generation.
  • the RF battery 1 includes a redox potential of active material ions contained in the positive electrode electrolyte and a redox potential of active material ions contained in the negative electrode electrolyte. It is a battery which charges / discharges using the difference with this.
  • the RF battery 1 includes a cell 100 separated into a positive electrode cell 102 and a negative electrode cell 103 by a diaphragm 101 that transmits hydrogen ions.
  • a positive electrode 104 is built in the positive electrode cell 102 and a positive electrode electrolyte tank 106 for storing a positive electrode electrolyte is connected via conduits 108 and 110.
  • the conduit 108 is provided with a pump 112, and these members 106, 108, 110, 112 constitute a positive electrode circulation mechanism 100P that circulates the positive electrode electrolyte.
  • a negative electrode electrode 105 is built in the negative electrode cell 103, and a negative electrode electrolyte solution tank 107 that stores a negative electrode electrolyte is connected via conduits 109 and 111.
  • the conduit 109 is provided with a pump 113, and these members 107, 109, 111, 113 constitute a negative electrode circulation mechanism 100N for circulating the negative electrode electrolyte.
  • the electrolyte stored in the tanks 106 and 107 is circulated in the cells 102 and 103 by the pumps 112 and 113 during charging and discharging. When charging / discharging is not performed, the pumps 112 and 113 are stopped and the electrolytic solution is not circulated.
  • the cell 100 is usually formed inside a structure called a cell stack 2 as shown in FIGS.
  • the cell stack 2 is configured by sandwiching a laminated structure called a sub stack 200 (FIG. 3) between two end plates 210 and 220 from both sides and tightening with a tightening mechanism 230 (illustrated in FIG. 3).
  • the configuration uses a plurality of substacks 200).
  • the sub-stack 200 (FIG. 3) includes a stack of a plurality of cell frames 3, positive electrodes 104, diaphragms 101, negative electrodes 105, and cell frames 3, and the stacked bodies are fed and discharged plates 190 and 190 (see the lower diagram of FIG. The structure is sandwiched in (omitted in FIG. 2).
  • the cell frame 3 includes a frame body 32 having a through window and a bipolar plate 31 that closes the through window.
  • the cell plate 3 is disposed so that the positive electrode 104 is in contact with one surface side of the bipolar plate 31.
  • the negative electrode 105 is disposed so as to contact. In this configuration, one cell 100 is formed between the bipolar plates 31 of the adjacent cell frames 3.
  • Distribution of the electrolyte solution to the cell 100 through the supply / discharge plates 190 and 190 is performed by the supply manifolds 33 and 34 and the discharge manifolds 35 and 36 formed in the cell frame 3.
  • the positive electrode electrolyte is supplied from the liquid supply manifold 33 to the positive electrode 104 through an inlet slit formed on one side (the front side of the paper) of the cell frame 3, and the outlet slit formed in the upper part of the cell frame 3 Through the drainage manifold 35.
  • the negative electrode electrolyte is supplied from the liquid supply manifold 34 to the negative electrode 105 through an inlet slit (shown by a broken line) formed on the other surface side (back side of the paper surface) of the cell frame 3.
  • the liquid is discharged to the drainage manifold 36 through an outlet slit (shown by a broken line) formed in the upper portion of the liquid.
  • An annular seal member 37 such as an O-ring or a flat packing is disposed between the cell frames 3, and leakage of the electrolyte from the sub stack 200 is suppressed.
  • the frame body 32 of the cell frame 3 is an injection molded body manufactured by injection molding.
  • the cross-sectional shape on the outer peripheral edge side of the frame body 32 is rectangular, when the plurality of cell frames 3 are stacked, the rectangular corner portion constituting the outer end of the frame body 32 of one adjacent cell frame 3 is the other.
  • the frame 32 of the other cell frame 3 may be damaged by coming into contact with the frame 32 of the other cell frame 3. If damage such as breakage of the frame 32 of the cell frame 3 occurs, there is a possibility that a problem such as leakage of electrolyte from the cell stack 2 may occur.
  • a thin region is provided in the cell frame 3 provided in the cell stack 2. Details of the thin region will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 4 is a plan view of the cell frame 3 of the first embodiment.
  • the vertical direction of the paper surface in FIG. 4 which is the direction in which the liquid supply manifold 33 (34) and the liquid discharge manifold 36 (35) are separated from each other, is the length direction of the frame body 32.
  • the horizontal direction of the paper surface which is the direction in which the liquid supply manifold 34 is separated, is the width direction of the frame body 32
  • the depth direction of the paper surface is the thickness direction of the frame body 32.
  • a seal groove 37s surrounding the outer periphery of the manifolds 33 to 36 of the cell frame 3 is a groove for fitting the seal member 37 of FIG.
  • the shapes and positions of the manifolds 33 to 36 shown in FIG. 4 and the shapes and arrangements of the inlet and outlet slits extending from the manifolds 33 to 36 toward the bipolar plate 31 are merely examples, and are not particularly limited.
  • a frame 32 of the cell frame 3 of the present embodiment shown in FIG. 4 has a thin region 30 (region on the outer end side with respect to the two-dot chain line) having a predetermined width from the outer end to the inward when viewed in plan. Is provided.
  • the thin region 30 is a region that gradually becomes thinner from the formation start position (the position of the two-dot chain line) on the center side of the cell frame 3 toward the outer end.
  • the width of the thin region 30, that is, the distance from the position of the two-dot chain line to the outer end is preferably 0.1 mm or more and 100 mm or less, more preferably 1 mm or more and 80 mm or less, and 5 mm or more and 50 mm or less.
  • the frame body 32 of the cell frame 3 By providing the thin region 30 in the frame body 32 of the cell frame 3, when the plurality of cell frames 3 are stacked or when the stacked cell frames 3 are tightened, the frame body 32 of one of the adjacent cell frames 3 It can suppress that the part which comprises an outer end contacts the frame 32 of the other cell frame 3, and the other cell frame 3 is damaged. As a result, problems associated with damage to the frame 32 of the cell frame 3, for example, problems such as leakage of electrolyte from between adjacent cell frames 3 can be avoided.
  • the cross-sectional shape of the thin region 30 along the thickness direction of the cell frame 3 is not particularly limited as long as the cross-sectional shape gradually becomes thinner toward the outer end.
  • An example of the cross-sectional shape of the thin region 30 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 shows a part of the cut surface taken along the dashed line (part of the cut surface along the thickness direction of the frame 32 through the center of the frame 32) shown by the alternate long and short dash line in FIG.
  • the cross-sectional shape of the thin region 30 is formed in a pencil down shape.
  • the pencil down shape is a tapered shape similar to the tip of a pencil.
  • the tip of the pencil down shape is rounded. Therefore, the length L1 from the formation start position of the thin region 30 to the outer end in the direction along the plane of the cell frame 3 is the length from the formation start position of the thin region 30 to the outer end in the thickness direction of the cell frame 3. It is longer than L2.
  • the length L1 is not particularly limited as long as it is 5 mm or more shorter than the length from the outer end to the sealing groove 37 s shown in FIG.
  • the length L2 is not particularly limited as long as it is 1 ⁇ 2 or less of the thickness of the cell frame 3, and is preferably 0.1 mm or more and 2.5 mm or less, and more preferably 1 mm or more and 1.5 mm or less. It is preferable.
  • the joint portion (see the white arrow) between the thin region 30 and the flat portion is a curved surface (curved in the cross section).
  • the cross-sectional shape of the thin region 30 is formed in a shape in which a rectangular corner (see dotted line) is chamfered.
  • the value of the chamfer radius R is not particularly limited as long as it is 1 ⁇ 2 or less of the thickness of the cell frame 3.
  • the chamfer radius R is preferably 0.1 mm to 2.5 mm, and more preferably 1.0 mm to 1.5 mm.
  • the cross-sectional shape of the thin region 30 is formed in a shape in which a rectangular corner (see dotted line) is chamfered.
  • the value of the chamfer length C is not particularly limited as long as it is 1 ⁇ 2 or less of the thickness of the cell frame 3.
  • the chamfer length C is preferably 0.1 mm or more and 2.5 mm or less, and more preferably 1.0 mm or more and 1.5 mm or less.
  • the joint portion (see the white arrow) between the thin region 30 and the flat portion is a curved surface (curved in the cross section).
  • a cell stack 2 including a cell frame 3 in which the cross-sectional shape of the thin region 30 is formed only by a curve will be described with reference to FIG.
  • the cross-sectional shape of the thin region 30 is formed in a semicircular (that is, curved) shape. Also with this configuration, it is possible to prevent the joint portion of one adjacent cell frame 3 from damaging the other cell frame 3.
  • the cross-sectional shape of the thin region 30 is configured only by a curve
  • the cross-sectional shape is not limited to a semicircular shape.
  • the cross-sectional shape may be a semi-elliptical shape or a shape obtained by rounding the pencil-down linear portion of FIG.
  • the formation width of the thin region 30 (the length from the formation start position of the thin region 30 to the outer end) is the same.
  • the formation width of the thin region 30 of each cell frame 3 is different.
  • the formation width of the thin region 30 of the adjacent cell frame 3 is different. Therefore, damage to adjacent cell frames 3 can be suppressed.
  • the thin area 30 of the left and right cell frames 3 has a C-chamfered shape
  • the thin area 30 of the middle cell frame 3 has a pencil down shape, but is not limited to this combination.
  • the cell stack 2 can be configured by appropriately combining the cell frames 3 of the first to fifth embodiments.
  • the shape of the cell frame 3 is not limited to the shape shown in FIG. 4, and may be the shape shown in FIG. 11, for example.
  • the slits 33s, 34s, 35s, and 36s provided in the frame 32 are substantially J-shaped. Specifically, after extending outward from the lateral position of the bipolar plate 31, the bipolar plate 31 is bent inward and connected to the manifolds 33, 34, 35, and 36.
  • the shape of the cell frame 3 can also be the shape shown in FIG. In the cell frame 3 of FIG. 12, slits 33 s, 34 s, 35 s, 36 s provided in the frame body 32 are curved in a complicated manner in the vertical direction and the horizontal direction and connected to the manifolds 33, 34, 35, 36.
  • the shape of the cell frame 3 can also be the shape shown in FIG. In the cell frame 3 of FIG. 13, slits that connect the manifolds 33, 34, 35, 36 to the bipolar plate 31 are not formed. Instead, a slit is formed in the gasket 39 disposed between the adjacent cell frames 3.
  • the gasket 39 in FIG. 13 is a gasket 39 that is stacked on the front side of the cell frame 3 in the drawing.
  • the gasket 39 is provided with manifolds 33, 34, 35, 36, a notched inlet slit 33 s connected to the manifold 33, and a notched outlet slit 35 s connected to the manifold 35.
  • the gasket 39 stacked on the back side of the paper surface of the cell frame 3 includes manifolds 33, 34, 35, 36, a notch-shaped inlet slit 34 s connected to the manifold 34, and a notch shape connected to the manifold 36. Outlet slits 36s.
  • the cell frame 3 has been described in which the length of the frame body 32 in the width direction (left and right direction in the drawing) is larger than the length of the frame body 32 in the length direction (up and down direction in the drawing).
  • a cell frame having a larger length direction than the width direction can be used.
  • a cell frame having the same length in the length direction and the width direction may be used.

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Abstract

レドックスフロー電池のセルフレームに用いられる枠体であり、前記枠体は、外周部を有し、前記外周部は、前記枠体の中心から前記枠体の外周に向かうに従って徐々に薄肉となる薄肉領域を有する枠体。

Description

枠体、セルフレーム、セルスタック、およびレドックスフロー電池
　本発明は、枠体、セルフレーム、セルスタック、およびレドックスフロー電池に関するものである。
　特許文献１には、双極板を有するセルフレーム、正極電極、隔膜、負極電極、およびセルフレームを複数積層し、その積層体を給排板で挟み込んだセルスタック、およびそのセルスタックを用いたレドックスフロー電池が記載されている。セルフレームは、双極板と、この双極板の外周に配置される枠体とを備える。この構成では、隣接する各セルフレームの双極板の間に一つのセルが形成される。
特開２０１５－７９７３８号公報
　本開示の枠体は、
　レドックスフロー電池のセルフレームに用いられる枠体であり、
　前記枠体は、外周部を有し、
　前記外周部は、前記枠体の中心から前記枠体の外周に向かうに従って徐々に薄肉となる薄肉領域を有する。
　本開示のセルフレームは、
　本開示の枠体と、前記枠体に支持される双極板と、を備える。
　本開示のセルスタックは、
　本開示のセルフレームを備える。
　本開示のレドックスフロー電池は、
　本開示のセルスタックを備える。
実施形態１に係るレドックスフロー電池の動作原理図である。 実施形態１に係るレドックスフロー電池の概略構成図である。 実施形態１に係るセルスタックの概略構成図である。 実施形態１に係るセルフレームの平面図である。 実施形態１に係るセルスタックの部分縦断面図である。 実施形態２に係るセルスタックの部分縦断面図である。 実施形態３に係るセルスタックの部分縦断面図である。 実施形態４に係るセルスタックの部分縦断面図である。 実施形態５に係るセルスタックの部分縦断面図である。 実施形態６に係るセルスタックの部分縦断面図である。 実施形態７に係るセルフレームの平面図である。 実施形態８に係るセルフレームの平面図である。 実施形態９に係るセルフレームの平面図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　従来のセルフレームの枠体では、平面視したときの外周部の厚み方向に沿った断面形状は矩形であった。そのため、複数のセルフレームを積層するとき、および積層した複数のセルフレームを締め付けるときなど、隣接する一方のセルフレームの枠体の外端を構成する角部が、他方のセルフレームの枠体を損傷する場合がある。セルスタックのセルフレームは、金型内に樹脂を射出する射出成形で製造されることが多いため、上記角部による損傷によって割れる恐れもある。
　そこで、本開示では、積層時や締め付け時に損傷が生じ難い枠体およびセルフレームを提供することを目的の一つとする。また、本開示では、積層されたセルフレームに損傷が生じ難いセルスタックを提供することを目的の一つとする。さらに、本開示では、セルフレームに損傷が生じ難いセルスタックを備えるレドックスフロー電池を提供することを目的の一つとする。
［本開示の効果］
　本開示の枠体およびセルフレームによれば、積層時に損傷し難い。また、本開示のセルスタックおよびレドックスフロー電池によれば、これらを構成するセルフレームの枠体に損傷が生じ難い。
［本願発明の実施形態の説明］
　最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
＜１＞実施形態に係る枠体は、
　レドックスフロー電池のセルフレームに用いられる枠体であり、
　前記枠体は、外周部を有し、
　前記外周部は、前記枠体の中心から前記枠体の外周に向かうに従って徐々に薄肉となる薄肉領域を有する。
　上記構成の枠体であれば、複数のセルフレームを積層したときや、積層したセルフレームを締め付けたときに、隣接する一方のセルフレームの枠体の外端を構成する部分が、他方のセルフレームの枠体に接触して他方のセルフレームが損傷することを抑制できる。その結果、セルフレームの枠体の損傷に伴う不具合、例えば隣接するセルフレーム間から電解液が漏れるなどの不具合を回避することができる。ここで、外周部の全周に亘って薄肉領域が形成されていても良いし、一部に薄肉領域が形成されていても良い。
＜２＞実施形態に係る枠体の一形態として、
　前記枠体の中心を通って前記枠体の厚み方向に沿った面を切断面とする断面において、前記薄肉領域の断面形状は、ペンシルダウン形状を備える形態を挙げることができる。
　薄肉領域の断面形状をペンシルダウン形状とすることで、隣接する一方のセルフレームの枠体の外端を構成する部分が、他方のセルフレームの枠体に接触して他方のセルフレームが損傷することを効果的に抑制できる。
＜３＞実施形態に係る枠体の一形態として、
　前記枠体の中心を通って前記枠体の厚み方向に沿った面を切断面とする断面において、前記薄肉領域の断面形状は、矩形の角部がＲ面取りされた形状である形態を挙げることができる。
　薄肉領域の断面形状を矩形の角部がＲ面取りされた形状とすることで、隣接する一方のセルフレームの枠体の外端を構成する部分が、他方のセルフレームの枠体に接触して他方のセルフレームが損傷することを効果的に抑制できる。
＜４＞実施形態に係る枠体の一形態として、
　前記枠体の中心を通って前記枠体の厚み方向に沿った面を切断面とする断面において、前記薄肉領域の断面形状は、矩形の角部がＣ面取りされた形状である形態を挙げることができる。
　薄肉領域の断面形状を矩形の角部がＣ面取りされた形状とすることで、隣接する一方のセルフレームの枠体の外端を構成する部分が、他方のセルフレームの枠体に接触して他方のセルフレームが損傷することを効果的に抑制できる。
＜５＞実施形態に係る枠体の一形態として、
　前記枠体の中心を通って前記枠体の厚み方向に沿った面を切断面とする断面において、前記薄肉領域の断面形状は曲線のみで構成されている形態を挙げることができる。
　外周部の少なくとも一部を丸みづけることで、隣接する一方のセルフレームの枠体の外端を構成する部分が、他方のセルフレームの枠体に接触して他方のセルフレームが損傷することを効果的に抑制できる。
＜６＞実施形態に係るセルフレームは、
　実施形態に係る枠体と、前記枠体に支持される双極板と、を備える。
　上記構成のセルフレームであれば、複数のセルフレームを積層したときや、積層したセルフレームを締め付けたときに、隣接する一方のセルフレームの枠体の外端を構成する部分が、他方のセルフレームの枠体に接触して他方のセルフレームが損傷することを抑制できる。その結果、セルフレームの枠体の損傷に伴う不具合、例えば隣接するセルフレーム間から電解液が漏れるなどの不具合を回避することができる。
＜７＞実施形態に係るセルスタックは、
　実施形態に係るセルフレームを備える。
　実施形態のセルスタックによれば、構成要素の一つである積層されたセルフレームに損傷が生じ難い。そのため、実施形態のセルスタックを用いてレドックスフロー電池を構成したときに、セルフレームの損傷に伴う不具合、例えば隣接するセルフレーム間から電解液が漏れるなどの不具合を回避することができる。
＜８＞実施形態に係るレドックスフロー電池は、
　実施形態に係るセルスタックを備える。
　実施形態のレドックスフロー電池は、セルフレームに損傷が生じ難いセルスタックを備えるレドックスフロー電池である。そのため、実施形態のレドックスフロー電池は、セルフレームの損傷に伴う不具合、例えば隣接するセルフレーム間から電解液が漏れるなどの不具合を回避することができるレドックスフロー電池となる。
［本発明の実施形態の詳細］
　以下、実施形態に係るレドックスフロー電池（ＲＦ電池）の実施形態を説明する。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
＜実施形態１＞
　実施形態１に係るＲＦ電池を図１～図５に基づいて説明する。
　≪ＲＦ電池≫
　ＲＦ電池は、電解液循環型の蓄電池の一つであって、太陽光発電や風力発電といった新エネルギーの蓄電に利用されている。図１のＲＦ電池１の動作原理図に示すように、ＲＦ電池１は、正極用電解液に含まれる活物質イオンの酸化還元電位と、負極用電解液に含まれる活物質イオンの酸化還元電位との差を利用して充放電を行う電池である。ＲＦ電池１は、水素イオンを透過させる隔膜１０１で正極セル１０２と負極セル１０３とに分離されたセル１００を備える。
　正極セル１０２には正極電極１０４が内蔵され、かつ正極用電解液を貯留する正極電解液用タンク１０６が導管１０８，１１０を介して接続されている。導管１０８にはポンプ１１２が設けられており、これら部材１０６，１０８，１１０，１１２によって正極用電解液を循環させる正極用循環機構１００Ｐが構成されている。同様に、負極セル１０３には負極電極１０５が内蔵され、かつ負極用電解液を貯留する負極電解液用タンク１０７が導管１０９，１１１を介して接続されている。導管１０９にはポンプ１１３が設けられており、これらの部材１０７，１０９，１１１，１１３によって負極用電解液を循環させる負極用循環機構１００Ｎが構成されている。各タンク１０６，１０７に貯留される電解液は、充放電の際にポンプ１１２，１１３によりセル１０２，１０３内に循環される。充放電を行なわない場合、ポンプ１１２，１１３は停止され、電解液は循環されない。
　≪セルスタック≫
　上記セル１００は通常、図２、図３に示すような、セルスタック２と呼ばれる構造体の内部に形成される。セルスタック２は、サブスタック２００（図３）と呼ばれる積層構造物をその両側から二枚のエンドプレート２１０，２２０で挟み込み、締付機構２３０で締め付けることで構成されている（図３に例示する構成では、複数のサブスタック２００を用いている）。
　サブスタック２００（図３）は、セルフレーム３、正極電極１０４、隔膜１０１、負極電極１０５、およびセルフレーム３を複数積層し、その積層体を給排板１９０，１９０（図３の下図参照、図２では省略）で挟み込んだ構成を備える。セルフレーム３は、貫通窓を有する枠体３２と貫通窓を塞ぐ双極板３１とを有しており、双極板３１の一面側には正極電極１０４が接触するように配置され、双極板３１の他面側には負極電極１０５が接触するように配置される。この構成では、隣接する各セルフレーム３の双極板３１の間に一つのセル１００が形成されることになる。
　給排板１９０，１９０を介したセル１００への電解液の流通は、セルフレーム３に形成される給液用マニホールド３３，３４と、排液用マニホールド３５，３６により行われる。正極用電解液は、給液用マニホールド３３からセルフレーム３の一面側（紙面表側）に形成される入口スリットを介して正極電極１０４に供給され、セルフレーム３の上部に形成される出口スリットを介して排液用マニホールド３５に排出される。同様に、負極用電解液は、給液用マニホールド３４からセルフレーム３の他面側（紙面裏側）に形成される入口スリット（破線で示す）を介して負極電極１０５に供給され、セルフレーム３の上部に形成される出口スリット（破線で示す）を介して排液用マニホールド３６に排出される。各セルフレーム３間には、Ｏリングや平パッキンなどの環状のシール部材３７が配置され、サブスタック２００からの電解液の漏れが抑制されている。
　上記セルフレーム３の枠体３２は、射出成形によって製造された射出成形体である。枠体３２の外周縁側の断面形状が矩形であると、複数のセルフレーム３を積層したときに、隣接する一方のセルフレーム３の枠体３２の外端を構成する矩形の角部が、他方のセルフレーム３の枠体３２に接触して他方のセルフレーム３の枠体３２を損傷する恐れがある。セルフレーム３の枠体３２が割れるなどの損傷が生じると、セルスタック２から電解液が漏れるといった不具合が生じる恐れがある。
　上記問題点に鑑み、本例のＲＦ電池１では、セルスタック２に備わるセルフレーム３に薄肉領域を設けている。薄肉領域の詳細については、図４，図５に基づいて説明する。
　図４は、本実施形態１のセルフレーム３の平面図である。本例では、給液用マニホールド３３（３４）と排液用マニホールド３６（３５）とが離隔する方向である図４の紙面上下方向が枠体３２の長さ方向であり、給液用マニホールド３３と給液用マニホールド３４とが離隔する方向である紙面左右方向が枠体３２の幅方向、紙面奥行き方向が枠体３２の厚さ方向である。セルフレーム３のマニホールド３３～３６の外周を取り囲むシール溝３７ｓは、図３のシール部材３７を嵌め込むための溝である。ここで、図４に示すマニホールド３３～３６の形状やその位置、およびマニホールド３３～３６から双極板３１に向って伸びる入口スリットと出口スリットの形状やその配置は一例に過ぎず、特に限定されない。
　図４に示す本実施形態のセルフレーム３の枠体３２は、平面視したときの外端から内方に向かって所定の幅を有する薄肉領域３０（二点鎖線よりも外端側の領域）を備える。薄肉領域３０は、セルフレーム３の中心側にある形成開始位置（二点鎖線の位置）から外端に向うに従って徐々に薄肉となっている領域である。薄肉領域３０の幅、即ち二点鎖線の位置から外端までの距離は、０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることが好ましく、さらに１ｍｍ以上８０ｍｍ以下、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることが好ましい。
　セルフレーム３の枠体３２に薄肉領域３０を設けることで、複数のセルフレーム３を積層したときや、積層したセルフレーム３を締め付けたときに、隣接する一方のセルフレーム３の枠体３２の外端を構成する部分が、他方のセルフレーム３の枠体３２に接触して他方のセルフレーム３が損傷することを抑制できる。その結果、セルフレーム３の枠体３２の損傷に伴う不具合、例えば隣接するセルフレーム３間から電解液が漏れるなどの不具合を回避することができる。
　セルフレーム３の厚み方向に沿った薄肉領域３０の断面形状は、外端に向うに従って徐々に薄肉になる形状であれば特に限定されない。薄肉領域３０の断面形状の一例を図５に基づいて説明する。図５は、図４の一点鎖線で示す切断線（枠体３２の中心を通って枠体３２の厚み方向に沿った切断面の一部）における切断面の一部を示す。
　図５に示す例では、薄肉領域３０の断面形状がペンシルダウン形状に形成されている。ペンシルダウン形状とは、鉛筆の先端部に類似する先細り形状である。本例では、ペンシルダウン形状の先端が丸み付けられている。そのため、セルフレーム３の平面に沿った方向における薄肉領域３０の形成開始位置から外端までの長さＬ１は、セルフレーム３の厚み方向における薄肉領域３０の形成開始位置から外端までの長さＬ２よりも長くなっている。長さＬ１は、図４に示す外端からシール溝３７ｓまでの長さよりも５ｍｍ以上短ければ特に限定されず、例えば１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましく、さらに５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、長さＬ２は、セルフレーム３の厚さの１／２以下であれば特に限定されず、例えば０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましく、さらに１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
　本例の構成では、薄肉領域３０と平面部との繋ぎ目部分（白抜き矢印参照）を曲面(断面においては曲線)とすることが好ましい。当該繋ぎ目部分を曲面とすることで、隣接する一方のセルフレーム３の繋ぎ目部分が、他方のセルフレーム３を損傷することを抑制することができる。
＜実施形態２＞
　実施形態２では、薄肉領域３０の断面形状が実施形態１とは異なるセルフレーム３を備えるセルスタック２の構成を図６に基づいて説明する。薄肉領域３０の断面形状以外の構成は、実施形態１と同様の構成とすることができる。
　図６に示す例では、薄肉領域３０の断面形状が、矩形の角部（点線参照）がＲ面取りされた形状に形成されている。面取り半径Ｒの値は、セルフレーム３の厚さの１／２以下であれば特に限定されない。例えば、面取り半径Ｒは、０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましく、さらに１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
＜実施形態３＞
　実施形態３では、薄肉領域３０の断面形状が実施形態１，２とは異なるセルフレーム３を備えるセルスタック２の構成を図７に基づいて説明する。薄肉領域３０の断面形状以外の構成は、実施形態１と同様の構成とすることができる。
　図７に示す例では、薄肉領域３０の断面形状が、矩形の角部（点線参照）がＣ面取りされた形状に形成されている。面取り長さＣの値は、セルフレーム３の厚さの１／２以下であれば特に限定されない。例えば、面取り長さＣは、０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましく、さらに１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とする好ましい。
　本例の構成では、薄肉領域３０と平面部との繋ぎ目部分（白抜き矢印参照）を曲面(断面においては曲線)とすることが好ましい。当該繋ぎ目部分を曲面とすることで、隣接する一方のセルフレーム３の繋ぎ目部分が、他方のセルフレーム３を損傷することを抑制することができる。
＜実施形態４＞
　実施形態４では、薄肉領域３０の断面形状が曲線のみで形成されたセルフレーム３を備えるセルスタック２を図８に基づいて説明する。
　図８に示す例では、薄肉領域３０の断面形状が半円形（即ち曲線）形状に形成されている。この構成によっても、隣接する一方のセルフレーム３の繋ぎ目部分が、他方のセルフレーム３を損傷することを抑制できる。
　ここで、薄肉領域３０の断面形状が曲線のみで構成されていれば、その断面形状は半円形に限定されるわけではない。例えば、当該断面形状は、半楕円形であっても良いし、図５のペンシルダウン形状の直線部分を丸めたような形状であっても良い。
＜実施形態５＞
　実施形態５では、薄肉領域３０の断面形状が実施形態１～４とは異なるセルフレーム３を備えるセルスタック２の構成を図９に基づいて説明する。
　図９に示す例では、セルフレーム３の枠体３２の外周部のうち、一面側のみが厚み方向に傾斜することで薄肉領域３０が形成されている。そのため、薄肉領域３０の断面形状は、台形状に形成されている。この構成によっても、隣接するセルフレーム３の損傷を抑制することができる。
＜実施形態６＞
　実施形態１～５では、薄肉領域３０の形成幅（薄肉領域３０の形成開始位置から外端までの長さ）が同じであった。実施形態６では、各セルフレーム３の薄肉領域３０の形成幅が異なる例を図１０に基づいて説明する。
