电解液流通电池系统及电解液技术方案

本发明专利技术提供一种电解液流通电池系统，其包含总是持续地将含有非活性气体的流动气体供给至储存电解液的槽中的气相的气体供给机构。在所述电解液中，周期表第五周期中第1至8族元素的离子及第13至16族元素的离子和周期表第六周期中第1、2和4至8族元素的离子及第13至15族元素的离子的总浓度为2500mg/L以下。钒离子的浓度为1mol/L以上且3mol/L以下。游离硫酸的浓度为1mol/L以上且4mol/L以下。磷酸的浓度为1.0×10

Electrolyte Flow Battery System and Electrolyte

The invention provides an electrolyte flow battery system comprising a gas supplying mechanism that continuously supplies a flowing gas containing an inactive gas to a gas phase in a cell storing an electrolyte. In the electrolyte, the total concentration of the ions of group 1 to 8 elements in the fifth cycle of the periodic table, the ions of group 13 to 16 elements and the ions of group 1, 2 and 4 to 8 elements in the sixth cycle of the periodic table, and the ions of group 13 to 15 elements are less than 2500 mg/L. The concentration of vanadium ion is above 1 mol/L and below 3 mol/L. The concentration of free sulfuric acid is above 1 mol/L and below 4 mol/L. The concentration of phosphoric acid is 1.0 *10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解液流通电池系统及电解液
本专利技术涉及电解液流通电池系统及电解液。本申请要求于2016年7月26日在日本专利局提交的日本专利申请第2016-146799号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
技术介绍
在一些二次电池(电解液流通电池)系统中，利用电解液进行电池反应。例如，含有化合价随还原或氧化而变化且作为活性物质的离子的硫酸水溶液被用作电解液流通电池系统的电解液(参见专利文献1说明书的第0023段，专利文献2和专利文献3)。专利文献1至3各自公开了含有作为正极和负极用活性物质的钒离子的全钒类电解液。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-367657号公报专利文献2：日本特开2007-311209号公报专利文献3：日本特开2015-232960号公报
技术实现思路
本公开的电解液流通电池系统包含：电解液流通电池和供给至所述电解液流通电池的电解液，所述电解液流通电池系统包含：气体供给机构，其总是持续地将含有非活性气体的流动气体供给至储存电解液的槽中的气相，其中所述气体供给机构包含：所述流动气体的气体供给源；流动气体通道，其包含导入管和排出管，其中所述流动气体通过所述导入管导入所述槽中的气相中，且气体通过所述排出管从所述槽中的气相排出；和气流控制机构，其控制来自所述气体供给源的流动气体的流量，其中在所述电解液中，周期表第五周期中第1至8族元素的离子及第13至16族元素的离子和周期表第六周期中第1、2和4至8族元素的离子及第13至15族元素的离子的总浓度为2500mg/L以下，这些离子是与含有氢元素的气体的产生相关的杂质元素离子，钒离子的浓度为1mol/L以上且3mol/L以下，游离硫酸的浓度为1mol/L以上且4mol/L以下，磷酸的浓度为1.0×10-4mol/L以上且7.1×10-1mol/L以下，铵的浓度为20mg/L以下，硅的浓度为40mg/L以下，并且当将所述电解液循环并供给至所述电解液流通电池而不供给所述流动气体、并且在下述条件下进行充放电试验时，在充放电期间产生于所述电解液流通电池的负极的氢气的产生率小于95cc/h/m2，并且其中所述流动气体的流量为1.0L/分钟以上且50L/分钟以下，(充放电条件)：充放电方法：恒定电流下的连续充放电电流密度：70(mA/cm2)充电终止电压：1.55(V)/单元电池放电终止电压：1.00(V)/单元电池；和温度：室温(25℃)。本公开的电解液是：一种供给至电解液流通电池的电解液，其中周期表第五周期中第1至8族元素的离子及第13至16族元素的离子和周期表第六周期中第1、2和4至8族元素的离子及第13至15族元素的离子的总浓度为2500mg/L以下，这些离子是与含有氢元素的气体的产生相关的杂质元素离子，钒离子的浓度为1mol/L以上且3mol/L以下，游离硫酸的浓度为1mol/L以上且4mol/L以下，磷酸的浓度为1.0×10-4mol/L以上且7.1×10-1mol/L以下，铵的浓度为20mg/L以下，硅的浓度为40mg/L以下，并且当将所述电解液循环并供给至所述电解液流通电池、并且在下述条件下进行充放电试验时，在充放电期间产生于所述电解液流通电池的负极的氢气的产生率小于95cc/h/m2，(充放电条件)：充放电方法：恒定电流下的连续充放电电流密度：70(mA/cm2)充电终止电压：1.55(V)/单元电池放电终止电压：1.00(V)/单元电池；和温度：室温(25℃)。附图说明[图1]图1是说明实施方式的电解液流通电池系统的示意性结构和电解液流通电池的工作原理的说明图。[图2]图2是示出实施方式的电解液流通电池系统中包含的气体供给机构的示意图。具体实施方式[本公开解决的技术问题]在电解液流通电池系统中，可以发生由例如伴随电池反应的副反应导致的气体产生。例如，在电解液是上述硫酸水溶液的情况下，可以在负极处产生氢气等(专利文献2的说明书的第0011段)。专利文献2公开了利用气体除去装置吹洗和除去积聚在储存电解液的槽中的气体。通过该除去，被除去的气体可以被排出到外面(大气)。考虑到安全性，为了确认充分进行了气体的除去，气体除去装置需要频繁维护。作为解决该问题的技术，专利文献3公开了将含有非活性气体的流动气体供给至正极电解液槽和负极电解液槽中的气相以降低气相中的氢气的浓度，然后将低浓度的氢气排出到大气中。然而，即使总是将流动气体持续地供给至槽中的气相，在某些情况下，根据电解液的类型和流动气体的供给条件，气相也不能被充分吹洗。因此，一个目的是提供一种电解液流通电池系统，其能够充分地吹洗储存电解液的槽中的气相。此外，一个目的是提供一种可用于所述电解液流通电池系统的电解液。[本公开的有益效果]本公开的电解液流通电池系统可以充分地吹洗储存电解液的槽中的气相。本公开的电解液可以用于本公开的电解液流通电池系统。[本专利技术实施方式的详情]本专利技术的专利技术人已经深入研究了即使总是持续地将流动气体供给至槽中的气相也不能充分吹洗气相的原因并且已经发现产生的气体的量大。为了找出由于例如伴随电池反应的副反应而导致的气体产生的原因，本专利技术的专利技术人特别关注了用于电解液流通电池的电解液。除了活性物质离子之外，电解液还可以包含杂质离子，例如杂质元素离子和杂质化合物离子。电解液中的杂质离子主要来源于各种材料，例如电解液的原料、电解液制造过程中使用的材料和构件、以及用于输送和储存电解液的构件。此外，杂质离子可以源自电解液流通电池系统的构成构件，其中电解液可以在电解液流通电池系统工作期间与所述构成构件接触。对这些杂质离子的类型和量以及产生的气体的量的研究结果表明，含有氢元素的气体(下文中，也称为“含H气体”)的产生可以归因于可包含在电解液中的过量的特定杂质元素离子种类。在使用具有特定范围内的含H气体产生率的电解液的情况下，发现通过将总是持续供给至槽中的气相的流动气体的流量设定至特定范围，可以有效地吹洗槽中的气相。本专利技术基于这些发现。下面列出并说明本专利技术的实施方式。(1)根据本专利技术实施方式的电解液流通电池系统包含：电解液流通电池和供给至所述电解液流通电池的电解液，所述电解液流通电池系统包含：气体供给机构，其总是持续地将含有非活性气体的流动气体供给至储存所述电解液的槽中的气相，其中所述气体供给机构包含：所述流动气体的气体供给源；流动气体通道，其包含导入管和排出管，其中所述流动气体通过所述导入管导入所述槽中的气相中，且气体通过所述排出管从所述槽中的气相排出；和气流控制机构，其控制来自所述气体供给源的所述流动气体的流量，其中在所述电解液中，周期表第五周期中第1至8族元素的离子及第13至16族元素的离子和周期表第六周期中第1、2和4至8族元素的离子及第13至15族元素的离子的总浓度为2500mg/L以下，这些离子是与含有氢元素的气体的产生相关的杂质元素离子，钒离子的浓度为1mol/L以上且3mol/L以下，游离硫酸的浓度为1mol/L以上且4mol/L以下，磷酸的浓度为1.0×10-4mol/L以上且7.1×10-1mol/L以下，铵的浓度为20mg/L以下，硅的浓度为40mg/L以下，并且当将所述电解液循环并供给至所述电解液流通电池而不供给所述流动气体、并且在下述条件下进行充放电试验时，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液流通电池系统，其包含电解液流通电池和供给至所述电解液流通电池的电解液，所述电解液流通电池系统包含：气体供给机构，其总是持续地将含有非活性气体的流动气体供给至储存所述电解液的槽中的气相，其中所述气体供给机构包含：所述流动气体的气体供给源；流动气体通道，其包含导入管和排出管，其中所述流动气体通过所述导入管导入所述槽中的气相中，且气体通过所述排出管从所述槽中的气相排出；和气流控制机构，其控制来自所述气体供给源的所述流动气体的流量，其中在所述电解液中，周期表第五周期中第1至8族元素的离子及第13至16族元素的离子和周期表第六周期中第1、2和4至8族元素的离子及第13至15族元素的离子的总浓度为2500mg/L以下，这些离子是与含有氢元素的气体的产生相关的杂质元素离子，钒离子的浓度为1mol/L以上且3mol/L以下，游离硫酸的浓度为1mol/L以上且4mol/L以下，磷酸的浓度为1.0×10‑4mol/L以上且7.1×10‑1mol/L以下，铵的浓度为20mg/L以下，硅的浓度为40mg/L以下，并且当将所述电解液循环并供给至所述电解液流通电池而不供给所述流动气体、并且在下述条件下进行充放电试验时，在充放电期间产生于所述电解液流通电池的负极的氢气的产生率小于95cc/h/m2，并且其中所述流动气体的流量为1.0L/分钟以上且50L/分钟以下，充放电条件：充放电方法：恒定电流下的连续充放电；电流密度：70mA/cm2；充电终止电压：1.55V/单元电池；放电终止电压：1.00V/单元电池；和温度：室温，25℃。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.26 JP 2016-1467991.一种电解液流通电池系统，其包含电解液流通电池和供给至所述电解液流通电池的电解液，所述电解液流通电池系统包含：气体供给机构，其总是持续地将含有非活性气体的流动气体供给至储存所述电解液的槽中的气相，其中所述气体供给机构包含：所述流动气体的气体供给源；流动气体通道，其包含导入管和排出管，其中所述流动气体通过所述导入管导入所述槽中的气相中，且气体通过所述排出管从所述槽中的气相排出；和气流控制机构，其控制来自所述气体供给源的所述流动气体的流量，其中在所述电解液中，周期表第五周期中第1至8族元素的离子及第13至16族元素的离子和周期表第六周期中第1、2和4至8族元素的离子及第13至15族元素的离子的总浓度为2500mg/L以下，这些离子是与含有氢元素的气体的产生相关的杂质元素离子，钒离子的浓度为1mol/L以上且3mol/L以下，游离硫酸的浓度为1mol/L以上且4mol/L以下，磷酸的浓度为1.0×10-4mol/L以上且7.1×10-1mol/L以下，铵的浓度为20mg/L以下，硅的浓度为40mg/L以下，并且当将所述电解液循环并供给至所述电解液流通电池而不供给所述流动气体、并且在下述条件下进行充放电试验时，在充放电期间产生于所述电解液流通电池的负极的氢气的产生率小于95cc/h/m2，并且其中所述流动气体的流量为1.0L/分钟以上且50L/分钟以下，充放电条件：充放电方法：恒定电流下的连续充放电；电流密度：70mA/cm2；充电终止电压：1.55V/单元电池；放电终止电压：1.00V/单元电池；和温度：室温，25℃。2.根据权利要求1所述的电解液流通电池系统，其中所述电解液具有70mg/L以下的钡离子浓度，所述钡离子是与含有氢元素的气体的产生相关的杂质元素离子。3.根据权利要求1或2所述的电解液流通电池系统，其中所述电解液具有2100mg/L以下的钼离子浓度，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：森内清晃，关根良润，杉原崇康，
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