(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルと、
前記電池セルへ循環供給する電解液を蓄える電解液貯蔵タンクと、
前記電池セルと前記電解液貯蔵タンクとの間に設けられ、前記電池セルと前記電解液貯蔵タンクとの間で前記電解液を流通させる電解液流通管路と、
前記電解液流通管路に連結され、該電解液流通管路内に気体を送り込むガス供給手段と、を備え、
前記電池セルを複数個有し、
前記電解液流通管路は枝分かれをして、前記複数個の電池セルのそれぞれに接続されており、
前記電界液流通管路の前記電池セル同士を繋ぐ前記枝分かれ部分に、前記ガス供給手段が連結されている、電力貯蔵用２次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に電力貯蔵用２次電池に関するものであり、より特定的には、自己放電電流を抑制することができるように改良された電力貯蔵用２次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のレドックスフロー型２次電池の概略図である。レドックスフロー型２次電池は、隔膜により分離された正極と負極とを含む、電池セル１を備える。正極タンク２は、電池セル１の正極へ循環供給する正極液を蓄える。負極タンク３は、電池セル１の負極へ循環供給する負極液を蓄える。このレドックスフロー型２次電池は、電池セル１の正極に正極タンク２からの正極電解液を循環供給し、電池セル１の負極に負極液タンク３から負極電解液を循環供給し、それぞれの電極上で、酸化還元反応を行なわせることにより、充放電を行なう。正極液にＶ5+／Ｖ4+の硫酸溶液を用い、負極液としてＶ2+／Ｖ3+の硫酸水溶液を用いた場合の、両翼における電池反応は、次の式のようになる。
【０００３】
【化１】
0003642660.tif 000002
【０００４】
従来の装置においては、図３を参照して、停止時に、電解液をセルへ循環供給させるためのポンプＰを停止する。このとき、その時点での充電状態に応じて、電池セル１内に、充電された電解液が残存する。このため、次のような問題点があった。
【０００５】
すなわち、電池セル１内の残存電解液が、停止中に、隔膜を介して拡散したり、また積層された電池セル内マニホールドを通して、自己放電するため、電池効率が低下する。また、充電状態の電解液中の、特に、五価バナジウムは酸化力が大きく、電池構成素材、特に隔膜材料、の劣化に強く影響し、装置の停止時にも、その劣化が促進され、装置の寿命を短くしていた。
【０００６】
この問題点を解決するために、図４に示すようなレドックスフロー電池が提案されている（特願平８−７８９２０号）。図４を参照して、電池セル１は、隔膜により分離された正極と負極を含む。電池セル１の正極へ、正極タンク２から、正極液が、ポンプＰにより循環供給されるようになっている。電池セル１の負極へ、負極タンク３から、ポンプＰにより負極液が循環供給されるようになっている。当該装置は、電池セル１の正極へ供給する正極液の放電状態のもの（Ｖ4+）を蓄える、正極放電電解液貯蔵タンク４を備える。当該装置は、また、電池セル１の負極へ供給する、負極液の放電状態のもの（Ｖ3+）を蓄える、負極放電電解液貯蔵タンク５を備える。電池セル１と正極放電電解液貯蔵タンク４との間に、放電状態の正極液（Ｖ4+）を正極放電電解液貯蔵タンク４から電池セル１へ送り込む第１の送液手段を備える。第１の送液手段は、正極電解液貯蔵タンク４を電池セル１より上に設置し、さらに、電池セル１に繋ぐ第１の管路６を含めることによって構成される。第１の管路６内に、該第１の管路６の開閉を行なう第１のバルブ７が設けられている。
【０００７】
当該装置は、電池セル１と負極放電電解液貯蔵タンクとの間に設けられ、放電状態の負極液を負極放電電解液貯蔵タンク５から電池セル１へ送り込む第２の送液手段とを備える。第２の送液手段は、正極放電電解液貯蔵タンク５を電池セル１より上に配置し、さらに、電池セルに繋ぐ第２の管路８を含めることによって構成される。第２の管路８内に、該第２の管路８の開閉を行なう第２のバルブ９が設けられている。
【０００８】
正極タンク２と正極放電電解液貯蔵タンク４は、管路１０で接続されている。管路１０には、正極タンク２から正極放電電解液貯蔵タンク４へ液を送液するポンプＰが設けられている。負極タンク３と負極放電電解液貯蔵タンク５は、管路１１で結ばれている。管路１１内には、負極タンク３から負極放電電解液貯蔵タンク５へ液を送液するポンプＰが設けられている。
【０００９】
次に、動作について説明する。電池システム充電後、電池セル１内には、負極ではＶ2+イオン、正極ではＶ5+イオンが主として残存している。この量は、電池停止時の充電状態に応じる。９０％の充電状態では、負極ではＶ2+イオンが９０％、Ｖ3+イオンが１０％、正極ではＶ5+イオンが９０％、Ｖ4+イオンが１０％となる。
【００１０】
