电极和电解液循环型电池制造技术

该电极由片状多孔主体构成，并且用在通过使电解质溶液循环来进行充电和放电的电解质溶液循环型电池中。在该电极的侧表面中，在电极安装在电解质溶液循环型电池中时后、布置在电解质溶液的入口侧上的部分是入口侧边缘表面，而布置在电解质溶液的出口侧上的部分是出口侧边缘表面。该电极包括第一流动通道凹槽和第二流动通道凹槽，所述第一流动通道凹槽连接在入口侧边缘表面处，并且朝向出口侧边缘表面延伸，第二流动通道凹槽连接在出口侧边缘表面处，并且朝向入口侧边缘表面延伸，第一流动通道凹槽和第二流动通道凹槽不彼此直接连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极和电解液循环型电池
本专利技术涉及一种电解液循环型电池和电极。本申请要求基于2016年2月29日提交的日本专利申请2016-037087的优先权，其全部内容被并入本文。
技术介绍
诸如氧化还原液流电池(下文也称为RF电池)这样的、电解液被供应到电极以引起电池反应的电解液循环型电池是蓄电池的示例。RF电池具有下列特征：(1)容量能够易于升高到兆瓦(MW)级；(2)寿命长；(3)能够精确地监控电池的充电状态(SOC)；和(4)能够独立地设计电池输出和电池容量，以确保高设计灵活性。预期RF电池适合用作用于稳定电力系统的蓄电池。典型的RF电池包括作为主要部件的电池单元。电池单元包括被供应正极电解液的正极电极、被供应负极电解液的负极电极以及介于电极之间的隔膜。通过将多个电池单元堆叠在一起获得的所谓单元电池堆被用于大容量应用。正极电极和负极电极均由板状碳材料(多孔主体)组成，所述板状碳材料例如是通过将碳纤维收集在一起获得的碳毡(专利文献1)。专利文献1公开了一种由多孔主体组成的用于氧化还原液流电池的电极，所述多孔主体在其面向隔膜的表面中具有多个直线状平行凹槽。由多孔主体组成的电极中的凹槽提高了电解液循环性能，结果，能够降低电解液的压力损失。换句话说，能够降低由输送泵引起的能量损失。现有技术文献专利文献专利文献1：日本未审专利申请公开2002-246035
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面的电极由片状多孔主体构成，并且用在通过循环电解液来进行充电和放电的电解液循环型电池中。假定当电极被安装在电解液循环型电池中时，电极的侧面的、与用于电解液的入口相邻的一部分是入口端表面，并且当电极被安装在电解液循环型电池中时，电极的侧表面的、与用于电解液的出口相邻的一部分是出口端表面，则电极包括第一流动通道和第二流动通道，第一流动通道被连接到入口端表面，并且朝向出口端表面延伸，第二流动通道被连接到出口端表面，并且朝向入口端表面延伸。第一流动通道和第二流动通道彼此不直接连通。根据本专利技术一方面的电解液循环型电池包括正极电极、负极电极和介于正极电极和负极电极之间的隔膜。正极电极和负极电极中的至少一个为上述的电极。附图说明[图1]图1是根据第一实施例的电极的示意性立体图。[图2]图2是沿着II-II线截取的、图1的截面图。[图3]图3是根据第二实施例的电极的示意性平面图，其中，第一流动通道和第二流动通道分别设置在电极的一侧和另一侧处。[图4]图4是沿着IV-IV线截取的、图3的截面图。[图5]图5是根据第三实施例的电极的示意性平面图，其中，第一流动通道和第二流动通道中的一个被设置在电极内部。[图6]图6是沿着VI-VI线截取的、图5的截面图。[图7]图7是根据第四实施例的电极的示意性平面图，其中，第一流动通道和第二流动通道均被设置在电极的内部。[图8]图8是沿着VIII-VIII线截取的、图7的截面图。[图9]图9是根据第五实施例的电极的示意性平面图，其中，除了第一流动通道和第二流动通道之外，还设置了第三流动通道。[图10]图10是沿着X-X线截取的、图9的截面图。[图11]图11是根据第六实施例的电极的示意性平面图，其中，第三流动通道被设置在电极的内部。[图12]图12是沿着XII-XII线截取的、图11的截面图。[图13]图13示出电解液循环型电池系统的基本结构和基本操作原理。[图14]图14是示出电解液循环型电池中所包括的单元电池堆的示例的示意图。具体实施方式[待由本公开解决的问题]近年来，随着可再生能量的使用增加，需要具有更高性能的电解液循环型电池。因而，期望这样的电解液循环型电池：不仅通过改善电解液循环性能、而且还通过降低单元电池电阻来降低能量损失。另外，还期望能够形成这种电解液循环型电池的电极。如上所述，能够通过在电极中形成凹槽而改善电解液循环性能。然而，在上述结构中，电解液可以简单地从电极中的用于电解液的入口流到用于电解液的出口，并且可能没有充分地在电极的整个区域上扩散。结果，电解液中所含的活性材料的离子的电池反应量可能减少，并且存在电解液循环型电池的单元电池电阻将升高的可能性。因而，本专利技术的一个目的在于提供一种具有高电解液循环性能和低单元电池电阻的电极，以及包括该电极的电解液循环型电池。[本专利技术的实施例的说明]<1>根据本专利技术的电极由片状多孔主体构成，并且用在通过循环电解液来进行充电和放电的电解液循环型电池中。