集电板和氧化还原液流电池制造技术

本发明专利技术的集电板在至少一面具有包围预定区域的周缘壁，在所述周缘壁的所述一面侧的露出面即第1面上，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)。

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日在日本提出申请的专利申请2016-236719号主张优先权，将其内容引用于此。
技术介绍
作为大容量蓄电池已知氧化还原液流电池。氧化还原液流电池一般具有隔离电解液的离子交换膜、以及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，电极被收纳于电极室内。氧化还原液流电池向电极室内供给电解液，在使电解液循环的状态下工作。电解液中的离子向电极传递电子，电子在氧化还原液流电池的外部授受。此时，质子经由离子交换膜授受。这样，氧化还原液流电池进行充放电。例如专利文献1和2通过在集电体形成电解液的流路，实现了内阻的降低。但是，如专利文献1和2中记载的那样以梳形设置流路时，在设置有流路的部分和成为流路间的壁的部分，电解液的供给状态产生差异。在电极面内的电解液的供给状态差异成为氧化还原液流电池的电池电阻上升的原因。因为在充放电时无法最大限度地利用电极整体。因此，在氧化还原液流电池中，要求能够在电极的面内方向均匀地供给电解液的结构。现有技术文献专利文献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，其目的是得到能够向面内方向整体供给电解液的氧化还原液流电池。本专利技术人专心研究的结果，发现了在集电板设置包围预定区域的周缘壁，使由周缘壁包围的区域内遍布电解液的结构。进而，发现了通过在其周缘壁的表面设置预定形状，能够减少在由周缘壁包围的区域的外周附近和中央部的电解液的供给状态之差。即，本专利技术为了解决上述课题，提供以下的集电板和氧化还原液流电池。(1)本专利技术一方案的集电板，在至少一面具有包围预定区域的周缘壁，在所述周缘壁的所述一面侧的露出面即第1面上，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)。(2)在上述方案的集电板中，在所述周缘壁的第1面上，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)可以为20～500μm。(3)在上述方案的集电板中，可以在所述周缘壁的第1面设置凹凸，所述凹凸可以在与所述周缘壁的延伸方向交叉的方向上形成。(4)在上述方案的集电板中，所述凹凸可以由沿着所述周缘壁的延伸方向延伸存在的多个槽形成。(5)在上述方案的集电板中，所述槽的宽度可以为50～500μm。(6)在上述方案的集电板中，所述槽的深度可以为50～500μm。(7)本专利技术一方案的氧化还原液流电池，具备：离子交换膜、上述方案中的集电板、以及配置于所述离子交换膜与所述集电板之间的电极，所述集电板将所述第1面朝向电极侧配置，所述周缘壁构成电解液流通的电极室的一部分。(8)在上述方案的氧化还原液流电池中，所述电极的厚度可以为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)的5倍以上。通过将本专利技术一方案的集电板用于氧化还原液流电池，能够使电解液在电极的面内方向整体遍布。附图说明图1是第1实施方式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实施方式的氧化还原液流电池的电池框内所收纳的集电板的图。图3是用A-A面切断了图2中表示的第1实施方式的氧化还原液流电池的集电板的截面示意图。图4是将第1实施方式的氧化还原液流电池的集电板的要部放大了的立体示意图。图5是将第1实施方式的氧化还原液流电池的集电板的另一例的要部放大了的立体示意图。图6是用A-A面切断了图2中表示的第1实施方式的氧化还原液流电池的截面示意图。图7是表示第1实施方式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，对于氧化还原液流电池，适当参照附图详细说明。为了容易理解本专利技术的特征，以下说明中使用的附图有时出于方便起见将成为特征的部分放大表示，各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。以下说明中例示的材质、尺寸等仅为一例，本专利技术不限定于此，在不变更其要件的范围能够适当变更来实施。(第1实施方式)图1是第1实施方式的氧化还原液流电池的截面示意图。图1所示氧化还原液流电池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40包围外周。电极30被设置在由离子交换膜10、集电板20和电池框40形成的电极室K内。电池框40防止向电极室K供给的电解液漏出到外部。图1所示氧化还原液流电池100具有多个单电池CE层叠而成的单电池堆结构。单电池CE的层叠数可以根据用途适当变更，也可以仅作为单电池。通过将单电池CE串联多个，可得到实用性的电压。一个单电池CE由离子交换膜10、作为夹持离子交换膜10的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，有时将单电池CE层叠的单电池堆结构的层叠方向简单称为“层叠方向”、将与单电池堆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可以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官能团取代了的有机/无机杂化聚合物、高分子基质中浸渗有磷酸溶液和/或硫酸溶液的质子传导体等。它们之中，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是具有使电极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，也有时被称为双极板。本实施方式的集电板在氧化还原液流电池中更优选地使用。集电板20可以使用具有导电性的材料。可以使用例如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、或将石墨的一部分取代为炭黑和类金刚石碳中的至少1者的导电性树脂、将碳和树脂混合成形出的成形材料。它们之中，优选使用将碳和树脂混合成形出的成形材料。图2是从层叠方向俯视收纳于电池框40内的集电板20的图。在集电板20的离子交换膜10侧的面形成有凹部20A。图3是用A-A面切断了图2中示出的第1实施方式的氧化还原液流电池时的集电板的截面示意图。如图3所示，凹部20A由后述的第1电极31嵌入部分和流路C构成。另外，在集电板20的一面设置有划分出凹部20A的周缘壁21。周缘壁21将包含流路C的预定区域包围，用该周缘壁21包围的区域是包含凹部20A，具有例如四方、大致四方、长方形等任意选择的形状的区域。在用周缘壁21包围的凹部20A内，从周缘壁21的开口部21i供给电解液。优选从周缘壁21的开口部21i供给的电解液遍及凹部20A内整体后，从排出路23排出。通过电解液遍布凹部20A内的面内方向整体，能够遍及面内方向整体地利用电极30。结果，氧化还原液流电池的单电池电阻变小，并且充放电特性提高。图4是将集电板20的要部放大了的立体图。图4所示周缘壁21的第1面21a是在离子交换膜10侧配置的面(形成有凹部20A的一面侧(图视上面侧)的露出面)。周缘壁21的第1面21a也称为朝向层叠方向，与电极30或离子交换膜10相对的面。在图4中，在周缘壁21的第1面21a设置有阻碍电解液流动的凹凸。凹凸沿着与周缘壁21的延伸方向D交叉的方向形成。图2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集电板，在至少一面具有包围预定区域的周缘壁，在所述周缘壁的所述一面侧的露出面即第1面上，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)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.06 JP 2016-2367191.一种集电板，在至少一面具有包围预定区域的周缘壁，在所述周缘壁的所述一面侧的露出面即第1面上，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)。2.根据权利要求1所述的集电板，在所述周缘壁的第1面上，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)为20～500μm。3.根据权利要求1或2的任一项所述的集电板，在所述周缘壁的第1面设置凹凸，所述凹凸在与所述周缘壁的延伸方向交叉的方向上形...

【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