集电板和氧化还原液流电池制造技术

该集电板至少在一面具有流通电解液的多个流路，位于所述多个流路之间的壁部的第1面的算术表面粗糙度(Ra)为1μm以上且300μm以下，所述壁部的第1面是所述壁部在所述一面侧的露出面。

Collector and redox flow battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集电板和氧化还原液流电池
本专利技术涉及集电板和氧化还原液流电池。本申请基于2016年12月6日在日本提出的特愿2016-236721号要求优先权，将其内容援引于此。
技术介绍
作为大容量蓄电池，已知氧化还原液流电池。氧化还原液流电池通常具有用于隔离电解液的离子交换膜和设置在该离子交换膜两侧的电极。通过在该电极上同时进行氧化反应和还原反应来进行充放电。氧化还原液流电池中，电极被收纳在电极室内。氧化还原液流电池，向电极室内供给电解液，一边使电解液循环一边工作。电解液中的离子将电子向电极传递，电子被氧化还原液流电池的外部授受。此时，质子经由离子交换膜被授受。像这样，氧化还原液流电池进行充放电。氧化还原液流电池，为了提高整体的能量效率，需求内部电阻(电池电阻)的降低、电解液透过电极时的压力损失的降低。作为其中一个手段，在集电板设置预定的流路，对电解液的流动进行控制(例如专利文献1和专利文献2)。例如专利文献1和专利文献2所示，在集电板设置预定的流路的情况下，在电解液中产生的电子经由构成集电板的流路的壁部而被授受。因此，壁部与电极的接触状态会对氧化还原液流电池的电池电阻带来影响。在先技术文献专利文献1：日本特开2015-122231号公报专利文献2：日本特表2015-505147号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而完成的，目的是在壁部上提高电极与集电板的接触面积，得到电池电阻低的氧化还原液流电池。本专利技术人发现通过控制集电板的壁部上的表面状态，能够使电极与集电板的接触状态良好，降低氧化还原液流电池的电池电阻。即、本专利技术为解决上述课题，提供以下的集电板和氧化还原液流电池。(1)本专利技术的一方案涉及的集电板，至少在一面具有流通电解液的多个流路，位于所述多个流路之间的壁部的第1面的算术表面粗糙度(Ra)为1μm以上且300μm以下，所述壁部的第1面是所述壁部在所述一面侧的露出面。(2)上述方案涉及的集电板，可以设为：所述壁部的宽度为0.5mm以上且30mm以下。(3)上述方案涉及的集电板，可以设为：还具有包围预定区域的周缘壁，所述预定区域包含所述流路，在所述周缘壁的第1面设有凹凸，所述周缘壁的第1面是所述周缘壁在所述一面侧的露出面，所述凹凸形成在与所述周缘壁的延伸方向交叉的方向上。(4)上述方案涉及的集电板，可以设为：还具有包围预定区域的周缘壁，所述预定区域包含所述流路，在所述周缘壁的第1面，沿着与所述周缘壁的延伸方向正交的方向测定出的表面粗糙度(Ra)大于沿着所述周缘壁的延伸方向测定出的表面粗糙度(Ra)，所述周缘壁的第1面是所述周缘壁在所述一面侧的露出面。(5)本专利技术的一方案涉及的氧化还原液流电池，具备：离子交换膜；上述方案涉及的集电板；以及配置于所述离子交换膜与所述集电体之间的电极，所述集电板以所述第1面朝向电极侧的方式配置。(6)上述方案涉及的氧化还原液流电池，可以设为：所述电极包含碳纤维，所述壁部的第1面的算术表面粗糙度(Ra)是所述碳纤维的纤维直径的1.0倍以上且100倍以下，所述壁部的第1面是所述壁部在所述一面侧的露出面。本专利技术的一方案涉及的氧化还原液流电池，电极与集电板的接触面积大，能够减小电池电阻。附图说明图1是第1实施方式涉及的氧化还原液流电池的截面示意图。图2是从层叠方向俯视第1实施方式涉及的氧化还原液流电池的电池框架内所收纳的集电板的图。图3是将图2所示的第1实施方式涉及的氧化还原液流电池沿A-A面切断的集电板的截面示意图。图4是将第1实施方式涉及的氧化还原液流电池的集电板的主要部分放大的立体示意图。图5是将图2所示的第1实施方式涉及的氧化还原液流电池沿A-A面切断的截面示意图。图6是表示第1实施方式涉及的氧化还原液流电池的电解液的流动的图。具体实施方式以下，适当参照附图对氧化还原液流电池进行详细说明。以下的说明中使用的附图，有时为了便于理解本专利技术的特征会将特征部分放大显示，各构成要素的尺寸比例等有时会与实际不同。以下的说明中例示的材质、尺寸等只是一例，并不限定本专利技术，可以在不变更主要条件的范围内适当变更。