電池單元堆和氧化還原液流電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種其中堆疊了多個雙極板和多個單元電池的電池單元堆，以及一種 使用該電池單元堆的氧化還原液流電池。
【背景技術】
[0002] 氧化還原液流電池(RF電池)是一種存儲通過太陽能發電、風力發電等獲得的新能 源的大容量蓄電池。RF電池使用正電極電解質中包含的離子和負電極電解質中包含的離子 之間的氧化還原電勢差來執行充電和放電。如在關于RF電池1的、圖6的操作原理圖表中所 示，RF電池1包括單元電池100,該單元電池100被隔膜101分離成正電極單元電池102和負電 極單元電池103,越過該隔膜101輸送氫離子。正電極單元電池102包含正電極104并且經由 管道108和110連接到存儲正電極電解質的正電極電解質箱體106。類似地，負電極單元電池 103包含負電極105并且經由管道109和111連接到存儲負電極電解質的負電極電解質箱體 107。在充電和放電期間，利用栗112和113,存儲在箱體106和107中的電解質在單元電池102 和103內循環。在不執行充電和放電的情形中，栗112和113停止，并且電解質不被循環。
[0003] 單元電池100通常形成在圖7所示稱作電池單元堆200的結構內部。電池單元堆200 被構成為使得稱作子堆200s的分層結構被夾在兩個端板210和220之間并且被緊固機構230 緊固（在圖中所示構造中，使用多個子堆200s)。如在圖7的上部中所示，子堆200s具有如下 結構，其中包括集成到類似畫框地成形的框架122中的雙極板121的單元電池框架120、正電 極104、隔膜101和負電極105按依次堆疊，并且所形成的堆疊體被夾在給排板190之間（參考 圖7的下部）。在這種結構中，電池單元100形成在相鄰的單元電池框架120的雙極板121之 間。
[0004] 在子堆200s中，通過使用設置在框架122上的液體供應歧管123和124以及液體排 放歧管125和126來執行電解質通過給排板190進入到單元電池100中的循環。正電極電解質 通過在框架122的一個表面側(紙張前側)上形成的通道被從液體供應歧管123供應到正電 極104,并且通過在框架122的上部上形成的通道排放到液體排放歧管125。類似地，負電極 電解質通過在框架122的另一個表面側(紙張后側)上形成的通道被從液體供應歧管124供 應到負電極105,并且通過在框架122的上部上形成的通道排放到液體排放歧管126。環形密 封部件127,諸如0形環和扁平襯墊被設置在各個單元電池框架120之間使得能夠防止電解 質從子堆200s的泄漏。
[0005]通過使用由導電材料構成的集電板的集電結構來執行在設置在子堆200s中的電 池單元100和外部裝置之間的電力的輸入和輸出。為每一個子堆200s提供一對集電板。集電 板電連接到在被堆疊的多個單元電池框架120中的在堆疊方向上位于兩端處的單元電池框 架120的對應的雙極板(在下文中，稱作端部雙極板)121。
[0006]在RF電池中，電解質在充電和放電期間循環。然而，當不執行充電和放電時，電解 質的循環停止。相應地，電池單元1〇〇中的壓力改變，并且在某些情形中，因為壓力的改變， 在集電板和端部雙極板121之間的電連接可能變得不足。作為克服這個問題的技術，例如， 專利文獻1公開了一項技術，其中將能夠在厚度方向上變形的墊層(墊件)設置在集電板和 端部雙極板121之間，并且將金屬層設置在端部雙極板121的墊件側表面上。專利文獻1描述 了優選地將鍍錫銅網用作墊件，并且通過錫的熱噴涂形成金屬層。
[0007] 引用列表
[0008] 專利文獻
[0009] PTL 1:日本未審定專利申請公報No.2012-119288
【發明內容】
[0010] 技術問題
[0011]然而，即使在使用設置有上述墊件的電池單元堆的電池中，在某些情形中，隨著重 復充電和放電，集電板和端部雙極板之間的電阻仍會增加，從而降低了電池性能。
[0012]已經在上述情況下實現了本發明。本發明的一個目的在于提供一種能夠抑制由于 重復充電和放電而導致集電板和端部雙極板之間的電阻增加的電池單元堆。本發明的另一 個目的在于提供一種使用該電池單元堆的氧化還原液流電池。
[0013]解決問題的方案
[0014] 根據本發明的一個實施例的一種電池單元堆包括：多個堆疊的雙極板;設置在各 個雙極板之間的電池單元;和電連接到在該多個雙極板中的、位于堆疊方向上兩端處的一 對端部雙極板中的每個端部雙極板的集電板。在該電池單元堆中，在集電板和端部雙極板 之間相互接觸的兩個部件由如此材料制成：當執行滿足以下條件1到3的加速測試時，，執行 所述加速測試之后的、所述集電板和所述端部雙極板之間的電阻值為執行所述加速測試之 前的、所述集電板和所述端部雙極板之間的電阻值的1.05倍或者更低：
[0015] 條件1在于一種循環，所述循環包括施加一分鐘的壓力，以實現預定壓力；將所述 預定壓力維持一分鐘;并且通過一分鐘的時間使得所述預定壓力恢復成大氣壓力；
[0016] 條件2在于將所述預定壓力設定為大氣壓力+0 · IMPa;并且 [0017]條件3在于將循環的次數設定為18。
[0018]本發明的有利效果
[0019] 在該電池組中，即使當重復充電和放電時，集電板和端部雙極板之間的電阻仍不 會增加。
【附圖說明】
[0020] [圖1]圖1是根據實施例1-1的電池單元堆的概略圖；
[0021] [圖2]圖2是根據實施例1-2的電池單元堆的概略圖；
[0022] [圖3]圖3是根據實施例2-1的電池單元堆的概略圖；
[0023] [圖4]圖4是根據實施例2-2的電池單元堆的概略圖；
[0024] 舊5頂5是示出試驗實例1所示加速測試的測試結果的曲線圖；
[0025][圖6]圖6是氧化還原液流電池的操作原理圖；
[0026][圖7]圖7是現有電池單元堆的概略圖。
【具體實施方式】
[0027] [本發明的實施例的說明]
[0028] 首先，下文列舉并描述本發明的實施例的內容。
[0029] 首先，在根據該實施例的電池單元堆的研制過程中，本發明人已經研究了現有類 型的電池單元堆中集電板和端部雙極板之間的電阻增加的原因。
[0030] 結果發現，這是由于重復充電和放電而從外部環境進入電池單元堆中的水所造成 的問題。特別地，在RF電池中已經發現，當電解質的循環停止并且現有類型的電池單元堆中 的壓力降低時，水很可能從外部環境進入現有類型的電池單元堆的內部。在現有類型的電 池單元堆中，銅板被用作集電板，銅箱或者鍍錫的銅網被用作墊件，并且在集電板和墊件之 間的接觸部是異種金屬接觸部。因此，當水進入異種金屬接觸部時，就會發生電解腐蝕（電 化腐蝕）。電解腐蝕部被認為是導致集電板和端部雙極板之間的電阻增加的一個因素。
[0031] 為了解決上述問題，可設想提高堆疊在電池單元堆中的部件之間的附著性，即，增 加電池單元堆的空氣阻擋性能，從而可以抑制水進入到集電板附近。然而，提高部件之間的 附著性存在限制，并且由于重復充電和放電，部件可能劣化或者變形。在此基礎上，本發明 人已經完成了根據該實施例的電池單元堆。
[0032] 〈1>根據一個實施例的一種電池單元堆包括:多個堆疊的雙極板;設置在各個所述 雙極板之間的電池單元;和集電板，該集電板被電連接到所述多個雙極板中的、位于堆疊方 向兩端處的一對端部雙極板中的每個端部雙極板，其中，在所述集電板和所述端部雙極板 之間相互接觸的兩個部件由如下材料制成：當執行滿足以下條件1到3的加速測試時，執行 所述加速測試之后的、所述集電板和所述端部雙極板之間的電阻值為執行所述加速測試之 前的、所述集電板和所述端部雙極板之間的電阻值的1.05倍或者更低：
[0033]條件1在于一種循環，所述循環包括施加一分鐘的壓力，以實現預定壓力；將所述 預定壓力維持一分鐘;并且通過一分鐘的時間使得所述預定壓力恢復成大氣壓力；
[0034]條件2在于將所述預定壓力設定為大氣壓力+0 · IMPa;并且 [0035]條件3在于將循環的次數設定為18。
[0036]關于已經通過模擬重復充電和放電的加速測試而得以確認集電板和端部雙極板 之間的電阻值不可能增加的電池單元堆而言，當電池單元堆被用于液流電池(典型地，氧化 還原液流電池)時，就可以抑制液流電池由于重復充電和放電而導致的性能劣化。
[0037] 〈2>在根據該實施例的電池單元堆中，所述集電板和所述端部雙極板之間相互接 觸的任意兩個部件之間的腐蝕勢差是〇. 35V或者更低。
[0038]這里，在集電板和端部雙極板直接相互接觸的情形中，"集電板和端部雙極板之間 相互接觸的任意兩個部件之間的腐蝕勢差"指的是集電板和端部雙極板之間的腐蝕勢差。 在將墊件設置在集電板和端部雙極板之間的情形中，"腐蝕勢差"指的是集電板和墊件之間 的腐蝕勢差以及墊件和端部雙極板之間的腐蝕勢差。即，在設置有墊件的電池單元堆中，集 電板和墊件之間的腐蝕勢差以及墊件和端部雙極板之間的腐蝕勢差是0.35V或者更低。進 而，在存在多個墊件的情形中，各個墊件之間的腐蝕勢差也是〇. 35V或者更低。
[0039] "相互接觸的任意兩個部件之間的腐蝕勢差"意味著在人工海水（JIS Z 0103 1057)中一種材料的電勢和另一種材料的電勢之間的勢差。每一種材料的電勢是相對于標 準氫電極的電勢。在下面例示了能夠在電池單元堆中使用的典型材料的、在人工海水中的 電勢序。從在下面例示的材料選擇構成各個部件的材料將是理想的，從而電池單元堆的各 個部件所需的性質(機械強度、導電性存在與否和大小等)得以滿足，并且在任意兩個部件 之間的腐蝕勢差是0.35V或者更低。當然，將使用的材料不限于在下面例示的那些。 鉻 大約-0. 91V到大約-0. 74V 鋁1100 大約-0. 74V到大約-0. 72V 錫