(57)【要約】【課題】充放電の繰り返しに伴い集電板と端部双極板との間の電気抵抗が上昇し難い電池用セルスタックを提供する。【解決手段】積層方向の両端に位置する一対の端部双極板のそれぞれに導通される集電板を備える電池用セルスタックであって、集電板と端部双極板との間で接触する二つの部材は、下記条件１〜３を満たす加速試験を行った後における前記集電板と前記端部双極板との間の電気抵抗値が、前記加速試験を行う前における前記集電板と前記端部双極板との間の電気抵抗値の１．０５倍以下となる材料で構成される電池用セルスタックである。条件１…１分かけて所定圧力に加圧した後、その所定圧力で１分保持し、１分かけて大気圧に戻すことを１サイクルとする。条件２…前記所定圧力は、大気圧＋０．１ＭＰａとする。条件３…サイクル数は１８とする。【選択図】図１
2015079738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層される複数の双極板と、
前記各双極板の間に配置される電池セルと、
前記複数の双極板のうち、積層方向の両端に位置する一対の端部双極板のそれぞれに導通される集電板と、
を備える電池用セルスタックであって、
前記集電板と前記端部双極板との間で接触する二つの部材は、下記条件１〜３を満たす加速試験を行った後における前記集電板と前記端部双極板との間の電気抵抗値が、前記加速試験を行う前における前記集電板と前記端部双極板との間の電気抵抗値の１．０５倍以下となる材料で構成される電池用セルスタック。
条件１…１分かけて所定圧力に加圧した後、その所定圧力で１分保持し、１分かけて大気圧に戻すことを１サイクルとする。
条件２…前記所定圧力は、大気圧＋０．１ＭＰａとする。
条件３…サイクル数は１８とする。
【請求項２】
前記集電板と前記端部双極板との間で接触する二つの部材間の腐食電位差が全て、０．３５Ｖ以下である請求項１に記載の電池用セルスタック。
【請求項３】
前記集電板は、その表面における前記端部双極板に対向する部分に形成される集電板被覆層を備え、
前記端部双極板は、その表面における前記集電板に対向する部分に形成される双極板被覆層を備え、
前記集電板被覆層と前記双極板被覆層は、両被覆層間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となる材料で構成されており、
前記集電板と前記端部双極板とがそれぞれの被覆層を介して接触している請求項２に記載の電池用セルスタック。
【請求項４】
前記集電板被覆層は、錫または錫合金の層であり、
前記双極板被覆層は、錫または錫合金の層である請求項３に記載の電池用セルスタック。
【請求項５】
前記集電板と前記端部双極板との間に介在され、前記集電板と前記端部双極板に接触する導電性のクッション材を備え、
前記クッション材は、前記端部双極板との間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となる材料で構成されたメッシュ、箔、およびフェルトから選択される少なくとも一つであり、
前記集電板は、その表面における前記クッション材に対向する部分に形成される集電板被覆層を備え、
前記集電板被覆層は、前記クッション材との間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となる材料で構成されており、
前記集電板と前記クッション材とが前記集電板被覆層を介して接触している請求項２に記載の電池用セルスタック。
【請求項６】
前記クッション材は、導電材として炭素材を含み、
前記集電板被覆層は、炭素材の層である請求項５に記載の電池用セルスタック。
【請求項７】
前記集電板と前記端部双極板との間で、前記集電板と前記集電板に接触する部材との間の腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下である請求項１に記載の電池用セルスタック。
【請求項８】
前記集電板と前記端部双極板とが直接接触し、
前記集電板と前記端部双極板は、これらの間の腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下となる材料で構成される請求項７に記載の電池用セルスタック。
【請求項９】
前記集電板は、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、銀、銀合金、チタン、チタン合金、またはステンレスで構成される請求項８に記載の電池用セルスタック。
【請求項１０】
メッシュ、箔、およびフェルトから選択される少なくとも一つで構成され、前記集電板と前記端部双極板との間に介在され、前記集電板と前記端部双極板に接触する導電性のクッション材を備え、
前記集電板と前記クッション材は、これらの間の腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下となる材料で構成される請求項７に記載の電池用セルスタック。
【請求項１１】
前記集電板は、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、銀、銀合金、チタン、チタン合金、またはステンレスで構成される請求項１０に記載の電池用セルスタック。
【請求項１２】
請求項１に記載の電池用セルスタックと、
前記電池用セルスタックに正極用電解液を循環させる正極用循環機構と、
前記電池用セルスタックに負極用電解液を循環させる負極用循環機構と、
を備える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、双極板とセルとを複数積層することで構成される電池用セルスタック、および、その電池用セルスタックを利用したレドックスフロー電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や風力発電といった新エネルギーを蓄電する大容量の蓄電池の一つにレドックスフロー電池（ＲＦ電池）がある。ＲＦ電池は、正極用電解液に含まれるイオンと負極用電解液に含まれるイオンの酸化還元電位の差を利用して充放電を行う電池である。図６のＲＦ電池１の動作原理図に示すように、ＲＦ電池１は、水素イオンを透過させる隔膜１０１で正極セル１０２と負極セル１０３とに分離されたセル１００を備える。正極セル１０２には正極電極１０４が内蔵され、かつ正極用電解液を貯留する正極電解液用タンク１０６が導管１０８，１１０を介して接続されている。同様に、負極セル１０３には負極電極１０５が内蔵され、かつ負極用電解液を貯留する負極電解液用タンク１０７が導管１０９，１１１を介して接続されている。各タンク１０６，１０７に貯留される電解液は、充放電の際にポンプ１１２，１１３によりセル１０２，１０３内に循環される。充放電を行なわない場合、ポンプ１１２，１１３は停止され、電解液は循環されない。
【０００３】
上記セル１００は通常、図７に示すような、電池用セルスタック２００と呼ばれる構造体の内部に形成される。電池用セルスタック２００は、サブスタック２００ｓと呼ばれる積層構造物をその両側から二枚のエンドプレート２１０，２２０で挟み込み、締付機構２３０で締め付けることが構成されている（図示する構成では、複数のサブスタック２００ｓを用いている）。サブスタック２００ｓは、図７の上図に示すように、額縁状の枠体１２２に一体化された双極板１２１を備えるセルフレーム１２０、正極電極１０４、隔膜１０１、および負極電極１０５を、この順番で積層し、その積層体を給排板１９０，１９０（図７の下図参照）で挟み込んだ構成を備える。この構成では、隣接する各セルフレーム１２０の双極板１２１の間に一つの電池セル１００が形成されることになる。
【０００４】
サブスタック２００ｓにおける給排板１９０，１９０を介したセル１００への電解液の流通は、枠体１２２に形成される給液用マニホールド１２３，１２４と、排液用マニホールド１２５，１２６により行われる。正極用電解液は、給液用マニホールド１２３から枠体１２２の一面側（紙面表側）に形成される溝を介して正極電極１０４に供給され、枠体１２２の上部に形成される溝を介して排液用マニホールド１２５に排出される。同様に、負極用電解液は、給液用マニホールド１２４から枠体１２２の他面側（紙面裏側）に形成される溝を介して負極電極１０５に供給され、枠体１２２の上部に形成される溝を介して排液用マニホールド１２６に排出される。各セルフレーム１２０間には、Ｏリングや平パッキンなどの環状のシール部材１２７が配置され、サブスタック２００ｓからの電解液の漏れが抑制されている。
【０００５】
サブスタック２００ｓに備わる電池セル１００と外部機器との間の電力の入出力は、導電性材料で構成された集電板を用いた集電構造によって行われる。集電板は、各サブスタック２００ｓにつき一対設けられており、各集電板はそれぞれ、積層される複数のセルフレーム１２０のうち、積層方向の両端に位置するセルフレーム１２０の双極板（以下、端部双極板）１２１に導通されている。
【０００６】
ここで、ＲＦ電池では、充放電の際には電解液を流通させるが、充放電を行わないときには電解液の流通を止める。そのため、電池セル１００内の圧力が変化し、その圧力の変化によって集電板と端部双極板１２１との間の導通が不十分となる場合がある。この問題点を解決する技術として、例えば特許文献１には、集電板と端部双極板１２１との間に、厚み方向の変形能を持ったクッション層（クッション材）を設けると共に、端部双極板１２１のクッション材側の面に金属層を設ける技術が開示されている。この特許文献１では、クッション材として錫メッキした銅メッシュを利用し、金属層を錫の溶射によって形成することが好ましいとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１１９２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述したクッション材を備える電池用セルスタックを用いた電池であっても、充放電の繰り返しに伴い集電板と端部双極板との間の電気抵抗が上昇し、電池の性能が低下する場合があった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、充放電の繰り返しに伴う集電板と端部双極板との間の電気抵抗の上昇を抑制することができる電池用セルスタックを提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記電池用セルスタックを用いたレドックスフロー電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係る電池用セルスタックは、積層される複数の双極板と、各双極板の間に配置される電池セルと、複数の双極板のうち、積層方向の両端に位置する一対の端部双極板のそれぞれに導通される集電板と、を備える。この電池用セルスタックにおける前記集電板と前記端部双極板との間で接触する二つの部材は、下記条件１〜３を満たす加速試験を行った後における前記集電板と前記端部双極板との間の電気抵抗値が、前記加速試験を行う前における前記集電板と前記端部双極板との間の電気抵抗値の１．０５倍以下となる材料で構成される。
条件１…１分かけて所定圧力に加圧した後、その所定圧力で１分保持し、１分かけて大気圧に戻すことを１サイクルとする。
条件２…前記所定圧力は、大気圧＋０．１ＭＰａとする。
条件３…サイクル数は１８とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記セルスタックによれば、充放電を繰り返しても集電板と端部双極板との間の抵抗が増加し難い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１−１に係る電池用セルスタックの概略構成図である。
【図２】実施形態１−２に係る電池用セルスタックの概略構成図である。
【図３】実施形態２−１に係る電池用セルスタックの概略構成図である。
【図４】実施形態２−２に係る電池用セルスタックの概略構成図である。
【図５】試験例１に示す加速試験の試験結果を示すグラフである。
【図６】レドックスフロー電池の動作原理図である。
【図７】従来の電池用セルスタックの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１４】
まず、実施形態に係る電池用セルスタックの開発にあたり、本発明者が従来型の電池用セルスタックにおいて集電板と端部双極板との間の抵抗が増加する原因を詳細に調べた。その結果、充放電の繰り返しに伴い、電池用セルスタックの内部に外部環境から水分が入り込むことが原因であることがわかった。特にＲＦ電池では、電解液の循環を停止して、従来型の電池用セルスタック内の圧力が減少したときに、従来型の電池用セルスタックの内部に外部環境から水分が侵入し易いこともわかった。従来型の電池用セルスタックでは、集電板として銅板を、クッション材として銅箔もしくは錫メッキ銅メッシュを利用しており、集電板とクッション材との接触が異種金属の接触となっている。そのため、この異種金属の接触部分に水分が侵入すると、電食（ガルバニック腐食）が生じ、この電食部が集電板と端部双極板との間の電気抵抗を増加させている要因の一つと考えられる。
【００１５】
上記問題点を解決するにあたり、電池用セルスタックにおける積層される部材間の密着性を高める、即ち電池用セルスタックの大気遮断性能を高め、集電板近傍への水分の侵入を抑制することが考えられる。しかし、部材間の密着性を高めることにも限界があるし、充放電の繰り返しによって部材が劣化したり変形したりすることもある。この点を踏まえて、本発明者は実施形態に係る電池用セルスタックを完成させた。
【００１６】
＜１＞実施形態に係る電池用セルスタックは、積層される複数の双極板と、前記各双極板の間に配置される電池セルと、前記複数の双極板のうち、積層方向の両端に位置する一対の端部双極板のそれぞれに導通される集電板と、を備える電池用セルスタックに係る。この電池用セルスタックにおける前記集電板と前記端部双極板との間で接触する二つの部材は、下記条件１〜３を満たす加速試験を行った後における前記集電板と前記端部双極板との間の電気抵抗値が、前記加速試験を行う前における前記集電板と前記端部双極板との間の電気抵抗値の１．０５倍以下となる材料で構成される。
条件１…１分かけて所定圧力に加圧した後、その所定圧力で１分保持し、１分かけて大気圧に戻すことを１サイクルとする。
条件２…前記所定圧力は、大気圧＋０．１ＭＰａとする。
条件３…サイクル数は１８とする。
【００１７】
充放電の繰り返しを模した加速試験によって集電板と端部双極板との間の電気抵抗値が上昇し難いことを確認した電池用セルスタックは、流体流通型電池（代表的にはレドックスフロー電池）に適用した場合、充放電の繰り返しに伴う流体流通型電池の性能の低下を抑制することができる。
【００１８】
＜２＞実施形態に係る電池用セルスタックとして、前記集電板と前記端部双極板との間で接触する二つの部材間の腐食電位差が全て、０．３５Ｖ以下である形態を挙げることができる。
【００１９】
ここで、上記『集電板と端部双極板との間で接触する二つの部材間の腐食電位差』とは、集電板と端部双極板とが直接接触する場合、集電板と端部双極板との腐食電位差である。また、集電板と端部双極板との間にクッション材を備える場合、上記『腐食電位差』とは、集電板とクッション材との間の腐食電位差、およびクッション材と端部双極板との間の腐食電位差である。つまり、クッション材を備える電池用セルスタックでは、集電板とクッション材との間の腐食電位差、およびクッション材と端部双極板との間の腐食電位差の両方が、０．３５Ｖ以下である。さらに、クッション材が複数存在する場合、各クッション材間の腐食電位差も０．３５Ｖ以下である。
【００２０】
上記『接触する二つの部材間の腐食電位差』は、人工海水中（ＪＩＳ  Ｚ  ０１０３  １０５７）における一方の材料の電位と他方の材料の電位との電位差である。各材料の電位は、標準水素電極に対する電位である。電池用セルスタックに用いられ得る代表的な材料の人工海水中での電位列（ｇａｌｖａｎｉｃ  ｓｅｒｉｅｓ）を以下に例示する。以下に例示される材料の中から、電池用セルスタックの各部材に要求される特性（機械的強度や導電性の有無・大小など）を満たし、かつ各部材間の腐食電位差が全て０．３５Ｖ以下となるように、各部材を構成する材料を選択すると良い。もちろん、使用する材料は下記例示に限定されるわけではない。
・クロム…                  約−０．９１Ｖ〜約−０．７４Ｖ
・アルミニウム１１００…    約−０．７４Ｖ〜約−０．７２Ｖ
・錫…                      約−０．５８Ｖ
・ニッケル…                約−０．２２Ｖ〜約−０．１７Ｖ
・銅１１０…                約−０．２２Ｖ
・銀…                      約−０．１８Ｖ〜約−０．１４Ｖ
・チタン２…                約−０．１８Ｖ〜約−０．１６Ｖ
・ステンレス３０４          約−０．１７Ｖ〜約−０．１２Ｖ
・金…                      約０．０８Ｖ〜約０．１２Ｖ
・白金…                    約０．１８Ｖ〜約０．２４Ｖ
・黒鉛（炭素材）…          約０．２６Ｖ〜約０．３２Ｖ
【００２１】
上記構成のように集電板と端部双極板との間で接触する二つの部材間の腐食電位差を全て０．３５Ｖ以下に抑えることで、集電板と端部双極板との間で電食が生じ難くすることができる。つまり、上記構成によれば、集電板と端部双極板との間で電食を生じ難くすることで、電食部に起因する集電板と端部双極板との間の電気抵抗値の上昇を抑制することができる。
【００２２】
＜３＞実施形態に係る電池用セルスタックとして、前記集電板は、その表面における前記端部双極板に対向する部分に形成される集電板被覆層を備え、前記端部双極板は、その表面における前記集電板に対向する部分に形成される双極板被覆層を備える形態を挙げることができる。その場合、前記集電板被覆層と前記双極板被覆層は、両被覆層間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となる材料で構成されており、前記集電板と前記端部双極板とがそれぞれの被覆層を介して接触している形態とする。
【００２３】
集電板と端部双極板のそれぞれに被覆層を設け、端部双極板に導通される集電板を、両被覆層を介して双極板に接触させる上記構成であれば、集電板と端部双極板の材料によらず、集電板と端部双極板との間の腐食電位差（即ち、各板に形成される被覆層間の腐食電位差）を０．３５Ｖ以下とすることができる。
【００２４】
なお、各被覆層は各板に密着しているため、集電板と集電板被覆層との間、および端部双極板と双極板被覆層との間には水分の入り込む隙間がないので、当該板と層との間に実質的に電食は生じない。
【００２５】
＜４＞前記集電板と前記端部双極板とが接触する電池用セルスタックとして、前記集電板被覆層は、錫または錫合金の層であり、前記双極板被覆層は、錫または錫合金の層である形態を挙げることができる。
【００２６】
両被覆層を錫または錫合金で構成することで、集電板と端部双極板との間の腐食電位差（即ち、各板に形成される被覆層間の腐食電位差）を非常に低く抑えることができる。特に、両被覆層が同じ材料で構成されていれば、集電板と端部双極板との間の腐食電位差を実質的に０Ｖとすることができる。また、錫は、導電性に優れかつ低融点である点で、各板の被覆層に好適である。特に、端部双極板は炭素材を含むプラスチックで形成されることが一般的であるため（端部双極板以外の双極板も同様）、低融点の錫であれば、端部双極板を損傷することなく双極板被覆層を形成することができる。
【００２７】
＜５＞実施形態に係る電池用セルスタックとして、前記集電板と前記端部双極板との間に介在され、前記集電板と前記端部双極板に接触する導電性のクッション材を備え、前記クッション材は、前記端部双極板との間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となる材料で構成されたメッシュ、箔、またはフェルトから選択される少なくとも一つである形態を挙げることができる。その場合、前記集電板は、その表面における前記クッション材に対向する部分に形成される集電板被覆層を備え、前記集電板被覆層は、前記クッション材との間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となる材料で構成されており、前記集電板と前記クッション材とが前記集電板被覆層を介して接触している形態とする。
【００２８】
メッシュ、箔、またはフェルトであるクッション材は、変形能を備える。そのため、電池用セルスタックの内部の圧力が変化しても、端部双極板に対する集電板の導通を確保し易い。それは、内部圧力の変化によって集電板と端部双極板との間の距離が開いても、変形能を有する導電性のクッション材が端部双極板と集電板との間の導通を確保するからである。
【００２９】
また、上記構成では、クッション材と端部双極板との間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となるようにクッション材の材料を端部双極板の材料に応じて選択し、クッション材と集電板被覆層との間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となるように集電板被覆層の材料をクッション材の材料に応じて選択している。その結果、集電板と端部双極板との間における二つの部材間の腐食電位差を全て０．３５Ｖ以下とすることができる。
【００３０】
＜６＞前記クッション材を備える電池用セルスタックとして、前記クッション材は、導電材として炭素材を含み、前記集電板被覆層は、炭素材の層である形態を挙げることができる。
【００３１】
炭素材としては、黒鉛、カーボンブラック、導電性のダイヤモンドライクカーボンなどを挙げることができる。上記構成とすることで、集電板とクッション材との間の腐食電位差（即ち、集電板被覆層とクッション材との間の腐食電位差）を実質的に０Ｖとすることができる。また、クッション材が炭素材を主成分とすることで、同じく炭素材を導電材として含むことが多い端部双極板と、クッション材と、の間の腐食電位差を０Ｖに近づけることができる。
【００３２】
＜７＞実施形態に係る電池用セルスタックとして、前記集電板と前記端部双極板との間で、前記集電板と前記集電板に接触する部材との間の腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下である形態を挙げることができる。
【００３３】
接触する二つの部材間の腐食電位差が大きい場合、両部材間に電食が生じ易いため、常識的には集電板と端部双極板との間の電気抵抗値が上昇し易いと考えられる。しかし、本発明者の検討によれば、集電板と集電板に接触する部材との間の腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下である場合、接触する二つの部材間に電食が生じるものの、集電板と端部双極板との間の電気抵抗値が上昇し難いことが分かった。以降、このような電池用セルスタックを、電食許容型の電池用セルスタックと呼ぶ場合がある。
【００３４】
＜８＞電食許容型の電池用セルスタックとして、前記集電板と前記端部双極板とが直接接触している形態を挙げることができる。その場合、前記集電板と前記端部双極板は、これらの間の腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下となる材料で構成される形態とする。
【００３５】
上記構成では、集電板と端部双極板との間にクッション材を設けることなく、また集電板と端部双極板に被覆層を形成することもないため、上記構成は生産性に優れる。
【００３６】
＜９＞前記集電板と前記端部双極板とが直接接触する電食許容型の電池用セルスタックとして、前記集電板は、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、銀、銀合金、チタン、チタン合金、またはステンレスで構成される形態を挙げることができる。
【００３７】
上記元素または合金は、所定の導電性を有するため、集電板の材料として好ましい。
【００３８】
＜１０＞電食許容型の電池用セルスタックとして、メッシュ、箔、およびフェルトから選択される少なくとも一つで構成され、前記集電板と前記端部双極板との間に介在され、前記集電板と前記端部双極板に接触する導電性のクッション材を備える形態を挙げることができる。その場合、前記集電板と前記クッション材は、これらの間の腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下となる材料で構成される形態とする。
【００３９】
メッシュ、箔、またはフェルトで構成され、変形能を備えるクッション材を用いることで、端部双極板に対する集電板の導通を確保し易い。それは、内部圧力の変化によって集電板と端部双極板との間の距離が開いても、変形能を有する導電性のクッション材が端部双極板と集電板との間の導通を確保するからである。
【００４０】
＜１１＞前記クッション材を備える電食許容型の電池用セルスタックとして、前記集電板は、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、銀、銀合金、チタン、チタン合金、またはステンレスで構成される形態を挙げることができる。
【００４１】
上記元素または合金は、所定の導電性を有するため、集電板の材料として好ましい。
【００４２】
＜１２＞実施形態のレドックスフロー電池は、上記実施形態の電池用セルスタックと、電池用セルスタックに正極用電解液を循環させる正極用循環機構と、電池用セルスタックに負極用電解液を循環させる負極用循環機構と、を備える。
【００４３】
レドックスフロー電池は、電解液の循環・非循環を繰り返して充放電を行う電池であり、レドックスフロー電池に備わる電池用セルスタックの内部の圧力が、電池の運転を通じて変化する。そして、その内部圧力の変化に伴い、電池用セルスタックの内部（特に、集電板近傍）に、大気中の水分が侵入する可能性が高い。ここで、実施形態のレドックスフロー電池に備わる実施形態の電池用セルスタックは、上述したように、充放電を繰り返しても集電板と端部双極板との間の電気抵抗値が上昇し難い電池用セルスタックである。そのため、この電池用セルスタックを用いたレドックスフロー電池は、充放電を繰り返しても性能の低下が生じ難いレドックスフロー電池となる。
【００４４】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、実施形態に係るレドックスフロー電池（ＲＦ電池）の実施形態を説明する。なお、本発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
【００４５】
＜実施形態１−１＞
本実施形態に係るＲＦ電池は、ＲＦ電池に備わる電池用セルスタックの一部に特徴がある。それ以外の構成は、図６を用いて説明した従来型のＲＦ電池１と同様、電池用セルスタックに正極用電解液を循環させるためのポンプ１１２、導管１０８、１１０、タンク１０６を有する正極用循環機構と、電池用セルスタックに負極用電解液を循環させるためのポンプ１１３、導管１０９、１１１、タンク１０７を有する負極用循環機構とを備える。従って、本実施形態では、従来型の電池用セルスタックとの相違点を中心に説明し、従来と同様の構成については、図６，７と同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
≪セルスタック≫
図１に示す電池用セルスタック２は、図７を参照した従来の電池用セルスタック２００と同様に、正極電極１０４と隔膜１０１と負極電極１０５を備えるセル１００と、セルフレーム１２０と、を交互に積層した積層体を備える。その積層体の両側には、複数のセル１００と外部機器との間で電気を入出力するための集電板１０，１０が配され、さらにその外側には給排板１９０，１９０とエンドプレート２１０，２２０が設けられている。これら積層体と、集電板１０，１０と、給排板１９０，１９０と、エンドプレート２１０，２２０と、が締付機構２３０で締め付けられることで、電池用セルスタック２が構成される。締付機構２３０は、例えば、締付軸２３１と、締付軸２３１の両端に螺合されるナット２３２，２３３と、ナット２３２とエンドプレート２１０の間に介在される圧縮バネ２３４と、で構成されている。
【００４７】
この電池用セルスタック２における従来との主な相違点は、次の二つである。
１．電池用セルスタック２と外部機器との間で電気の入出力を行なう集電板１０に集電板被覆層１０ｓが形成され、積層される複数の双極板１２１のうち、積層方向の両端に位置する端部双極板１１ｂに双極板被覆層１１ｓが形成されている（図中の丸囲みを参照）。
２．集電板被覆層１０ｓと双極板被覆層１１ｓとの間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となるように、両被覆層１０ｓ，１１ｓの材料が選択されていること。
以下、集電板被覆層１０ｓを含む集電板１０、および双極板被覆層１１ｓを含む端部双極板１１ｂの構成を詳細に説明し、次いで両被覆層１０ｓ，１１ｓの材料の選択について言及する。
【００４８】
［集電板］
集電板１０は、端部双極板１１ｂを介して外部機器とセル１００との間の電気の入出力を行う導電部材である。この集電板１０には、例えばインバータなどの外部機器に接続するための端子（図示せず）が備えられている。集電板１０の材料は、導電率の高い金属材料からなることが好ましく、具体的には、銅あるいは銅合金が挙げられる。その他、集電板１０は、金、銀、鉄、ニッケル、クロム、錫、アルミニウム、チタンあるいはこれらのいずれかの元素を主成分とする合金で構成することもできる。高い導電率と高い強度とが求められる集電板１０には銅を用いることが好ましい。
【００４９】
［［集電板被覆層］］
集電板１０は、その表面における端部双極板１１ｂに対向する部分に集電板被覆層１０ｓを備える（図中の丸囲みを参照）。集電板被覆層１０ｓは、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の腐食電位差を０．３５Ｖ以下にするための導電性の層である。この点については後述する。
【００５０】
集電板被覆層１０ｓの材料には、導電性に優れる材料を用いる。その材料としては、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、錫、アルミニウム、チタン、あるいはこれらのいずれかの元素を主成分とする合金などを選択することができる。あるいは、黒鉛、カーボンブラック、ダイヤモンドライクカーボンなどの炭素材で集電板被覆層１０ｓを形成することもできる。但し、これらの材料は導電性に着目して列挙されたものであり、本実施形態の電池用セルスタック２では、後述する双極板被覆層１１ｓの材料と無関係に選択することはできない。詳しくは、『集電板被覆層と双極板被覆層の材料選択』の項目で説明する。
【００５１】
集電板被覆層１０ｓの厚さは、０．１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であればより好ましい。厚さが０．１μｍ以上あれば、集電板１０との導通を確保し易い。一方、厚さが１０００μｍ以下であれば、電池の充放電の繰り返しに伴う電池用セルスタック２内の圧力変化や、エンドプレート２１０，２２０による締め付ける内向きの圧力、および内向きの圧力の反作用として生じる反発力に対して、集電板被覆層１０ｓの剥離や割れが生じ難い。
【００５２】
集電板被覆層１０ｓの形成手段として、集電板１０に密着した集電板被覆層１０ｓを形成できる方法が好ましい。例えば、電気メッキ法、無電解メッキ法、溶射法、スパッタリング、または真空蒸着法によって集電板被覆層１０ｓを形成することができる。これらの方法を用いることで、集電板１０の導電性材料と集電板被覆層１０ｓとを強固に密着させることができ、電池の繰り返し充放電に対して、集電板被覆層１０ｓが集電板１０から剥離することなく、両者の導通を長期に亘って確保し続けることができる。特に、集電板被覆層１０ｓをメッキ法で形成すると、集電板１０と集電板被覆層１０ｓとの密着性が高く、好ましい。
【００５３】
［端部双極板］
端部双極板１１ｂは、既に述べたように、積層される複数の双極板１２１のうち、積層方向の両端に位置する双極板１２１であり、上記集電板１０に導通される部材である。即ち、端部双極板１１ｂはプラスチック製の枠体１１ｆの内側に装着された端部セルフレーム１１の形態で用いられることが一般的である。紙面左側にある端部双極板１１ｂの紙面右側の面は、セル１００を構成する正極電極１０４に接触し、その端部双極板１１ｂの紙面左側の面は、紙面左側にある集電板１０に接触・導通されている。また、紙面右側にある端部双極板１１ｂの紙面左側の面は、セル１００を構成する負極電極１０５に接触し、その端部双極板１１ｂの紙面右側の面は、紙面右側にある集電板１０に接触・導通されている。
【００５４】
端部双極板１１ｂの材料は、導電性に優れることが好ましく、加えて耐酸性および可撓性を有することがより好ましい。例えば、炭素材を含有する導電性材料からなることが挙げられ、具体的には、黒鉛と塩素化有機化合物とからなる導電性プラスチックが挙げられる。その黒鉛の一部をカーボンブラックとダイヤモンドライクカーボンの少なくとも一方に置換した導電性プラスチックでもよい。この塩素化有機化合物には、塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化パラフィンなどが挙げられる。このような材料から端部双極板１１ｂを構成することで、電気抵抗を小さく、かつ耐酸性および可撓性に優れる端部双極板１１ｂとすることができる。
【００５５】
［［双極板被覆層］］
端部双極板１１ｂは、その表面における集電板１０に対向する部分に形成される双極板被覆層１１ｓを備える（図中の丸囲みを参照）。双極板被覆層１１ｓは、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の腐食電位差を０．３５Ｖ以下にするための導電性の層である。この点については後述する。
【００５６】
双極板被覆層１１ｓの材料としては、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、錫、アルミニウム、チタン、あるいはこれらのいずれかの元素を主成分とする合金などを選択することができる。但し、その選択にあたっては、後述するように、金属層被覆層１０ｓの材料を考慮する必要がある。
【００５７】
双極板被覆層１１ｓの厚さは、０．１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であればより好ましい。厚さが０．１μｍ以上あれば、双極板１１ｂとの導通を確保し易い。一方、厚さが１０００μｍ以下であれば、電池の繰り返し充放電や、エンドプレート２１０、２２０による締め付ける内向きの圧力、および内向きの圧力の反作用として生じる反発力に対して、双極板被覆層１１ｓの剥離や割れが生じ難い。
【００５８】
双極板被覆層１１ｓの形成手段として、端部双極板１１ｂに密着した双極板被覆層１１ｓを形成できる方法が好ましい。例えば、電気メッキ法、無電解メッキ法、溶射法、スパッタリング、または真空蒸着法によって双極板被覆層１１ｓを形成することができる。これらの方法を用いることで、端部双極板１１ｂの導電性材料と双極板被覆層１１ｓとを強固に密着させることができ、電池の繰り返し充放電に対して、双極板被覆層１１ｓが端部双極板１１ｂから剥離することなく、両者の導通を長期に亘って確保し続けることができる。特に、双極板被覆層１１ｓを溶射法で形成すると、端部双極板１１ｂの構成材料のうち、端部双極板１１ｂに含まれる黒鉛やカーボンブラックなどの導電性材料と双極板被覆層１１ｓとがより密着し易いという利点がある。また、溶射法は、部材の一部分に被覆を形成することに向いているため、端部双極板１１ｂの一面側にのみ形成される双極板被覆層１１ｓの形成に好適である。
【００５９】
［集電板被覆層と双極板被覆層の材料選択］
集電板被覆層１０ｓの材料と双極板被覆層１１ｓの材料は、両被覆層１０ｓ，１１ｓ間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下、好ましくは０．３Ｖ以下、より好ましくは０．２Ｖ以下、最も好ましくは０Ｖとなるように選択する。腐食電位差とは、人工海水中における一方の材料の電位と他方の材料の電位との電位差である。人工海水中における標準水素電極に対する電位を以下に例示する。
・クロム…                  約−０．９１Ｖ〜約−０．７４Ｖ
・アルミニウム１１００…    約−０．７４Ｖ〜約−０．７２Ｖ
・錫…                      約−０．５８Ｖ
・ニッケル…                約−０．２２Ｖ〜約−０．１７Ｖ
・銅１１０…                約−０．２２Ｖ
・銀…                      約−０．１８Ｖ〜約−０．１４Ｖ
・チタン２…                約−０．１８Ｖ〜約−０．１６Ｖ
・ステンレス３０４          約−０．１７Ｖ〜約−０．１２Ｖ
・金…                      約０．０８Ｖ〜約０．１２Ｖ
・白金…                    約０．１８Ｖ〜約０．２４Ｖ
・黒鉛（炭素材）…          約０．２６Ｖ〜約０．３２Ｖ
【００６０】
ここで、集電板被覆層１０ｓの材料と双極板被覆層１１ｓの材料とを同じにすれば、両被覆層１０ｓ，１１ｓ間の腐食電位差を実質的に０Ｖとすることができる。特に、集電板被覆層１０ｓの材料と双極板被覆層１１ｓの材料を共に錫とすることが好ましい。錫は、導電性に優れ、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の導通を良好に維持することができる。
【００６１】
被覆層１０ｓ，１１ｓを錫で構成する場合、形成の容易さ、密着性の高さを考慮して、集電板被覆層１０ｓはメッキによって形成し、双極板被覆層１１ｓは溶射によって形成することが好ましい。ここで、錫は低融点であるため、プラスチックを含む端部双極板１１ｂを損傷することなく、双極板被覆層１１ｓを形成することができる。
【００６２】
もちろん、集電板被覆層１０ｓの材料と、双極板被覆層１１ｓの材料とは、異なっていても良い（両被覆層１０ｓ，１１ｓ間の腐食電位差は０．３５Ｖ以下）。例えば、両被覆層１０ｓ，１１ｓの一方と他方をそれぞれ、金と銀、ニッケルと銀等とすることができる。
【００６３】
［効果］
以上説明した電池用セルスタック２によれば、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間に外部環境から水分が侵入しても、集電板１０と端部双極板１１ｂに電食が生じ難い。それは、集電板１０に形成される集電板被覆層１０ｓと、端部双極板１１ｂに形成される双極板被覆層１１ｓと、の間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下であるからである。特に、両層１０ｓ，１１ｓを錫とした場合、実質的に電食が発生することを回避することができる。
【００６４】
また、電池用セルスタック２によれば、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間に電食が発生し難くなっているため、電食に起因する集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の電気抵抗値の上昇が生じ難い。例えば、電池用セルスタック２を用いて下記条件１〜３を満たす加速試験を行った場合、加速試験を行った後における集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の電気抵抗値を、同加速試験を行う前における集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の電気抵抗値の１．０５倍以下に抑えることができる。即ち、加速試験の前後で両板１０，１１ｂ間の電気抵抗値の上昇率を５％以下とすることができる。このような電池用セルスタック２であれば、充放電の繰り返しに伴うＲＦ電池の性能の低下を抑制できる。
条件１…１分かけて所定圧力に加圧した後、その所定圧力で１分保持し、１分かけて大気圧に戻すことを１サイクルとする。
条件２…上記所定圧力は、大気圧＋０．１ＭＰａとする。
条件３…サイクル数は１８とする。
【００６５】
＜実施形態１−２＞
実施形態１−２では、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間にさらにクッション材１２を備える電池用セルスタック３を図２に基づいて説明する。
【００６６】
≪電池用セルスタック≫
本実施形態の電池用セルスタック３は、実施形態１の電池用セルスタック２とは次の点で異なる。
・クッション材１２を備える。
・端部双極板１１ｂの表面には双極板被覆層が形成されていない（なお、集電板１０の表面には集電板被覆層１０ｓが形成されている）。
【００６７】
また、電池用セルスタック３では、クッション材１２と集電板被覆層１０ｓとの間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となるようにクッション材１２と集電板被覆層１０ｓの材料が選択されると共に、クッション材１２と端部双極板１１ｂとの間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となるようにクッション材１２と端部双極板１１ｂの材料が選択されている。以下、材料を含むクッション材の構成を説明し、次いでクッション材１２と端部双極板１１ｂの材料の選択にも言及する。
【００６８】
［クッション材］
クッション材１２は、電池用セルスタック３内の圧力が変化した場合でも、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の導通を良好に維持するための部材であって、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間に介在されている。
【００６９】
このクッション材１２は、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の導通を良好に維持するための変形能を有する。この変形能とは、セル１００内が負圧となった場合でも、クッション材１２が集電板１０と端部双極板１１ｂの両者に接触するように両者の動きに追従する変形が可能な弾性を有することを指す。なお、ここでいう負圧は、大気圧（≒０．１ＭＰａ）を基準（０）としたとき、−０．０２ＭＰａ（≒０．０８ＭＰａ）程度である。
【００７０】
このクッション材１２の形態としては、例えば、メッシュ、箔、またはフェルトであることが好ましい。メッシュ、箔、またはフェルトは、厚み方向への圧縮に対して弾性を有するため、上述した変形能を備える。メッシュ、箔、およびフェルトのうち、二つ以上を組み合わせてクッション材１２とすることもできる。
【００７１】
クッション材１２は、導電材として炭素材を含有することが好ましい。本実施形態ではクッション材１２は、端部双極板１１ｂに直接接触する構成であるからである。既に述べたように、端部双極板１１ｂは、炭素材を含む導電性プラスチックで構成されることが多い。そのため、クッション材１２の導電材を炭素材とすることが、クッション材１２と端部双極板１１ｂとの間の腐食電位差を０．３５Ｖ以下とすることに有効である。
【００７２】
クッション材１２の厚さは、１μｍ以上５０００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上１００μｍ以下であることが特に好ましい。この厚さが、１μｍ以上あることで、負圧下においても端部双極板１１ｂと集電板１０との導通面積を多くすることができる。一方、この厚さが、５０００μｍ以下であることで、集電板１０と端部双極板１１ｂとの導通を十分確保することができる。
【００７３】
［集電板被覆層とクッション材の材料選択］
集電板被覆層１０ｓの材料とクッション材１２の材料とは、両者１０ｓ，１２間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となるように選択する。例えば、集電板被覆層１０ｓを炭素材で構成することで、集電板被覆層１０ｓとクッション材１２との間の腐食電位差を実質的に０Ｖにすることができる。その場合、炭素材で構成される集電板被覆層１０ｓは、メッキや気相法を利用して形成することが好ましい。
【００７４】
［効果］
以上説明した電池用セルスタック３によれば、集電板１０とクッション材１２との間、クッション材１２と端部双極板１１ｂとの間に外部環境から水分が侵入しても、これらの間に電食が生じ難い。特に、集電板被覆層１０ｓとクッション材１２を炭素材とした場合、実質的に電食が発生することを回避することができる。
【００７５】
また、電池用セルスタック３の構成でも、充放電の繰り返しに伴う集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の電気抵抗値の上昇を抑制することができる。それは、集電板１０とクッション材１２との間、およびクッション材１２と端部双極板１１ｂとの間の腐食電位差がいずれも０．３５Ｖ以下となっており、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間で、電気抵抗値の上昇の原因となる電食が発生し難くなっているからである。
【００７６】
＜実施形態１−３＞
実施形態１−１において被覆層１０ｓ，１１ｓを形成することなく、集電板１０と端部双極板１１ｂの材料の選択のみで、部材１０，１１ｂ間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となるようにしても良い。また、実施形態２において集電板被覆層１０ｓを形成することなく、集電板１０とクッション材１２の材料の選択のみで、部材１０，１２間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下となるようにしても良い。
【００７７】
＜実施形態２−１＞
実施形態２−１では、集電板１０と端部双極板１１ｂとの腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下である電池用セルスタック４を、図３に基づいて説明する。
【００７８】
［集電板］
電池用セルスタック４に備わる集電板１０は、実施形態１−１の集電板１０の説明の際に挙げた材料、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、錫、アルミニウム、チタンあるいはこれらのいずれかの元素を主成分とする合金で構成することができる。但し、材料の選択にあたっては、端部双極板１１ｂの材料と無関係に選択することはできない。詳しくは、『集電板と端部双極板の材料選択』の項目で説明する。
【００７９】
［端部双極板］
電池用セルスタック４に備わる端部双極板１１ｂも、実施形態１−１の端部双極板１１ｂの説明に際に挙げた材料、例えば、炭素材を含む導電性プラスチックなどで構成することができる。この端部双極板１１ｂと、上述した集電板１０は、図３の左下の丸囲み拡大図に示すように、被覆層を有していない。
【００８０】
［集電板と端部双極板の材料選択］
集電板１０の材料と端部双極板１１ｂの材料は、両者１０，１１ｂ間の腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下となる材料とする。ここで、端部双極板１１ｂは、炭素材を含む導電性プラスチックで構成することが一般的なため、炭素材の人工海水中での電位に応じて、集電板１０の材料を選択すると良い。実施形態１−１の『集電板被覆層と双極板被覆層の材料選択』に示す人工海水中での電位列を参照すれば、炭素材の人工海水中での電位は約０．２６Ｖ〜約０．３２Ｖであるので、集電板１０は、その人工海水中での電位が約−０．２９Ｖ〜−０．１３Ｖの材料、例えば銅または銅合金で構成すると良い。その他、ニッケル、銀、チタンあるいはこれらを含む合金、またはステンレスなども、人工海水中での電位は−０．２Ｖ前後である。
【００８１】
［効果］
以上説明した電池用セルスタック４では、腐食電位差が大きい集電板１０と端部双極板１１ｂとの間に電食が発生する。しかし、理由は定かではないが、その電食部は、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の電気抵抗値を殆ど上昇させることがない。実際、電池用セルスタック４を用いて、実施形態１−１の『効果』の欄に示す加速試験を行った場合、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の電気抵抗値の上昇率が５％以下になる。このような電池用セルスタック４を適用したＲＦ電池は、充放電の繰り返しによって性能が低下し難いＲＦ電池となる。
【００８２】
＜実施形態２−２＞
実施形態２−１の構成に加えてさらに集電板１０と端部双極板１１ｂとの間にクッション材１２を設けた電池用セルスタック５を、図４に基づいて説明する。
【００８３】
［クッション材］
電池用セルスタック５に備わるクッション材１２は、実施形態１−２のクッション材１２の説明の際に挙げた材料、例えば、炭素材を含有するメッシュ、箔、あるいはフェルトで構成することができる。端部双極板１１ｂは、炭素材を含む導電性プラスチックで構成されることが多いため、クッション材１２を炭素材で構成すると、クッション材１２と端部双極板１１ｂとの間の腐食電位差を実質的に０Ｖとすることができる。
【００８４】
［集電板の材料選択］
上記クッション材１２に対して、集電板１０は、クッション材１２との間の腐食電位差が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下となる材料で構成する。例えば、集電板１０は、人工海水中での電位が−０．２Ｖ前後である銅または銅合金で構成すると良い。その他、ニッケル、銀、チタンあるいはこれらを含む合金、またはステンレスなども人工海水中での電位が−０．２Ｖ前後である。
【００８５】
［効果］
以上説明した電池用セルスタック５では、腐食電位差は実質的に０Ｖであるクッション材１２と端部双極板１１ｂとの間に電食が発生しないものの、腐食電位差が大きい集電板１０とクッション材１２との間には電食が発生する。しかし、その電食部は、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の電気抵抗値を殆ど上昇させることがない。実際、電池用セルスタック５を用いて、実施形態１−１の『効果』の欄に示す加速試験を行った場合、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の電気抵抗値の上昇率が５％以下になる。このような電池用セルスタック５を適用したＲＦ電池は、充放電の繰り返しによって性能が低下し難いＲＦ電池となる。
【００８６】
＜試験例１＞
試験例１として、実施形態型の電池用セルスタックと従来型の電池用セルスタックとを作製し、各電池用セルスタックに対してＲＦ電池の運転状態を模した加速試験を行なった。各電池用セルスタックの構成は以下の通りである。
【００８７】
≪実施形態型Ｉ≫
実施形態型Ｉの電池用セルスタックは、集電板１０と端部双極板１１ｂの構造が図１に示す電池用セルスタック２と同様の構造を備える単セル構造の試験用のセルスタックである。単セル構造とは、一対の端部セルフレーム１１，１１の間に正極電極１０４と負極電極１０５とを一つずつ挟み込み（隔膜１０１は設けず）、両端部セルフレーム１１，１１をエンドプレート２１０，２２０で締め付けた構造である。端部フレーム１１，１１間は、シール構造で封止されている。この実施形態型Ｉの電池用セルスタックの集電板１０は銅板、端部双極板１１ｂは炭素材を含む導電性プラスチック板とし、集電板被覆層１０ｓは錫メッキ層、双極板被覆層１１ｓは錫溶射層とした。
【００８８】
≪実施形態型ＩＩ≫
実施形態型ＩＩの電池用セルスタックは、図４に示す電池用セルスタック５と同様に、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間にクッション材１２を配置した単セル構造の試験用のセルスタックである。この実施形態型ＩＩの電池用セルスタックの集電板１０は銅板、端部双極板１１ｂ（および中間双極板１２１）はカーボンを含む導電性プラスチック板、クッション材１２はカーボンフェルトとした。集電板１０および端部双極板１１ｂはいずれも被覆層を有していない。
【００８９】
≪従来型≫
従来型の電池用セルスタックは、図２に示す電池用セルスタック３の構成に類似する構成、即ち集電板１０と端部双極板１１ｂとの間にクッション材１２を設けた単セル構造の試験用のセルスタックである。但し、従来型の電池用セルスタックにおける集電板１０は銅板、端部双極板１１ｂ（中間双極板１２１）はカーボンを含む導電性プラスチック板、クッション材１２はカーボンフェルト、集電板１０の集電板被覆層１０ｓは錫メッキ層であり、端部双極板１１ｂの表面には錫の溶射層を設けた。
【００９０】
≪加速試験≫
上記構成を備える電池用セルスタックの電解液の流路に窒素ガスを送り込み、電池用セルスタックの内部を窒素ガスで加圧することと、加圧状態から大気圧に減圧することと、を交互に繰り返し、電池用セルスタックへの電解液の循環と循環の停止（即ち、ＲＦ電池の運転状態）を模した。具体的には、１分かけて大気圧プラス０．１ＭＰａとなるまで加圧を行ない、１分保持した後、１分かけて大気圧に戻すことを一サイクルとし、このサイクルを１８回繰り返した。また、各サイクルの終わりに、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の単位面積当たりの電気抵抗（以下、端部抵抗）を測定した。端部抵抗は、集電板１０と端部双極板１１ｂとに端子を接続し、両端子間の抵抗を測定することで得た。加速試験の結果を、図５のグラフに示す。
【００９１】
図５のグラフの横軸は加減圧の回数、縦軸は端部抵抗を示す。『＊』印は実施形態型Ｉの電池用セルスタックの端部抵抗の値を、白三角印は実施形態型ＩＩの電池用セルスタックの端部抵抗の値を、黒丸印は従来型の電池用セルスタックにおける端部抵抗の値を示す。なお、図５における端部抵抗は、加速試験を開始する前の実施形態型Ｉの電池用セルスタックの端部抵抗を『１』として示している。
【００９２】
≪結果≫
以上の加速試験を行った結果、実施形態型Ｉ，ＩＩの電池用セルスタックでは、加減圧を繰り返しても端部抵抗の値がほとんど上昇しなかった。具体的には加速試験の前後で端部抵抗の値の上昇率が５％以下、特に実施形態型Ｉの電池用セルスタックでは端部抵抗の値の上昇率がマイナス（加速試験前よりも後の方が端部抵抗の値が低い）であった。これに対して、従来型の電池用セルスタックでは、加減圧を繰り返すたびに端部抵抗の値が上昇する傾向にあり、加速試験の前後で端部抵抗の値の上昇率は２０％以上であった。このような結果を受けて、各電池用セルスタックを分解したところ、実施形態型Ｉの電池用セルスタックでは、集電板１０と端部双極板１１ｂのいずれにも電食が生じていないことが確認された。一方、実施形態型ＩＩの電池用セルスタックと従来型の電池用セルスタックでは、集電板１０に電食が生じていることが確認された。
【００９３】
上記実施形態型Ｉの試験結果から、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の腐食電位差が０．３５Ｖ以下であれば、集電板１０近傍の電食を効果的に抑制でき、その結果として充放電の繰り返しに伴うＲＦ電池の電池性能の低下を抑制できることが明らかになった。また、上記実施形態型ＩＩの試験結果から、集電板１０と端部双極板１１ｂとの間の腐食電位差（正確には、集電板１０とクッション材１２との間の腐食電位差）が０．４５Ｖ以上０．５５Ｖ以下である場合、集電板１０の近傍に電食が生じるにも関わらず、端部抵抗の値が殆ど上昇しないことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の電池用セルスタックは、ＲＦ電池の構築に好適に利用可能である。その他、本発明の電池用セルスタックは、燃料電池や鉛蓄電池などの他の電池の構築にも利用可能である。また、本発明のＲＦ電池は、太陽光発電、風力発電などの新エネルギーの発電に対して、発電出力の変動の安定化、発電電力の余剰時の蓄電、負荷平準化などを目的とした蓄電池として利用できる他、一般的な発電所に併設されて、瞬低・停電対策や負荷平準化を目的とした大容量の蓄電池としても利用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１  レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
２，３，４，５  電池用セルスタック
１０  集電板
１０ｓ  集電板被覆層
１１  端部セルフレーム  １１ｂ  端部双極板  １１ｆ  枠体
１１ｓ  双極板被覆層
１２  クッション材
１００  セル  １０１  隔膜  １０２  正極セル  １０３  負極セル
１０４  正極電極  １０５  負極電極  １０６  正極電解液用タンク
１０７  負極電解液用タンク  １０８，１０９，１１０，１１１  導管
１１２，１１３  ポンプ
１２０  セルフレーム  １２１  双極板  １２２  枠体
１２３，１２４  給液用マニホールド  １２５，１２６  排液用マニホールド
１２７  シール部材
１９０  給排板  ２１０，２２０  エンドプレート
２００  従来の電池用セルスタック  ２００ｓ  サブスタック
２３０  締付機構  ２３１  締付軸  ２３２、２３３  ナット  ２３４  圧縮バネ
【図１】
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【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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