(第1实施方式)图1是第1实施方式涉及的氧化还原液流电池的截面示意图。图1所示的氧化还原液流电池100具有离子交换膜10、集电板20和电极30。集电板20和电极30被电池框架40包围外周。电极30设置在由离子交换膜10、集电板20和电池框架40形成的电极室K内。电池框架40防止向电极室K供给的电解液泄漏到外部。图1所示的氧化还原液流电池100具有多个单电池CE层叠而成的单电池层叠结构。单电池CE的层叠数可以根据用途而适当变更，也可以仅设为单电池。通过将多个单电池CE串联，可得到实用的电压。一个单电池CE由离子交换膜10、夹持离子交换膜10的作为正极和负极发挥作用的两个电极30、以及夹持两个电极30的集电板20构成。以下，有时会将单电池CE层叠的单电池层叠结构的层叠方向简称为“层叠方向”，将与单电池层叠结构的层叠方向垂直的面方向称为“面内方向”。<离子交换膜>离子交换膜10可优选使用阳离子交换膜。具体而言，可举出具有磺基的全氟碳聚合物、具有磺基的烃系高分子化合物、掺杂有磷酸等无机酸的高分子化合物、一部分被质子传导性的官能团置换了的有机/无机混合聚合物、使高分子基质浸渗磷酸溶液或硫酸溶液而形成的质子传导体等。这些之中，优选具有磺基的全氟碳聚合物，更优选Nafion(注册商标)。<集电板>集电板20是具有向电极30授受电子的作用的集电体。集电板20在其两面能够作为集电体使用的情况下，也被称为双极板。本实施方式涉及的集电板更优选用于氧化还原液流电池。集电板20可以使用具有导电性的材料。例如可以使用含有碳的导电性材料。具体而言，可举出由石墨和有机高分子化合物构成的导电性树脂、或是将石墨的一部分置换为炭黑和类金刚石碳中的至少一者而得到的导电性树脂、将碳与树脂捏合成型的成型材料。这些之中，优选使用将碳与树脂捏合成型的成型材料。图2是从层叠方向俯视电池框架40内所收纳的集电板20的图。在集电板20的离子交换膜10侧的表面设有多个流路C。在多个流路C的槽之间的位置形成有壁部(内部壁22)。也可以说是设有多个内部壁22，在内部壁22与内部壁22之间形成流路C。在集电板20的离子交换膜10侧的表面形成有凹部20A。图3是将图2所示的第1实施方式涉及的氧化还原液流电池沿A-A面切断的集电板的截面示意图。如图3所示，凹部20A由用于嵌入后述的第1电极31的部分和流路C构成。另外，在集电板20的一面，可以设有划分凹部20A的周缘壁21。周缘壁21包围含有流路C的预定区域，被该周缘壁21包围的区域包含凹部20A，例如是具有四边形、大致四边形、长方形等任意选择的形状的区域。在被周缘壁21包围的凹部20A内，从周缘壁21的开口部21i供给电解液。从周缘壁21的开口部21i供给的电解液，优选在遍布凹部20A整个内表面之后，从排出路径23排出。通过电解液在凹部20A内的面内方向上遍布整个面，能够在面内方向整个面利用电极30。其结果，氧化还原液流电池的电池电阻减小，并且充放电特性提高。图4是将集电板20的主要部分放大的立体图。如图4所示，优选在周缘壁21的第1面21a(形成有流路的一面侧(图中上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集电板，至少在一面具有流通电解液的多个流路，位于所述多个流路之间的壁部的第1面的算数表面粗糙度Ra为1μm以上且300μm以下，所述壁部的第1面是所述壁部在所述一面侧的露出面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.06 JP 2016-2367211.一种集电板，至少在一面具有流通电解液的多个流路，位于所述多个流路之间的壁部的第1面的算数表面粗糙度Ra为1μm以上且300μm以下，所述壁部的第1面是所述壁部在所述一面侧的露出面。2.根据权利要求1所述的集电板，所述壁部的宽度为0.5mm以上且30mm以下。3.根据权利要求1或2所述的集电板，还具有包围预定区域的周缘壁，所述预定区域包含所述流路，在所述周缘壁的第1面设有凹凸，所述周缘壁的第1面是所述周缘壁在所述一面侧的露出面，所述凹凸形成在与所述周缘壁的延伸方向交叉的方向上。4.根据权利要求1～3的任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：市川雅敏，井关惠三，塙健三，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP