双极板、氧化还原液流电池及用于制作双极板的方法技术

本发明专利技术提供一种能够降低液流电池的内阻的双极板、一种氧化还原液流电池以及一种用于制作双极板的方法。一种夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间的双极板包括其中提供具有正电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的正电极侧表面以及其中提供具有负电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的负电极侧表面。所述流动通道中的每个都包括所述电解液通过其流入所述电极的流入通道以及所述电解液通过其流出所述电极的流出通道，所述流入通道以及所述流出通道彼此不连通并且彼此独立，并且所述沟槽每个都具有在所述沟槽之内的宽部，所述宽部的宽度大于所述沟槽的开口的宽度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于诸如氧化还原液流电池的液流电池的双极板、使用该双极板的氧化还原液流电池以及用于制作双极板的方法。
技术介绍
液流电池的代表性示例为氧化还原液流电池(RF电池)。RF电池是通过使用正电极电解液中所包含的离子与负电极电解液中所包含的离子之间的氧化还原电势差来执行充电和放电的电池。图5是图示使用钒离子作为正负电极活性材料的RF电池100的操作原理的示意图。如图5所示，RF电池100包括电池单元100C，其包括用膜101彼此分开的正电极单元102和负电极单元103，所述膜101允许氢离子(质子)渗透通过该膜。正电极单元102在内部具有正电极104并且经由管道108和110而被连接至存储正电极电解液的正电极电解液箱106。同样地，负电极单元103在内部具有负电极105并且经由管道109和111而被连接至存储负电极电解液的负电极电解液箱107。泵112和113分别使得箱106和107中所存储的电解液于充电和放电期间在单元102和103中循环。典型地，在称作电池堆200的结构之内形成电池单元100C，如图6的下部所示。如图6的上部所示，电池堆200具有通过堆叠多个电池单元100C所形成的结构，所述多个电池单元100C每个都包括一个堆叠在另一个上的并且由单元框架120夹着的正电极104、膜101以及负电极105，所述单元框架每个都由彼此集成的相框形状的框架体122以及双极板121构成。换言之，在相邻的单元框架120的双极板121之间形成一个电池单元100C，并且相邻的电池单元100C的正电极104(正电极单元102)以及负电极105(负电极单元103)被分别布设在插入其间的双极板121的前侧和后侧上。在该结构中，用密封结构127来密封电池框架120之间的间隙。在电池堆200中，电解液通过形成于框架体122中的液体供给歧管123和124以及液体排放岐管125和126流入并且流出电池单元100C。正电极电解液从液体供给歧管123经由形成于框架体122的一侧(相对于图纸平面的前侧)上的沟槽而被供应至布设在双极板121的一侧上的正电极104。正电极电解液经由形成于框架体122的上部中的沟槽而被排放到液体排放岐管125内。同样地，负电极电解液从液体供给歧管124经由形成于框架体122的另一侧(相对于图纸平面的后侧)上的沟槽而被供应至布设在双极板121的另一侧上的负电极105。负电极电解液经由形成于框架体122的上部中的沟槽而被排放到液体排放岐管126内。构成电池单元100C的电极104和105在许多情况下是由导电性多孔材料形成，这样作为液体的电解液的流动就不会阻碍电解液从液体供给侧流到液体排放侧。例如，使用碳毡或诸如此类(专利文献1)。引用列表专利文献PTL 1：日本未审专利申请公布No.2002-367659。
技术实现思路
技术问题近年来，人们期望一种有利于自然环境的能源系统并且提高诸如RF电池的液流电池的电池性能。例如，期望诸如RF电池的蓄电池达到更高的充电-放电效率以及更低的电池内阻。影响内阻的因素之一是电解液的流动的状态，例如，电解液的流动阻力。然而，在现有技术中，关于减小内阻而同时充分考虑到由于电解液的流动阻力所致的压力损失，尚未进行足够的研究。本专利技术是在上述情况下而提出。本专利技术的目的之一是提供一种双极板，其能够减少液流电池中的电解液的压力损失。本专利技术的另一目的是提供一种氧化还原液流电池，其使用本专利技术的双极板。本专利技术的又一目的是提供一种用于制作双极板的高产的方法。问题的解决方案根据本专利技术的实施例的双极板是一种夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间的双极板，所述双极板包括其中提供具有正电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的正电极侧表面以及其中提供具有负电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的负电极侧表面。所述流动通道中的每个都包括所述电解液通过其流入所述电极的流入通道以及所述电解液通过其流出所述电极的流出通道。所述流入通道以及所述流出通道彼此不连通并且彼此独立。所述沟槽每个都具有在所述沟槽之内的宽部，所述宽部的宽度大于所述沟槽的开口的宽度。