(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型レドックスフロー電池の電極の製造方法を提供する。【解決手段】炭素繊維束と、炭素繊維フェルトを準備する第１のステップ、炭素繊維束をニードルパンチングで拡げ、炭素繊維が一方向に配列された支持層を作製する第２のステップ、支持層上に炭素繊維フェルトを載せる第３のステップ；炭素繊維フェルトをニードルパンチングして、炭素繊維フェルト中の炭素繊維が引かれて降りてきて、支持層中の炭素繊維が左右に散らばらないように束ねる第４のステップ、炭素繊維フェルト上面に電解液が流れる方向に流路を形成するために、ニードルが炭素繊維フェルトを繰り返し突き抜けながら、炭素繊維フェルトを次第に圧着する第５のステップ、及び第５のステップを繰り返して、流路と平行する他の流路を炭素繊維フェルトに複数個さらに形成する第６のステップを含む。【選択図】図１
2020009658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維束と、炭素繊維フェルトを準備する第１のステップ、
前記炭素繊維束をニードルパンチングで、炭素繊維が一方向に配列された支持層を作製する第２のステップ、
前記支持層上に前記炭素繊維フェルトを載せる第３のステップ、
前記炭素繊維フェルトをニードルパンチングして、前記炭素繊維フェルト中の炭素繊維が引かれて降りてきて、前記支持層中の炭素繊維が左右に散らばらないように束ねる第４のステップ、
前記炭素繊維フェルト上面に電解液が流れる方向に流路を形成するために、ニードルが前記炭素繊維フェルトを繰り返し突き抜けながら、前記炭素繊維フェルトを次第に圧着する第５のステップ、及び
前記第５のステップを繰り返して、前記流路と平行する他の流路を前記炭素繊維フェルトに複数個さらに形成する第６のステップを含むことを特徴とする薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項２】
前記炭素繊維フェルトの綿密度は１０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項３】
前記炭素繊維フェルトの厚さは０．１〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項４】
前記支持層は、
数個から数十本の炭素繊維が積層された単位グループが一方向に配列されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項５】
前記支持層の厚さは、前記単位グループを構成する炭素繊維の直径の倍数であることを特徴とする請求項４に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項６】
前記支持層は、
一本の炭素繊維が一方向に配列されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項７】
前記支持層の厚さは、前記炭素繊維の直径と同じであることを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レドックスフロー電池の電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レドックスフロー電池は、電解質の電気化学反応によって充放電を繰り返す二次電池である。レドックスフロー電池に用いられる電解液としては、バナジウム、Ｚｎ−Ｂｒなどがある。
レドックスフロー電池は、電解液を循環させながら充電と放電を行う。充電と放電は、酸化と還元の電気化学的反応が起こるスタックで起こり、電気は電解液に貯蔵される。
レドックスフロー電池は、スタック数及びサイズに応じて出力が決定され、電気容量はタンクに貯蔵される電解液の量によって決定される。
レドックスフロー電池は、電気を貯蔵する電解液を半永久的に使用でき、環境にやさしく、爆発の危険性がない。
【０００３】
このようなレドックスフロー電池は、レドックスフロー電池の効率が持続的に維持されるように、電解液が電気化学的反応を十分に起こす前に電極を抜けていかず、電極内で停滞しない流れを有することが重要である。
このような問題点を解決するために、本出願人の韓国登録特許（特許文献１参照）には、ニードルパンチングにより、炭素繊維フェルトに電解液が流れる方向に複数の流路を形成し、電解液が流路に沿ってスムーズに流れるようにするレドックスフロー電池の電極の製造方法を開示している。このようなレドックスフロー電池の電極の製造方法には、０．１〜２．０ｍｍの厚さの熱可塑性樹脂メッシュ上に、０．１〜１ｍｍの厚さの炭素繊維フェルトを載せてニードルパンチングして流路を形成し、メッシュは流路がその形状をそのまま維持することができるように流路を支持する役割をする。
一方、レドックスフロー電池の電極の厚さを減らし、同じ空間内により多くの単位セルを積層すると、より多くの電気を生産することができる。
【０００４】
しかし、特許文献１に使用されたメッシュは、熱可塑性樹脂で作られ、実際には１ｍｍ未満の厚さにするのが非常に困難である。このため、炭素繊維フェルトとメッシュの厚さを合わせた電極の厚さを１ｍｍ未満に減らすことは難しい。
一方、特許文献１は、メッシュ上に炭素繊維フェルトを載せてニードルパンチングし、炭素繊維フェルトの上面に流路を形成して、炭素繊維フェルトとメッシュを結合させるため、ニードルが硬いメッシュに当たって頻繁に折れ、折れたニードルは炭素繊維フェルト中に隠れてレドックスフロー電池の故障を起こす問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国登録特許１０−１８６５０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題点をすべて解決できる新しい概念の薄型レドックスフロー電池の電極の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための薄型レドックスフロー電池の電極の製造方法は、
炭素繊維束と、炭素繊維フェルトを準備する第１のステップ、
炭素繊維束をニードルパンチングで、炭素繊維が一方向に配列された支持層を作製する第２のステップ、
支持層上に炭素繊維フェルトを載せる第３のステップ、
炭素繊維フェルトをニードルパンチングして、炭素繊維フェルト中の炭素繊維が引かれて降りてきて、支持層中の炭素繊維が左右に散らばらないように束ねる第４のステップ、
炭素繊維フェルト上面に電解液が流れる方向に流路を形成するために、ニードルが炭素繊維フェルトを繰り返し突き抜けながら、炭素繊維フェルトを次第に圧着する第５のステップ、及び
第５のステップを繰り返して、流路と平行する他の流路を炭素繊維フェルトに複数個さらに形成する第６のステップを含むことを特徴とする。
【０００８】
炭素繊維フェルトの綿密度は１０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２であることがよい。
炭素繊維フェルトの厚さは０．１〜１ｍｍであることができる。
支持層は、数個から数十本の炭素繊維が積層された単位グループが一方向に配列されて形成されたことが好ましい。
【０００９】
支持層の厚さは、単位グループを構成する炭素繊維の直径の倍数であることができる。
支持層は、一本の炭素繊維が一方向に配列されて形成されることが好ましい。
支持層の厚さは、炭素繊維の直径と同じであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、本発明の薄型レドックスフロー電池の電極の製造方法は、数個から数十本の高強度炭素繊維が積層された単位グループが一方向に配列されて形成された支持層上に炭素繊維フェルトを載せてニードルパンチングして流路を形成するので、従来の熱可塑性メッシュよりも薄い厚さ（０．１〜０．２ｍｍ）で流路が壊れないように流路を支持することができる。
また、本発明の電極の製造方法は、一本の高強度炭素繊維が一方向に配列されて形成された支持層上に炭素繊維フェルトを載せてニードルパンチングして流路を形成するので、従来の熱可塑性メッシュよりもはるかに薄い厚さでも流路が壊れないように流路を支持することができる。これにより、炭素繊維フェルトの厚さと支持層の厚さを合わせたレドックスフロー電池の電極の厚さを、熱可塑性メッシュを使用した従来のレドックスフロー電池の電極の厚さの１／５まで減らすことができ、同じ空間内により多くの単位セルを積層し、より多くの電気を生産することができる。
【００１１】
さらに本発明によると、本発明の薄型レドックスフロー電池の電極の製造方法は、格子状の熱可塑性メッシュではなく、炭素繊維が電解液が流れる方向に一列に配列された支持層を備えており、支持層が電解液が流れる方向を案内する役割をすることができる。
本発明は、硬い熱可塑性メッシュではなく、柔軟な炭素繊維で構成された支持層を備えており、支持層上に炭素繊維フェルトを載せてニードルパンチングしても、ニードルが折れることはない。したがって、ニードルが硬いメッシュに当たって折れた後、炭素繊維フェルト中に隠れて、レドックスフロー電池の故障を起こすのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例による薄型レドックスフロー電池の電極の製造方法を示したフローチャートである。
【図２】炭素繊維束をニードルパンチングで左右に拡げた状態を示した図である。
【図３】数個から数十本の炭素繊維が積層された単位グループが一方向に配列されて形成された支持層上に、炭素繊維フェルトが載せられた状態を示した図である。
【図４】一本の炭素繊維が一方向に配列されて形成された支持層上に、炭素繊維フェルトが載せられた状態を示した図である。
【図５】ニードルパンチングによって引かれてきた炭素繊維フェルト中の炭素繊維により、図３に示した支持層中の一方向炭素繊維が、左右に散らばらないように束ねられた状態を示した図である。
【図６】ニードルパンチングによって引かれてきた炭素繊維フェルト中の炭素繊維により、図４に示した支持層中の一方向炭素繊維が、左右に散らばらないように束ねられた状態を示した図である。
【図７】図５に示した炭素繊維フェルトをニードルが繰り返し突き抜けながら圧着して、炭素繊維フェルト上面の特定部位に流路を形成する状態を示した図である。
【図８】図６に示した炭素繊維フェルトをニードルが繰り返し突き抜けながら圧着して、炭素繊維フェルト上面の特定部位に流路を形成する状態を示した図である。
【図９】図５に示した炭素繊維フェルト上面に一定の間隔で複数の流路が形成されて作られたレドックスフロー電池の電極を示した図である。
【図１０】図６に示した炭素繊維フェルト上面に一定の間隔で複数の流路が形成されて作られたレドックスフロー電池の電極を示した図である。
【図１１】図９に示したレドックスフロー電池の電極が設けられた単位セルの分解斜視図である。
【図１２】図１０に示したレドックスフロー電池の電極が設けられた単位セルの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例による薄型レドックスフロー電池の電極の製造方法について詳しく説明する。
図１に示したとおり、本発明の一実施例による薄型レドックスフロー電池の電極の製造方法は、炭素繊維束と、炭素繊維フェルトを準備する第１のステップ（Ｓ１１）、炭素繊維束をニードルパンチングで拡げ、炭素繊維が一方向に配列された支持層を作製する第２のステップ（Ｓ１２）、支持層上に炭素繊維フェルトを載せる第３のステップ（Ｓ１３）、炭素繊維フェルトをニードルパンチングして、炭素繊維フェルト中の炭素繊維が引かれて降りてきて、支持層中の炭素繊維が左右に散らばらないように束ねる第４のステップ（Ｓ１４）、炭素繊維フェルト上面に電解液が流れる方向に流路を形成するために、ニードルが炭素繊維フェルトを繰り返し突き抜けながら、炭素繊維フェルトを次第に圧着する第５のステップ（Ｓ１５）、第５のステップを繰り返して、流路と平行する他の流路を炭素繊維フェルトに複数個さらに形成する第６のステップ（Ｓ１６）で構成される。
