氧化还原液流电池用电极和氧化还原液流电池制造技术

一种氧化还原液流电池用电极，其包括基体、施加到所述基体的表面的导电部以及由所述导电部保持的催化部，所述导电部含有选自由Sn、Ti、Ta、Ce、In和Zn构成的组α1中的一种以上的元素，所述催化部含有选自由Ru、Ir、Pd、Pt、Rh和Au构成的组β中的一种以上的元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化还原液流电池用电极和氧化还原液流电池
本专利技术涉及包括在氧化还原液流电池中的电极和包括所述电极的氧化还原液流电池。本申请要求基于2016年2月10日提交的日本专利申请2016-024170的优先权。该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术介绍
作为大容量蓄电池之一，已知的是向电极供应电解液以进行电池反应的氧化还原液流电池(以下也称为RF电池)。RF电池的用途包括负载均衡以及瞬时电压下降补偿和备用电源，以及平滑正在大规模引入的诸如太阳能发电、风力发电等的自然能的输出。通常，RF电池包括作为主要构成元件的电池单元，该电池单元包括被供应正极电解液的正极、被供应负极电解液的负极以及插入正极和负极之间的隔膜。对于大容量用途，使用所谓的电池堆，其由多个堆叠成层并且在一定程度上被夹紧的电池单元组成。对于正极和负极，通常使用具有耐化学性、提供导电性并具有液体渗透性的碳纤维聚集体(参见专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-246035号公报
技术实现思路
本公开的一个方面的氧化还原液流电池用电极包括基体、施加到所述基体的表面的导电部以及由所述导电部保持的催化部，所述导电部含有选自由Sn、Ti、Ta、Ce、In和Zn构成的组α1中的一种以上的元素，所述催化部含有选自由Ru、Ir、Pd、Pt、Rh和Au构成的组β中的一种以上的元素。本公开的一个方面的氧化还原液流电池是随着正极电解液和负极电解液被供应到包括正极、负极和插入正极和负极之间的隔膜的电池单元而进行充放电的氧化还原液流电池，所述正极是本公开的一个方面的氧化还原液流电池用电极，所述负极是碳纤维聚集体。附图说明图1是显示第一实施方式的氧化还原液流电池中包括的电极的示意图。图2是显示第二实施方式的氧化还原液流电池中包括的电极的示意图。图3示出包括一个实施方式的氧化还原液流电池的氧化还原液流电池系统的基本构造以及其基本工作原理。图4示意性地示出包括在一个实施方式的氧化还原液流电池中的电池堆的实例的构造。图5是表示在试验例2中电池电阻率如何随时间而变化的曲线图。图6是表示试验例3中2号样品的循环试验结果的曲线图。图7是表示试验例3中3号样品的循环试验结果的曲线图。图8是表示试验例3中101号样品的循环试验结果的曲线图。图9是表示在试验例7中电池电阻率如何随时间而变化的曲线图。具体实施方式[本公开要解决的技术问题]期望氧化还原液流电池在长时间内具有小的电池电阻率。另外，期望能够构造这样的氧化还原液流电池的电极。当氧化还原液流电池长时间工作且其正极由碳纤维聚集体构成时，正极被氧化并由此在电解液中劣化，这可能引起电池电阻率增加。鉴于上述情况完成了本公开，并且本公开的目的在于提供一种电极，所述电极为氧化还原液流电池用电极并且能够抑制随时间的劣化且允许以小电池电阻率构造氧化还原液流电池。本公开的另一目的在于提供包括所述氧化还原液流电池用电极的氧化还原液流电池。[本公开的有益效果]上述氧化还原液流电池用电极可以抑制随时间的劣化，并且由此允许以小电池电阻率构造氧化还原液流电池。另外，上述氧化还原液流电池可以抑制随时间的劣化并且具有小电池电阻率。[实施方式的说明]首先，将列举本公开的实施方式的内容。(1)本公开的一个实施方式的氧化还原液流电池用电极包括基体、施加到所述基体的表面的导电部以及由所述导电部保持的催化部，所述导电部含有选自由Sn、Ti、Ta、Ce、In和Zn构成的组α1中的一种以上的元素，所述催化部含有选自由Ru、Ir、Pd、Pt、Rh和Au构成的组β中的一种以上的元素。导电部由组α1的元素构成，所述组α1的元素为抗氧化且因此抗劣化的元素。在基体的表面上具有抗氧化且因此抗劣化的导电部的上述氧化还原液流电池用电极由于抗氧化且由此抗劣化的基体而允许氧化还原液流电池长时间工作。导电部保持催化部，并且氧化还原液流电池用电极因此允许显示出与电解液的优异电池反应性。构成导电部的组α1的元素本身也可以作为催化剂。另外，构成导电部的组α1的元素是优异的粘合性元素，并且由此可以增强催化部与基体的粘合。因此，上述氧化还原液流电池用电极可以长时间抑制长期性劣化，并且允许显示出优异的电池反应性，并且由此允许构造具有小电池电阻率的氧化还原液流电池。需要说明的是，当导电部含有选自组α1的一种元素时，导电部含有该元素的单质、该元素的氧化物或它们两者。当导电部含有选自组α1的多种元素时，导电部含有各自作为单质的多种元素、各自为氧化物形式的多种元素、含有所述多种元素的化合物、含有所述多种元素的固溶体或者它们的组合。含有所述多种元素的化合物包括含有所述多种元素的复合氧化物(以下同样适用)。例如，当选自组α1的多种元素被表示为X和Y时，可以提及所述元素的两种单质分别为：X+Y；所述元素的两种氧化物分别为：XnOm+YpOq；含有两种元素的化合物(即，复合氧化物)为：(Xs,Yt)O)。类似地，当催化部含有选自组β的一种元素时，催化部含有所述元素的单质、所述元素的氧化物或它们两者。当催化部含有选自组β的多种元素时，催化部含有各自作为单质的多种元素、各自为氧化物形式的多种元素、含有多种元素的化合物、含有多种元素的固溶体或者它们的组合。导电部和催化部可以分别含有除组α1的元素和组β的元素以外的元素。导电部的构成元素和催化部的构成元素可以作为作为单质的相互独立的元素、含有各元素的固溶体、含有各元素的化合物或它们的组合而存在。(2)上述氧化还原液流电池用电极的一个实例是如下形式：使得导电部和催化部分别具有30:70至95:5的摩尔比的构成元素的总含量。具有分别属于上述范围的摩尔比的构成元素的总含量的导电部和催化部能够确保基体具有涂布有导电部的表面，并且催化部也可以以适当的量保持在导电部中。(3)上述氧化还原液流电池用电极的一个实例另外为如下形式：导电部含有选自由Nb、Sb、Bi和P构成的组α2中的一种以上的元素。含有组α2的元素的导电部易于增强导电性和反应性，且由此增强耐久性。在导电部含有组α2的元素的情况下，当导电部含有选自组α2的一种元素时，导电部含有该元素的单质、该元素的氧化物、它们两者、含有选自组α1的元素和选自组α2的元素的化合物、含有选自组α1的元素和选自组α2的元素的固溶体、或它们的组合。当导电部含有选自组α2的多种元素时，导电部还包含含有所选择的多种元素的化合物，和含有所选择的多种元素的固溶体。(4)具有含有选自组α2的一种以上的元素的导电部的上述氧化还原液流电池用电极的实例为如下形式：相对于导电部的构成元素的总含量，导电部具有1摩尔％以上且20摩尔％以下的组α2的构成元素的总含量。相对于导电部的构成元素的总含量，具有1摩尔％以上的组α2的构成元素的总含量的导电部允许在长期工作中更大程度地抑制氧化还原液流电池的基体的氧化并由此抑制其劣化，并且还可以增强导电性和反应性，且由此增强耐久性。相对于导电部的构成元素的总含量，具有20摩尔％以下的组α2的构成元素的总含量的导电部可以充分地增强导电性和反应性，且由此增强耐久性。(5)上述氧化还原液流电池用电极的实例为如下形式：基体含有选自Ti、Ta、Nb和C的一种以上的元素。当氧化还原液流电池长时间工作时，由包括Ti、Ta、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化还原液流电池用电极，其包括：基体；施加到所述基体的表面的导电部；以及由所述导电部保持的催化部，所述导电部含有选自由Sn、Ti、Ta、Ce、In和Zn构成的组α1中的一种以上的元素，所述催化部含有选自由Ru、Ir、Pd、Pt、Rh和Au构成的组β中的一种以上的元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.10 JP 2016-0241701.一种氧化还原液流电池用电极，其包括：基体；施加到所述基体的表面的导电部；以及由所述导电部保持的催化部，所述导电部含有选自由Sn、Ti、Ta、Ce、In和Zn构成的组α1中的一种以上的元素，所述催化部含有选自由Ru、Ir、Pd、Pt、Rh和Au构成的组β中的一种以上的元素。2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池用电极，其中所述导电部的构成元素的总含量与所述催化部的构成元素的总含量的摩尔比为30:70至95:5。3.根据权利要求1或2所述的氧化还原液流电池用电极，其中所述导电部含有选自由Nb、Sb、Bi和P构成的组α2中的一种以上的元素。4.根据权利要求3所述的氧化还原液流电池用电极，其中相对于所述导电部的构成元素的总含量，所述导电部具有1摩尔％以上且20摩尔％以下的组α2的构成元素的总含量。5.根据权利要求1至4中任一项所述的氧化还原液流电池用电极，其中所述基体含有选自Ti、Ta、Nb和C的一种以上的元素。6.根据权利要求1至5中...

【专利技术属性】
技术研发人员：中石博之，加来宏一，向畠真一郎，内海友美，佐藤爱，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，佳里多控股公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP