[發明專利]氧化還原液流電池用電解液及氧化還原液流電池

有效

• 申請號: 201380043977.5
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN105283996B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 關根良潤;董雍容;久畑滿;加來宏一
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/20
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 王海川,穆德駿

技術領域

本發明涉及氧化還原液流電池用電解液以及包含所述氧化還原液流電池用電解液的氧化還原液流電池。

背景技術

近來，為了解決全球變暖問題，已經在全世界積極地進行使用自然能(所謂的可再生能源)的發電如太陽能光伏發電和風力發電。這種發電的輸出功率顯著地受到自然條件如天氣的影響。因此，據預測產自自然能的電能在發電總輸出功率中所占比率的增加將在電力系統的運行期間造成如難以維持頻率和電壓的問題。為了解決這種問題，可以安裝大容量蓄電池以實現例如輸出功率變化的平滑和負載均衡。

在大容量蓄電池中，存在氧化還原液流電池。氧化還原液流電池是二次電池，其包含具有正極、負極和置于其間的隔膜的電池單元，并構造為在將正極電解液和負極電解液供給到電池單元的同時進行充電和放電。一般來講，用于這種氧化還原液流電池的氧化還原液流電池用電解液使用通過氧化還原發生而原子價變化的金屬元素作為活性物質。例如可以列舉：使用鐵(Fe)離子作為正極活性物質并且使用鉻(Cr)離子作為負極活性物質的鐵(Fe²⁺/Fe³⁺)-鉻(Cr³⁺/Cr²⁺)基氧化還原液流電池、使用釩(V)離子作為兩個電極用活性物質的釩(V²⁺/V³⁺-V⁴⁺/V⁵⁺)基氧化還原液流電池。

現有技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利第3897544號公報

發明內容

本發明要解決的技術問題

在氧化還原液流電池中，隨著電池反應(充放電運行)的反復，逐漸生成來自活性物質的沉淀(下文中簡稱為沉淀)。例如，在釩基氧化還原液流電池中，生成如釩氧化物的沉淀。當這種沉淀附著在單元電池中的電極的表面從而覆蓋電極上的反應活性位點時，電極的表面積實質性的減少，使得電池的性能下降，比如電池的輸出功率降低、電池的容量降低。專利文獻1中列舉了銨(NH₄)和硅(Si)作為在電解液中參與沉淀生成的雜質。專利文獻1公開了通過規定NH₄的濃度并通過確定與電解液量和電極面積有關的Si濃度，可以抑制沉淀的生成。

然而，即使在使用專利文獻1的氧化還原液流電池用電解液的情況下，有時仍生成沉淀且電池的性能下降。總之，存在沒有完全確定引起沉淀生成的因素的可能性。

因此，本發明的一個目的是提供氧化還原液流電池用電解液，所述電解液能夠抑制沉淀的生成。本發明的另一目的是提供包含該氧化還原液流電池用電解液的氧化還原液流電池。

解決技術問題的技術方案

本申請提供氧化還原液流電池用電解液，其中在電池反應期間參與沉淀生成的雜質元素離子的總濃度為220質量ppm以下。

技術效果

該氧化還原液流電池用電解液能夠抑制在氧化還原液流電池中沉淀的生成。

附圖說明

[圖1]圖1示出氧化還原液流電池的工作原理。

具體實施方式

[本申請發明的實施方式的說明]

首先將對本申請發明的實施方式的特征依次進行說明。

(A)實施方式提供氧化還原液流電池用電解液(下文中稱作RF電解液)，其中在電池反應期間參與沉淀生成的雜質元素離子的總濃度為220質量ppm以下。

本發明的發明人已經發現在氧化還原液流電池(下文中稱作RF電池)的電池反應期間，沉淀的生成和氫氣的生成受到RF電解液中雜質元素離子的類型和濃度的相當大的影響。而且，本發明的發明人已經發現通過在RF電池中規定在反應期間參與沉淀生成的雜質元素離子的總濃度(總量)，可以抑制沉淀的生成。總之，根據本實施方式的RF電解液，能夠抑制沉淀的生成，進而能夠抑制電池性能如電池輸出功率或電池容量隨時間的下降。

本說明書中，術語"元素離子"為由同一元素產生的全部原子價的離子的總稱。類似地，術語"濃度"表示由同一元素產生的全部原子價的離子的總濃度。術語"雜質元素離子"表示包含在RF電解液中且不參與任何電池反應的元素離子。因此，元素離子包含活性物質；然而，參與電池反應的活性物質不包含在雜質元素離子中。

(B)優選參與所述沉淀生成的雜質元素離子包括金屬元素離子，且該金屬元素離子的總濃度為195質量ppm以下。