【００１４】
第１のステップ（Ｓ１１）について説明する。
図２に示したとおり、まず炭素繊維束Ｔを準備する。炭素繊維束Ｔは、長い炭素繊維ＣＦ１が一方向に配列されて合わさったトウ（ｔｏｗ）形態を有する。炭素繊維ＣＦ１は、数十から数百個の炭素繊維フィラメントで構成され、０．１〜０．２ｍｍの直径を有する。図面が複雑になることを避けるために、図２〜図１２で炭素繊維フィラメントの図示は省略した。
次に図３に示したとおり炭素繊維フェルトＦを準備する。炭素繊維フェルトＦは、短い炭素繊維ＣＦ２がランダムに固まって作られる。炭素繊維フェルトＦは、０．１〜１ｍｍの厚さを有する。
【００１５】
炭素繊維フェルトＦの綿密度は１０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２であることが好ましい。より好ましくは、炭素繊維フェルトＦの綿密度は５０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２であるのがよい。
その理由は、炭素繊維フェルトＦの綿密度が１０ｇ／ｍ２未満であれば、炭素繊維フェルトＦが電解液をそのまま吸収してしまい流路が自らの役割を果たせなくなり、炭素繊維フェルトＦの耐久性が大幅に低下し、炭素繊維フェルトＦの綿密度が３００ｇ／ｍ２を超えると薄型の炭素繊維フェルトＦの製作が困難になって材料費が上昇するからである。
【００１６】
第２のステップ（Ｓ１２）について説明する。
図２に示したとおり、ニードルＮが繰り返し炭素繊維束Ｔをパンチングすると、炭素繊維束Ｔを構成する炭素繊維ＣＦ１の間の間隔が徐々に広がり、炭素繊維束Ｔが拡布される。
炭素繊維束Ｔがニードルパンチングで拡布され、図３又は図４に示した支持層Ｓ１，Ｓ２が作られる。ここで、炭素繊維束Ｔの両端が拘束されない状態でニードルパンチングすることもできるが、ニードルパンチング中に炭素繊維ＣＦ１が散らばることを防止するために、炭素繊維束Ｔの両端を治具（ｊｉｇ）で掴んだ状態で炭素繊維束Ｔの中間部分をニードルパンチングすることもできる。
【００１７】
ニードルパンチングの回数に応じて、図３に示したとおり、数個から数十本の炭素繊維ＣＦ１が積層された単位グループが一方向に配列された支持層Ｓ１が形成されることがよい。この場合、支持層Ｓ１の厚さは炭素繊維ＣＦ１の直径の倍数となる。
一例として、図３に示した単位グループは、垂直に積層された３本の炭素繊維ＣＦ１で構成される。
炭素繊維ＣＦ１一本の直径が０．１〜０．２ｍｍなので、３本の炭素繊維ＣＦ１が垂直に積層された支持層Ｓ１の厚さは、炭素繊維ＣＦ１の直径（０．１〜０．２ｍｍ）の３倍の０．３〜０．６ｍｍとなる。
【００１８】
他の例として、単位グループが垂直に積層された４本の炭素繊維ＣＦ１で構成される場合、支持層Ｓ１の厚さは、炭素繊維ＣＦ１の直径（０．１〜０．２ｍｍ）の４倍の０．４〜０．８  ｍｍとなる。
このように本発明は、垂直に積層される炭素繊維ＣＦ１の数を調節して、支持層Ｓ１の厚さを容易に調節することができる。
一方、ニードルパンチングの回数が増加するほど、炭素繊維束Ｔの拡がりはますます大きくなり、結局図４に示したとおり、一本の炭素繊維ＣＦ２が一方向に配列された支持層Ｓ２まで形成されてもよい。この場合、支持層Ｓ２の厚さは、炭素繊維ＣＦ２の直径（０．１〜０．２ｍｍ）と同じ０．１〜０．２ｍｍとなる。したがって、支持層Ｓ２の厚さを、炭素繊維ＣＦ２一本の直径まで減らすことができる。
【００１９】
以下、第３のステップ（Ｓ１３）〜第６のステップ（Ｓ１６）の説明では、
図３に示した単位グループが一方向に配列されて形成された支持層Ｓ１によって支持される炭素繊維フェルトＦの上面に流路Ｐ１を形成する方法と、
図４に示した一本の炭素繊維ＣＦ２が一方向に配列された支持層Ｓ２によって支持される炭素繊維フェルトＦの上面に流路Ｐ２を形成する方法を交互に説明する。
【００２０】
第３のステップ（Ｓ１３）について説明する。
図３に示したとおり、支持層Ｓ１上に炭素繊維フェルトＦを載せる。支持層Ｓ１は、数個から数十本の高強度な炭素繊維が積層された単位グループが一方向に配列されて形成されるので、従来の熱可塑性メッシュよりも薄い厚さでも、流路Ｐ１（図９参照）が壊れないように流路Ｐ１を支持することができる。また、支持層Ｓ１の炭素繊維ＣＦ１が電解液が流れる方向に一列に配列され、電解液が流れる方向を案内することができる。
一方、図４に示したとおり、支持層Ｓ２上に炭素繊維フェルトＦを載せる。支持層Ｓ２は、一本の高強度な炭素繊維が一方向に配列されて形成されるので、従来の熱可塑性メッシュよりもはるかに薄い厚さでも、流路Ｐ２（図１０参照）が壊れないように流路Ｐ２を支持することができる。また、支持層Ｓ２の炭素繊維ＣＦ１が電解液が流れる方向に一列に配列され、電解液が流れる方向を案内することができる。
【００２１】
第４のステップ（Ｓ１４）について説明する。
図３に示した炭素繊維フェルトＦをニードルパンチングして、図７に示した流路Ｐ１を形成する過程で、何らの拘束なしに一方向に配列された支持層Ｓ１の炭素繊維ＣＦ１が左右に散らばることを防ぐため、支持層Ｓ１中の炭素繊維ＣＦ１を炭素繊維フェルトＦ中の炭素繊維ＣＦ２で束ねる。このため、支持層Ｓ１上に炭素繊維フェルトＦが載せられた状態で炭素繊維フェルトＦを所々ニードルパンチングする。
そうすると、図５に示したとおり、炭素繊維フェルトＦ中の炭素繊維ＣＦ２が引かれて降りてきて、支持層Ｓ１中の炭素繊維ＣＦ１が左右に散らばらないように束ねる。
【００２２】
一方、図４に示した炭素繊維フェルトＦをニードルパンチングして、図８に示した流路Ｐ２を形成する過程で、何らの拘束なしに一方向に配列された支持層Ｓ２の炭素繊維ＣＦ１が左右に散らばることを防ぐため、支持層Ｓ２中の炭素繊維ＣＦ１を炭素繊維フェルトＦ中の炭素繊維ＣＦ２で束ねる。このため、支持層Ｓ２上に炭素繊維フェルトＦが載せられた状態で炭素繊維フェルトＦを所々ニードルパンチングする。
そうすると、図６に示したとおり、炭素繊維フェルトＦ中の炭素繊維ＣＦ２が引かれて降りてきて、支持層Ｓ２中の炭素繊維ＣＦ１が左右に散らばらないように束ねる。
【００２３】
第５のステップ（Ｓ１５）について説明する。
図３に示した炭素繊維フェルトＦをニードルパンチングして、図７に示したとおり、炭素繊維フェルトＦ上面に電解液が流れる方向（図１１に図示した直線矢印の方向）に流路Ｐ１を形成する。このため、図７に示したとおり、ニードルＮが炭素繊維フェルトＦを繰り返し突き抜けながら、流路Ｐ１を形成する部分を次第に圧着させる。このように圧着された部分に流路Ｐ１が形成される。このように形成された流路Ｐ１によって、電解液が流路Ｐ１に沿ってスムーズに流れることができる。
【００２４】
一方、図４に示した炭素繊維フェルトＦをニードルパンチングして、図８に示したとおり、炭素繊維フェルトＦ上面に電解液が流れる方向（図１２に図示した直線矢印の方向）に流路Ｐ２を形成する。このため、図８に示したとおり、ニードルＮが炭素繊維フェルトＦを繰り返し突き抜けながら、流路Ｐ２を形成する部分を次第に圧着させる。このように圧着された部分に流路Ｐ２が形成される。このように形成された流路Ｐ２によって、電解液が流路Ｐ２に沿ってスムーズに流れることができる。
【００２５】
一方、ニードルパンチングの回数とニードルパンチングの深さを調節すれば、炭素繊維フェルトＦの圧着程度を調節することができ、炭素繊維フェルトＦの圧着程度により流路Ｐ１，Ｐ２の深さを調節することができる。このように流路Ｐ１，Ｐ２の深さを段階別に調節するために、ニードルパンチングの回数は１０打／ｃｍ２〜３００打／ｃｍ２であることが好ましい。より好ましくは、ニードルパンチングの回数は３０打／ｃｍ２〜１５０打／ｃｍ２であるのがよい。
一方、流路Ｐ１，Ｐ２の深さがあまりにも深ければ、電気化学的反応が十分に起こる前に電解液が流路Ｐ１に沿って急速に抜けていき、流路Ｐ１，Ｐ２の深さが浅すぎると電解液がうまく抜けなくなる。このような点を考慮して、流路Ｐ１，Ｐ２の深さは、炭素繊維フェルトＦの厚さの１／２〜１／３が好ましい。
【００２６】
前述したとおり、流路Ｐ１，Ｐ２を炭素繊維フェルトＦをカットして形成するのではなく、ニードルパンチングで炭素繊維炭素繊維流路Ｐを圧着して形成することにより、１ｍｍ以下の薄い厚さを有する薄型炭素繊維フェルトＦにも流路Ｐ１を容易に形成することができる。
一方、流路Ｐ１，Ｐ２の幅ｗ１，ｗ２は、ニードルパンチングで最小１ｍｍから可能であり、最大幅は任意に設定が可能である。ただし、流路Ｐ１，Ｐ２の幅ｗ１，ｗ２が広すぎれば、電気化学的反応が十分に起こる前に電解液が流路に沿って急速に抜けていき、流路Ｐ１，Ｐ２の幅ｗ１，ｗ２が狭すぎると電解液がうまく抜けなくなる。このような点を考慮して、流路Ｐ１，Ｐ２の幅ｗ１，ｗ２の最大幅を定めることが好ましい。
【００２７】
第６のステップ（Ｓ１６）について説明する。
図７に示したとおり、炭素繊維フェルトＦをニードルパンチングする方式で、流路Ｐ１と平行する他の流路Ｐ１を炭素繊維フェルトＦに複数個さらに形成して、図９に示したレドックスフロー電池の電極１０を最終的に作製する。流路Ｐ１の間の間隔は、一定でも異なる間隔であってもよい。本実施例では、流路Ｐ１の間の間隔が一定である。
図９に示した図面符号Ｔ１はレドックスフロー電池の電極１０の厚さを示し、図面符号ｔ１１は炭素繊維フェルトＦの厚さを示し、図面符号ｔ１２は支持層Ｓ１の厚さを示す。したがって、Ｔ１＝ｔ１１＋ｔ１２となり、ｔ１１は０．１〜１ｍｍの範囲にあり、ｔ１２は０．３〜０．６ｍｍ（炭素繊維３本の積層高さ）から始まるので、レドックスフロー電池の電極１０を最小０．４ｍｍ厚さの薄型にすることができる。
【００２８】
図１１に示したとおり、レドックスフロー電池の電極１０は、設定されたサイズにカットされて単位セル１に設けられる。
単位セル１は、イオン交換膜１１、スペーサ１２、バイポーラプレート１３、レドックスフロー電池の電極１０から構成される。図１１に示した直線矢印は、電解液が流れる方向を示す。単位セル１を複数配置し、連結してレドックスフロー電池のスタックを作り、スタックを電解液タンクと連結して、レドックスフロー電池を作る。
レドックスフロー電池の電極１０が薄型なので、同じ空間内により多くの単位セルを積層して、より多くの電気を生産することができる。
【００２９】
一方、図８に示したとおり、炭素繊維フェルトＦをニードルパンチングする方式で、流路Ｐ２と平行する他の流路Ｐ２を炭素繊維フェルトＦに複数個さらに形成して、図１０に示したレドックスフロー電池の電極２０を最終的に作製する。流路Ｐ２の間の間隔は、一定であってよく、または、異なる間隔であってもよい。本実施例では、流路Ｐ２の間の間隔は一定である。
図１０に示した図面符号Ｔ２はレドックスフロー電池の電極２０の厚さを示し、図面符号ｔ２１は炭素繊維フェルトＦの厚さを示し、図面符号ｔ２２は支持層Ｓ２の厚さを示す。したがって、Ｔ２＝ｔ２１＋ｔ２２となり、ｔ２１は０．１〜１ｍｍの範囲にあり、ｔ２２は０．１〜０．２ｍｍ（炭素繊維１本の直径）から始まるので、レドックスフロー電池の電極２０を最小０．２ｍｍの厚さの超薄型にすることができる。
【００３０】
図１２に示したとおり、レドックスフロー電池の電極２０は、設定されたサイズにカットされて単位セル２に設けられる。
単位セル２は、イオン交換膜１１、スペーサ１２、バイポーラプレート１３、レドックスフロー電池の電極２０から構成される。図１２に示した直線矢印は、電解液が流れる方向を示す。単位セル２を複数配置し、連結してレドックスフロー電池のスタックを作り、スタックを電解液タンクと連結して、レドックスフロー電池を作る。
レドックスフロー電池の電極２０が超薄型なので、同じ空間内により多くの単位セルを積層して、より多くの電気を生産することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１，２：単位セル
１０，２０：レドックスフロー電池の電極
１１：イオン交換膜
１２：スペーサ
１３：バイポーラプレート
ＣＦ１，ＣＦ２：炭素繊維
Ｆ：炭素繊維フェルト
Ｎ：ニードル
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２：流路
Ｓ１，Ｓ２：支持層
Ｔ：炭素繊維束
Ｔ１，Ｔ２：レドックスフロー電池の電極の厚さ
ｔ１１，ｔ２１：炭素繊維フェルトＦの厚さ
ｔ１２，ｔ２２：支持層の厚さ
ｗ１，ｗ２：流路の幅
【図１】
2020009658.tif 000003
【図２】
2020009658.tif 000004
【図３】
2020009658.tif 000005
【図４】
2020009658.tif 000006
【図５】
2020009658.tif 000007
【図６】
2020009658.tif 000008
【図７】
2020009658.tif 000009
【図８】
2020009658.tif 000010
【図９】
2020009658.tif 000011
【図１０】
2020009658.tif 000012
【図１１】
2020009658.tif 000013
【図１２】
2020009658.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月30日(2019.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に長い炭素繊維が一方向に配列されて合わさった形態の炭素繊維束と、相対的に短い炭素繊維がランダムに固められて作られた炭素繊維フェルトを準備する第１のステップ、
前記炭素繊維束をニードルでパンチングし、前記炭素繊維束を拡布して、前記炭素繊維が一方向に配列された支持層を作製する第２のステップ、
前記支持層上に前記炭素繊維フェルトを載せる第３のステップ、
前記炭素繊維フェルトをニードルパンチングして、流路を形成する過程で、一方向に配列された支持層の炭素繊維が左右に散らばることを防ぐため、支持層上に炭素繊維フェルトが載せられた状態で、前記炭素繊維フェルトを前記ニードルでパンチングして、前記炭素繊維フェルト中の炭素繊維を引っ張り降ろして、前記支持層中の炭素繊維が左右に散らばらないように束ねる第４のステップ、
前記炭素繊維フェルト上面に電解液が流れる方向に流路を形成するために、前記ニードルが前記炭素繊維フェルトを繰り返し突き抜けながら、前記炭素繊維フェルトを次第に圧着する第５のステップ、及び
前記第５のステップを繰り返して、前記流路と平行する他の流路を前記炭素繊維フェルトに複数個さらに形成する第６のステップを含むことを特徴とする薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項２】
前記炭素繊維フェルトの綿密度は１０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項３】
前記炭素繊維フェルトの厚さは０．１〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項４】
前記支持層は、
数個から数十本の炭素繊維が積層された単位グループが一方向に配列されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項５】
前記支持層の厚さは、前記単位グループを構成する炭素繊維の直径の倍数であることを特徴とする請求項４に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項６】
前記支持層は、
一本の炭素繊維が一方向に配列されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。
【請求項７】
前記支持層の厚さは、前記炭素繊維の直径と同じであることを特徴とする請求項１に記載の薄型レドックスフロー電池の電極を製造する方法。