电池单元堆和氧化还原液流电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种其中堆叠了多个双极板和多个单元电池的电池单元堆，以及一种 使用该电池单元堆的氧化还原液流电池。
【背景技术】
[0002] 氧化还原液流电池(RF电池)是一种存储通过太阳能发电、风力发电等获得的新能 源的大容量蓄电池。RF电池使用正电极电解质中包含的离子和负电极电解质中包含的离子 之间的氧化还原电势差来执行充电和放电。如在关于RF电池1的、图6的操作原理图表中所 示，RF电池1包括单元电池100,该单元电池100被隔膜101分离成正电极单元电池102和负电 极单元电池103,越过该隔膜101输送氢离子。正电极单元电池102包含正电极104并且经由 管道108和110连接到存储正电极电解质的正电极电解质箱体106。类似地，负电极单元电池 103包含负电极105并且经由管道109和111连接到存储负电极电解质的负电极电解质箱体 107。在充电和放电期间，利用栗112和113,存储在箱体106和107中的电解质在单元电池102 和103内循环。在不执行充电和放电的情形中，栗112和113停止，并且电解质不被循环。
[0003] 单元电池100通常形成在图7所示称作电池单元堆200的结构内部。电池单元堆200 被构成为使得称作子堆200s的分层结构被夹在两个端板210和220之间并且被紧固机构230 紧固（在图中所示构造中，使用多个子堆200s)。如在图7的上部中所示，子堆200s具有如下 结构，其中包括集成到类似画框地成形的框架122中的双极板121的单元电池框架120、正电 极104、隔膜101和负电极105按依次堆叠，并且所形成的堆叠体被夹在给排板190之间（参考 图7的下部）。在这种结构中，电池单元100形成在相邻的单元电池框架120的双极板121之 间。
[0004] 在子堆200s中，通过使用设置在框架122上的液体供应歧管123和124以及液体排 放歧管125和126来执行电解质通过给排板190进入到单元电池100中的循环。正电极电解质 通过在框架122的一个表面侧(纸张前侧)上形成的通道被从液体供应歧管123供应到正电 极104,并且通过在框架122的上部上形成的通道排放到液体排放歧管125。类似地，负电极 电解质通过在框架122的另一个表面侧(纸张后侧)上形成的通道被从液体供应歧管124供 应到负电极105,并且通过在框架122的上部上形成的通道排放到液体排放歧管126。环形密 封部件127,诸如0形环和扁平衬垫被设置在各个单元电池框架120之间使得能够防止电解 质从子堆200s的泄漏。
[0005]通过使用由导电材料构成的集电板的集电结构来执行在设置在子堆200s中的电 池单元100和外部装置之间的电力的输入和输出。为每一个子堆200s提供一对集电板。集电 板电连接到在被堆叠的多个单元电池框架120中的在堆叠方向上位于两端处的单元电池框 架120的对应的双极板(在下文中，称作端部双极板)121。
[0006]在RF电池中，电解质在充电和放电期间循环。然而，当不执行充电和放电时，电解 质的循环停止。相应地，电池单元1〇〇中的压力改变，并且在某些情形中，因为压力的改变， 在集电板和端部双极板121之间的电连接可能变得不足。作为克服这个问题的技术，例如， 专利文献1公开了一项技术，其中将能够在厚度方向上变形的垫层(垫件)设置在集电板和 端部双极板121之间，并且将金属层设置在端部双极板121的垫件侧表面上。专利文献1描述 了优选地将镀锡铜网用作垫件，并且通过锡的热喷涂形成金属层。
[0007] 引用列表
[0008] 专利文献
[0009] PTL 1:日本未审定专利申请公报No.2012-119288
【发明内容】
[0010] 技术问题
[0011]然而，即使在使用设置有上述垫件的电池单元堆的电池中，在某些情形中，随着重 复充电和放电，集电板和端部双极板之间的电阻仍会增加，从而降低了电池性能。
[0012]已经在上述情况下实现了本发明。本发明的一个目的在于提供一种能够抑制由于 重复充电和放电而导致集电板和端部双极板之间的电阻增加的电池单元堆。本发明的另一 个目的在于提供一种使用该电池单元堆的氧化还原液流电池。
[0013]解决问题的方案
[0014] 根据本发明的一个实施例的一种电池单元堆包括：多个堆叠的双极板;设置在各 个双极板之间的电池单元;和电连接到在该多个双极板中的、位于堆叠方向上两端处的一 对端部双极板中的每个端部双极板的集电板。在该电池单元堆中，在集电板和端部双极板 之间相互接触的两个部件由如此材料制成：当执行满足以下条件1到3的加速测试时，，执行 所述加速测试之后的、所述集电板和所述端部双极板之间的电阻值为执行所述加速测试之 前的、所述集电板和所述端部双极板之间的电阻值的1.05倍或者更低：
[0015] 条件1在于一种循环，所述循环包括施加一分钟的压力，以实现预定压力；将所述 预定压力维持一分钟;并且通过一分钟的时间使得所述预定压力恢复成大气压力；
[0016] 条件2在于将所述预定压力设定为大气压力+0 · IMPa;并且 [0017]条件3在于将循环的次数设定为18。
[0018]本发明的有利效果
[0019] 在该电池组中，即使当重复充电和放电时，集电板和端部双极板之间的电阻仍不 会增加。
【附图说明】
[0020] [图1]图1是根据实施例1-1的电池单元堆的概略图；
[0021] [图2]图2是根据实施例1-2的电池单元堆的概略图；
[0022] [图3]图3是根据实施例2-1的电池单元堆的概略图；
[0023] [图4]图4是根据实施例2-2的电池单元堆的概略图；
[0024] 旧5頂5是示出试验实例1所示加速测试的测试结果的曲线图；
[0025][图6]图6是氧化还原液流电池的操作原理图；
[0026][图7]图7是现有电池单元堆的概略图。
【具体实施方式】
[0027] [本发明的实施例的说明]
[0028] 首先，下文列举并描述本发明的实施例的内容。
[0029] 首先，在根据该实施例的电池单元堆的研制过程中，本发明人已经研究了现有类 型的电池单元堆中集电板和端部双极板之间的电阻增加的原因。
[0030] 结果发现，这是由于重复充电和放电而从外部环境进入电池单元堆中的水所造成 的问题。特别地，在RF电池中已经发现，当电解质的循环停止并且现有类型的电池单元堆中 的压力降低时，水很可能从外部环境进入现有类型的电池单元堆的内部。在现有类型的电 池单元堆中，铜板被用作集电板，铜箱或者镀锡的铜网被用作垫件，并且在集电板和垫件之 间的接触部是异种金属接触部。因此，当水进入异种金属接触部时，就会发生电解腐蚀（电 化腐蚀）。电解腐蚀部被认为是导致集电板和端部双极板之间的电阻增加的一个因素。
[0031] 为了解决上述问题，可设想提高堆叠在电池单元堆中的部件之间的附着性，即，增 加电池单元堆的空气阻挡性能，从而可以抑制水进入到集电板附近。然而，提高部件之间的 附着性存在限制，并且由于重复充电和放电，部件可能劣化或者变形。在此基础上，本发明 人已经完成了根据该实施例的电池单元堆。
[0032] 〈1>根据一个实施例的一种电池单元堆包括:多个堆叠的双极板;设置在各个所述 双极板之间的电池单元;和集电板，该集电板被电连接到所述多个双极板中的、位于堆叠方 向两端处的一对端部双极板中的每个端部双极板，其中，在所述集电板和所述端部双极板 之间相互接触的两个部件由如下材料制成：当执行满足以下条件1到3的加速测试时，执行 所述加速测试之后的、所述集电板和所述端部双极板之间的电阻值为执行所述加速测试之 前的、所述集电板和所述端部双极板之间的电阻值的1.05倍或者更低：
[0033]条件1在于一种循环，所述循环包括施加一分钟的压力，以实现预定压力；将所述 预定压力维持一分钟;并且通过一分钟的时间使得所述预定压力恢复成大气压力；
[0034]条件2在于将所述预定压力设定为大气压力+0 · IMPa;并且 [0035]条件3在于将循环的次数设定为18。
[0036]关于已经通过模拟重复充电和放电的加速测试而得以确认集电板和端部双极板 之间的电阻值不可能增加的电池单元堆而言，当电池单元堆被用于液流电池(典型地，氧化 还原液流电池)时，就可以抑制液流电池由于重复充电和放电而导致的性能劣化。
[0037] 〈2>在根据该实施例的电池单元堆中，所述集电板和所述端部双极板之间相互接 触的任意两个部件之间的腐蚀势差是〇. 35V或者更低。
[0038]这里，在集电板和端部双极板直接相互接触的情形中，"集电板和端部双极板之间 相互接触的任意两个部件之间的腐蚀势差"指的是集电板和端部双极板之间的腐蚀势差。 在将垫件设置在集电板和端部双极板之间的情形中，"腐蚀势差"指的是集电板和垫件之间 的腐蚀势差以及垫件和端部双极板之间的腐蚀势差。即，在设置有垫件的电池单元堆中，集 电板和垫件之间的腐蚀势差以及垫件和端部双极板之间的腐蚀势差是0.35V或者更低。进 而，在存在多个垫件的情形中，各个垫件之间的腐蚀势差也是〇. 35V或者更低。
[0039] "相互接触的任意两个部件之间的腐蚀势差"意味着在人工海水（JIS Z 0103 1057)中一种材料的电势和另一种材料的电势之间的势差。每一种材料的电势是相对于标 准氢电极的电势。在下面例示了能够在电池单元堆中使用的典型材料的、在人工海水中的 电势序。从在下面例示的材料选择构成各个部件的材料将是理想的，从而电池单元堆的各 个部件所需的性质(机械强度、导电性存在与否和大小等)得以满足，并且在任意两个部件 之间的腐蚀势差是0.35V或者更低。当然，将使用的材料不限于在下面例示的那些。 铬 大约-0. 91V到大约-0. 74V 铝1100 大约-0. 74V到大约-0. 72V 锡