根据本专利技术的一个实施例的用于制作双极板的方法是一种用于制作夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间的双极板的方法，该方法包括基板制备步骤、区段制备步骤以及接合步骤。在所述基板制备步骤中，制备基板，所述基板由包含导电性分散材料以及基质树脂的材料形成。在所述区段制备步骤中，制备区段，所述区段是由所述材料形成并且具有特定横截面形状的长部件，并且形成所述电解液流经的沟槽部分。在所述接合步骤中，将所述区段以特定间隔接合至所述基板的两个表面，以便利用由所述基板以及所述区段限定的空间形成所述沟槽。在所述接合步骤中，将所述区段接合以便所述沟槽每个都具有在所述沟槽之内的宽部，所述宽部的宽度大于所述沟槽的开口的宽度。专利技术的有益效果所述双极板能够减少液流电池中的电解液的压力损失。根据用于制作双极板的方法，能够以高制作率制作能够减少液流电池中的电解液的压力损失的双极板。附图说明图1是根据实施例1的形成于双极板中的具有相对互相交错的(interdigitated)梳齿形状的流动通道的俯视示意图。图2是根据实施例1的形成于双极板中的具有相对互相交错的梳齿形状的流动通道的剖视示意图。图3是图示形成于实施例1的双极板中的沟槽的形状的示意图。图4是示出形成于实施例2的双极板中的沟槽的形状的局部放大剖视示意图。图5是示出氧化还原液流电池的原理的示意图。图6是氧化还原液流电池中所包括的电池堆的示意图。具体实施方式[本专利技术的实施例的描述]首先，以列举的形式对本专利技术的实施例的内容进行描述。(1)根据实施例的双极板是一种夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间的双极板，所述双极板包括其中提供具有正电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的正电极侧表面以及其中提供具有负电极电解液流经的多个沟槽的流动通道的负电极侧表面。所述流动通道中的每个都包括所述电解液通过其流入所述电极的流入通道以及所述电解液通过其流出所述电极的流出通道。流入通道以及流出通道彼此不连通并且彼此独立。沟槽每个都具有在沟槽之内的宽部，宽部的宽度大于沟槽的开口的宽度。由于使用装配有包括沟槽的流动通道的双极板，与没有提供流动通道时相比，促进电解液的流动沿着流动通道流动并且能够控制在电极中流动的电解液的流动。由于对电解液的流动进行调节，能够减少电解液的压力损失。特别地，由于构成流动通道的沟槽每个都具有宽部，与不具有宽部而是具有相同的开口宽度的、具有恒定宽度的沟槽相比，电解液平稳地流动并且能够进一步减少电解液的压力损失。此外，由于宽部的存在能够确保电解液的流量，与具有在沟槽的开口的宽度相同并且沟槽的横截面积相同的前提下等宽的沟槽的双极板相比，能够减小具有宽部的沟槽的深度并且能够减小双极板的厚度，同时使电解液的流量基本上保持相同。由于双极板的厚度减小，能够降低液流电池的内阻。由于流动通道的流入通道以及流出通道彼此不连通并且彼此独立，电解液通过横穿流入通道与流出通道之间的部分而平稳地流经电极；因此，活化电极处的电池反应并且能够降低电池的内阻。(2)根据实施例的双极板，例如，相邻沟槽的开口的侧边缘之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极板，所述双极板夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间，所述双极板包括：正电极侧表面和负电极侧表面，在所述正电极侧表面中提供有具有所述正电极电解液流经的多个沟槽的流动通道，在所述负电极侧表面中提供有具有所述负电极电解液流经的多个沟槽的流动通道，其中，所述流动通道中的每个都包括流入通道和流出通道，所述电解液通过所述流入通道流入所述电极，并且所述电解液通过所述流出通道流出所述电极，所述流入通道以及所述流出通道彼此不连通并且彼此独立，并且所述沟槽每个都具有在所述沟槽之内的宽部，所述宽部的宽度大于所述沟槽的开口的宽度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.23 JP 2014-0896781.一种双极板，所述双极板夹在正电极电解液流入的正电极与负电极电解液流入的负电极之间，所述双极板包括：正电极侧表面和负电极侧表面，在所述正电极侧表面中提供有具有所述正电极电解液流经的多个沟槽的流动通道，在所述负电极侧表面中提供有具有所述负电极电解液流经的多个沟槽的流动通道，其中，所述流动通道中的每个都包括流入通道和流出通道，所述电解液通过所述流入通道流入所述电极，并且所述电解液通过所述流出通道流出所述电极，所述流入通道以及所述流出通道彼此不连通并且彼此独立，并且所述沟槽每个都具有在所述沟槽之内的宽部，所述宽部的宽度大于所述沟槽的开口的宽度。2.根据权利要求1所述的双极板，其中，相邻的所述沟槽的所述开口的侧边缘之间的沟槽间距离大于所述开口的宽度。3.根据权利要求1或2所述的双极板，其中，所述沟槽每个都具有从所述开口朝所述沟槽的底部扩展的梯形的横截面形状。4.根据权利要求1或2所述的双极板，其中，所述沟槽每个都包括窄部和所述宽部，所述窄部从所述开口朝所述沟槽的底部具有恒定宽度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：花房庆，伊藤贤一，奥村宗一郎，寺尾岳见，藤田勇人，
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