假定当电极被安装在电解液循环型电池中时，电极的侧表面的、与用于电解液的入口相邻的一部分是入口端表面，并且当电极被安装在电解液循环型电池中时，电极的侧表面的、与用于电解液的出口相邻的一部分是出口端表面，则电极包括第一流动通道和第二流动通道，第一流动通道被连接到入口端表面，并且朝向出口端表面延伸，第二流动通道被连接到出口端表面，并且朝向入口端表面延伸。第一流动通道和第二流动通道彼此不直接连通。通过在电极中形成第一流动通道和第二流动通道，能够提高电极的电解液循环性能，并且能够降低电极中的电解液的压力损失。结果，能够降低使电解液在电解液循环型电池内循环的泵的能量损失。由于改善电解液循环性能的第一流动通道和第二流动通道不彼此直接连通，所以电解液不直接从电极中的用于电解液的入口流动到用于电解液的出口。在这种情况下，流经第一流动通道的电解液通过由细丝等构成的多孔电极的实体部分中的开口，流入第二流动通道，并从出口排出。因此，无助于电池反应的从电极排出的活性物质的量小于在其中第一流动通道和第二流动通道彼此连通且电极中的电池反应被激活的情况下的量。因而，降低了电解液循环型电池的单元电池电阻。在本说明书中，术语“流动通道”包括形成在电极的表面的中的凹进的流动通道和形成在电极的内部的隧道形流动通道。另外，术语“侧表面”包括在平面图中的片状电极的侧表面。<2>在根据实施例的电极中，第一流动通道的横截面的中心和第二流动通道的横截面的中心可以在电极的厚度方向上彼此偏移大于或等于预定距离的距离。当第一流动通道和第二流动通道在厚度方向上彼此偏移时，能够使电解液在厚度方向上流经电极的流动加速。结果，能够在电极的整个区域上沿着包括厚度方向的方向激活电池反应，并且能够降低电解液循环型电池的单元电池电阻。每个流动通道的横截面的中心都处于具有与横截面为相同形状的图形的矩心位置。第一流动通道和第二流动通道之间的偏移(上述预定距离)可根据电极的厚度适当地确定，并且例如可为0.5mm或更大，优选为1mm。<3>在根据实施例的电极中，第一流动通道可以在电极的一侧开口，第二流动通道可以在电极的另一侧开口。当第一流动通道和第二流动通道在电极的一侧和另一侧，并且彼此分离时，电解液易于在厚度方向上在电极的整个区域上扩散。结果，能够在电极的整个区域上激活电池反应。这里，术语电极的“一侧”和“另一侧”意思是平面图中的片状电极的顶侧和底侧，并且顶侧和底侧中的一个为“一侧”，另一个为“另一侧”。<4>在根据实施例的电极中，第一流动通道和第二流动通道中的至少一个可以被设置在电极的厚度方向上的内部。当第一流动通道和第二流动通道中的至少一个设置在电极的内部时，易于在电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极，所述电极由片状多孔主体构成，并且用在通过循环电解液来进行充电和放电的电解液循环型电池中，其中，假定当所述电极被安装在所述电解液循环型电池中时，所述电极的侧表面的、与用于所述电解液的入口相邻的一部分是入口端表面，并且当所述电极被安装在所述电解液循环型电池中时，所述电极的侧表面的、与用于所述电解液的出口相邻的一部分是出口端表面，则所述电极包括：第一流动通道和第二流动通道，所述第一流动通道被连接到所述入口端表面，并且朝向所述出口端表面延伸，所述第二流动通道被连接到所述出口端表面，并且朝向所述入口端表面延伸，并且其中，所述第一流动通道和所述第二流动通道彼此不直接连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.29 JP 2016-0370871.一种电极，所述电极由片状多孔主体构成，并且用在通过循环电解液来进行充电和放电的电解液循环型电池中，其中，假定当所述电极被安装在所述电解液循环型电池中时，所述电极的侧表面的、与用于所述电解液的入口相邻的一部分是入口端表面，并且当所述电极被安装在所述电解液循环型电池中时，所述电极的侧表面的、与用于所述电解液的出口相邻的一部分是出口端表面，则所述电极包括：第一流动通道和第二流动通道，所述第一流动通道被连接到所述入口端表面，并且朝向所述出口端表面延伸，所述第二流动通道被连接到所述出口端表面，并且朝向所述入口端表面延伸，并且其中，所述第一流动通道和所述第二流动通道彼此不直接连通。2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述第一流动通道的横截面的中心和所述第二流动通道的横截面的中心在所述电极的厚度方向上彼此偏移的距离大于或者等于预定距离。3.根据权利要求2所述的电极，其中，所述第一流动通道在所述电极的一侧开口，所述第二流动通道在所述电极的另一侧开口。4.根据权利要求1或2所述的电极，其中，所述第一流动通道和所述第二流动通道中的至少一个被设置在所述电极的厚度方向上的内部。5.根据权利要求1至4任一项所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：花房庆，中石博之，伊藤贤一，奥村宗一郎，江口宽航，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP