(57)【要約】  電解液が供給されて電池反応を行う電極に対向配置される双極板であって、前記双極板の表裏面のうち、少なくとも一面に前記電解液を流通する複数の溝部と、隣り合う前記溝部を仕切る畝部とを備え、前記畝部は、前記電極に接触する接触面と、前記接触面に開口する一つ以上の凹部とを備える特定畝部を含む双極板。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液が供給されて電池反応を行う電極に対向配置される双極板であって、
前記双極板の表裏面のうち、少なくとも一面に前記電解液を流通する複数の溝部と、隣り合う前記溝部を仕切る畝部とを備え、
前記畝部は、前記電極に接触する接触面と、前記接触面に開口する一つ以上の凹部とを備える特定畝部を含む双極板。
【請求項２】
前記溝部は、前記電解液を導入する一つ以上の導入溝と、前記電解液を排出する一つ以上の排出溝とを備え、
前記導入溝と前記特定畝部と前記排出溝とが順に並ぶ領域を備える請求項１に記載の双極板。
【請求項３】
前記導入溝と前記排出溝とに挟まれる前記特定畝部において、前記接触面とこの特定畝部に存在する全ての前記凹部とを合わせた合計平面面積に対して、前記全ての凹部の合計平面面積の割合が５％以上７０％以下である請求項２に記載の双極板。
【請求項４】
前記導入溝と前記排出溝とが交互に配置される噛合領域を有し、
前記噛合領域の前記畝部は前記特定畝部を含む請求項２又は請求項３に記載の双極板。
【請求項５】
前記凹部は、前記溝部に開口しないものを含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の双極板。
【請求項６】
前記特定畝部として、一つの前記特定畝部に複数の前記凹部を備え、前記複数の凹部の合計周長がこの特定畝部の長さの１／４以上であるものを含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の双極板。
【請求項７】
前記特定畝部として、前記電解液の流通方向に沿って設けられた前記畝部であって、前記電解液の流通方向に離間される複数の前記凹部を備えるものを含む請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の双極板。
【請求項８】
前記特定畝部の最小の幅は、前記溝部の最小の開口幅以上である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の双極板。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備えるセルフレーム。
【請求項１０】
請求項９に記載のセルフレームと、電極とを備える電池セル。
【請求項１１】
前記電極の厚さが５０μｍ以上１ｍｍ以下である請求項１０に記載の電池セル。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の電池セルを備えるセルスタック。
【請求項１３】
請求項１０又は請求項１１に記載の電池セル、又は請求項１２に記載のセルスタックを備えるレドックスフロー電池。
【請求項１４】
正極活物質としてマンガンイオン、バナジウムイオン、鉄イオン、ポリ酸、キノン誘導体、及びアミンの少なくとも１種を含む正極電解液を備える請求項１３に記載のレドックスフロー電池。
【請求項１５】
負極活物質としてチタンイオン、バナジウムイオン、クロムイオン、ポリ酸、キノン誘導体、及びアミンの少なくとも１種を含む負極電解液を備える請求項１３又は請求項１４に記載のレドックスフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双極板、セルフレーム、電池セル、セルスタック、及びレドックスフロー電池に関する。
本出願は、２０１７年０７月１３日付の日本国出願の特願２０１７−１３７４６９に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄電池の一つに、電解液を電極に供給して電池反応を行うレドックスフロー電池（以下、ＲＦ電池と呼ぶことがある）がある。ＲＦ電池は、特許文献１に記載されるように、正極電解液が供給される正極電極と、負極電解液が供給される負極電極と、両電極間に介在される隔膜とを備える電池セルを主要素とする。一つの電池セルは、隔膜の表裏を挟む正極電極及び負極電極の積層物を更に挟むように一組の双極板が配置されて構成される（特許文献１の図１９）。複数の電池セルを備える多セル電池では、双極板、正極電極、隔膜、負極電極という順に繰り返し積層され、各双極板は、その表裏を正極電極と負極電極とに挟まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２２２３０号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の双極板は、
電解液が供給されて電池反応を行う電極に対向配置される双極板であって、
前記双極板の表裏面のうち、少なくとも一面に前記電解液を流通する複数の溝部と、隣り合う前記溝部を仕切る畝部とを備え、
前記畝部は、前記電極に接触する接触面と、前記接触面に開口する一つ以上の凹部とを備える特定畝部を含む。
【０００５】
本開示のセルフレームは、
上記の本開示の双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備える。
【０００６】
本開示の電池セルは、
上記の本開示のセルフレームと、電極とを備える。
【０００７】
本開示のセルスタックは、
上記の本開示の電池セルを備える。
【０００８】
本開示のレドックスフロー電池は、
上記の本開示の電池セル、又は上記の本開示のセルスタックを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施形態１の双極板を模式的に示す平面図である。
【図１Ｂ】実施形態１の双極板において領域等を説明する説明図である。
【図２】実施形態１の双極板を図１Ａに示す（ＩＩ）−（ＩＩ）切断線で切断した状態を模式的に示す部分断面図である。
【図３】実施形態２の双極板の一部を模式的に示す部分平面図である。
【図４】実施形態２の双極板を図３に示す（ＩＶ）−（ＩＶ）切断線で切断した状態を模式的に示す部分断面図である。
【図５】実施形態３の双極板の一部を模式的に示す部分平面図である。
【図６】実施形態３の双極板を図５に示す（ＶＩ）−（ＶＩ）切断線で切断した状態を模式的に示す部分断面図である。
【図７】実施形態のレドックスフロー電池の基本構成と、基本的な動作原理とを示す説明図である。
【図８】実施形態１の双極板を備えるセルフレーム、及び実施形態のセルスタックの一例を示す概略構成図である。
【図９】実施形態のセルスタックを備えるレドックスフロー電池の概略構成を示す説明図である。
【図１０】試験例１の各試料のレドックスフロー電池において、放電時間（ｓ）と放電電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本開示が解決しようとする課題］
レドックスフロー電池に対して、放電容量の更なる向上が望まれている。
【００１１】
特許文献１の図１では、双極板の表裏面に電解液を流通する複数の溝部を設けることを開示する。しかし、この溝付きの双極板を備えていても、放電容量を十分に改善しているとは言えない。後述の試験例に示すように、上記の溝付きの双極板を備える従来のＲＦ電池では、特に高出力で放電すると、放電時間が短く、放電容量の低下が顕著であるとの知見を得た。そのため、高出力で放電する場合でも放電時間が長く、放電容量が大きいＲＦ電池が望まれる。
【００１２】
そこで、放電容量を増大できる双極板を提供することを目的の一つとする。また、放電容量を増大できるセルフレーム、電池セル、セルスタック、及びレドックスフロー電池を提供することを別の目的の一つとする。
【００１３】
［本開示の効果］
上記の本開示の双極板、上記の本開示のセルフレーム、上記の本開示の電池セル、上記の本開示のセルスタック、及び上記の本開示のレドックスフロー電池は、放電容量を増大できる。
【００１４】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る双極板は、
電解液が供給されて電池反応を行う電極に対向配置される双極板であって、
前記双極板の表裏面のうち、少なくとも一面に前記電解液を流通する複数の溝部と、隣り合う前記溝部を仕切る畝部とを備え、
前記畝部は、前記電極に接触する接触面と、前記接触面に開口する一つ以上の凹部とを備える特定畝部を含む。
【００１５】
上記の双極板は、その表裏面のうち、電極に対向配置される少なくとも一面に、複数の溝部と、隣り合う溝部間に設けられる畝部とを備える。このような双極板を備えるＲＦ電池は、双極板の溝部を、電極に電解液を供給する供給路や電極からの電解液を排出する排出路とし、電極における双極板の畝部に対応する領域（以下、畝対向領域と呼ぶことがある）を、電池反応を行う反応領域として利用できるため、電池反応を効率よく行える。また、このＲＦ電池は、複数の溝部を備えることで電解液の流通性に優れて、ポンプロスなどの損失も低減できる。従って、上記の双極板は、ＲＦ電池の構成要素に利用されることで、電池反応の効率の向上、損失の低減などに寄与する。
【００１６】
かつ、上記の双極板は、電極との接触面と凹部とが設けられた特定畝部を備える。このような双極板を備えるＲＦ電池は、後述する試験例に示すように、特定畝部を有さない場合と比較して、放電時間を長くでき、放電容量を増大できる。この理由は定かではないが、溝部と凹部との双方を備えることで電解液の流速を流通箇所によって変えられるため、と考えられる。具体的には溝部内では電解液の流速を相対的に速くできて電解液の流通性を確保しつつ、凹部内では電解液の流速を相対的に遅くできて凹部に電解液を一時的に貯留できる。凹部から電極に電解液を供給できることで、電極における電解液の拡散抵抗を低減でき、電極に電解液が拡散し易くなって電池反応をより効率よく行えるため、と考えられる。また、上記接触面を備えることで、電極と上記の双極板との間で電子の移動を良好に行えるため、高出力で放電しても、放電時間を長くできる、と考えられる。詳細は後述する。
【００１７】
上記の双極板は、電池セルを一つのみ備える単セル電池、電池セルを複数積層して備える多セル電池のいずれにも利用できる。
【００１８】
（２）上記の双極板の一例として、
前記溝部は、前記電解液を導入する一つ以上の導入溝と、前記電解液を排出する一つ以上の排出溝とを備え、
前記導入溝と前記特定畝部と前記排出溝とが順に並ぶ領域を備える形態が挙げられる。
【００１９】
上記形態は、導入溝と特定畝部と排出溝との三者が順に並ぶ領域（以下、特定凹凸領域と呼ぶことがある）を備える。このような双極板は、導入溝を未反応の電解液の流路とし、排出溝を電池反応に使用された反応済の電解液の流路とすることができる。かつ、このような双極板に対向配置される電極は、特定畝部も含めて、導入溝と排出溝とを仕切る畝部に対応する畝対向領域を電池反応を行う反応領域として、より確実に利用できる。従って、上記形態の双極板を備えるＲＦ電池は、電極への電解液の供給及び電極からの電解液の排出、並びに電池反応をより効率よく行える。特に、上記の電極の畝対向領域のうち、特定畝部に対応する領域では、双極板の凹部から電解液が供給されて電解液が拡散し易いため、電池反応をより一層効率よく行える上に、特定畝部が接触面を有するため、特定畝部との間で電子の移動も良好に行える。従って、上記形態は、ＲＦ電池の放電容量の増大に寄与する。
【００２０】
（３）上記（２）の双極板の一例として、
前記導入溝と前記排出溝とに挟まれる前記特定畝部において、前記接触面とこの特定畝部に存在する全ての前記凹部とを合わせた合計平面面積に対して、前記全ての凹部の合計平面面積の割合が５％以上７０％以下である形態が挙げられる。
【００２１】
上記形態は、上述の面積割合を満たす範囲で凹部を備えるため、上述の流速調整に伴う電解液の拡散性の向上効果を得つつ、電極の畝対向領域を適切に確保して特定畝部の接触面と電極との間で電子の移動を良好に行える。このような形態は、ＲＦ電池の放電容量の更なる増大に寄与する。
【００２２】
（４）上記（２）又は（３）の双極板の一例として、
前記導入溝と前記排出溝とが交互に配置される噛合領域を有し、
前記噛合領域の前記畝部は前記特定畝部を含む形態が挙げられる。
【００２３】
上記形態は、導入溝と排出溝とを交互に備えると共に、特定凹凸領域を備える。このような双極板を備えるＲＦ電池は、電極への電解液の供給及び電極からの電解液の排出、並びに電池反応を更に効率よく行える上に、放電容量の更なる増大が期待できる。特に、噛合領域に備えられる全ての畝部が特定畝部であると、上述の電解液の供給、排出、電池反応をより一層効率よく行える上に、放電容量のより一層の増大が期待できる。
【００２４】
（５）上記の双極板の一例として、
前記凹部は、前記溝部に開口しないものを含む形態が挙げられる。
【００２５】
溝部に開口しない凹部は、溝部の内周空間とは独立した内周空間を有するため、凹部内における電解液の流速と溝部内における電解液の流速とが異なり易く、凹部内に電解液を一時的に貯留し易い。このような形態は、上述の流速調整に伴う電解液の拡散性の向上効果をより得易く、電池反応をより効率よく行えるＲＦ電池の構築に寄与する。
【００２６】
（６）上記の双極板の一例として、
前記特定畝部として、一つの前記特定畝部に複数の前記凹部を備え、前記複数の凹部の合計周長がこの特定畝部の長さの１／４以上であるものを含む形態が挙げられる。
【００２７】
ここで、一つの特定畝部において、接触面に設けられる開口縁の周長が比較的長い凹部（以下、大凹部と呼ぶことがある）を一つ備える場合と、上記周長が比較的短い凹部（以下、小凹部と呼ぶことがある）を複数備え、小凹部の合計周長が一つの大凹部の周長と同じである場合とを比較する。後者の複数の小凹部を備える場合は、一つの大凹部を備える場合に比較して、特定畝部に接触面と凹部とがバランスよく存在し易いといえる。その結果、電極に電解液をより拡散させ易い上に、特定畝部の接触面と電極との間での電子の移動を促進し易いと考えられる。上記形態は、複数の凹部を備える特定畝部を含むため、電池反応をより効率よく行える上に、放電容量が大きいＲＦ電池の構築に寄与する。
【００２８】
（７）上記の双極板の一例として、
前記特定畝部として、前記電解液の流通方向に沿って設けられた前記畝部であって、前記電解液の流通方向に離間される複数の前記凹部を備えるものを含む形態が挙げられる。
【００２９】
上記形態は、複数の凹部を備える特定畝部を含むため、凹部が一つである特定畝部に比較して電解液の貯留量をより多くし易い。このような双極板を備えるＲＦ電池は、電極（特に畝対向領域）に電解液をより拡散させ易い。また、上記形態は、電解液の流通方向に沿って凹部が存在するため、この双極板に対向配置される電極は、電解液の流通方向に沿って電解液の拡散領域を有することができる。そのため、上記形態の双極板を備えるＲＦ電池は、電池反応をより確実に、より効率よく行えて、放電容量をより増大し易い。また、上記形態の特定畝部に仕切られる溝部も電解液の流通方向に沿って設けられるため、上記形態は、電解液の流通性により優れる。
【００３０】
（８）上記の双極板の一例として、
前記特定畝部の最小の幅は、前記溝部の最小の開口幅以上である形態が挙げられる。
【００３１】
上記形態は、比較的広幅の特定畝部を備えるため、この特定畝部に大きな凹部を備えたり、より多くの凹部を備えたりし易く、電解液の貯留量をより多くし易い。従って、上記形態の双極板を備えるＲＦ電池は、電極（特に畝対向領域）に電解液をより拡散させ易く、放電容量をより増大し易い。
【００３２】
（９）本願発明の一態様に係るセルフレームは、
上記（１）から（８）のいずれか一つに記載の双極板と、前記双極板の外周に設けられる枠体とを備える。
【００３３】
上記のセルフレームは、上述の複数の溝部と、特定畝部を含む畝部とが設けられた上記の双極板を備えるため、ＲＦ電池の構成要素に利用されることで、電池反応の効率の向上、損失の低減に寄与すると共に、放電容量を増大できる。
【００３４】
（１０）本願発明の一態様に係る電池セルは、
上記（９）のセルフレームと、電極とを備える。
【００３５】
上記の電池セルは、上述の複数の溝部と、特定畝部を含む畝部とが設けられた上記の双極板を備えるため、ＲＦ電池の構成要素に利用されることで、電池反応の効率の向上、損失の低減に寄与すると共に、放電容量を増大できる。
【００３６】
（１１）上記の電池セルの一例として、
前記電極の厚さが５０μｍ以上１ｍｍ以下である形態が挙げられる。
【００３７】
上記形態は、薄型のＲＦ電池を構築することができる。
【００３８】
（１２）本願発明の一態様に係るセルスタックは、
上記（１０）又は（１１）の電池セルを備える。
【００３９】
上記のセルスタックは、上述の複数の溝部と、特定畝部を含む畝部とが設けられた上記の双極板を備えるため、ＲＦ電池の構成要素に利用されることで、電池反応の効率の向上、損失の低減に寄与すると共に、放電容量を増大できる。
【００４０】
（１３）本願発明の一態様に係るレドックスフロー電池は、
上記（１０）又は（１１）の電池セル、又は上記（１２）のセルスタックを備える。
【００４１】
上記のＲＦ電池は、上述の複数の溝部と、特定畝部を含む畝部とが設けられた上記の双極板を備えるため、電池反応を効率よく行えたり、損失を低減したりできると共に、上述の特定畝部を備えていない従来のＲＦ電池と比較して放電容量を増大できる。
【００４２】
（１４）上記のＲＦ電池の一例として、
正極活物質としてマンガンイオン、バナジウムイオン、鉄イオン、ポリ酸、キノン誘導体、及びアミンの少なくとも１種を含む正極電解液を備える形態が挙げられる。
【００４３】
上記形態は、上記に列挙する正極活物質を含む正極電解液を備えるＲＦ電池であって、上述の特定畝部を備えていない従来のＲＦ電池に比較して放電容量が大きいものを構築できる。
【００４４】
（１５）上記のＲＦ電池の一例として、
負極活物質としてチタンイオン、バナジウムイオン、クロムイオン、ポリ酸、キノン誘導体、及びアミンの少なくとも１種を含む負極電解液を備える形態が挙げられる。
【００４５】
上記形態は、上記に列挙する負極活物質を含む負極電解液を備えるＲＦ電池であって、上述の特定畝部を備えていない従来のＲＦ電池に比較して放電容量が大きいものを構築できる。
【００４６】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、本願発明の実施形態を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。
【００４７】
［実施形態］
＜双極板＞
図１Ａ，図１Ｂ，図２を参照して実施形態１の双極板２を説明する。
図１Ａ，図２では溝部２０及び畝部２３が分かり易いように強調して示し、後述する寸法などを満たさない場合がある。この点は後述する図３〜図６も同様である。
図１Ｂは、図１Ａと同じ平面図であり、双極板２の各領域等を説明し易いように、双極板２を点線で示し、各領域を実線又は太実線で示す。
図２は、図１Ａに示す双極板２をその厚さ方向（図１Ａでは紙面垂直方向）に切断した断面図である。図２では、電極１３、隔膜１１を仮想的に二点鎖線で示すと共に、双極板２が分かり易いように電極１３、隔膜１１を双極板２から離して示す。この点は、後述する図４，図６も同様である。
【００４８】
（概要）
実施形態１の双極板２は、代表的には、電流を流すが電解液を通さない導電性の平板材であり、その周縁領域を覆うように枠体１２０（後述の図８参照）が設けられてセルフレーム１２（図８）の状態でＲＦ電池の構成要素に利用される。双極板２は、ＲＦ電池に組み付けられた状態では、図２に示すように電解液が供給されて電池反応を行う電極１３に対向配置される。
【００４９】
実施形態１の双極板２は、図１Ａに示すように、その表裏面のうち、少なくとも電極１３が対向配置される一面に電解液を流通する複数の溝部２０と、隣り合う溝部２０，２０を仕切る畝部２３とを備える。代表的には、双極板２において、枠体１２０に覆われる周縁領域を除く内側領域は、枠体１２０の窓部から露出されて、主として電極１３が配置される（図８参照）。図１Ａは、双極板２のうち、枠体１２０の窓部から露出される内側領域を示し、周縁領域を省略している。また、図１Ａでは、上記内側領域に複数の溝部２０及び複数の畝部２３を備える場合を例示するが、上述の周縁領域を含めた双極板２の全体に溝部２０及び畝部２３を備えることもできる。
【００５０】
実施形態１の双極板２では、畝部２３における電極１３に対向配置される領域全体を凹凸のない平滑な面で構成するのではなく、局所的に凹部２３２を有する構成とする。詳しくは、実施形態１の双極板２では、畝部２３は、電極１３に接触する接触面２３１と、接触面２３１に開口する一つ以上の凹部２３２とを備える特定畝部２３０を含む。
【００５１】
本例の双極板２は、図１Ａ，図１Ｂに示すように更に以下の構成を備える。
（１）溝部２０は、電解液を導入する一つ以上の導入溝２１と、電解液を排出する一つ以上の排出溝２２とを備え、導入溝２１と特定畝部２３０と排出溝２２とが順に並ぶ領域（特定凹凸領域２４、図１Ｂにおいて太実線で囲まれる縦長の長方形状の領域）を備える。
（２）導入溝２１と排出溝２２とが交互に配置される噛合領域２５（図１Ｂにおいて実線で囲まれる長方形状の領域）を有し、噛合領域２５に存在する畝部２３が特定畝部２３０を含む。
（３）特定畝部２３０として、電解液の流通方向に沿って設けられた畝部２３であって、電解液の流通方向に離間される複数の凹部２３２を備えるものを含む。
図１Ａは、複数の畝部２３が全て特定畝部２３０であり、各特定畝部２３０には複数の凹部２３２が離間して設けられている場合を例示する。
【００５２】
その他、この例では、双極板２における枠体１２０から露出される内側領域の平面形状を長方形とし、この領域の周縁をつくる四辺のうち、図１Ａに示す下端縁を、電解液が供給される側に配置される供給縁２００とし、上端縁を、電解液を双極板２外に排出する側に配置される排出縁２０２として説明する。この場合、電解液は、主として、供給縁２００側から排出縁２０２側に向かって流れる。また、この例では、図１Ａの上下方向を電解液の流通方向として説明する。
【００５３】
（溝部）
双極板２に設けられた溝部２０は、電解液の流路として機能する。複数の溝部２０は、例えば、図１Ａに示すように一様な方向（ここでは電解液の流通方向）に延びる直線状の溝であって、所定の間隔をあけて並列に配置されることが挙げられる。ここでは、図１Ａに示すように、各溝部２０の溝長さ及び溝幅Ｗ２１，Ｗ２２、並びに溝深さｄ２１，ｄ２２（図２）が実質的に等しく、複数の溝部２０が双極板２の幅Ｗ２に対して等間隔に設けられた場合を例示する。また、ここでは、各溝部２０は、その長手方向の全域に亘って、溝幅Ｗ２１，Ｗ２２及び溝深さｄ２１，ｄ２２が実質的に等しく、その平面形状が細長い長方形状である場合を例示する。このような本例の双極板２は、以下（ａ）〜（ｄ）の効果を奏する。
【００５４】
（ａ）各溝部２０内での電解液の流通圧力の変動が生じ難く、電解液の流通性に優れる。
（ｂ）溝幅Ｗ２１，Ｗ２２などにもよるが、溝部２０の個数を多くし易く、電解液の流通性により優れる。
（ｃ）隣り合う溝部２０，２０を仕切る畝部２３も、これら溝部２０，２０の形状に沿って、電解液の流通方向に延びる細長い長方形状をなし、その長手方向の全域に亘って幅Ｗ２３が実質的に等しい。電極１３における上記畝部２３に対応する畝対向領域も、電解液の流通方向に沿って設けられるため、電池反応を行う反応領域を広く確保でき、電池反応を良好に行える。
（ｄ）複数の溝部２０及び畝部２３を有するものの単純な形状であり、製造性に優れる。
【００５５】
なお、上述の溝長さとは、溝部２０における電解液の流通方向に沿った大きさとする。溝幅Ｗ２１，Ｗ２２、双極板２の幅Ｗ２、及び特定畝部２３０を含む畝部２３の幅Ｗ２３（後述）は、電解液の流通方向に直交する方向の大きさ（図１Ａでは左右方向の長さ）とする。溝深さｄ２１，ｄ２２及び凹部２３２の深さｄ２３（後述）とは、双極板２の厚さ方向（図２では上下方向）に沿った大きさとする。溝幅Ｗ２１，Ｗ２２は、溝長さ及び溝深さｄ２１，ｄ２２の双方に直交する方向の大きさでもある。溝長さ、溝幅Ｗ２１，Ｗ２２、溝深さｄ２１，ｄ２２は、双極板２の長さ（ここでは電解液の流通方向に沿った大きさ、図１Ａでは上下方向の大きさ）、幅Ｗ２、厚さ、溝部２０の個数、畝部２３の大きさなどに応じて適宜選択できる。また、溝部２０の平面形状も適宜変更できる。本例では、図２に示すように溝部２０の断面形状を長方形状とするが、適宜変更できる。
【００５６】
定量的には、溝部２０の溝長さは、例えば、双極板２の長さの７０％以上９５％以下、更に８０％以上９０％以下であることが挙げられる。溝部２０の溝幅Ｗ２１，Ｗ２２は、例えば、双極板２の幅Ｗ２の０．１％以上５％以下、更に０．５％以上３％以下であることが挙げられる。双極板２の長さ及び幅Ｗ２とは、双極板２における枠体１２０から露出される内側領域の長さ、幅であることが挙げられる。溝部２０の溝深さｄ２１，ｄ２２は、例えば、双極板２の厚さの１０％以上４５％以下、更に１０％以上３５％以下であることが挙げられる。溝深さｄ２１，ｄ２２が上記の範囲を満たすと、双極板２の表裏面に溝部２０を備える場合でも、機械的強度の低下を抑制し易く、強度に優れる双極板２とすることができる。
【００５７】
溝部２０は、本例のように互いに独立した導入溝２１と排出溝２２とを備えると、導入溝２１から電極１３に未反応の電解液を供給すること、及び電極１３で電池反応に用いた反応済の電解液を電極１３から排出することの双方を効率良く行えて好ましい。導入溝２１と排出溝２２とが互いに独立するとは、導入溝２１を流れる電解液と、排出溝２２を流れる電解液とが供給縁２００及び排出縁２０２を含めた双極板２上で混合しないように設けられていることをいう。代表的には、導入溝２１が後述の終端閉鎖溝で、排出溝２２が後述の始端閉鎖溝であることが挙げられる。
【００５８】
導入溝２１とは、例えば、溝部２０の一端部が供給縁２００に開口し、溝部２０の他端部が一端部から離れた位置で閉じた終端閉鎖溝が挙げられる。導入溝２１の一端部は電解液の導入口をなす。導入溝２１における一端部から離れた位置は、例えば、図１Ａに示すように排出縁２０２近傍であると、溝長さが長く、電解液の流通性に優れて電解液を電極１３の広い範囲に拡散し易い。排出縁２０２近傍とは、例えば、排出縁２０２から、双極板２における電解液の流通方向に沿った長さの１５％の地点までの範囲が挙げられる。
【００５９】
排出溝２２とは、例えば、溝部２０の一端部が排出縁２０２に開口し、溝部２０の他端部が一端部から離れた位置で閉じた始端閉鎖溝が挙げられる。排出溝２２の一端部は電解液の排出口をなす。排出溝２２における一端部から離れた位置は、例えば、図１Ａに示すように供給縁２００近傍であると、溝長さが長く、電解液の流通性に優れて反応済の電解液を排出し易い。供給縁２００近傍とは、例えば、供給縁２００から、双極板２における電解液の流通方向に沿った長さの１５％の地点までの範囲が挙げられる。
【００６０】
又は、例えば、双極板２には供給縁２００に沿って整流溝（図示せず）があり、導入溝２１の一端部がこの整流溝に開口する終端閉鎖溝である場合が挙げられる。また、例えば、双極板２には排出縁２０２に沿って整流溝（図示せず）があり、排出溝２２の一端部がこの整流溝に開口する始端閉鎖溝である場合が挙げられる。
【００６１】
又は、例えば、導入溝２１の一端部が供給縁２００又は供給縁２００側の整流溝に開口し、他端部が排出縁２０２又は排出縁２０２側の整流溝に開口する両端開口溝である場合が挙げられる（後述の図３参照）。また、例えば、排出溝２２の一端部が排出縁２０２又は排出縁２０２側の整流溝に開口し、他端部が供給縁２００又は供給縁２００側の整流溝に開口する両端開口溝である場合が挙げられる（後述の図３参照）。両端開口溝は、電解液中に不純物等が混入されていても不純物等を電極１３外に排出し易く、不純物等が電極１３に付着して電極１３が目詰まりすること等を防止し易い。
【００６２】
上述の両端開口溝である導入溝２１は、供給縁２００側に設けられる導入口からの電解液の流入量が排出縁２０２側に設けられる排出口からの電解液の排出量よりも多くなるように設けられるものとする。また、上述の両端開口溝である排出溝２２は、排出縁２０２側に設けられる排出口からの電解液の排出量が供給縁２００側に設けられる導入口からの電解液の流入量よりも多くなるように設けられるものとする。具体的には、両端開口溝における導入口側の領域の大きさ（溝幅、溝深さ、断面積等）と、排出口側の領域の大きさ（溝幅、溝深さ、断面積等）とが異なることが挙げられる。例えば、図３において二点鎖線で仮想的に示すように、導入溝２１では、導入口側の溝幅Ｗ２１が排出口側の溝幅Ｗｏよりも小さいことが挙げられる。排出溝２２では、排出口側の溝幅Ｗ２２が導入口側の溝幅Ｗｉよりも小さいことが挙げられる。
【００６３】
又は、上述の両端開口溝である場合に溝幅等が局所的に異なることに代えて、両端開口溝の大きさ（溝幅、溝深さ、断面積等）が導入口から排出口に向かって連続的に又は段階的に変化する形状とすることが挙げられる。例えば、導入溝２１では、断面積等が導入口から排出口に向かって小さいことが挙げられる。排出溝２２では、断面積等が排出口から導入口に向かって小さいことが挙げられる。溝幅や溝深さ、断面積の最大値は、最小値の１倍超２倍以下程度であることが挙げられる。
【００６４】
又は、上述の両端開口溝である場合に溝幅等が導入口側と排出口側とで異なることに代えて、導入溝２１では排出口側の領域に電解液の排出を阻害する障害物を備えることが挙げられる。排出溝２２では導入口側の領域に電解液の導入を阻害する障害物を備えることが挙げられる。
【００６５】
双極板２をセルフレーム１２に組み付けた状態において、導入溝２１や排出溝２２の一端部側、適宜他端部側が枠体１２０の窓部をなす内周縁に開口するようにこれらの溝部２０を設けることで、上述の始端閉鎖溝、終端閉鎖溝、両端開口溝を形成できる。
【００６６】
その他、例えば、導入溝２１の一端部が供給縁２００近傍で閉じると共に、他端部が排出縁２０２にある程度近い位置で閉じた両端閉鎖溝である場合が挙げられる。この場合、導入溝２１における供給縁２００から一端部までの距離は、排出縁２０２から他端部までの距離より長いものとする。また、例えば、排出溝２２の一端部が排出縁２０２近傍で閉じると共に、他端部が供給縁２００にある程度近い位置で閉じた両端閉鎖溝である場合が挙げられる。この場合、排出溝２２における排出縁２０２から一端部までの距離は、供給縁２００から他端部までの距離より長いものとする。なお、導入溝２１や排出溝２２が両端閉鎖溝である場合よりも、上述の始端閉鎖溝、終端閉鎖溝である場合には、電解液の供給、排出を良好に行える上に、電解液の流通性に優れる。
【００６７】
導入溝２１、排出溝２２は、上述の始端又は終端閉鎖溝、両端開口溝、両端閉鎖溝のいずれもとり得ることから、供給縁２００側の端部の断面積を排出縁２０２側の端部の断面積に対して、０％以上２００％以下程度の範囲で変化させられるといえる。
【００６８】
溝部２０は、本例のように複数の導入溝２１と複数の排出溝２２とを備え、導入溝２１と排出溝２２とが交互に配置される噛合領域２５を有すると、未反応の電解液の供給、電池反応、反応済の電解液の排出をより効率よく行えて好ましい。詳しくは、噛合領域２５を備える双極板２に配置された電極１３は、導入溝２１から未反応の電解液を受け取ると、電極１３において畝部２３に対応する畝対向領域で電池反応を行える。かつ、この電極１３は、電池反応後の電解液を上記の畝対向領域から隣り合う排出溝２２に排出できる。
【００６９】
双極板２の一面であって、枠体１２０から露出される内側領域における噛合領域２５が占める面積割合が大きいほど、電極１３における電池反応を行う領域（畝対向領域）を多く確保し易い上に、この領域への電解液の供給及びこの領域からの反応済の電解液の排出を効率良く行い易い。上記面積割合は、例えば、６０％以上、更に７０％以上、８０％以上であることが挙げられる。上記面積割合が上述の範囲を満たすように溝部２０の溝長さ、個数などを調整するとよい。
【００７０】
（畝部）
双極板２に設けられた畝部２３は、電極１３との間で電子の受け渡しを行う領域として利用されると共に、隣り合う溝部２０，２０を仕切り、電解液の流通性を確保すること及び電極１３における電池反応を行う領域を確保することに寄与する。
【００７１】
畝部２３は、隣り合う溝部２０，２０に挟まれるため、代表的には、これらの溝部２０，２０に沿った平面形状を有する。この例の畝部２３の平面形状は、細長い長方形状であるが、隣り合う溝部２０，２０の形状に応じて適宜変更できる。
【００７２】
実施形態１の双極板２は、接触面２３１と凹部２３２とを備える特定畝部２３０を含む。双極板２がＲＦ電池に組み付けられた状態では、接触面２３１は、電極１３との間で電子の受け渡し箇所として機能し、凹部２３２は、電解液を一時的に保持すると共に、保持した電解液を電極１３に供給する機能を有すると考えられる。これらの機能及びその効果について、図２を参照して詳細に説明する。
【００７３】
まず、凹部２３２が無い場合を説明する。この場合、図２の破線矢印に示すように、ある畝部２３に仕切られて隣り合う溝部２０，２０のうち一方の溝部２０（ここでは導入溝２１）に流れる電解液は、電極１３におけるこの溝部２０に対応した箇所を経て、この箇所に隣り合う領域、即ち畝部２３に対応する畝対向領域に供給され、電池反応に利用される。電池反応に用いた反応済の電解液は、上述の電極１３の畝対向領域から、電極１３における他方の溝部２０（ここでは排出溝２２）に対応した箇所を経て、他方の溝部２０に排出される。
【００７４】
ここで、例えば放電電流を高めて高出力で放電し、かつ放電容量を増大するために、電解液の流量を増大することを考える。この場合、畝対向領域に供給される電解液量を増大できる結果、電極１３に供給できる活物質量を増大できる。そのため、理論的には、電解液と電極１３との間、更に電極１３と双極板２との間で電子の受け渡しを十分に行えて、放電時間を増大できる。しかし、実際には、電解液の流量を増大しても、電解液と電極１３との間で十分に電子の受け渡しができずに、電解液が溝部２０内を流動してしまう。即ち、電極１３に電解液が十分に拡散できず、ひいては電極１３に供給される活物質量を増大できず、結果として放電時間が低下する場合がある。また、電解液の流量の増大は、圧損を生じ得ることから、流量の増大には限界がある。
【００７５】
一方、双極板２に凹部２３２を備える場合、上述のように一方の溝部２０（導入溝２１）から電極１３（畝対向領域）に電解液が供給され、電池反応後、他方の溝部２０（排出溝２２）から電解液が排出される過程において、図２の実線矢印に示すように、電極１３を介して特定畝部２３０の凹部２３２に電解液を一時的に貯留できる。また、この貯留された電解液を双極板２の凹部２３２から電極１３の畝対応領域に供給できる。溝部２０に加えて凹部２３２からも電極１３（畝対応領域）に電解液を供給できることで、電極１３に電解液がより拡散し易くなり（電解液が拡散する時間を十分に確保し易くなり）、電池反応をより確実に行えると考えられる。電解液の流量を増大して溝部２０内における電解液の流速が比較的大きい場合でも、凹部２３２内では溝部２０内に比較して電解液の流速を小さくして凹部２３２からも電極１３に電解液を供給できることで、上記拡散時間を十分に確保し易いと考えられる。また、双極板２は、一つの畝部２３に対して凹部２３２を局所的に備えて、電極１３に接触する接触面２３１を有するため、電極１３との接触面積を確保して、電極１３との間で電子の受け渡しをより確実に行えると考えられる。即ち、双極板２と電極１３間で電子が移動し易いと考えられる。
【００７６】
ここで、双極板２と電極１３間での電子の移動に着目すれば、畝部２３における電極１３との接触面２３１に凹部２３２を備えることは、双極板２における電極１３との接触面積を減らし、電極１３との間で電子の受け渡しを行い難い構成といえる。しかし、特定畝部２３０は、上述のように凹部２３２を局所的に備えて接触面２３１を確保することで、電極１３との間での電子の移動を良好に行えることを確保しつつ、電解液の拡散性を向上できる。
【００７７】
上述の機能から、凹部２３２は、図１Ａ，図２に例示するように、特定畝部２３０に仕切られる溝部２０，２０の双方に開口せず、接触面２３１にのみ開口することが好ましい。つまり、凹部２３２の開口縁は、接触面２３１内に存在し、溝部２０の開口縁とは完全に独立して存在することが好ましい。このような凹部２３２は、溝部２０とは独立して電解液を貯留可能な止まり穴となるため、凹部２３２内における電解液の流速を溝部２０内での流速よりも確実に遅くでき、凹部２３２内に電解液を一時的に貯留し易いからである。また、上述の機能から、一つの特定畝部２３０に複数の凹部２３２を備えること（図１Ａ）、及び凹部２３２を備える特定畝部２３０を複数含むこと（図１Ａ）の少なくとも一方を満たすと、電解液をより確実に貯留できて好ましい。本例のように上述の事項の双方を満たすことがより好ましい。なお、後述の実施形態２，３に示すように、凹部２３２の開口縁が溝部２０の開口縁に接する又は交差することもできる。
【００７８】
凹部２３２の平面形状、開口部の大きさ（開口面積、開口径Ｒ２３２（図１Ａ）、開口幅など）、深さｄ２３（図２）、断面形状、個数、隣り合う凹部２３２，２３２の間隔などは、上述の機能を有する範囲で適宜選択できる。図１Ａ，図２では、各凹部２３２が同一形状、同一寸法であり、各特定畝部２３０に等間隔に設けられた場合を例示する。また、各凹部２３２として、半球状のもの（平面形状が円形（図１Ａ）、断面形状が半円（図２）であるもの）、開口径Ｒ２３２（ここでは最大幅に相当）が特定畝部２３０の幅Ｗ２３よりも小さく、かつ溝部２０の溝幅Ｗ２１，Ｗ２２よりも大きく、深さｄ２３が溝部２０の深さｄ２１，ｄ２２よりも小さい場合を例示する。このような本例の双極板２を備えるＲＦ電池は、放電容量を増大し易い。
【００７９】
凹部２３２が半球状であれば、凹部２３２の成形性に優れる。開口径Ｒ２３２が幅Ｗ２３よりも小さいことで、凹部２３２の開口縁は接触面２３１内に確実に存在する。開口径Ｒ２３２が溝幅Ｗ２１，Ｗ２２よりも大きいことで、深さｄ２３がある程度小さくても（ここでは深さｄ２１，ｄ２２よりも小さい）、電解液の貯留量をある程度多くし易く、電極１３に電解液を拡散し易い。凹部２３２の開口径Ｒ２３２又は凹部２３２の最大幅は、例えば、この凹部２３２が存在する特定畝部２３０の幅Ｗ２３の１０％以上９０％以下、更に１５％以上８５％以下、２０％以上８０％以下であることが挙げられる。
【００８０】
深さｄ２３が深さｄ２１，ｄ２２よりも小さいことで、電解液の流通性を阻害し難く、良好な流通性を確保しつつ、電解液を保持できる。深さｄ２３は、例えば、溝部２０の最大深さ（ここでは深さｄ２１，ｄ２２）の５％以上９０％以下、更に１０％以上８０％以下、１５％以上７０％以下であることが挙げられる。双極板２の厚さにもよるが、深さｄ２３は、例えば０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが挙げられる。
【００８１】
特定畝部２３０の最小の幅（ここでは幅Ｗ２３）は、溝部２０の最小の開口幅（ここでは溝幅Ｗ２１，Ｗ２２）以上であると、この特定畝部２３０に大きな凹部２３２を備えたり、より多くの凹部２３２を備えたりし易い。そのため、電解液の貯留量をより多くし易く、電極１３に電解液を拡散し易くなり、ひいては放電容量をより増大し易い。例えば、特定畝部２３０の最小の幅は、溝部２０の最小の開口幅の１．２倍以上、更に１．５倍以上、２倍以上、２．５倍以上、３倍以上であることが挙げられる。特定畝部２３０の幅が大き過ぎると、溝部２０の個数が少なくなり易いため、特定畝部２３０の最小の幅は、溝部２０の最小の開口幅の１０倍以下、更に８倍以下、５倍以下であることが挙げられる。
【００８２】
一つの特定畝部２３０は、凹部２３２として、接触面２３１に設けられる開口縁の周長がある程度長い大凹部、周長がある程度短い小凹部のいずれも含むことができる。但し、一つの特定畝部２３０に対する凹部２３２の合計周長を一定とする場合、一つの大凹部を備えるよりも、複数の小凹部を備えることが好ましい。複数の小凹部を備える場合、大凹部を一つ備える場合に比較して、特定畝部２３０に接触面２３１と凹部２３２とがバランスよく存在し易い。そのため、複数の小凹部を備える場合は、電極１３に電解液をより拡散し易い上に、接触面２３１と電極１３との間での電子の移動を促進し易いと考えられるからである。定量的には、一つの特定畝部２３０に存在する凹部２３２の合計周長がこの特定畝部２３０の長さの１／４以上であることが挙げられる。上記合計周長が長いほど、一つの特定畝部２３０に存在する凹部２３２の個数が多くなり易く、上述の電解液の拡散性の向上効果及び良好な電子の移動効果を得易い。そのため、上記合計周長は、特定畝部２３０の長さの１／２以上であることが好ましい。
【００８３】
なお、特定畝部２３０の長さとは、畝部２３の形成方向（本例では電解液の流通方向）に沿った距離とすることが挙げられる。ここでの特定畝部２３０の長さは、噛合領域２５に存在する隣り合う導入溝２１と排出溝２２とが重複して存在する範囲において、畝部２３の形成方向に沿った最大距離Ｌとする（図１Ｂ参照）。凹部２３２の開口縁の周長は、凹部２３２が溝部２０に開口しない場合、接触面２３１に設けられる開口縁の長さとする。凹部２３２が溝部２０に開口する場合（後述の実施形態３参照）、凹部２３２の開口縁の周長は、双極板２を平面視した状態で、凹部２３２において溝部２０の開口縁に重複する開口縁（後述の図５では凹部２３２の一部をなす弧に対応する弦に相当する部分）と、接触面２３１における開口縁との合計長さとする。
【００８４】
一つの特定畝部２３０に複数の凹部２３２を備えると、凹部２３２を一つのみ備える場合に比較して、電解液の貯留量を多くし易く、電極１３に電解液を拡散し易い。また、複数の凹部２３２が等間隔に設けられていると、電極１３における電解液の拡散状態を均一的にし易い上に、隣り合う凹部２３２，２３２間に接触面２３１を確保でき、電極１３との間での電子の受け渡しも良好に行える。このような特定畝部２３０が複数設けられた双極板２に対向配置される電極１３は、その全体に亘って電解液を拡散し易い。ひいては、放電容量をより増大し易い。
【００８５】
双極板２が複数の特定畝部２３０を備え、各特定畝部２３０が複数の凹部２３２を備える場合、少なくとも一つの特定畝部２３０は、図１Ａに示すように電解液の流通方向に沿って設けられた畝部２３であって、電解液の流通方向に離間される複数の凹部２３２を備えることが好ましい。この場合、上述のように電解液の貯留量の増大、電極１３での電解液の拡散性の向上、電極１３との間での電子の移動性の向上に加えて、以下の効果を奏するからである。この場合、双極板２に対向配置される電極１３は、電解液の流通方向に沿って存在する凹部２３２に対応して、電解液の流通方向に沿って電解液の拡散領域を有することができる。そのため、この双極板２を備えるＲＦ電池は、電池反応をより確実に、より効率よく行えて、結果として放電容量をより増大し易い。また、この場合、特定畝部２３０に仕切られる溝部２０，２０も電解液の流通方向に沿って設けられるため、電解液の流通性にも優れるからである。隣り合う凹部２３２，２３２の間隔は、接触面２３１を適切に確保できる範囲で、適宜選択できる。
【００８６】
導入溝２１及び排出溝２２を備える場合、隣り合って並ぶ導入溝２１と排出溝２２との間に特定畝部２３０が介在される領域（特定凹凸領域２４）を備えることが好ましい。噛合領域２５を備える場合には、噛合領域２５に備えられる複数の畝部２３のうち、過半以上の畝部２３、更には全ての畝部２３が特定畝部２３０であることが好ましい。つまり、特定畝部２３０は、図１Ａに例示するように、互いに隣り合って並列される導入溝２１と排出溝２２とを仕切るものであることが好ましい。噛合領域２５を備えると、上述のように電極１３への電解液の供給及び電極１３からの電解液の排出、並びに電池反応をより効率よく行えるからである。かつ、噛合領域２５の少なくとも一部に特定凹凸領域２４を含むと、電極１３の畝対向領域のうち、特定畝部２３０に対応する領域では、双極板２の凹部２３２からも電解液が供給されて電解液が拡散し易く、電池反応をより一層効率よく行えるからである。その上、特定畝部２３０は、接触面２３１も有しており、電極１３との間で電子の移動も良好に行えるからである。このような双極板２を備えるＲＦ電池は、放電容量をより増大し易い。なお、噛合領域２５に備えられる複数の畝部２３のうち、一部の畝部２３が特定畝部２３０でない形態とすることができるが、本例のように噛合領域２５に備えられる複数の畝部２３の全てが特定畝部２３０であること、いわば噛合領域２５の全体に特定凹凸領域２４を含むことが好ましい。
【００８７】
特定凹凸領域２４を備える場合、導入溝２１と排出溝２２とに挟まれる特定畝部２３０において、凹部２３２が占める割合がある程度多いと、凹部２３２の具備による上述の流速調整に伴う電解液の拡散性の向上効果をより確実に得られる。凹部２３２が占める割合がある程度少ないと、凹部２３２の具備に伴う接触面２３１の減少を防止し、電極１３の畝対向領域を適切に確保して、接触面２３１と電極１３との間で電子の移動を良好に行える。定量的には、例えば、一つの特定畝部２３０において、接触面２３１とこの特定畝部２３０に存在する全ての凹部２３２とを合わせた合計平面面積Ｓａに対して、全ての凹部２３２の合計平面面積Ｓ２３３の割合（Ｓ２２３／Ｓａ）×１００が５％以上７０％以下であることが挙げられる。
【００８８】
上記の面積割合が大きいほど、上述の電解液の拡散性の向上効果を得易い。上記面積割合が小さいほど、上述の電子の移動を良好に行い易い。これらの点から、上記面積割合が１０％以上６０％以下、更に１５％以上５０％以下であることが挙げられる。なお、上記合計平面面積Ｓａとは、溝部２０，２０を仕切る畝部２３において、導入溝２１と排出溝２２とが重複して存在する範囲の平面面積と、凹部２３２の平面面積との合計である。図１Ａでは、上記合計平面面積Ｓａにおいて、凹部２３２を除く畝部２３の平面面積を二点鎖線のクロスハッチングを付して示す。
【００８９】
（表裏面の凹部の配置）
双極板２は、以下のいずれかの形態とすることが挙げられる。
（α）双極板２の表裏面の一面に複数の溝部２０と特定畝部２３０を含む畝部２３とを備え、他面に溝部２０及び畝部２３を備えていない形態、
（β１）双極板２の表裏両面に溝部２０及び畝部２３を備え、一面に特定畝部２３０を備え、他面に特定畝部２３０を備えていない形態、
（β２）双極板２の表裏両面に溝部２０と特定畝部２３０を含む畝部２３とを備える形態。
【００９０】
上述のいずれの形態も、電池セル１０Ｃ（後述の図７〜図９）を一つのみ備える単セル電池、複数の電池セル１０Ｃを備える多セル電池に利用できる。特に形態（α）や形態（β１）の双極板２は、単セル電池や、多セル電池において積層方向の端部に配置される集電板として用いることが挙げられる。この場合、隔膜１１の表裏を挟む正極電極１４（後述の図７）及び負極電極１５（後述の図７）の積層物を挟む一組の双極板２において、複数の溝部２０と特定畝部２３０を含む畝部２３とを備える一面を電極１３に対向するように組み付ける。特に形態（β２）の双極板２は、多セル電池に用いることが挙げられる。この場合、双極板２の一面に配置される電極１３（例えば正極電極１４）、他面に配置される電極１３（例えば負極電極１５）の双方に、電解液を拡散させ易くすることができる。
【００９１】
（構成材料）
実施形態１の双極板２の構成材料は、電気抵抗が小さい導電性材料であって、電解液と反応せず、電解液に対する耐性（耐薬品性、耐酸性など）を有するものが好適に利用できる。電気抵抗については、双極板２の厚さ方向の体積固有抵抗率が１００ｍΩ・ｃｍ以下、更に５０ｍΩ・ｃｍ以下、１０ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。更に、適度な剛性を有する構成材料であると、溝部２０や凹部２３２の形状や寸法が長期に亘って変化し難く、溝部２０や凹部２３２の具備による上述の効果を維持し易く好ましい。
【００９２】
双極板２の構成材料の具体例として、以下の（ａ）〜（ｃ）などが挙げられる。
（ａ）以下の（１）〜（４）から選択される一種の導電性材料、
（ｂ）以下の（１）〜（４）から選択される複数種の導電性材料を含む複合材、
（ｃ）以下の（１）〜（４）から選択される少なくとも一種の導電性材料と、有機材とを含む有機複合材。
（１）Ｒｕ，Ｔｉ，Ｉｒ，及びＭｎから選択される少なくとも一種の金属を含む化合物、
（２）Ｐｔ，Ａｕ，及びＰｄから選択される一種の金属、
（３）導電性ポリマ、
（４）グラファイト、ガラス質カーボン、導電性ダイヤモンド、導電性ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、及びカーボンファイバから選択される少なくとも一種の炭素系材料。
上記（ｃ）の有機材は、熱可塑性樹脂やポリオレフィン系有機化合物、塩素化有機化合物などが挙げられる。上記（ｃ）の有機複合材は、いわゆる導電性プラスチックが利用できる。上述の有機複合材は、導電性材料と有機材との混合物の他、例えば上記の有機材からなる基材に（３）導電性ポリマをコーティングしたものなどが挙げられる。
【００９３】
実施形態１の双極板２は、上記の構成材料を公知の方法（例えば導電性プラスチックであれば射出成型、プレス成型、真空成型など）によって板状に成形すると共に、溝部２０及び凹部２３２も成形することで製造できる。溝部２０及び凹部２３２を同時成形すれば双極板２の製造性に優れる。溝部２０及び凹部２３２の少なくとも一方を有していない板材に切削加工などを行って、溝部２０や凹部２３２を形成することもできる。
【００９４】
（主要な効果）
実施形態１の双極板２は、複数の溝部２０を備えるため、ＲＦ電池の構成要素に利用されることで、電極１３への電解液の供給、電極１３からの電解液の排出、及び電極１３での電池反応を効率良く行える。また、電解液の流通性に優れて、ポンプロスなども低減できる。かつ、実施形態１の双極板２は、電極１３との接触面２３１と凹部２３２とを含む特定畝部２３０を備えるため、ＲＦ電池の構成要素に利用されることで、電極１３に電解液を拡散し易く、電池反応をより効率よく行える上に、電極１３との間で電子の受け渡しも良好に行える。このような実施形態１の双極板２を備えるＲＦ電池は、特定畝部２３０を有さない場合と比較して、放電時間を長くでき、放電容量を増大できる。
【００９５】
特に、本例の双極板２は、以下の構成を備えるため、放電容量を増大し易い。この効果を後述の試験例で具体的に示す。
（Ａ）複数の溝部２０及び複数の畝部２３が電解液の流通方向に延びており、更にこれらが電解液の流通方向に直交する方向に並列される。
（Ｂ）導入溝２１と、特定畝部２３０と、排出溝２２とが並ぶ特定凹凸領域２４を備え、隣り合う導入溝２１と排出溝２２とを仕切る畝部２３が特定畝部２３０である。
（Ｃ）複数の溝部２０は導入溝２１と排出溝２２とが交互に並ぶ噛合領域２５を備え、噛合領域２５が特定凹凸領域２４を含む上に特定畝部２３０を複数備える。
（Ｄ）凹部２３２が溝部２０に開口しない。
（Ｅ）各特定畝部２３０が電解液の流通方向に離間されて複数の凹部２３２を備える。
【００９６】
＜その他の双極板＞
以下、図３〜図６を参照して、実施形態２，３の双極板２Ａ，２Ｂを説明する。
図３，図５では、双極板２Ａ，２Ｂにおいて、枠体１２０（図８）の窓部から露出される内側領域の一部のみを示し、枠体１２０に覆われる周縁領域を省略している。
【００９７】
実施形態２，３の双極板２Ａ，２Ｂの基本的構成は実施形態１の双極板２と同様であり、複数の溝部２０と畝部２３とを備えると共に、電極１３（図４，図６）に接触する接触面２３１と、複数の凹部２３２とを備える特定畝部２３０を備える。実施形態２，３における実施形態１との相違点の一つとして、凹部２３２における接触面２３１の開口縁が溝部２０の開口縁に接すること（実施形態２の双極板２Ａ）、又は交差すること（実施形態３の双極板２Ｂ）が挙げられる。以下、実施形態１との相違点を詳細に説明し、実施形態１と共通する構成及び効果などは詳細な説明を省略する。
【００９８】
なお、本例の双極板２Ａ，２Ｂはいずれも、導入溝２１と排出溝２２とを備えると共に、特定凹凸領域２４及び噛合領域２５を備える場合を示すが、適宜変更できる。また、導入溝２１及び排出溝２２は、電解液の流通方向に延びるように設けられ、平面形状が細長い長方形状である終端閉鎖溝、始端閉鎖溝である場合を例示するが、適宜変更できる。凹部２３２の形状、大きさ等は実施形態１を参照するとよい。
【００９９】
図３では、実施形態２の双極板２Ａとして、溝部２０（ここでは導入溝２１）の開口縁のうち、電解液の流通方向に延びる箇所（図３では上下方向に延びる側壁がつくる周縁）に、平面形状が円形状の凹部２３２が線接触するように設けられた場合を例示する。導入溝２１の開口縁の一部と、凹部２３２における接触面２３１の開口縁の一部とが接することで、図４に示すように、凹部２３２の内周面と導入溝２１を形成する側壁の内周面とが近接する。そのため、図４の実線矢印に示すように凹部２３２は、実施形態１（図２）と比較して、導入溝２１からの電解液を受け取り易く、凹部２３２から電極１３に電解液を供給し易いと考えられる。本例では排出溝２２ではなく、導入溝２１に接するように凹部２３２が設けられていることからも、導入溝２１からの電解液を凹部２３２から電極１３に拡散させ易いと期待される。また、本例では、導入溝２１を挟むように導入溝２１の両側に凹部２３２を備える上に、導入溝２１に対して凹部２３２が対称に配置されることからも、電極１３に電解液を拡散させ易いと期待される。この点は後述する実施形態３の双極板２Ｂも同様である。
【０１００】
図５では、実施形態３の双極板２Ｂとして、凹部２３２が溝部２０（ここでは導入溝２１）に開口し、凹部２３２の開口縁を接触面２３１と溝部２０の内周面とに有する場合を例示する。凹部２３２が導入溝２１に開口することで、図６に示すように、凹部２３２がつくる内周空間と、導入溝２１がつくる内周空間とが連通した空間となる。そのため、図６の実線矢印に示すように凹部２３２は、上述の実施形態２と比較して、導入溝２１からの電解液を受け取り易く、凹部２３２から電極１３に電解液を供給し易いと考えられる。本例の凹部２３２は、排出溝２２ではなく、導入溝２１に開口することからも、導入溝２１からの電解液を凹部２３２から電極１３に拡散させ易いと期待される。凹部２３２が溝部２０に開口する場合、凹部２３２に電解液を一時的に貯留可能なように、凹部２３２の最大深さｄ２３を調整する。具体的には、図６に示すように、最大深さｄ２３は、凹部２３２における溝部２０の内周面に形成される開口縁における最大深さｄよりも大きくなるように調整することが挙げられる。
【０１０１】
なお、実施形態２，３において、凹部２３２の配置位置や個数等は例示であり、適宜変更できる。
例えば、一つの溝部２０を挟んでこの溝部２０の両側に凹部２３２を備える場合、一方の側と他方の側とで、流通方向に沿った位置をずらして凹部２３２を備えたり、凹部２３２の形状や大きさを異ならせたりすることが挙げられる。
又は、例えば、導入溝２１に代えて、又は導入溝２１と共に排出溝２２に対して凹部２３２を設けることが挙げられる。図３，図５では、排出溝２２に対する凹部２３２を二点鎖線で仮想的に示す。図３，図５は、導入溝２１と排出溝２２とのそれぞれに接する又は交差するように凹部２３２を備える場合、導入溝２１に接する又は交差する凹部２３２であって、長手方向に隣り合う二つの凹部２３２，２３２の間に、排出溝２２に接する又は交差する凹部２３２を設ける場合を例示する。
その他、実施形態３の変形例として、図１Ａに示す凹部２３２と溝部２０との間にこの両者を繋ぐ連結溝（図示せず）を別途設けて、連結溝が溝部２０に開口する形態が挙げられる。連結溝は、例えば、平面形状が円形状の凹部２３２の直径以下の溝幅を有する直線状の溝等が挙げられる。
【０１０２】
＜セルフレーム、電池セル、セルスタック、ＲＦ電池＞
図７から図９を参照して、実施形態のセルフレーム１２、実施形態の電池セル１０Ｃ、実施形態のセルスタック３０、実施形態のＲＦ電池１０を説明する。
図７，図９の正極タンク１６内及び負極タンク１７内に示すイオンは、各極の電解液中に含むイオン種の一例を示す。図７において実線矢印は充電、破線矢印は放電を意味する。
【０１０３】
実施形態のセルフレーム１２は、代表的には、ＲＦ電池の構成要素に利用されるものであり、図８に示すように双極板２と、双極板２の外周に設けられる枠体１２０とを備える。特に、実施形態のセルフレーム１２は、上述の複数の溝部２０と、特定畝部２３０を含む畝部２３とを備える実施形態の双極板２を備える。本例のセルフレーム１２は実施形態１の双極板２を備える場合を示すが、実施形態２，３の双極板２Ａ，２Ｂを備えることもできる。
【０１０４】
実施形態の電池セル１０Ｃは、実施形態のセルフレーム１２と、電極１３（正極電極１４，負極電極１５）とを備える。
【０１０５】
実施形態のセルスタック３０は、実施形態の電池セル１０Ｃを備える。このセルスタック３０は、図８，図９に示すように複数の電池セル１０Ｃを多層に積層してなる積層体であり、少なくとも一つの電池セル１０Ｃの構成要素として、実施形態のセルフレーム１２を備える。
【０１０６】
実施形態のＲＦ電池１０は、実施形態の電池セル１０Ｃを一つ備える単セル電池（図７）、又は実施形態のセルスタック３０を備える多セル電池である（図８，図９）。
以下、より具体的に説明する。
【０１０７】
（ＲＦ電池の概要）
ＲＦ電池１０は、図７に示すように、電池セル１０Ｃと、電池セル１０Ｃに電解液を循環供給する循環機構とを備える。代表的には、ＲＦ電池１０は、交流／直流変換器４００や変電設備４１０などを介して、発電部４２０と、電力系統や需要家などの負荷４４０とに接続され、発電部４２０を電力供給源として充電を行い、負荷４４０を電力提供対象として放電を行う。発電部４２０は、例えば、太陽光発電機、風力発電機、その他一般の発電所などが挙げられる。
【０１０８】
（ＲＦ電池の基本構成）
〈電池セル〉
電池セル１０Ｃは、図７に示すように、正極電解液が供給される正極電極１４と、負極電解液が供給される負極電極１５と、正極電極１４，負極電極１５間に介在される隔膜１１と、隔膜１１を挟む正極電極１４及び負極電極１５を更に挟む一組の双極板２，２（図８）とを備える。
【０１０９】
正極電極１４及び負極電極１５は、各極の電解液に含まれる活物質（イオン）が電池反応を行う反応場である。各電極１３の構成材料として、例えば、以下の（１）〜（７）から選択される一種などが挙げられる。
（１）Ｒｕ，Ｔｉ，Ｉｒ，及びＭｎから選択される少なくとも一種の金属と、ＴｉＯ２，ＲｕＯ２，ＩｒＯ２及びＭｎＯ２から選択される少なくとも一種の金属の酸化物とを含むカーボン編組物からなる寸法安定電極（ＤＳＥ）、
（２）Ｐｔ，Ａｕ，及びＰｄから選択される一種の金属、
（３）導電性ポリマ、
（４）グラファイト、ガラス質カーボン、導電性ダイヤモンド、及び導電性ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）から選択される一種の炭素質材料、
（５）カーボンファイバからなる不織布、又は織布、
（６）セルロールからなる不織布、又は織布、
（７）カーボンファイバ及び導電助剤からなるカーボンペーパー。
上述のカーボンファイバからなる不織布（繊維集合体）といった多孔体は、気孔を有することで電解液の流通性に優れる。
【０１１０】
電極１３の厚さは例えば５０μｍ以上１ｍｍ以下であることが挙げられる。電極１３の厚さがこの範囲であれば、薄型の電池セル１０Ｃやセルスタック３０を構築できる。また、電極１３の厚さが上記範囲であれば、電池セル１０Ｃが厚くなり過ぎず、導電抵抗の増大を招き難い上に、電極１３が薄過ぎないために電池反応面積を適切に確保しつつ、電解液を流通し易く、圧力損失も招き難い。電極１３の厚さは、１００μｍ以上８００μｍ以下、更に２００μｍ以上７００μｍ以下とすることができる。より薄型を望む場合には電極１３の厚さは５００μｍ以下とすることができる。
【０１１１】
隔膜１１は、正極電極１４，負極電極１５間を分離すると共に所定のイオンを透過する部材であり、例えば、イオン交換膜、多孔質膜などを利用できる。
【０１１２】
〈セルフレーム〉
セルフレーム１２は、上述のように双極板２と枠体１２０とを備えて、電極１３を収納すると共に電解液を流通する空間を形成する。単セル電池では、一組のセルフレーム１２，１２を備える。多セル電池では、複数組のセルフレーム１２を備える。
【０１１３】
双極板２については上述の通りである。
枠体１２０は、双極板２を支持し、双極板２上に配置された電極１３への電解液の供給、電極１３からの電解液の排出に利用される部材である。図８では、枠体１２０として、中央部に長方形の窓部（貫通部）を有する長方形の枠を例示する。枠体１２０には電解液の供給路及び排出路が設けられる。供給路は、給液孔（正極では１２４ｉ，負極では１２５ｉ）と、給液孔から窓部に至るスリットなどとを備える。排出路は、排液孔（正極では１２４ｏ，負極では１２５ｏ）と、窓部から排液孔に至るスリットなどとを備える。枠体１２０における上記供給路に繋がる内周縁に接するように、双極板２の供給縁２００（図１Ａ）やその近傍が配置される。また、枠体１２０における上記排出路に繋がる内周縁に接するように、双極板２の排出縁２０２（図１Ａ）やその近傍が配置される。
【０１１４】
上述のスリットと窓部の内周縁間に整流溝（図示せず）を設けることができる。例えば、図８では、供給側の整流溝を窓部の下端縁に沿って設け、排出側の整流溝を窓部の上端縁に沿って設けることが挙げられる。整流溝を備えると、双極板２及び電極１３の幅方向（図８では下端縁又は上端縁に沿った方向）に均一的に電解液を導入したり、排出したりし易い。枠体１２０に整流溝を設けず、上述のように双極板２に整流溝（図示せず）を備えることもできる。この場合、双極板２の供給縁２００（図１Ａ）や排出縁２０２（図１Ａ）に沿って整流溝を設けることが挙げられる。
【０１１５】
枠体１２０は、例えば、枠体１２０の厚さ方向に分割される一対の枠体片を備え、双極板２の周縁領域を双極板２の表裏から枠体片間に挟んで支持する形態などが挙げられる。双極板２を挟んだ一対の枠体片は適宜接合する。この場合、双極板２の周縁領域は、枠体片の内周縁近傍の領域に覆われ、双極板２のその他の領域（内側領域）は、窓部から露出される。双極板２が上述の複数の溝部２０及び特定畝部２３０を含む畝部２３を備える場合、これら溝部２０及び畝部２３は、枠体１２０の窓部から露出される内側領域に備えるとよい。この場合、露出領域の大きさに応じて、溝部２０の大きさや畝部２３の大きさ、噛合領域２５の大きさなどを調整するとよい。
【０１１６】
枠体１２０は、代表的には、電解液に対する耐性、電気絶縁性に優れる樹脂などで構成される。
【０１１７】
〈セルスタック〉
セルスタック３０は、図８，図９に示すように、セルフレーム１２（双極板２）と、正極電極１４と、隔膜１１と、負極電極１５とが順に複数積層された積層体と、積層体を挟む一対のエンドプレート３２，３２と、エンドプレート３２，３２間を繋ぐ長ボルトなどの連結材３４及びナットなどの締結部材とを備える。締結部材によってエンドプレート３２，３２間が締め付けられると、積層体は、その積層方向の締付力によって積層状態が保持される。
【０１１８】
セルスタック３０は、所定数の電池セル１０Ｃをサブセルスタック３０Ｓとし、複数のサブセルスタック３０Ｓを積層した形態で利用されることがある。
サブセルスタック３０Ｓやセルスタック３０における電池セル１０Ｃの積層方向の両端に位置するセルフレームには枠体１２０に集電板が配置されたものが利用される。集電板は、例えば、双極板２と、銅などからなる金属板とを積層したものが挙げられる。
隣り合う枠体１２０，１２０間にはシール部材が配置され、積層体を液密に保持する。
【０１１９】
〈循環機構〉
循環機構は、図７，図９に示すように正極電極１４に循環供給する正極電解液を貯留する正極タンク１６と、負極電極１５に循環供給する負極電解液を貯留する負極タンク１７と、正極タンク１６と電池セル１０Ｃ（セルスタック３０）間を接続する配管１６２，１６４と、負極タンク１７と電池セル１０Ｃ（セルスタック３０）間を接続する配管１７２，１７４と、電池セル１０Ｃへの供給側の配管１６２，１７２に設けられたポンプ１６０，１７０とを備える。配管１６２，１６４，１７２，１７４はそれぞれ、積層された複数のセルフレーム１２の給液孔１２４ｉ，１２５ｉ及び排液孔１２４ｏ，１２５ｏによって形成される電解液の流通管路などに接続されて、各極の電解液の循環経路を構築する。
【０１２０】
ＲＦ電池１０，セルスタック３０の基本構成、材料などは、公知の構成、材料などを適宜参照できる。
【０１２１】
（ＲＦ電池の具体的な構成例）
実施形態のＲＦ電池１０が単セル電池である場合、電池セル１０Ｃを構成する一組のセルフレーム１２，１２のうち、少なくとも一方のセルフレーム１２は実施形態の双極板２を備えるものとする。両方のセルフレーム１２，１２が実施形態の双極板２を備えると、両極の電解液を拡散し易く、両極の電池反応をより効率的に行えて、ひいては放電容量を高められて好ましい。この場合、実施形態の双極板２は、上述の形態（α），（β１），（β２）のいずれでもよい。
【０１２２】
実施形態のＲＦ電池１０が多セル電池である場合、少なくとも一つのセルフレーム１２は実施形態の双極板２を備えるものとする。この場合、実施形態の双極板２は、上述の（β２）であることが好ましい。両極の電解液を拡散し易く、両極の電池反応をより効率的に行えて、ひいては放電容量を高められて好ましいからである。実質的に全てのセルフレーム１２が形態（β２）の双極板２を備えることがより好ましい。
【０１２３】
（電解液）
電解液は、活物質となるイオンを含む溶液が挙げられる。代表的には、活物質となる金属イオンと硫酸等の酸とを含む水溶液が挙げられる。
正極電解液は、例えば、正極活物質としてマンガンイオン、バナジウムイオン、鉄イオン、ポリ酸、キノン誘導体、及びアミンの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
負極電解液は、例えば、負極活物質としてチタンイオン、バナジウムイオン、クロムイオン、ポリ酸、キノン誘導体、及びアミンの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
実施形態のＲＦ電池１０は、上記に列挙する種々の活物質を含む電解液を利用できる。いずれの電解液を備える場合でも、実施形態のＲＦ電池１０は、実施形態の双極板２を備えるため、特定畝部２３０を備えていない場合と比較して、電解液を拡散し易く、電池反応をより効率よく行えて、放電容量が大きいと期待される。特に、実施形態のＲＦ電池１０は、正極活物質としてマンガンイオンを含む正極電解液を備え、負極活物質としてチタンイオンを含む負極電解液を備える場合、高出力での放電を行っても放電時間が長く、放電容量が大きい（後述の試験例参照）。
【０１２４】
正極活物質の濃度、及び負極活物質の濃度は適宜選択できる。例えば、正極活物質の濃度、及び負極活物質の濃度の少なくとも一方は０．３Ｍ以上５Ｍ以下であることが挙げられる。上記濃度の単位「Ｍ」とはモル濃度であり、「モル／リットル」を意味する。
【０１２５】
（主要な効果）
実施形態のセルフレーム１２、実施形態の電池セル１０Ｃ及び実施形態のセルスタック３０は、実施形態の双極板２を備えるため、ＲＦ電池の構成要素に利用されることで、電極１３への電解液の供給、電極１３からの電解液の排出、及び電極１３での電池反応を効率良く行える上に、ポンプロスなども低減できる。かつ、実施形態のセルフレーム１２、実施形態の電池セル１０Ｃ及び実施形態のセルスタック３０は、電極１３に電解液を拡散し易く、電池反応をより効率よく行える上に、双極板２と電極１３との間で電子の受け渡しも良好に行えて、放電容量を増大できる。
【０１２６】
実施形態のＲＦ電池１０は、実施形態の電池セル１０Ｃ、又は実施形態のセルスタック３０を備えるため、電極１３への電解液の供給、電極１３からの電解液の排出、及び電極１３での電池反応を効率良く行える上に、ポンプロスなども低減できる。かつ、実施形態のＲＦ電池１０は、電極１３に電解液を拡散し易く、電池反応をより効率よく行える上に、電極１３との間で電子の受け渡しも良好に行えて、特定畝部２３０が設けられていない双極板を備える場合に比較して、放電容量を増大できる。この効果を以下の試験例で具体的に示す。
【０１２７】
［試験例１］
特定畝部が有る双極板を備えるＲＦ電池と、特定畝部が無い双極板を備えるＲＦ電池とを構築し、放電時間を調べた。
【０１２８】
この試験で作製したＲＦ電池に備える双極板は、特定畝部の有無を除いて、同じ仕様とした。双極板の仕様を以下に示す。
（双極板の仕様）
セルフレームの枠体から露出される領域の平面形状：横長の長方形
電解液の流通方向：上記横長の長方形の短辺に沿った方向
溝部：電解液の流通方向に延び、平面形状が細長い長方形状である複数の溝部を双極板の長辺に沿った方向に等間隔に並列して備える。複数の溝部は、導入溝と排出溝とを備えると共に、導入溝と排出溝とが交互に配置される噛合領域を有する。各溝部の溝長さ、溝幅、溝深さ、断面形状はいずれも等しい。
畝部：隣り合う導入溝と排出溝とを仕切り、電解液の流通方向に延び、平面形状が細長い長方形状である複数の畝部を双極板の長辺に沿った方向に等間隔に並列して備える。畝部の最小の幅は、溝部の最小の開口幅よりも大きく、ここでは溝部の最小の開口幅の５倍以下である。
【０１２９】
特定畝部が有る試料Ｎｏ．１の双極板では、導入溝と排出溝とに挟まれる全ての畝部に、電解液の流通方向に等間隔に離間される複数の凹部を備える。つまり、隣り合って並ぶ導入溝と排出溝との間に特定畝部を含むと共に、噛合領域の畝部は特定畝部もなす。ここでは、一つの特定畝部に１０個以上２０個以下の凹部を備え、各凹部は導入溝及び排出溝に開口しない。一つの特定畝部において、接触面と全凹部との合計平面面積に対する全凹部の合計面積の割合は１７％程度であり、全凹部の合計周長は、特定畝部の長さの８７％程度である。各凹部の形状、大きさはいずれも等しい。各凹部の最大深さは、導入溝及び排出溝の溝深さの５０％であり、双極板の厚さの８％である。凹部の開口径は、特定畝部の幅の７７％程度であり、凹部の最大深さよりも小さい。特定畝部の長さは１０ｃｍ以上１５ｃｍ以下であり、特定畝部の個数は３０本以上４０本以下である。このような試料Ｎｏ．１の双極板の平面形状は、上述の図１Ａに類似する。また、ここでは、双極板の表裏面に複数の凹部を備えるものを用意した。
【０１３０】
特定畝部が無い試料Ｎｏ．１０１の双極板では、全ての畝部が凹部を有しておらず、各畝部における電極との対向領域は平坦な面で構成される。
【０１３１】
正極電解液は、正極活物質としてマンガンイオンを含むものを用いた。負極電解液は、負極活物質としてチタンイオンを含むものを用いた。マンガンイオンの濃度及びチタンイオンの濃度はいずれも、０．３Ｍ以上５Ｍ以下である。
【０１３２】
この試験では、試料Ｎｏ．１の双極板を備えるセルフレームを一組備える単セル電池を用意した。比較として、試料Ｎｏ．１０１の双極板を備えるセルフレームを一組備える単セル電池を用意した。ここでは、いずれの単セル電池も、電極と隔膜とを密接させた、いわゆるゼロギャップ構成とした。いずれの単セル電池も、電極面積を２５０ｃｍ２とした。電極の厚さは７００μｍとした。
【０１３３】
用意した各試料のＲＦ電池について、放電開始電圧を１．４５Ｖとし、一定の電流密度で放電を行い、電圧が０．８Ｖとなるまでの放電時間を調べた。その結果を図１０に示す。ここでは、電流密度を１４４ｍＡ／ｃｍ２とし、電解液の流量を電極１ｃｍ２に対して、１．２ｍｌ／ｍｉｎとなるように調整した。
【０１３４】
図１０のグラフは、横軸が放電時間（ｓ）、縦軸が放電電圧（Ｖ）を示す。図１０に示すように、特定畝部が有る双極板を備える試料Ｎｏ．１のＲＦ電池（太実線）は、特定畝部が無い双極板を備える試料Ｎｏ．１０１のＲＦ電池（細実線）に比較して、放電時間が長いことが分かる。ここでは、試料Ｎｏ．１０１のＲＦ電池の放電時間が６８７０秒程度であるのに対し、試料Ｎｏ．１のＲＦ電池の放電時間が８０６０秒超であり、１．１５倍超も増大している。特に、この試験では、電流密度が１４４ｍＡ／ｃｍ２と大きく、高出力での放電でありながら、放電時間が増大している。なお、この結果は単セル電池に関するものであるが、多セル電池についても同様の傾向が得られると期待される。
【０１３５】
この試験から、上述の複数の溝部と、凹部が設けられた特定畝部を含む畝部とを備える双極板を備えるＲＦ電池は、複数の溝部のみを備える場合に比較して、放電時間を長くでき、放電容量を増大できることが示された。
【０１３６】
［変形例］
実施形態１〜３の双極板２，２Ａ，２Ｂ、実施形態のセルフレーム１２、実施形態の電池セル１０Ｃ、実施形態のセルスタック３０、実施形態のＲＦ電池１０について、以下の少なくとも一つの変更が可能である。
（１）双極板における枠体１２０から露出される内側領域の平面形状を変更する。
例えば、楕円やレーストラック状など、双極板の周縁の少なくとも一部に曲線を含む形状や、六角形や八角形などの多角形状などが挙げられる。
【０１３７】
（２）溝部２０の平面形状、畝部２３の平面形状を変更する。
例えば、溝幅Ｗ２１，Ｗ２２や畝部２３の幅が部分的に異なり、太い箇所や細い箇所を局所的に有する形状や、波線状やジグザグ状などの蛇行形状などが挙げられる。その他、溝部２０や畝部２３の一端部から他端部に向かって、幅が細くなるテーパ形状などが挙げられる。
（３）溝部２０の断面形状を変更する。
例えば、半円弧状、Ｖ字状、Ｕ字状、溝の開口幅が底面の幅よりも広い台形状、溝の開口幅が底面の幅よりも狭い蟻溝状などが挙げられる。
（４）複数の導入溝２１と複数の排出溝２２とを備え、両者が交互に並ばない。
例えば、複数の導入溝２１の群と、複数の排出溝２２の群とが交互に並ぶことなどが挙げられる。
【０１３８】
（５）凹部２３２の平面形状、凹部２３２の断面形状を変更する。
平面形状は、例えば、長方形状（正方形を含む）、楕円状などが挙げられる。断面形状は、例えば、長方形状、Ｖ字状、Ｕ字状などが挙げられる。
（６）一つの特定畝部２３０に複数の凹部２３２を備える場合、複数の凹部２３２のうち、一部の凹部２３２は、他の凹部２３２と平面形状、断面形状、及び寸法の少なくとも一つが異なる。
（７）一つの特定畝部２３０に複数の凹部２３２を備える場合、隣り合う凹部２３２，２３２間の間隔が均等ではなく、異なる部分を含む。
例えば、特定畝部２３０において、供給縁２００や排出縁２０２に近い領域に凹部２３２を密に備え、両縁２００，２０２から離れる中間領域に凹部２３２を疎に備えることなどが挙げられる。
（８）複数の畝部２３のうち、一部が特定畝部２３０であり、他部が凹部２３２を有していないものを備える。
例えば、特定畝部２３０と、凹部２３２が無い畝部２３とを交互に備えることなどが挙げられる。
【０１３９】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４０】
２，２Ａ，２Ｂ  双極板
２０  溝部、２１  導入溝、２２  排出溝
２３  畝部
２３０  特定畝部、２３１  接触面、２３２  凹部
２４  特定凹凸領域
２５  噛合領域
２００  供給縁、２０２  排出縁
１０  レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
１０Ｃ  電池セル
１１  隔膜、１３  電極、１４  正極電極、１５  負極電極
１６  正極タンク、１７  負極タンク
１６０，１７０  ポンプ、１６２，１６４，１７２，１７４  配管
１２  セルフレーム
１２０  枠体、１２４ｉ，１２５ｉ  給液孔、１２４ｏ，１２５ｏ  排液孔
３０  セルスタック
３０Ｓ  サブセルスタック、３２  エンドプレート、３４  連結材
４００  交流／直流変換器、４１０  変電設備、４２０  発電部、４４０  負荷
【図１Ａ】
2019012984.tif 000003
【図１Ｂ】
2019012984.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年1月20日(2020.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
上述の両端開口溝である導入溝２１は、供給縁２００側に設けられる導入口からの電解液の流入量が排出縁２０２側に設けられる排出口からの電解液の排出量よりも多くなるように設けられるものとする。また、上述の両端開口溝である排出溝２２は、排出縁２０２側に設けられる排出口からの電解液の排出量が供給縁２００側に設けられる導入口からの電解液の流入量よりも多くなるように設けられるものとする。具体的には、両端開口溝における導入口側の領域の大きさ（溝幅、溝深さ、断面積等）と、排出口側の領域の大きさ（溝幅、溝深さ、断面積等）とが異なることが挙げられる。例えば、図３において二点鎖線で仮想的に示すように、導入溝２１では、導入口側の溝幅Ｗ２１が排出口側の溝幅Ｗｏよりも大きいことが挙げられる。排出溝２２では、排出口側の溝幅Ｗ２２が導入口側の溝幅Ｗｉよりも大きいことが挙げられる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
一方、双極板２に凹部２３２を備える場合、上述のように一方の溝部２０（導入溝２１）から電極１３（畝対向領域）に電解液が供給され、電池反応後、他方の溝部２０（排出溝２２）から電解液が排出される過程において、図２の実線矢印に示すように、電極１３を介して特定畝部２３０の凹部２３２に電解液を一時的に貯留できる。また、この貯留された電解液を双極板２の凹部２３２から電極１３の畝対向領域に供給できる。溝部２０に加えて凹部２３２からも電極１３（畝対向領域）に電解液を供給できることで、電極１３に電解液がより拡散し易くなり（電解液が拡散する時間を十分に確保し易くなり）、電池反応をより確実に行えると考えられる。電解液の流量を増大して溝部２０内における電解液の流速が比較的大きい場合でも、凹部２３２内では溝部２０内に比較して電解液の流速を小さくして凹部２３２からも電極１３に電解液を供給できることで、上記拡散時間を十分に確保し易いと考えられる。また、双極板２は、一つの畝部２３に対して凹部２３２を局所的に備えて、電極１３に接触する接触面２３１を有するため、電極１３との接触面積を確保して、電極１３との間で電子の受け渡しをより確実に行えると考えられる。即ち、双極板２と電極１３間で電子が移動し易いと考えられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
特定凹凸領域２４を備える場合、導入溝２１と排出溝２２とに挟まれる特定畝部２３０において、凹部２３２が占める割合がある程度多いと、凹部２３２の具備による上述の流速調整に伴う電解液の拡散性の向上効果をより確実に得られる。凹部２３２が占める割合がある程度少ないと、凹部２３２の具備に伴う接触面２３１の減少を防止し、電極１３の畝対向領域を適切に確保して、接触面２３１と電極１３との間で電子の移動を良好に行える。定量的には、例えば、一つの特定畝部２３０において、接触面２３１とこの特定畝部２３０に存在する全ての凹部２３２とを合わせた合計平面面積Ｓａに対して、全ての凹部２３２の合計平面面積Ｓ２３２の割合（Ｓ２３２／Ｓａ）×１００が５％以上７０％以下であることが挙げられる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
特に、本例の双極板２は、以下の構成を備えるため、放電容量を増大し易い。この効果を後述の試験例で具体的に示す。
（Ａ）複数の溝部２０及び複数の畝部２３が電解液の流通方向に延びており、更にこれらが電解液の流通方向に直交する方向に並列される。
（Ｂ）導入溝２１と、特定畝部２３０と、排出溝２２とが並ぶ特定凹凸領域２４を備え、隣り合う導入溝２１と排出溝２２とを仕切る畝部２３が特定畝部２３０である。
（Ｃ）複数の溝部２０は導入溝２１と排出溝２２とが交互に並ぶ噛合領域２５を備え、噛合領域２５が特定凹凸領域２４を含む上に特定畝部２３０を複数備える。
（Ｄ）凹部２３２が溝部２０に開口しない。
（Ｅ）各特定畝部２３０が電解液の流通方向に離間される複数の凹部２３２を備える。
【国際調査報告】
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2019012984.tif 000015
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