双极板、单元框架、单元堆和氧化还原液流单元制造技术

提供了一种双极板，该双极板被布置在氧化还原液流电池的正极电极和负极电极之间，其中该双极板在双极板的面对正极电极和负极电极中的至少一个电极的表面上具有用于循环电解质的至少一个凹槽，其中该凹槽具有在其正交于电解质循环方向的截面中面对彼此的一对侧壁，并且其中窄部被设置在凹槽在深度方向上的至少一部分中，在该窄部中，在侧壁之间的间隔在深度方向上降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双极板、单元框架、单元堆和氧化还原液流单元
本专利技术涉及双极板、单元框架、单元堆和氧化还原液流电池。
技术介绍
作为一种大容量存储电池，氧化还原液流电池(在下文中，可以称作“RF电池”)是已知的(参考专利文献1到专利文献4)。氧化还原液流电池包括通过堆叠多个单元框架、正极电极、隔膜和负极电极而获得的单元堆。单元框架包括布置在正极电极和负极电极之间的双极板和设置在双极板的外周上的框架本体。在单元堆中，正极电极、负极电极、布置在正极电极、负极电极之间的隔膜被布置在相邻单元框架的双极板之间，由此形成单个单元。RF电池通过使得电解质在其中布置电极的单元中流动并且循环而执行充电和放电。专利文献1到专利文献4公开了这样的技术：通过在双极板的、面对电极的表面中形成构成电解质流动通道的多个凹槽，以减小RF电池的内阻，从而减小由于电解质在单元中的流阻引起的压力损失。现有技术文献专利文献专利文献1：日本未审专利申请公报No.2015-122230专利文献2：日本未审专利申请公报No.2015-122231专利文献3：日本未审专利申请公报No.2015-138771专利文献4：日本未审专利申请公报No.2015-210849
技术实现思路
本公开的一种双极板是被设置在氧化还原液流电池的正极电极和负极电极之间的双极板，该双极板具有：至少一个凹槽，所述凹槽位于所述双极板的、面对所述正极电极和所述负极电极中的至少一个的表面中，并且电解液通过所述凹槽流动，其中，所述凹槽具有成对的侧壁，所述侧壁在正交于所述电解液的流动方向的截面中面对彼此，并且所述凹槽具有窄部，在所述窄部处，所述侧壁之间的距离沿着所述凹槽的深度方向减小，并且所述窄部被设置在所述凹槽的深度方向上的至少一部分中。本公开的一种单元框架包括本公开的双极板和设置在双极板的外周上的框架本体。本公开的一种单元堆包括本公开的单元框架。本公开的一种氧化还原液流电池包括本公开的单元堆。附图简要说明[图1]图1是根据实施例的氧化还原液流电池的操作原理图。[图2]图2是示出根据实施例的氧化还原液流电池的构造的概略图。[图3]图3是示出根据实施例的单元堆的构造的概略图。[图4]图4是从其一个表面侧观察的包括根据实施例的双极板的单元框架的概略平面图。[图5]图5是示出根据实施例1的双极板中的凹槽的截面形状的概略截面图。[图6]图6是示出根据实施例2的双极板中的凹槽的截面形状的概略截面图。[图7]图7是示出根据实施例3的双极板中的凹槽的截面形状的概略截面图。[图8]图8是示出根据实施例4的双极板中的凹槽的截面形状的概略截面图。[图9]图9是示出根据实施例5的双极板中的凹槽的截面形状的概略截面图。[图10(a)]图10(a)是示出凹槽的截面形状的一个变型的概略截面图。[图10(b)]图10(b)是示出凹槽的截面形状的另一个变型的概略截面图。[图10(c)]图10(c)是示出凹槽的截面形状的再一个变型的概略截面图。[图11]图11是示出凹槽的截面形状的另一个变型的概略截面图。具体实施方式[技术问题]已经期望氧化还原液流电池的电池性能的进一步的改进。在RF电池中，在一些情形下反复进行操作和待机。在操作期间，RF电池使得电解质在单元中流动，以进行充电和放电。在待机期间，RF电池停止电解质的流动。当在RF电池的待机时段期间，电解质的流动停止时，已充电的电解质在单元中发生自放电，由此电解质产生热量。随着温度的增加，可能在电解质中产生析出物，这可能导致电池性能降低，诸如电解质劣化。另外，电解质的温度的增加可能损坏双极板(单元框架)，例如，可能使双极板由于热量而软化并且变形。因此，为了抑制单元中的电解质的温度的增加，期望改善电解质的散热。因此，本公开的目的在于提供这样一种双极板、单元框架和单元堆：在能够减小单元中的电解质的压力损失的同时，能够抑制电解质的温度的增加。本公开的另一个目的在于提供一种具有良好电池性能的氧化还原液流电池。[本公开的有利效果]本公开能够提供这样一种双极板、单元框架和单元堆：在能够减小单元中的电解质的压力损失的同时，能够抑制电解质的温度的增加。此外，本公开能够提供一种具有良好电池性能的氧化还原液流电池。[本专利技术实施例的描述]本专利技术的专利技术人对下述情况进行了探讨：通过在电解质流动的方向上在双极板的面对电极的表面中形成凹槽，从而构成流动通道来减小氧化还原液流电池的单元中的电解质的压力损失。此外，在具有电解质所流动通过的凹槽的双极板中，为了抑制单元中电解质成分析出，本专利技术的专利技术人研究了能够用于改善电解质的散热以抑制电解质的温度的增加的凹槽的截面形状。“凹槽的截面形状”意味着正交于电解质流动方向的截面的形状，并且在截面中由构成凹槽的壁表面所包围的闭合区域和开口示出。在以下说明中，除非另有声明，术语“凹槽的截面”指的是正交于电解质流动方向的截面。在具有凹槽的双极板的情形中，当在RF电池操作期间使得电解质在单元中流动时，电解质流动通过凹槽，并且当在RF电池待机时段期间、电解质的流动停止时，电解质停留在凹槽中。其温度通过自放电增加的电解质(该电解质存在于凹槽中)的热量从与电解质相接触的凹槽的壁表面得以耗散，并且电解质被冷却。因此，在凹槽中的电解质的一部分(该部分与凹槽的壁表面相接触)中，通过热传导，电解质的温度降低，并且温差使得电解质对流。人们相信，如果这个对流能够被加速，则热量从凹槽中的电解质到凹槽的壁表面的移动也可被加速，从而提高电解质的散热效率。鉴于此，本专利技术的专利技术人研究了能够加速电解质对流的凹槽的各种截面形状。凹槽的截面形状通常是基本正方形形状，并且是如下形状：其底壁平行于双极板表面，并且具有在垂直于底壁的方向上从双极板表面延伸并且平行地面对彼此的一对侧壁。在此情形中，在凹槽深度方向上，整个凹槽在侧壁之间的距离基本均匀，并且由每个侧壁和底壁形成的角度是直角(90°)。术语“凹槽深度方向”指的是在正交于电解质流动方向的截面中从凹槽开口朝向底部延伸并且垂直于双极板表面的方向(即，双极板的厚度方向)。本专利技术的专利技术人设想，为了加速电解质对流，凹槽的截面形状具有这样的窄部：在该窄部处，侧壁之间的距离沿着深度方向减小。在所述凹槽中，侧壁中的至少一个侧壁相对于深度方向在窄部中倾斜。因此，人们相信，当凹槽中发生电解质对流时，这种结构加速沿着侧壁移动的电解质的对流。由此，在具有这种截面形状的凹槽中，与侧壁面对彼此并且在深度方向上平行布置的凹槽的情形相比，加速了电解质对流。因此可以推测的是，电解质的散热能够得以改善，从而抑制电解质的温度的增加。本专利技术的专利技术人基于上述思想完成了本专利技术。首先，将列出并且描述本专利技术实施例的内容。(1)根据实施例的一种双极板是被设置在氧化还原液流电池的正极电极和负极电极之间的双极板，该双极板具有，至少一个凹槽，所述凹槽位于所述双极板的、面对所述正极电极和所述负极电极中的至少一个的表面中，并且电解液通过所述凹槽流动，其中，所述凹槽具有成对的侧壁，所述侧壁在正交于所述电解液的流动方向的截面中面对彼此，并且所述凹槽具有窄部，在所述窄部处，所述侧壁之间的距离沿着所述凹槽的深度方向减小，并且所述窄部被设置在所述凹槽的深度方向上的至少一部分中。根据该双极板，因为凹槽被设置在面对电极的表面中，所以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极板，所述双极板被设置在氧化还原液流电池的正极电极和负极电极之间，所述双极板包括：至少一个凹槽，所述凹槽位于所述双极板的、面对所述正极电极和所述负极电极中的至少一个的表面中，并且电解液通过所述凹槽流动，其中，所述凹槽具有成对的侧壁，所述侧壁在正交于所述电解液的流动方向的截面中面对彼此，并且所述凹槽具有窄部，在所述窄部处，所述侧壁之间的距离沿着所述凹槽的深度方向减小，并且所述窄部被设置在所述凹槽的深度方向上的至少一部分中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双极板，所述双极板被设置在氧化还原液流电池的正极电极和负极电极之间，所述双极板包括：至少一个凹槽，所述凹槽位于所述双极板的、面对所述正极电极和所述负极电极中的至少一个的表面中，并且电解液通过所述凹槽流动，其中，所述凹槽具有成对的侧壁，所述侧壁在正交于所述电解液的流动方向的截面中面对彼此，并且所述凹槽具有窄部，在所述窄部处，所述侧壁之间的距离沿着所述凹槽的深度方向减小，并且所述窄部被设置在所述凹槽的深度方向上的至少一部分中。2.根据权利要求1所述的双极板，其中，所述凹槽具有底壁，并且所述底壁具有平行于所述双极板的所述表面的平坦面。3.根据权利要求2所述的双极板，其中，由所述侧壁中的至少一个和所述底壁形成的角度是91°或者更大并且120°或者更小。4.根据权利要求2或者权利要求3所述的双极板，其中，位于所述侧壁中的至少一个和所述底壁之间的角部被形成为具有曲面。5.根据权利要求1到4中任何一项所述的双极板，...

【专利技术属性】
技术研发人员：寒野毅，本井见二，
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