ポンプを停止した後、正極放電電解液貯蔵タンク４から電池セル１の正極へ、放電電解液（Ｖ4+イオン）を送液し、負極放電電解液貯蔵タンク５から電池セル１の負極へ放電電解液（Ｖ3+イオン）を送液し、電池セルの残存電解液を、それぞれ正極タンク２、負極タンク３へと戻す。こうすることで、システム停止中に、従来システムにおいてみられた自己放電やＶ5+イオンの強い酸化力による素材の劣化現象を極力低減できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示す装置は、電池停止時に、電池セル内に放電状態の電解液を送り込み、残存電解液の充電の程度を下げることができる。これによって自己放電電流（シャント電流）も抑制することができる。
【００１２】
しかしながら、放電状態の電解液でも、導電性の液体であるので、自己放電はすぐには止まらないという問題点があった。
【００１３】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、自己放電電流（シャント電流）の抑制効果が大きくなるように改良された電力貯蔵用２次電池を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力貯蔵用２次電池は、電池セルと、該電池セルへ循環供給する電解液を蓄える電解液貯蔵タンクとを備える。上記電池セルと上記電解液貯蔵タンクとの間に、該電池セルと該電解液貯蔵タンクとの間で上記電解液を流通させる電解液流通管路が設けられている。上記電解液流通管路に、該電解液流通管路内に気体を送り込むガス供給手段が連結されている。上記電池セルを複数個有している。上記電解液流通管路は枝分かれをして、上記複数個の電池セルのそれぞれに接続されている。上記電界液流通管路の上記電池セル同士を繋ぐ枝分かれ部分に、上記ガス供給手段が連結されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図について説明する。
【００１９】
実施の形態１
図１は、実施の形態１に係るレドックスフロー型２次電池の概念図である。レドックスフロー型２次電池は、電池セル１と、電池セル１へ循環供給する電解液を蓄える電解液貯蔵タンク２，３を備える。電池セル１と電解液貯蔵タンク２，３との間に、電池セル１と電解液貯蔵タンク２，３との間で、電解液を流通させる電解液流通管路２１ａ，２１ｂが設けられている。電解液流通管路２１ａ，２１ｂに、電解液流通管路２１ａ，２１ｂ内に不活性ガスまたは窒素ガスを送り込むガス供給手段が設けられている。ガス供給手段は、ガスボンベ２０と、ガスボンベ２０と電解液流通管路２１ａ，２１ｂとを接続するガス管路２２ａ，２２ｂで接続されている。ガス管路２２ａ，２２ｂには、バルブ２３ａ，２３ｂが設けられている。
【００２０】
次に、動作について説明する。シャント電流は、電圧の異なる電池セルを、電解液が連結することによって流れる。本発明の実施の形態によれば、絶縁性に優れた窒素ガスや不活性ガス等を、電池停止時または電池待機時に、電解液流通管路内に注入して、電解液を追い出すので、自己放電電流（シャント電流）が抑制される。
【００２１】
実施の形態２
図２は、実施の形態２に係るレドックスフロー型２次電池の概念図である。実施の形態２に係るレドックスフロー型２次電池は、電池セル１を複数個備えている。電解液流通管路２１ａ，２１ｂは枝分かれとして、複数個の電池セル１のそれぞれに接続されている。電解液流通管路の枝分かれ部分に、ガス供給手段の一部であるガス流路２２ａ，２２ｂが設けられている。電解液流通管路の枝分かれ部分にガス流路２２ａ，２２ｂを接続し、電解液流通管路２１ａ，２１ｂ内に窒素ガスや不活性ガスを送り込むことにより、電解液流通管路２１ａ，２１ｂ中の電解液が効率よく追い出される。その結果、自己放電電流（シャント電流）の抑制効果がさらに高められるという効果を奏する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の電力貯蔵用２次電池によれば、電解液流通管路に、気体を送り込むガス供給手段が設けられているので、電解液流通管路中に気体を送り込むことができ、ひいては、電解液流通管路中の電解液を追い出すことができる。その結果、自己放電電流が抑制されるという効果を奏する。
【００２３】
また、電解液流通管路の枝分かれ部分に、ガス供給手段が設けられているので、複数個の電池セルを備える場合においても、電解液を効率よく追い出すことができ、ひいては、自己放電電流を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る電力貯蔵用２次電池の概念図である。
【図２】実施の形態２に係る電力貯蔵用２次電池の概念図である。
【図３】従来のレドックスフロー型２次電池の概念図である。
【図４】第２の従来の、レドックスフロー型２次電池の概念図である。
【符号の説明】
１  電池セル
２  正極タンク
３  負極タンク
２０  ガスボンベ
２１ａ，２１ｂ  電解液流通管路
２２ａ，２２ｂ  ガス流路
【図１】
0003642660.tif 000003
【図２】
0003642660.tif 000004
【図３】
0003642660.tif 000005
【図４】
0003642660.tif 000006