用于氧化还原液流电池的单元框架、用于氧化还原液流电池的单元堆叠体和氧化还原液流电池制造技术

一种用于氧化还原液流电池的单元框架（20），其包括：双极板（21）；以及框架主体（22），其设置在所述双极板的外周，所述框架主体（22）包括歧管（200、201、202、203、204）和至少一个隙缝，所述歧管穿透所述框架主体的正表面和背表面并且电解液流过所述歧管，所述至少一个隙缝（210、211、212、213、214）被形成在所述框架主体的所述正表面上并且在所述歧管和所述双极板之间形成电解液的通道，在所述隙缝的纵向方向上，所述隙缝的横截面形状具有宽度w和深度h，所述宽度w和所述深度h满足（A）w≥3mm以及（B）1/8<h/w<1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及被设置用于氧化还原液流电池并且用作其组件的单元框架、被设置用于氧化还原液流电池并且包括用于氧化还原液流电池的单元框架的单元堆叠体、包括用于氧化还原液流电池的单元堆叠体的氧化还原液流电池。特别地，本专利技术涉及被设置用于氧化还原液流电池的单元框架，该单元框架的产率优异，厚度可减小，并且可提高电解液的散热性能并且减小电解液的压力损失。
技术介绍
如日本专利特许公开No.2013-080613(专利文献1)和日本专利特许公开No.2002-246061(专利文献2)中描述的，已知作为一个大容量存储电池的氧化还原液流电池(下文中也被称为“RF电池”)。被称为是氧化还原液流电池的应用的是：负载均衡，以及瞬时压降补偿和备用电源，以及对自然能量的输出进行平滑化，所述自然能量诸如要促进其大量引入的太阳能发电、风力发电等。RF电池是使用包含价位因氧化-还原而变化的金属离子(活性材料)的电解液作为正电极电解液和负电极电解液来执行充电和放电的电池。图7示出了使用包含V离子的钒电解液作为正电极电解液和负电极电解液的基于钒的RF电池300的操作原理。在图7中，电池单元100中的实线箭头和虚线箭头分别指示充电反应和放电反应。RF电池300包括由渗入氢离子的离子交换隔膜101将其分离成正电极单元102和负电极单元103的单元100。正电极单元102具有并入其中的正电极104，并且被设置用于正电极电解液并且储存正电极电解液的储槽106经由导管108、110被连接到正电极单元102。类似地，负电极单元103具有并入其中的负电极105，并且被设置用于负电极电解液并且储存负电极电解液的储槽107经由导管109、111被连接到负电极单元103。并且，通过泵112、113，储存在各储槽106、107中的电解液被循环，因此经过单元100(正电极单元102和负电极单元103)以执行充电和放电。在RF电池300中，正常地，利用包括具有以多个层堆叠的多个单元100的单元堆叠体的构造。图8是单元堆叠体的示意性构造图。单元堆叠体10S被形成为，使得其由各自以多个层堆叠的包括框架主体22和与其成一体化的双极板21的单元框架20、正电极104、离子交换隔膜101和负电极105构成，并且这个堆叠体被夹在两个端板250s之间并因此被两个端板250s夹持。在单元堆叠体10S中，正电极104设置在双极板21的一个表面侧以及负电极105设置在双极板21的另一个表面侧，并且在相邻的单元框架20之间将形成单个单元。在单元堆叠体10S中，电解液被设置用于穿透框架主体22的歧管200传递，并且隙缝210被形成在歧管200和双极板21之间的框架主体22的表面上。在图8中示出的单元堆叠体10S中，正电极电解液从供液歧管201经由被形成在框架主体22的一个表面侧(对应于图的纸张的正面)的隙缝211被供应到在正电极104侧的双极板21，并且正电极电解液经由被形成在框架主体22的上部部分的隙缝213被排放到排液歧管203。类似地，负电极电解液从供液歧管202经由被形成在框架主体22的另一个表面侧(对应于图的纸张的背面)的隙缝212被供应到在负电极105侧的双极板21，并且负电极电解液经由被形成在框架主体22的上部部分的隙缝214被排放到排液歧管204。此外，在框架主体22的形成隙缝211-214的一部分处，设置由塑料制成的并且保护离子交换隔膜101的保护板30。各保护板30具有被形成在对应于各歧管201-204的位置处的通孔并且具有覆盖各隙缝211-214的大小。以保护板30被覆盖的隙缝211-214不接触离子交换隔膜101，并且可防止离子交换隔膜因隙缝的不规则而受损。引用列表专利文献PTD1：日本专利特许公开No.2013-080613PTD2：日本专利特许公开No.2002-246061
技术实现思路
技术问题近年来，虽然引入了大规模自然能量发电，但对能够储存大量电力的RF电池的需求日益增加。因此，鉴于RF电池的成本降低，因此存在提高作为RF电阻组件的单元框架的产率的需求。通常，通过注塑成型来形成单元框架，并且当考虑到其产率时，还期望同时通过注塑成型形成被形成在单元框架上的隙缝。此外，鉴于RF电池小型化，所以还存在减小构成被包括在RF电池中的单元堆叠体的单元框架的厚度的需求。在RF电池中，支路电流经由电解液流入单元框架的隙缝中，并且造成因支路电流造成的损失(支路电流损失)。这个支路电流导致电解液发热并且使温度升高，这可使单元框架软化并且变形，并且因此使其受损。因此，为了抑制隙缝中电解液温度的升高，期望可提高电解液的散热性能的单元框架。此外，期望可减小流过单元框架的隙缝的电解液的压力损失的单元框架。传统单元框架通常具有隙缝，隙缝具有一横截面形状，使得隙缝具有尺寸比率大体等于1(h≈w)的宽度w和深度h，因此具有大体正方形的横截面形状。传统上，从提高电解液的散热性能并且减小其压力损失的角度来看，单元框架的隙缝应该具有什么横截面形状尚没有被充分检验。此外，传统上，正方形形状已被采纳用于隙缝的横截面形状，并且当隙缝的横截面面积被增大时，其宽度也被增大，这使得框架厚度必定增大。这是使单元堆叠体的大小增加的一个因素。已经鉴于以上情形做出了本专利技术，并且本专利技术的一个目的是提供一种被设置用于氧化还原液流电池的单元框架，该单元框架的产率优异，厚度可减小，并且可提高电解液的散热性能并且减小电解液的压力损失。此外，另一个目的是提供如上所述的被设置用于氧化还原液流电池并且包括用于氧化还原液流电池的单元框架的单元堆叠体。问题的解决方案一种根据本专利技术的一个方面的用于氧化还原液流电池的单元框架包括：双极板；以及框架主体，其设置在所述双极板的外周。所述框架主体包括歧管和至少一个隙缝，所述歧管穿透所述框架主体的正表面和背表面并且电解液流过所述歧管，所述至少一个隙缝被形成在所述框架主体的所述正表面上并且在所述歧管和所述双极板之间形成所述电解液的通道。在所述隙缝的纵向方向上，所述隙缝的横截面形状具有宽度w和深度h，所述宽度w和所述深度h满足(A)w≥3mm以及(B)1/8<h/w<1。一种根据本专利技术的一个方面的用于氧化还原液流电池的单元堆叠体是被形成为使得该单元堆叠体由以多个层堆叠的具有双极板的单元框架、正电极、离子交换隔膜和负电极来构成。并且，所述单元堆叠体包括根据本专利技术的一个方面所述的用于氧化还原液流电池的单元框架作为所述单元框架。一种根据本专利技术的一个方面的氧化还原液流电池包括如上所述的根据本专利技术的一个方面的用于氧化还原液流电池的电池堆叠体。本专利技术的有益效果以上用于氧化还原液流电池的单元框架的产率优异，厚度可减小，并且可提高电解液的散热性能并且减小电解液的压力损失。以上用于氧化还原液流电池的单元框架和氧化还原液流电池可小型化并且提高电解液的散热性能并且减小电解液的压力损失。附图说明图1是根据第一实施例的单元框架的示意性正视图。图2是示出根据第一实施例的框架主体中的隙缝的横截面形状的示意性横截面。图3是示出根据第一实施例的单元框架具有横截面形状满足要求(A)和(B)的隙缝的范围的曲线图。图4是示出根据第一实施例的单元框架具有横截面形状满足要求(A)至(C)的隙缝的范围的曲线图。图5是示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于氧化还原液流电池的单元框架，所述单元框架包括：双极板；以及框架主体，其设置在所述双极板的外周，所述框架主体包括歧管和至少一个隙缝，所述歧管穿透所述框架主体的正表面和背表面并且电解液流过所述歧管，所述至少一个隙缝被形成在所述框架主体的所述正表面上并且在所述歧管和所述双极板之间形成所述电解液的通道，在所述隙缝的纵向方向上，所述隙缝的横截面形状具有宽度w和深度h，所述宽度w和所述深度h满足(A)w≥3mm，以及(B)1/8<h/w<1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.14 JP 2015-0827811.一种用于氧化还原液流电池的单元框架，所述单元框架包括：双极板；以及框架主体，其设置在所述双极板的外周，所述框架主体包括歧管和至少一个隙缝，所述歧管穿透所述框架主体的正表面和背表面并且电解液流过所述歧管，所述至少一个隙缝被形成在所述框架主体的所述正表面上并且在所述歧管和所述双极板之间形成所述电解液的通道，在所述隙缝的纵向方向上，所述隙缝的横截面形状具有宽度w和深度h，所述宽度w和所述深度h满足(A)w≥3mm，以及(B)1/8<h/w<1。2.根据权利要求1所述的用于氧化还原液流电池的单元框架，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤岳文，寒野毅，桑原雅裕，山西克也，山口英之，藤田勇人，林清明，白木高辅，森内清晃，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP