掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

氧化还原液流电池用集电结构、氧化还原液流电池单元以及氧化还原液流电池系统

文献发布时间:2024-04-18 20:00:50


氧化还原液流电池用集电结构、氧化还原液流电池单元以及氧化还原液流电池系统

技术领域

本公开涉及氧化还原液流电池用集电结构、氧化还原液流电池单元以及氧化还原液流电池系统。

本申请主张基于2021年5月27日申请的日本申请特愿2021-089491的优先权,并援引所述日本申请中所记载的所有记载内容。

背景技术

专利文献1和专利文献2公开了电池的集电结构,该集电结构用于在氧化还原液流电池的电池单元与外部设备之间对电进行输入和输出。集电结构具备在正极电极或负极电极的一面依次重叠的端部双极板、缓冲件以及集电板。在专利文献1中记载了在端部双极板中的缓冲件侧的面具备由锡的喷镀层构成的金属层,用铜网构成缓冲件。在专利文献2中记载了在集电板中的缓冲件侧的面具备由碳材料的层构成的集电板被覆层,缓冲件包含碳材料。以下,将端部双极板称为导电构件,将缓冲件称为夹置构件,将集电板称为集电构件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2012-119288号公报

专利文献2:日本特开2015-079738号公报

发明内容

本公开的氧化还原液流电池用集电结构是具备在正极电极或负极电极的一面依次重叠的导电构件、夹置构件以及集电构件的氧化还原液流电池用集电结构,其中,所述夹置构件是由包含第一导电材料和第二导电材料的复合材料构成的多孔体,与所述集电构件的标准电极电位相比,所述第一导电材料的标准电极电位接近所述导电构件的标准电极电位,与所述导电构件的标准电极电位相比,所述第二导电材料的标准电极电位接近所述集电构件的标准电极电位。

本公开的氧化还原液流电池单元具备本公开的氧化还原液流电池用集电结构。

本公开的氧化还原液流电池系统具备本公开的氧化还原液流电池单元。

附图说明

图1是实施方式的氧化还原液流电池系统的概略构成图。

图2是具备实施方式的氧化还原液流电池用集电结构的电池堆的概略构成图。

图3是表示实施方式的氧化还原液流电池用集电结构所具备的夹置构件的一个例子的概略构成图。

图4是图3所示的夹置构件的局部放大图。

图5是表示图3所示的夹置构件的变形例的局部放大图。

图6是表示实施方式的氧化还原液流电池用集电结构所具备的夹置构件的另一个例子的概略构成图。

图7是表示实施方式的氧化还原液流电池用集电结构所具备的夹置构件的又一个例子的概略构成图。

图8是表示构成实施方式的氧化还原液流电池用集电结构所具备的夹置构件的线材的一个例子的概略构成图。

图9是表示构成实施方式的氧化还原液流电池用集电结构所具备的夹置构件的线材的另一个例子的示意剖视图。

具体实施方式

[本公开所要解决的问题]

在具备夹置构件的集电结构中,要求即使水分浸入至导电构件与集电构件之间,也会以简单的构成来抑制电蚀的发生。

本公开的目的之一在于,提供能以简单的构成抑制导电构件与集电构件之间的腐蚀的氧化还原液流电池用集电结构。本公开的另一个目的在于,提供能以简单的构成抑制导电构件与集电构件之间的腐蚀的氧化还原液流电池单元和氧化还原液流电池系统。

[本公开的效果]

本公开的氧化还原液流电池用集电结构、氧化还原液流电池单元以及氧化还原液流电池系统能以简单的构成抑制导电构件与集电构件之间的腐蚀。

[本公开的实施方式的说明]

首先,列举本公开的实施方案来进行说明。

(1)本公开的一个方案的氧化还原液流电池用集电结构是具备在正极电极或负极电极的一面依次重叠的导电构件、夹置构件以及集电构件的氧化还原液流电池用集电结构,其中,所述夹置构件是由包含第一导电材料和第二导电材料的复合材料构成的多孔体,与所述集电构件的标准电极电位相比,所述第一导电材料的标准电极电位接近所述导电构件的标准电极电位,与所述导电构件的标准电极电位相比,所述第二导电材料的标准电极电位接近所述集电构件的标准电极电位。

就本公开的氧化还原液流电池用集电结构而言,构成夹置构件的第一导电材料和第二导电材料分别具有特定电位,由此能抑制在导电构件与集电构件之间发生腐蚀。其理由是,在第一导电材料与导电构件之间不易发生腐蚀,在第二导电材料与集电构件之间不易发生腐蚀,因此与夹置构件由第一导电材料或第二导电材料这样单一的材料构成的情况相比,能抑制电蚀的发生。本公开的氧化还原液流电池用集电结构可以利用公知的构件来作为导电构件和集电构件。根据以上内容,本公开的氧化还原液流电池用集电结构能以简单的构成抑制导电构件与集电构件之间的腐蚀。

在本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,设于导电构件与集电构件之间的夹置构件是多孔体。在多孔体具有弹性变形性的情况下,即使构成氧化还原液流电池的电池单元内部的压力发生变化,也能良好地确保导电构件与集电构件的电连接。其理由是,即使由于电池单元内部的压力变化而导电构件与集电构件之间的距离发生变化,夹置构件也会随着该变化而发生变形。

(2)在本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,也可以是,构成所述导电构件的导电材料的主要成分为碳,所述集电构件的主要成分为铜或镍。

根据(2)的构成,易于获得实用的材料来作为导电构件的材料和集电构件的材料。

(3)在上述(2)的本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,也可以是,所述第一导电材料的主要成分为碳,所述第二导电材料的主要成分为铜或镍。

(3)的夹置构件相对于导电构件和集电构件中的任一个,电位差都小。(3)中的夹置构件的导电性优异。因此,根据(3)的构成,能进一步抑制导电构件与集电构件之间的腐蚀,并且易于更良好地确保导电构件与集电构件的电连接。

(4)在本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,也可以是,在所述夹置构件中,包括由所述第一导电材料构成的线材和由所述第二导电材料构成的线材的多个线材混合存在。

(4)的夹置构件相对于导电构件和集电构件中的任一个,电位差都易于变小。在(4)的夹置构件中混合存在不同的导电材料的线材,因此挠性优异。挠性优异的夹置构件易于良好地确保导电构件与集电构件的电连接。

(5)在本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,也可以是,所述夹置构件具备:多个颗粒,由所述第一导电材料构成;以及多个线材的集合体,该多个线材由所述第二导电材料构成,所述多个颗粒分散地配置于所述集合体中的与所述导电构件接触的面。

根据(5)的构成,易于将颗粒的位置相对于集合体限定于特定部位。易于针对夹置构件中的导电构件侧的面和夹置构件中的集电构件侧的面分别配置不易产生腐蚀的适当的材料。特别是,通过在集合体设置未分散有颗粒的面,并将该面配置为朝向集电构件,也能使集电构件与夹置构件的电位差实质上为零。

(6)在本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,也可以是,所述夹置构件具备:多个颗粒,由所述第二导电材料构成;以及多个线材的集合体,该多个线材由所述第一导电材料构成,所述多个颗粒分散地配置于所述集合体中的与所述集电构件接触的面。

根据(6)的构成,易于将颗粒的位置相对于集合体限定于特定部位。易于针对夹置构件中的导电构件侧的面和夹置构件中的集电构件侧的面分别配置不易产生腐蚀的适当的材料。特别是,通过在集合体设置未分散有颗粒的面,并将该面配置为朝向导电构件,也能使导电构件与夹置构件的电位差实质上为零。

(7)在上述(4)至(6)的本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,也可以是,所述多个线材中的至少一部分是多个线料绞合而成的绞线。

根据(7)的构成,包括由绞线构成的线材,由此,与多个线材仅由单线构成的情况相比,由相邻的线材彼此形成的间隙易于变小。根据(7)的构成,水分不易浸入至上述间隙,结果是,水分不易浸入至夹置构件的内部。根据(7)的构成,易于进一步抑制导电构件与集电构件之间的腐蚀。

(8)在上述(4)至(7)的本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,也可以是,所述多个线材中的至少一部分在芯部的表面具备镀覆层。

根据(8)的构成,通过选择镀覆层的材质,易于对线材赋予期望的特性,进而易于对夹置构件赋予期望的特性。例如,若镀覆层的柔软性比线材的芯部的柔软性优异,则能使镀覆层彼此发生变形而增大接触面积,从而易于确保线材彼此的密合性。除此之外,若镀覆层的导电性优异,则线材的导电性会提高。若镀覆层的耐腐蚀性优异,则线材的耐腐蚀性会提高。

(9)在上述(8)的本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,也可以是,所述芯部和所述镀覆层中的一方的主要成分为铜,所述芯部和所述镀覆层中的另一方的主要成分为镍。

芯部的主要成分为铜、镀覆层的主要成分为镍的线材具有良好的耐腐蚀性。芯部的主要成分为镍、镀覆层的主要成分为铜的线材具有良好的耐腐蚀性。

(10)在本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,所述夹置构件具备设于所述多孔体的空穴的绝缘性的填充部,所述填充部由高分子材料构成。

根据(10)的构成,能抑制水分从多孔体的空穴浸入至夹置构件的内部。因此,根据(10)的构成,易于进一步抑制导电构件与集电构件之间的腐蚀。填充部是绝缘性的,由此容易进行流动性高的材料的选定。若是流动性高的材料,则易于提高由填充部实现的向多孔体的空穴的被覆效果,从而易于抑制水分的浸入。除此之外,填充部是绝缘性的,由此易于获得实用的材料来作为构成填充部的高分子材料。

(11)在本公开的氧化还原液流电池用集电结构中,也可以是,所述夹置构件具备设于所述多孔体的空穴的导电性的填充部,所述填充部由多个导电性填充物分散于高分子材料而成的复合材料构成。

根据(11)的构成,在能抑制水分从多孔体的空穴浸入至夹置构件的内部的基础上,能通过导电性填充物来确保导电性。因此,根据(11)的构成,能更良好地确保导电构件与集电构件的电连接。

(12)本公开的一个方案的氧化还原液流电池单元具备如上述(1)至(11)中任一项所述的氧化还原液流电池用集电结构。

本公开的氧化还原液流电池单元具备本公开的氧化还原液流电池用集电结构,由此,能以简单的构成抑制导电构件与集电构件之间的腐蚀。

(13)本公开的一个方案的氧化还原液流电池系统具备如上述(12)所述的氧化还原液流电池单元。

本公开的氧化还原液流电池系统具备本公开的氧化还原液流电池单元,由此,能以简单的构成抑制导电构件与集电构件之间的腐蚀。

[本公开的实施方式的详情]

参照附图对本公开的氧化还原液流电池用集电结构、氧化还原液流电池单元以及氧化还原液流电池系统的具体例子进行说明。以下,有时将氧化还原液流电池称为“RF电池”。图中的相同附图标记表示相同或相当部分。需要说明的是,本发明不限定于这些示例,而是由权利要求书示出,意图在于包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

如图1所示,实施方式的RF电池系统1具备实施方式的RF电池单元10。实施方式的RF电池系统1和RF电池单元10的特征之一在于,具备图2所示的实施方式的RF电池用集电结构100这一点。以下,首先对RF电池系统1和RF电池单元10进行说明,之后对RF电池用集电结构100进行说明。

<RF电池系统>

参照图1,对实施方式的RF电池系统1的基本构成进行说明。RF电池系统1是电解液循环型的蓄电池系统之一。RF电池系统1具备RF电池单元10和使电解液在RF电池单元10中循环的循环机构。RF电池系统1一边向RF电池单元10供给电解液,一边进行充电和放电。

就RF电池系统1而言,代表性的是经由变电设备210、交流/直流转换器200连接于发电部211和负载212。RF电池系统1将发电部211作为电力供给源来进行充电,将负载212作为电力提供对象来进行放电。发电部211例如是太阳能发电机、风力发电机或其他的一般的发电厂。负载212例如是电力系统或电力的需求方。RF电池系统1例如用于负荷平准化(loadleveling)、瞬时电压下降补偿、备用电源或自然能量发电的输出平滑化。

《RF电池单元》

RF电池单元10被隔膜11分离成正极单元12和负极单元13。在正极单元12中内置有正极电极14。向正极单元12供给正极电解液。在负极单元13中内置有负极电极15。向负极单元13供给负极电解液。

就RF电池单元10而言,代表性的是以多个RF电池单元10被层叠而成的被称为电池堆5的形式被利用。电池堆5具备层叠体、夹着层叠体的两个端板51以及紧固构件52,其中,该层叠体是一个电池框架3、正极电极14、隔膜11、负极电极15、另一个电池框架3被反复层叠而成的层叠体。紧固构件52例如是长螺栓和螺母。两个端板51通过紧固构件52被紧固。通过该紧固来保持上述层叠体的层叠状态。就电池堆5而言,代表性的是以将规定数量的RF电池单元10作为子堆(未图示)并且将多个子堆进行了层叠的形式被利用。

在电池框架3中有中间电池框架31和端部电池框架32。中间电池框架31配置于上述层叠体的相邻的RF电池单元10之间。端部电池框架32配置于上述层叠体的两端。

中间电池框架31具备框体310和双极板311。框体310设于双极板311的外周。正极电极14和负极电极15隔着双极板311被收纳于框体310的内侧。

端部电池框架32具备框体320和导电构件321。框体320设于导电构件321的外周。导电构件321为板状构件。正极电极14或负极电极15、集电构件7以及夹置构件8隔着导电构件321被收纳于框体320的内侧。夹置构件8配置于导电构件321与集电构件7之间。正极电极14或负极电极15配置于导电构件321的第一面。夹置构件8和集电构件7配置于导电构件321的第二面,而正极电极14和负极电极15不配置于导电构件321的第二面。夹置构件8与导电构件321的第二面相接。集电构件7和夹置构件8为板状构件。关于导电构件321、集电构件7以及夹置构件8,将在后文叙述。

正极电极14和负极电极15隔着隔膜11配置于相邻的中间电池框架31的双极板311之间以及中间电池框架31的双极板311与端部电池框架32的导电构件321之间,由此构成一个RF电池单元10。在框体310与框体320之间,为了抑制电解液从RF电池单元10泄漏而配置有密封构件315。

在子堆、电池堆5中的端部电池框架32的外侧配置有给排板6。在给排板6连接有后述的循环机构的去路配管24、25和回路配管26、27。正极电解液和负极电解液经由给排板6在RF电池单元10中循环。

《循环机构》

循环机构具备使正极电解液在正极单元12中循环的正极循环机构和使负极电解液在负极单元13中循环的负极循环机构。正极循环机构具备正极罐22、去路配管24、回路配管26以及泵28。在正极罐22中储留有正极电解液。去路配管24和回路配管26使正极罐22与正极单元12之间相连。泵28设于供给侧的去路配管24。负极循环机构具备负极罐23、去路配管25、回路配管27以及泵29。在负极罐23中储留有负极电解液。去路配管25和回路配管27使负极罐23与负极单元13之间相连。泵29设于供给侧的去路配管25。

正极电解液从正极罐22通过去路配管24被供给至正极单元12,从正极单元12通过回路配管26返回至正极罐22。负极电解液从负极罐23通过去路配管25被供给至负极单元13,从负极单元13通过回路配管27返回至负极罐23。使正极电解液在正极单元12中循环,并且使负极电解液在负极单元13中循环,由此,伴随着各极的电解液中的活性物质离子的价态变化反应而进行充电和放电。

正极电解液和负极电解液是包含活性物质离子的溶液。活性物质离子是作为活性物质发挥功能的离子。就活性物质离子而言,代表性的是价态会通过氧化还原而发生变化的金属离子。活性物质离子例如是选自由锰、钒、铁、铬、钛以及锌组成的组中的元素的离子。

<RF电池用集电结构>

参照图2至图9对实施方式的RF电池用集电结构100进行说明。图2是对图1所示的电池堆5进行了简化的示意图。如图2所示,RF电池用集电结构100具备在正极电极14或负极电极15的一面依次重叠的导电构件321、夹置构件8以及集电构件7。实施方式的RF电池用集电结构100的特征之一在于夹置构件8的构成材料。以下,对各构成详细进行说明。

《导电构件》

导电构件321具备与正极电极14或负极电极15接触的面。在图2的位于纸面左侧的导电构件321中,纸面右侧的面与正极电极14接触。在图2的位于纸面右侧的导电构件321中,纸面左侧的面与负极电极15接触。

导电构件321由具有导电性的材料构成。导电构件321优选具有耐腐蚀性和挠性。导电构件321例如仅由导电材料构成。导电构件321也可以由包含导电材料和绝缘材料的复合材料构成。构成导电构件321的导电材料的主要成分优选为碳。碳例如是石墨、炭黑或类金刚石碳。导电构件321中所包含的碳的形式例如为粉末或纤维。导电材料的主要成分为碳是指,碳在导电材料中所占的含量超过50质量%。碳在导电材料中所占的含量优选为70质量%以上,80质量%以上,90质量%以上,特别是100质量%。导电构件321一般由上述复合材料构成。绝缘材料的代表例为树脂。树脂例如是热塑性树脂。热塑性树脂例如是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)以及聚苯硫醚(PPS)。在导电构件321由上述复合材料构成的情况下,导电材料在复合材料中所占的比例例如为40质量%以上且90质量%以下。本例的导电构件321由与双极板311相同的材料构成。本例的导电构件321是含有石墨的导电性塑料。导电构件321的构成材料也可以与双极板311的构成材料不同。

《集电构件》

集电构件7在电池堆5与未图示的外部设备之间进行电的输入和输出。集电构件7与导电构件321电连接。集电构件7通过由紧固构件52实施的紧固而被按压向导电构件321侧。在图2中,为了便于说明,省略了与集电构件7相连的电的引出线。

集电构件7由具有导电性的材料构成。集电构件7例如由金属构成。金属例如是选自由铬、铝、锡、镍、铜、银、钛、金、铂、锌、铁以及铅组成的组中的至少一种金属或其合金。集电构件7的主要成分优选为铜或镍。集电构件7的主要成分为铜是指,铜在集电构件7的构成材料中所占的含量超过50质量%。铜在集电构件7的构成材料中所占的含量优选为70质量%以上,80质量%以上,90质量%以上,特别是100质量%。集电构件7的主要成分为镍是指,镍在集电构件7的构成材料中所占的含量超过50质量%。镍在集电构件7的构成材料中所占的含量优选为70质量%以上,80质量%以上,90质量%以上,特别是100质量%。集电构件7优选由纯铜、铜合金、纯镍或镍合金构成。集电构件7的主要成分为铜或镍,由此会获得具有高导电率和高强度的集电构件7。本例的集电构件7由纯铜构成。

《夹置构件》

夹置构件8配置于导电构件321与集电构件7之间。夹置构件8主要是为了即使在电池堆5内的压力发生了变化的情况下也会确保导电构件321与集电构件7的电连接而设置的。夹置构件8具有用于良好地维持导电构件321与集电构件7的电连接的应变能。该应变能是指具有如下的弹性:即使由于电池堆5内的压力变化而导电构件321与集电构件7的距离发生变化,也能以能维持夹置构件8与导电构件321的接触,并且维持夹置构件8与集电构件7的接触的方式进行变形。

夹置构件8是由包含第一导电材料和第二导电材料的复合材料构成的多孔体。夹置构件8具有由导电材料构成的三维网眼结构的骨架。多孔体例如是网格、织物、编织物、无纺布或多孔质金属体。夹置构件8也可以是将网格、织物、编织物、无纺布以及多孔质金属体中的两个以上进行组合而构成的。夹置构件8主要通过多孔体的空穴或者构成材料的弹性来确保上述应变能。

实施方式的RF电池用集电结构100的特征之一在于,第一导电材料的标准电极电位和第二导电材料的标准电极电位满足特定的条件。与集电构件7的标准电极电位相比,第一导电材料的标准电极电位接近导电构件321的标准电极电位。与导电构件321的标准电极电位相比,第二导电材料的标准电极电位接近集电构件7的标准电极电位。

第一导电材料和第二导电材料不同。以下,将导电构件321的标准电极电位与集电构件7的标准电极电位的中间值仅称为中间值。与集电构件7的标准电极电位相比,第一导电材料的标准电极电位接近导电构件321的标准电极电位是指,第一导电材料的标准电极电位与导电构件321的标准电极电位的电位差小于第一导电材料的标准电极电位与集电构件7的标准电极电位的电位差。换言之,第一导电材料的标准电极电位与导电构件321的标准电极电位的电位差小于上述中间值与导电构件321的标准电极电位的电位差。例如,在导电构件321的标准电极电位小于集电构件7的标准电极电位的情况下,第一导电材料的标准电极电位小于上述中间值。

与导电构件321的标准电极电位相比,第二导电材料的标准电极电位接近集电构件7的标准电极电位是指,第二导电材料的标准电极电位与集电构件7的标准电极电位的电位差小于第二导电材料的标准电极电位与导电构件321的标准电极电位的电位差。换言之,第二导电材料的标准电极电位与集电构件7的标准电极电位的电位差小于上述中间值与集电构件7的标准电极电位的电位差。例如,在集电构件7的标准电极电位大于导电构件321的标准电极电位的情况下,第二导电材料的标准电极电位大于上述中间值。

第一导电材料和第二导电材料的各标准电极电位满足上述特定的条件,由此,导电构件321与夹置构件8的电位差小,并且集电构件7与夹置构件8的电位差小。例如,导电构件321与夹置构件8的电位差为0.35V以下,进一步为0.30V以下,特别是0.20V以下。集电构件7与夹置构件8的电位差也例如为0.35V以下,进一步为0.30V以下,特别是0.20V以下。电位差是指,导电构件321的标准电极电位与夹置构件8的标准电极电位的电位差,或者集电构件7的标准电极电位与夹置构件8的标准电极电位的电位差。

此处的标准电极电位是由JIS Z 0103:1996规定的人造海水中的相对于标准氢电极的电位。以下示出了人造海水中的标准电极电位的一个例子。

第一导电材料例如是与导电构件321的构成材料中的导电材料同种的材料。构成材料中的导电材料为同种是指,导电材料中最多的成分相同。一般而言,构成导电构件321的导电材料的主要成分为碳。因此,第一导电材料的主要成分为碳。只要第一导电材料满足上述特定的条件,则碳以外的金属也可以是主要成分。在该情况下,就第一导电材料而言,选择导电构件321与夹置构件8的电位差成为0.35V以下的材料即可。

第二导电材料例如是与集电构件7的构成材料中的导电材料同种的材料。集电构件7的构成材料如上所述为金属。因此,第二导电材料的构成金属与集电构件7的构成金属为同种。同种的金属是指成分组成中最多的成分由相同的金属构成,也包含成分组成不同的金属。例如,纯金属和以该纯金属为主要成分的合金可以视为相同的金属。此外,即使是添加元素不同的合金彼此,只要是主要成分相同的金属元素,就可以视为相同的金属。

在集电构件7的主要成分为铜的情况下,第二导电材料的主要成分例如为铜或镍。在集电构件7的主要成分为铜的情况下,第二导电材料的主要成分优选为铜。在集电构件7的主要成分为镍的情况下,第二导电材料的主要成分例如为铜或镍。在集电构件7的主要成分为镍的情况下,第二导电材料的主要成分优选为镍。当第二导电材料与集电构件7的构成材料为同种时,集电构件7与夹置构件8的电位差易于变小。只要满足上述特定的条件,则第二导电材料的构成金属也可以与集电构件7的构成金属不同。在该情况下,就第二导电材料而言,选择集电构件7与夹置构件8的电位差成为0.35V以下的材料即可。

夹置构件8例如具备包含线材的形式或者包含颗粒的形式。以下对具体的三种形式进行说明。

〔形式1〕

如图3所示,在形式1的夹置构件8中,包括第一线材81和第二线材82的多个线材混合存在。在形式1的夹置构件8中,上述多个线材混合存在的集合体80成为多孔体的骨架。第一线材81由第一导电材料构成。第二线材82由第二导电材料构成。形式1的夹置构件8由第一线材81和第二线材82相互交错地配置而成的织物构成。在图3中,为了便于理解,用实线表示第一线材81,用双点划线表示第二线材82。关于这点,在其他的图中也是同样。

导电构件321与第一线材81和第二线材82双方接触。构成第一线材81的第一导电材料具有比构成第二线材82的第二导电材料接近导电构件321的标准电极电位。因此,导电构件321与第一线材81的电位差小于导电构件321与第二线材82的电位差。导电构件321与第一线材81和第二线材82双方接触,由此,与导电构件321仅与第二线材82接触的情况相比,容易腐蚀的部位会减少,从而腐蚀被抑制。

集电构件7与第一线材81和第二线材82双方接触。构成第二线材82的第二导电材料具有比构成第一线材81的第一导电材料接近集电构件7的标准电极电位。因此,集电构件7与第一线材81和第二线材82双方接触,由此,与集电构件7仅与第一线材81接触的情况相比,容易腐蚀的部位会减少,从而腐蚀被抑制。

在形式1的夹置构件8中,如图4所示,由第一线材81和第二线材82构成空穴800。图4是将图3中的由单点划线IV包围的圆内放大后的示意剖视图。在本例的空穴800中设有填充部88。填充部88是为了即使水分浸入至导电构件321与集电构件7之间也会防止该水分浸入至夹置构件8的内部而设置的。图4所示的填充部88由高分子材料88a构成。高分子材料88a例如为树脂、橡胶或凝胶。本例的高分子材料88a为树脂。树脂例如与导电构件321的构成树脂相同。图4所示的填充部88是绝缘性的。

如图5所示,填充部88也可以由多个导电性填充物88b分散于高分子材料88a而成的复合材料构成。图5与图4同样地,是将图3中的由单点划线IV包围的圆内放大后的示意剖视图。在图5中,未对导电性填充物88b标注阴影线。导电性填充物88b的构成金属例如与集电构件7的构成金属相同。导电性填充物88b的形状例如为粒状、薄片状或短纤维状。本例的导电性填充物88b主要为粒状体。导电性填充物88b被分散,由此,图5所示的填充部88是导电性的。

填充部88例如通过将液态的高分子材料88a或多个导电性填充物88b分散于液态的高分子材料88a而成的混合液喷涂至集合体80而构成。通过上述喷涂,上述液态的高分子材料88a进入至空穴800。之后,上述液态的高分子材料88a被固化,从而在空穴800中构成填充部88。就是说,存在被填充部88填充的空穴800。

〔形式2〕

如图6所示,形式2的夹置构件8具备集合体80和多个第一颗粒85。集合体80由多个第二线材82构成。在形式2的夹置构件8中,多个第二线材82的集合体80成为多孔体的骨架。第一颗粒85分散地配置于集合体80中的与导电构件321接触的面。第一颗粒85例如被埋入至构成集合体80的多个第二线材82间的空穴而附着于集合体80。第一颗粒85也可以通过未图示的粘合剂而附着于集合体80。粘合剂的构成材料例如与导电构件321的构成树脂相同。粘合剂的构成材料优选为PE或PP。优选的是,集合体80中的与集电构件7接触的面上什么都不配置,而是由第二线材82构成。第一颗粒85由第一导电材料构成。第二线材82由第二导电材料构成。

导电构件321主要与第一颗粒85接触。导电构件321也可能与第二线材82接触。构成第一颗粒85的第一导电材料具有比构成第二线材82的第二导电材料接近导电构件321的标准电极电位。因此,导电构件321主要与第一颗粒85呈斑点状地接触,由此,与导电构件321仅与第二线材82接触的情况相比,容易腐蚀的部位会减少,从而腐蚀被抑制。

集电构件7主要与第二线材82接触。本例的集电构件7仅与第二线材82接触。第二线材82由第二导电材料构成,由此,集电构件7与夹置构件8的电位差小。在第二导电材料与集电构件7的构成金属相同的情况下,集电构件7与夹置构件8的电位差实质上成为零。

在形式2的夹置构件8中,在构成集合体80的多个第二线材82间构成有空穴。在形式2的夹置构件8中,与形式1的夹置构件8同样地,也可以在空穴中设有图4、图5所示的填充部88。

〔形式3〕

如图7所示,形式3的夹置构件8具备集合体80和多个第二颗粒86。集合体80由多个第一线材81构成。在形式3的夹置构件8中,多个第一线材81的集合体80成为多孔体的骨架。第二颗粒86分散地配置于集合体80中的与集电构件7接触的面。第二颗粒86例如被埋入至构成集合体80的多个第一线材81间的空穴而附着于集合体80。第二颗粒86也可以通过未图示的粘合剂而附着于集合体80。粘合剂与形式2的粘合剂相同。优选的是,集合体80中的与导电构件321接触的面上什么都不配置,而是由第一线材81构成。第二颗粒86由第二导电材料构成。第一线材81由第一导电材料构成。

导电构件321主要与第一线材81接触。本例的导电构件321仅与第一线材81接触。第一线材81由第一导电材料构成,由此,导电构件321与夹置构件8的电位差小。导电构件321如上所述一般含有碳来作为导电材料。在第一导电材料由碳构成的情况下,导电构件321与夹置构件8的电位差实质上成为零。

集电构件7主要与第二颗粒86接触。集电构件7也可能与第一线材81接触。构成第二颗粒86的第二导电材料具有比构成第一线材81的第一导电材料接近集电构件7的标准电极电位。因此,集电构件7主要与第二颗粒86呈斑点状地接触,由此,与集电构件7仅与第一线材81接触的情况相比,容易腐蚀的部位会减少,从而腐蚀被抑制。

在形式3的夹置构件8中,在构成集合体80的多个第一线材81间构成有空穴。在形式3的夹置构件8中,与形式1的夹置构件8同样地,也可以在空穴中设有图4、图5所示的填充部88。

在上述的形式1至形式3的夹置构件8中,也可以如图8所示,构成集合体80的多个线材中的至少一部分是多个线料83绞合而成的绞线。在形式1的夹置构件8中,多个线材为多个第一线材81和多个第二线材82。在形式2的夹置构件8中,多个线材为多个第二线材82。在形式3的夹置构件8中,多个线材为多个第一线材81。在第一线材81中,各线料83由第一导电材料构成。在第二线材82中,各线料83由第二导电材料构成。各线材中的线料83的数量、绞距等可以适当选择。

在上述的形式1至形式3的夹置构件8中,也可以如图9所示,构成集合体80的多个线材中的至少一部分在芯部84a的表面具备镀覆层84b。在形式1的夹置构件8中,多个线材为多个第一线材81和多个第二线材82。在形式2的夹置构件8中,多个线材为多个第二线材82。在形式3的夹置构件8中,多个线材为多个第一线材81。在第一线材81中,镀覆层84b由第一导电材料构成。在第二线材82中,镀覆层84b由第二导电材料构成。例如,在第二线材82中,在芯部84a的主要成分为铜的情况下,镀覆层84b的主要成分为镍。在第二线材82中,在芯部84a的主要成分为镍的情况下,镀覆层84b的主要成分为铜。镀覆层84b的厚度可以适当选择。

在上述的形式1至形式3的夹置构件8中,构成集合体80的多个线材中的至少一部分也可以是由不具备镀覆层的芯部构成的线料绞合而成的绞线。多个线材中的至少一部分也可以是具备图9所示的镀覆层84b的线料绞合而成的绞线。多个线材中的至少一部分也可以是由不具备镀覆层的芯部构成的线料和具备图9所示的镀覆层84b的线料混合在一起并绞合而成的复合绞线。

就实施方式的RF电池用集电结构100而言,构成夹置构件8的第一导电材料和第二导电材料分别具有特定电位,由此,导电构件321与夹置构件8的电位差变小,并且集电构件7与夹置构件8的电位差变小。具体而言,导电构件321与夹置构件8的电位差以及集电构件7与夹置构件8的电位差分别成为0.35V以下。上述电位差小,由此,即使假设水分浸入至导电构件321与夹置构件8之间、集电构件7与夹置构件8之间,也不易发生腐蚀。

作为夹置构件8的形式,在由包括第一线材81和第二线材82的多个线材混合存在的集合体80构成的情况下,第一线材81和第二线材82相互交错地配置,由此上述电位差易于变小。特别是,作为夹置构件8的形式,在具备由第二线材82构成的集合体80和第一颗粒85的情况下,能使集电构件7仅与第二线材82接触,也能使集电构件7与夹置构件8的电位差实质上为零。同样地,作为夹置构件8的形式,在具备由第一线材81构成的集合体80和第二颗粒86的情况下,能使导电构件321仅与第一线材81接触,也能使导电构件321与夹置构件8的电位差实质上为零。

在构成夹置构件8的多孔体的空穴800设有填充部88,由此,即使水分浸入至导电构件321与集电构件7之间,也能防止该水分浸入至夹置构件8的内部。在多个导电性填充物88b被分散于填充部88的情况下,也能确保由填充部88实现的导电性。

实施方式的RF电池用集电结构100利用公知的构件来作为导电构件321和集电构件7。因此,实施方式的RF电池用集电结构100能以简单的构成抑制导电构件321与集电构件7之间的腐蚀。

具备实施方式的RF电池用集电结构100的实施方式的RF电池单元10和RF电池系统1能抑制导电构件321与集电构件7之间的腐蚀,能抑制导电构件321与集电构件7的接触电阻的增加。因此,实施方式的RF电池单元10和RF电池系统1能长期稳定地维持电池性能。

附图标记说明

1:氧化还原液流电池系统(RF电池系统);

10:氧化还原液流电池单元(RF电池单元);

100:氧化还原液流电池用集电结构(RF电池用集电结构);

11:隔膜;

12:正极单元;13:负极单元;

14:正极电极;15:负极电极;

22:正极罐;23:负极罐;

24、25:去路配管;26、27:回路配管;

28、29:泵;

3:电池框架;

31:中间电池框架;310:框体;311:双极板;315:密封构件;

32:端部电池框架;320:框体;321:导电构件;

5:电池堆;51:端板;52:紧固构件;

6:给排板;

7:集电构件;

8:夹置构件;

80:集合体;800:空穴;

81:第一线材;82:第二线材;83:线料;84a:芯部;84b:镀覆层;

85:第一颗粒;86:第二颗粒;

88:填充部;88a:高分子材料;88b:导电性填充物;

200:交流/直流转换器;210:变电设备;211:发电部;212:负载。

相关技术
  • 使用安全MPC和向量计算来在内容分发中保护对信息的访问
  • 内容信息分发服务器、终端装置、内容信息分发系统、内容信息分发方法、内容信息播放方法、内容信息分发程序以及内容信息播放程序
技术分类

06120116542768