　図１０に示すように、隣接するセルフレーム３の薄肉領域３０の形成幅が異なっている。そのため、隣接するセルフレーム３の損傷を抑制することができる。本例では、左右のセルフレーム３の薄肉領域３０がＣ面取り形状、真ん中のセルフレーム３の薄肉領域３０がペンシルダウン形状であるが、この組合せに限定されるわけではない。実施形態１～５のセルフレーム３を適宜組み合わせてセルスタック２を構成することができる。
＜実施形態７＞
　セルフレーム３の形状は、図４の形状に限定されるわけではなく、例えば図１１に示す形状としても構わない。
　図１１のセルフレーム３は、枠体３２に備わるスリット３３ｓ，３４ｓ，３５ｓ，３６ｓが概略Ｊ字状である。具体的には、双極板３１の横方向の側面の位置から外方側に伸びた後、内方側に湾曲してから各マニホールド３３，３４，３５，３６に繋がっている。
　このような形状のセルフレーム３においても、実施形態１～６に示す薄肉領域３０を形成することで、枠体３２の損傷を抑制できる。
＜実施形態８＞
　セルフレーム３の形状は、図１２に示す形状とすることもできる。図１２のセルフレーム３では、枠体３２に備わるスリット３３ｓ，３４ｓ，３５ｓ，３６ｓが縦方向と横方向に複雑に湾曲して各マニホールド３３，３４，３５，３６に繋がっている。
　このような形状のセルフレーム３においても、実施形態１～６に示す薄肉領域３０を形成することで、枠体３２の損傷を抑制できる。
＜実施形態９＞
　セルフレーム３の形状は、図１３に示す形状とすることもできる。図１３のセルフレーム３には、マニホールド３３，３４，３５，３６から双極板３１に繋がるスリットが形成されていない。その代わりに、隣接するセルフレーム３間に配置するガスケット３９にスリットを形成している。図１３のガスケット３９は、セルフレーム３の紙面手前側に重ねるガスケット３９である。このガスケット３９には、マニホールド３３，３４，３５，３６と、マニホールド３３に繋がる切欠き状の入口スリット３３ｓと、マニホールド３５に繋がる切欠き状の出口スリット３５ｓと、が設けられている。ここで、図示しないが、セルフレーム３の紙面裏側に重ねるガスケット３９には、マニホールド３３，３４，３５，３６と、マニホールド３４に繋がる切欠き状の入口スリット３４ｓと、マニホールド３６に繋がる切欠き状の出口スリット３６ｓと、が設けられている。
　このような形状のセルフレーム３においても、実施形態１～６に示す薄肉領域３０を形成することで、枠体３２の損傷を抑制できる。
＜実施形態１０＞
　実施形態１～９では、枠体３２の幅方向（紙面左右方向）の長さが、枠体３２の長さ方向（紙面上下方向）の長さよりも大きいセルフレーム３を説明した。これに対して、幅方向よりも長さ方向が大きいセルフレームとすることもできる。
＜実施形態１１＞
　その他、長さ方向と幅方向の長さが同じセルフレームとすることもできる。
１　ＲＦ電池（レドックスフロー電池）
２　セルスタック（セルスタック）
３　セルフレーム
　３０　薄肉領域　３１　双極板　３２　枠体
　３３，３４　給液用マニホールド　３５，３６　排液用マニホールド
　３３ｓ，３４ｓ　入口スリット　３５ｓ，３６ｓ　出口スリット
　３７　シール部材　３７ｓ　シール溝
　３９　ガスケット
１００　セル　１０１　隔膜　１０２　正極セル　１０３　負極セル
　１００Ｐ　正極用循環機構　１００Ｎ　負極用循環機構
　１０４　正極電極　１０５　負極電極　１０６　正極電解液用タンク
　１０７　負極電解液用タンク　１０８，１０９，１１０，１１１　導管
　１１２，１１３　ポンプ
　１９０　給排板　２００　サブスタック
　２１０，２２０　エンドプレート
　２３０　締付機構

Claims (8)

  1. 　レドックスフロー電池のセルフレームに用いられる枠体であり、
    　前記枠体は、外周部を有し、
    　前記外周部は、前記枠体の中心から前記枠体の外周に向かうに従って徐々に薄肉となる薄肉領域を有する枠体。
  2. 　前記枠体の中心を通って前記枠体の厚み方向に沿った面を切断面とする断面において、前記薄肉領域の断面形状は、ペンシルダウン形状を備える請求項１に記載の枠体。
  3. 　前記枠体の中心を通って前記枠体の厚み方向に沿った面を切断面とする断面において、前記薄肉領域の断面形状は、矩形の角部がＲ面取りされた形状である請求項１に記載の枠体。
  4. 　前記枠体の中心を通って前記枠体の厚み方向に沿った面を切断面とする断面において、前記薄肉領域の断面形状は、矩形の角部がＣ面取りされた形状である請求項１に記載の枠体。
  5. 　前記枠体の中心を通って前記枠体の厚み方向に沿った面を切断面とする断面において、前記薄肉領域の断面形状は曲線のみで構成されている請求項１に記載の枠体。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の枠体と、前記枠体に支持される双極板と、を備えるセルフレーム。
  7. 　請求項６に記載のセルフレームを備えるセルスタック。
  8. 　請求項７に記載のセルスタックを備えるレドックスフロー電池。
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