氧化还原液流电池用隔膜、氧化还原液流电池用隔膜的制造方法、氧化还原液流电池用隔膜电极接合体、氧化还原液流电池用单元、及氧化还原液流电池技术

本发明专利技术的目的在于，提供卷曲得到抑制、并且表现出高的功率效率的氧化还原液流电池用隔膜、氧化还原液流电池用隔膜电极接合体、氧化还原液流电池用单元、以及氧化还原液流电池。前述目的可以通过下述氧化还原液流电池用隔膜达成，一种氧化还原液流电池用隔膜，其依次具备第1离子交换树脂层、含有阴离子交换性化合物的阴离子交换性树脂层、和第2离子交换树脂层，将第1离子交换树脂层的厚度除以第2离子交换树脂层的厚度得到的值为0.7以上且1.3以下，前述阴离子交换性树脂层的厚度为0.02μm以上且3μm以下。m以上且3μm以下。m以上且3μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化还原液流电池用隔膜、氧化还原液流电池用隔膜的制造方法、氧化还原液流电池用隔膜电极接合体、氧化还原液流电池用单元、及氧化还原液流电池


[0001]本专利技术涉及氧化还原液流电池用隔膜、氧化还原液流电池用隔膜的制造方法、氧化还原液流电池用隔膜电极接合体、氧化还原液流电池用单元、及氧化还原液流电池。

技术介绍

[0002]氧化还原液流电池为将电储备以及放电的二次电池，适于为了用电量的均衡化而使用的大型的固定型电池。氧化还原液流电池形成利用隔膜将含有正极和正极活性物质的正极电解液(正极单元)、和含有负极和负极活性物质的负极电解液(负极单元)隔离的结构，利用两活性物质的氧化还原反应进行充放电。通过使含有该两活性物质的电解液从储备罐流通到电解槽，能够实现大容量化。
[0003]作为电解液中含有的活性物质，例如使用铁
‑
铬系、铬
‑
溴系、锌
‑
溴系、利用电荷的不同的钒系等。特别是钒系二次电池具有电动势高、钒离子的电极反应快、作为副反应的氢产生量少、输出功率高等优点，因此开发得到真正进展。
[0004]对于钒型氧化还原液流电池而言，利用负极单元中的钒的2价(V
2+
)/3价(V
3+
)、和正极单元中的钒的4价(V
4+
)/5价(V
5+
)的氧化还原反应。如此，正极单元和负极单元的电解液为相同种类的金属离子种类，即使电解液透过隔膜而混合、通过电的工艺也能够再生，与其他金属种类相比不易形成大的问题。但是，若活性物质透过则被蓄电的电荷浪费、电流效率降低，因此优选活性物质不会透过。另一方面，优选搬运电荷的质子容易充分透过，寻求兼顾高的电流效率和高的电压效率、即能够达成高的功率效率的隔膜。
[0005]为了抑制电解质离子的透过、达成高的功率效率，有时对离子交换膜实施加工。专利文献1中公开了，对于钒系的氧化还原液流电池而言，通过将膜的最表面改质、改善钒的离子透过抑制的例子。另外，专利文献2中公开了，通过将阳离子交换基层和阴离子交换基层交替层叠、表现出高的功率效率的例子。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特表2019
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507006号公报
[0009]专利文献2：日本特开平11
‑
260390号公报

技术实现思路

[0010]专利技术要解决的问题
[0011]但是，对于氧化还原液流电池而言，由于用于电流效率改善的对隔膜的加工，而质子导电性受损，电压效率有可能变差。利用专利文献1的加工时，由于膜电阻的增加、而在功率效率的改善方面存在问题。
[0012]另外，在阳离子交换层层叠阴离子交换层的情况下，由于阳离子交换层和阴离子
交换层的溶胀度的不同、而膜有可能卷曲。氧化还原液流电池的评价时，在将膜浸渍于硫酸、电解液中后组装到电池用的单元，但是容易卷曲的膜在组装到单元时产生空间、有可能成为漏液的原因。例如专利文献2中对于通过将阳离子交换层和阴离子交换层交替层叠而实现的电池特性的改善进行了公开，但是没有对于膜的卷曲的记载。
[0013]本专利技术的目的在于，提供卷曲得到抑制、并且表现出高的功率效率的氧化还原液流电池用隔膜、氧化还原液流电池用隔膜电极接合体、氧化还原液流电池用单元、以及氧化还原液流电池。
[0014]另外，本专利技术的其他目的在于，提供长期持续高的功率效率的氧化还原液流电池用隔膜、氧化还原液流电池用隔膜电极接合体、氧化还原液流电池用单元、以及氧化还原液流电池。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]本专利技术人等对于上述问题进行深入研究，结果发现，通过以夹持含有阴离子交换性化合物的阴离子交换性树脂层的方式形成离子交换树脂层，抑制卷曲并且得到高的功率效率。进而发现，通过以利用离子交换树脂层夹持这种阴离子交换性树脂层的方式进行配置，可以抑制电解质离子的透过、并且不易受到源自电解质离子的直接的氧化，进而长期耐久性高。
[0017]即，本专利技术的实施方式如以下所述。
[0018][1]一种氧化还原液流电池用隔膜，其依次具备第1离子交换树脂层、含有阴离子交换性化合物的阴离子交换性树脂层、和第2离子交换树脂层，
[0019]将第1离子交换树脂层的厚度除以第2离子交换树脂层的厚度得到的值为0.7以上且1.3以下，
[0020]前述阴离子交换性树脂层的厚度为0.02μm以上且3μm以下。
[0021][2]根据[1]所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，前述第1离子交换树脂层和第2离子交换树脂层的厚度分别为5μm以上且50μm以下。
[0022][3]根据[1]或[2]所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，前述第1离子交换树脂层为含有阳离子交换树脂的第1离子交换树脂层。
[0023][4]根据[1]～[3]中任一项所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，前述第2离子交换树脂层为含有阳离子交换树脂的第2离子交换树脂层。
[0024][5]根据[3]或[4]所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，前述阳离子交换树脂含有氟系高分子电解质聚合物。
[0025][6]根据[1]～[5]中任一项所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，前述阴离子交换性化合物具有叔氨基或季铵基。
[0026][7]一种氧化还原液流电池用隔膜的制造方法，其为依次具备第1离子交换树脂层、阴离子交换性树脂层、和第2离子交换树脂层的氧化还原液流电池用隔膜的制造方法，
[0027]所述制造方法包括：在第1离子交换树脂层之上形成阴离子交换性树脂层，得到第1离子交换树脂层/阴离子交换性树脂层的结构体的工序；
[0028]在前述结构体的阴离子交换性树脂层之上形成第2离子交换树脂层的工序。
[0029][8]一种氧化还原液流电池用隔膜的制造方法，其为依次具备第1离子交换树脂层、阴离子交换性树脂层、和第2离子交换树脂层的氧化还原液流电池用隔膜的制造方法，
[0030]所述制造方法包括：在第1离子交换树脂层之上形成阴离子交换性树脂层，得到第1离子交换树脂层/阴离子交换性树脂层的结构体的工序；
[0031]在第2离子交换树脂层之上形成阴离子交换性树脂层，得到第2离子交换树脂层/阴离子交换性树脂层的结构体的工序；
[0032]将前述第1离子交换树脂层/阴离子交换性树脂层的结构体、和前述第2离子交换树脂层/阴离子交换性树脂层的结构体以各自的阴离子交换性树脂层的表面彼此贴合，并通过热压进行粘接的工序。
[0033][9]一种氧化还原液流电池用隔膜电极接合体，其具备[1]～[6]中任一项所述的氧化还原液流电池用隔膜、和与前述氧化还原液流电池用隔膜接合的碳电极。
[0034][10]一种氧化还原液流电池用单元，其具备[9]所述的隔膜电极接合体。
[0035][11]一种氧化还原液流电池，其具备电解槽，所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氧化还原液流电池用隔膜，其依次具备第1离子交换树脂层、含有阴离子交换性化合物的阴离子交换性树脂层、和第2离子交换树脂层，将第1离子交换树脂层的厚度除以第2离子交换树脂层的厚度得到的值为0.7以上且1.3以下，所述阴离子交换性树脂层的厚度为0.02μm以上且3μm以下。2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，所述第1离子交换树脂层和第2离子交换树脂层的厚度分别为5μm以上且50μm以下。3.根据权利要求1或2所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，所述第1离子交换树脂层为含有阳离子交换树脂的第1离子交换树脂层。4.根据权利要求1～3中任一项所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，所述第2离子交换树脂层为含有阳离子交换树脂的第2离子交换树脂层。5.根据权利要求3或4所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，所述阳离子交换树脂含有氟系高分子电解质聚合物。6.根据权利要求1～5中任一项所述的氧化还原液流电池用隔膜，其中，所述阴离子交换性化合物具有叔氨基或季铵基。7.一种氧化还原液流电池用隔膜的制造方法，其为依次具备第1离子交换树脂层、阴离子交换性树脂层、和第2离子交换树脂层的氧化还原液流电池用隔膜的制造方法，所述制造方法包括：在第1离子交换树脂层之上形成阴离子交换性树脂层，得到第1离子交换树脂层/阴离子交换性树脂层的结构体的工序；在所述结构体的阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：加持宽子，金田由香，甲斐一也，山下顺也，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：