液流电池、液流电池系统和控制方法技术方案

本发明专利技术的实施方式的液流电池具备正极和负极、电解液、以及流动装置。电解液包含铟成分和卤素种，并且与正极和负极接触。流动装置使电解液流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液流电池、液流电池系统和控制方法
公开的实施方式涉及液流电池、液流电池系统和控制方法。
技术介绍
以往，已知使含有四羟基锌酸根离子([Zn(OH)4]2－)的电解液在正极与负极之间循环的液流电池(例如参照非专利文献1)。另外，提出了通过用具有选择性的离子传导性的离子传导层来覆盖包含锌种(日文：亜鉛種)等活性物质的负极从而抑制枝晶的生长的技术(例如参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015－185259号公报非专利文献非专利文献1：Y.Ito.etal.:Zincmorphologyinzinc－nickelflowassistedbatteriesandimpactonperformance,journalofPowerSources,Vol.196,pp.2340－2345,2011
技术实现思路
实施方式的一个方式的液流电池具备正极和负极、电解液、以及流动装置。电解液包含铟成分和卤素种(日文：ハロゲン種)，并且与上述正极和上述负极接触。流动装置使上述电解液流动。附图说明图1为示出第1实施方式的液流电池系统的概要的图。图2为示出第1实施方式的液流电池系统的功能性构成的框图。图3为对于第1实施方式的液流电池系统所具备的液流电池的电极间的连接的一例进行说明的图。图4为示出第2实施方式的液流电池系统的概要的图。具体实施方式以下参照附图，详细说明本申请公开的液流电池、液流电池系统和控制方法的实施方式。需要说明的是，本专利技术不限定于以下示出的实施方式。＜第一实施方式＞图1为示出第1实施方式的液流电池系统的概要的图。图1所示的液流电池系统100具备液流电池1和控制装置40。液流电池1具备收容于壳体17中的反应部10和产生部9、以及供给部14。反应部10具备正极2、负极3、隔膜4,5、电解液6、以及粉末7。液流电池1是通过使产生部9产生的气泡8在电解液6中上浮，由此使收容于反应部10内的电解液6流动的装置。产生部9为流动装置的一例。需要说明的是，为了使说明便于理解，图1中示出包含以垂直向上为正方向、垂直向下为负方向的Z轴的三维的正交坐标系。该正交坐标系有时也在后述的说明中使用的其他附图中示出。另外，对于与图1所示的液流电池系统100同样的构成，附以相同符号，省略或简化其说明。正极2例如为含有镍化合物、锰化合物或钴化合物作为正极活性物质的导电性的构件。镍化合物例如可以使用羟基氧化镍、氢氧化镍、含钴化合物的氢氧化镍等。锰化合物例如可以使用二氧化锰等。钴化合物例如可以使用氢氧化钴、羟基氧化钴等。另外，正极2也可以包含石墨、炭黑、导电性树脂等。另外，正极2也可以为镍金属、钴金属或锰金属、或者它们的合金。另外，正极2例如以多个粒状体的形式包含上述的正极活性物质、导电体、其他的添加剂。具体而言，正极2例如是将膏状的正极材料压入发泡镍等具有导电性的发泡金属、成形为期望的形状并干燥而得的，上述正极材料同时含有有助于保形性的粘结剂、以及以预先确定的比例进行配合而得的粒状的活性物质、和导电体。负极3包含金属作为负极活性物质。负极3例如可以使用不锈钢、铜等金属板、用镍、锡、锌对不锈钢或铜板的表面进行了镀敷处理而得的产物。另外，也可以使用将进行了镀敷处理的表面部分氧化而得的产物作为负极3。负极3包含以夹着正极2而彼此相向的方式来配置的负极3a和负极3b。正极2和负极3按照负极3a、正极2和负极3b以预先确定的间隔沿着Y轴方向依次排列的方式而配置。通过像这样分别设置相邻的正极2与负极3的间隔，从而确保正极2与负极3之间的电解液6和气泡8的流通路径。隔膜4,5以夹着正极2的厚度方向、即Y轴方向的两侧的方式配置。隔膜4,5由容许电解液6所包含的离子的移动的材料构成。具体而言，作为隔膜4,5的材料，例如，为了使隔膜4,5具有氢氧化物离子传导性，可举出阴离子传导性材料。作为阴离子传导性材料，例如可举出：有机水凝胶那样的具有三维结构的凝胶状的阴离子传导性材料、或者固体高分子型阴离子传导性材料等。固体高分子型阴离子传导性材料例如包含聚合物、以及含有选自周期表第1族～第17族中的至少一种元素的选自氧化物、氢氧化物、层状双氢氧化物、硫酸化合物和磷酸化合物中的至少一种化合物。隔膜4,5优选的是为了抑制具备比氢氧化物离子更大的离子半径的[Zn(OH)4]2－等金属离子络合物的透过而由致密的材料构成且具有规定的厚度。作为致密的材料，例如可举出具有以阿基米德法算出的90％以上、更优选92％以上、进一步优选95％以上的相对密度的材料。规定的厚度例如为10μm～1000μm、更优选为50μm～500μm。该情况下，在充电时，可以减少在负极3a,3b析出的锌以枝晶(针状结晶)的形式生长而贯通隔膜4,5的情况。其结果是，可以减低彼此相向的负极3与正极2之间的导通。电解液6为含有6mol·dm－3以上的碱金属的碱水溶液。碱金属例如为钾。具体而言，例如可以使用6～6.7mol·dm－3的氢氧化钾水溶液作为电解液6。另外，出于抑制氧产生的目的，可以以氢氧化物(氢氧化锂、氢氧化钠)的形式添加锂、钠等碱金属。另外，电解液6含有锌成分。锌成分以[Zn(OH)4]2－的形式溶解于电解液6中。作为锌成分，可以使用例如氧化锌或氢氧化锌。另外，可以对1dm3的氢氧化钾水溶液以0.5mol的比例添加ZnO，并根据需要追加后述的粉末7，由此制备电解液6。未使用或放电结束后的电解液6可以含有例如1×10－4mol·dm－3以上且5×10－2mol·dm－3以下、优选1×10－3mol·dm－3以上且2.5×10－2mol·dm－3以下的锌成分。另外，电解液6包含铟成分。铟成分在作为碱水溶液的电解液6中以[In(OH)4]－的形式溶解。作为铟成分，可以使用卤化铟、例如氯化铟(InCl3)或氟化铟(InF3)。另外，只要可以在电解液6中溶解，则铟成分不限于上述的物质，例如也可以使用预先溶解于盐酸或其他成分的氧化铟或氢氧化铟。未使用或放电结束后的电解液6可以含有例如1×10－4mol·dm－3以上且5×10－2mol·dm－3以下、优选1×10－3mol·dm－3以上且2.5×10－2mol·dm－3以下的铟成分。当像这样使电解液6包含铟成分时，由于充电而在负极3析出的锌不易以枝晶的形式生长，可以减低负极与正极的导通。另外，电解液6包含卤素种。卤素种以卤化物离子(X－)的形式在电解液6中溶解，并有助于电解液6中溶解的铟成分的稳定化。卤素种例如为氯成分或氟成分。作为氯成分，例如可以使用氯化钾或盐酸。作为氟成分，例如可以使用氟化钾或氢氟酸。另外，作为铟成分的一例的卤化铟也作为使电解液6中的[In(OH)4]－稳定化的卤素种来发挥功能。卤素种以如下方式在未使用或放电结束后的电解液6中溶解：相对于上述的铟成分的摩尔质量MIn，卤素种的摩尔质量MX成为例如3倍～10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液流电池，其特征在于，具备：/n正极和负极、/n包含铟成分和卤素种并且与所述正极和所述负极接触的电解液、以及/n使所述电解液流动的流动装置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180427 JP 2018-0877781.一种液流电池，其特征在于，具备：
正极和负极、
包含铟成分和卤素种并且与所述正极和所述负极接触的电解液、以及
使所述电解液流动的流动装置。


2.根据权利要求1所述的液流电池，其特征在于，所述电解液为含有6mol·dm－3以上的碱金属的碱水溶液。


3.根据权利要求1或2所述的液流电池，其特征在于，所述电解液中，所述卤素种的摩尔质量MX与所述铟成分的摩尔质量MIn之比MX/MIn为3以上且10以下。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的液流电池，其特征在于，所述流动装置包含使所述电解液中产生气泡的产生部，
所述气泡在所述正极与所述负极之间上浮。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的液流电池，其特征在于，所述负极包含夹着所述正极而相向的第1负极和第2负极。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的液流电池，其特征在于，所述电解液中包含锌成分。


7.根据权利要求6所述的液流电池，其特征在于，还具备以在所述电解液中能够移动的方式而混杂的粉末。


8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：大隈丈司，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP