(57)【要約】従来技術においては、高いエネルギー密度のフロー電池の実現が望まれる。本開示の一様態におけるフロー電池は、充電メディエータと放電メディエータとが溶解した第１液体と、前記第１液体に浸漬される第１電極と、前記第１液体に浸漬される第１活物質と、を備え、前記充電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、低く、前記放電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、高い、フロー電池。
2018016249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電メディエータと放電メディエータとが溶解した第１液体と、
前記第１液体に浸漬される第１電極と、
前記第１液体に浸漬される第１活物質と、
を備え、
前記充電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、低く、
前記放電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、高い、
フロー電池。
【請求項２】
前記第１液体には、リチウムが溶解され、
前記第１活物質は、前記リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であり、
充電時においては、前記充電メディエータは前記第１電極上において還元され、かつ、前記第１電極上において還元された前記充電メディエータは前記第１活物質により酸化されるとともに前記第１活物質は前記リチウムを吸蔵し、
放電時においては、前記リチウムを吸蔵した前記第１活物質は前記放電メディエータを還元するとともに前記第１活物質は前記リチウムを放出し、かつ、前記第１活物質により還元された前記放電メディエータは前記第１電極上において酸化される、
請求項１に記載のフロー電池。
【請求項３】
前記充電時においては、前記放電メディエータは前記第１電極上において還元され、
前記放電時においては、前記充電メディエータは前記第１電極上において酸化される、
請求項２に記載のフロー電池。
【請求項４】
前記充電メディエータと前記放電メディエータとは、縮合芳香族化合物であり、
前記縮合芳香族化合物が溶解した前記第１液体は、リチウムの溶媒和電子を放出させ、前記リチウムをカチオンとして溶解する性質を有する、
請求項１から３のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項５】
前記第１活物質は、黒鉛を含み、
前記充電メディエータは、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項４に記載のフロー電池。
【請求項６】
前記第１活物質は、黒鉛を含み、
前記放電メディエータは、２，２’−ビピリジル、ｔｒａｎｓ−スティルベン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項４または５に記載のフロー電池。
【請求項７】
前記第１活物質は、亜鉛を含み、
前記充電メディエータは、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ベンジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項４に記載のフロー電池。
【請求項８】
前記第１活物質は、亜鉛を含み、
前記放電メディエータは、２，２’−ビピリジル、ｔｒａｎｓ−スティルベン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項４または７に記載のフロー電池。
【請求項９】
前記第１活物質は、スズまたはゲルマニウムを含み、
前記充電メディエータは、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、２，２’−ビピリジル、ｔｒａｎｓ−スティルベン、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項４に記載のフロー電池。
【請求項１０】
前記第１活物質は、スズまたはゲルマニウムを含み、
前記放電メディエータは、ベンゾフェノン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項４または９に記載のフロー電池。
【請求項１１】
前記第１活物質は、アルミニウムまたはケイ素を含む、
前記充電メディエータは、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ｔｒａｎｓ−スティルベン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項４に記載のフロー電池。
【請求項１２】
前記第１活物質は、アルミニウムまたはケイ素を含む、
前記放電メディエータは、２，２’−ビピリジル、ベンゾフェノン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種である、
請求項４または１１に記載のフロー電池。
【請求項１３】
第２液体と、
前記第１電極の対極であり、前記第２液体に浸漬される第２電極と、
電解質塩と、
をさらに備え、
前記電解質塩は、前記第１液体と前記第２液体とのうちの少なくとも一方に溶解しており、
前記第１液体における前記電解質塩の濃度は、前記第１液体における前記充電メディエータの濃度以下である、
請求項１から１２のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項１４】
前記第１液体における前記電解質塩の濃度は、前記第１液体における前記放電メディエータの濃度以下である、
請求項１３に記載のフロー電池。
【請求項１５】
前記第１電極および前記第１液体と前記第２電極および前記第２液体との間を隔離する隔離部を、さらに備え、
前記第１液体における前記電解質塩の濃度は、前記第２液体における前記電解質塩の濃度よりも、低い、
請求項１３または１４に記載のフロー電池。
【請求項１６】
前記電解質塩は、前記第２液体に溶解しており、前記第１液体に溶解していない、
請求項１５に記載のフロー電池。
【請求項１７】
前記電解質塩は、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、からなる群より選ばれる少なくとも１つである、
請求項１３から１６のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項１８】
前記第１液体には、電解質塩が溶解し、
前記電解質塩は、ＬｉＰＦ６である、
請求項１から１２のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項１９】
前記第１液体は、テトラヒドロフラン、２メチル−テトラヒドロフラン、１，２ジメトキシエタン、２，５−ジメチルテトラヒドロフラン、ジエトキシエタン、ジブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、３メチルスルホラン、テトラヒドロフルフリルアミン、からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、
請求項１から１８のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項２０】
第１循環機構をさらに備え、
前記第１循環機構は、前記第１電極と前記第１活物質との間で、前記第１液体を循環させる、
請求項１から１９のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項２１】
前記第１循環機構は、第１収容部を備え、
前記第１活物質と前記第１液体とは、前記第１収容部に、収容され、
前記第１循環機構は、前記第１電極と前記第１収容部との間で、前記第１液体を循環させ、
前記第１収容部において前記第１活物質と前記第１液体とが接触することにより、前記第１活物質による前記充電メディエータの酸化反応と、前記第１活物質による前記放電メディエータの還元反応と、のうちの少なくとも一方が行われる、
請求項２０に記載のフロー電池。
【請求項２２】
前記第１循環機構は、前記第１活物質の透過を抑制する第１透過抑制部を備え、
前記第１透過抑制部は、前記第１液体が前記第１収容部から前記第１電極に流出する経路に、設けられる、
請求項２１に記載のフロー電池。
【請求項２３】
第２電極側メディエータが溶解した第２液体と、
前記第１電極の対極であり、前記第２液体に浸漬される第２電極と、
前記第２液体に浸漬される第２活物質と、
前記第１電極および前記第１液体と前記第２電極および前記第２液体との間を隔離する隔離部と、
をさらに備え、
前記第２電極側メディエータは、前記第２電極により、酸化および還元され、
前記第２電極側メディエータは、前記第２活物質により、酸化および還元される、
請求項１から２２のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項２４】
前記第２液体には、リチウムが溶解され、
前記第２活物質は、前記リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であり、
充電時においては、前記第２電極側メディエータは前記第２電極上において酸化され、かつ、前記第２電極上において酸化された前記第２電極側メディエータは前記第２活物質により還元されるとともに前記第２活物質は前記リチウムを放出し、
放電時においては、前記第２電極側メディエータは前記第２電極上において還元され、かつ、前記第２電極上において還元された前記第２電極側メディエータは前記第２活物質により酸化されるとともに前記第２活物質は前記リチウムを吸蔵する、
請求項２３に記載のフロー電池。
【請求項２５】
前記第２電極側メディエータは、テトラチアフルバレンである、
請求項２３または２４に記載のフロー電池。
【請求項２６】
前記第２活物質は、リン酸鉄リチウムを含む、
請求項２３から２５のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項２７】
第２循環機構をさらに備え、
前記第２循環機構は、前記第２電極と前記第２活物質との間で、前記第２液体を循環させる、
請求項２３から２６のいずれかに記載のフロー電池。
【請求項２８】
前記第２循環機構は、第２収容部を備え、
前記第２活物質と前記第２液体とは、前記第２収容部に、収容され、
前記第２循環機構は、前記第２電極と前記第２収容部との間で、前記第２液体を循環させ、
前記第２収容部において前記第２活物質と前記第２液体とが接触することにより、前記第２電極側メディエータは、前記第２活物質により、酸化および還元される、
請求項２７に記載のフロー電池。
【請求項２９】
前記第２循環機構は、前記第２活物質の透過を抑制する第２透過抑制部を備え、
前記第２透過抑制部は、前記第２液体が前記第２収容部から前記第２電極に流出する経路に、設けられる、
請求項２８に記載のフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フロー電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属粒子からなる固体状負極活物質粒子と非水系溶媒とを含むスラリー状の負極液を用いたレドックスフロー電池が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４１７４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術においては、高いエネルギー密度のフロー電池の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一様態におけるフロー電池は、充電メディエータと放電メディエータとが溶解した第１液体と、前記第１液体に浸漬される第１電極と、前記第１液体に浸漬される第１活物質と、を備え、前記充電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、低く、前記放電メディエータの平衡電位は、前記第１活物質の平衡電位よりも、高い。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１におけるフロー電池１０００の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、充電メディエータ１１１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
【図３】図３は、放電メディエータ１１２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２におけるフロー電池２０００の概略構成を示す模式図である。
【図５】図５は、実施の形態３におけるフロー電池３０００の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態４におけるフロー電池４０００の概略構成を示す模式図である。
【図８】図８は、充電メディエータ１１１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
【図９】図９は、放電メディエータ１１２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
【図１０】図１０は、充電メディエータ１１１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
【図１１】図１１は、放電メディエータ１１２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態５におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２２】図２２は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２４】図２４は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２５】図２５は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２６】図２６は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２７】図２７は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２８】図２８は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図２９】図２９は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図３０】図３０は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図３１】図３１は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図３２】図３２は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図３３】図３３は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図３４】図３４は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。
【図３５】図３５は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。
【図３６】図３６は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。
【図３７】図３７は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。
【図３８】図３８は、ｔｒａｎｓ−スティルベン溶液の電位の測定結果を示す図である。
【図３９】図３９は、実施の形態１０におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図４０】図４０は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。
【図４１】図４１は、ｔｒａｎｓ−スティルベン溶液の電位の測定結果を示す図である。
【図４２】図４２は、実施の形態１１におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【図４３】図４３は、第１液体のサンプルを示す図である。
【図４４】図４４は、第１液体の別のサンプルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の実施の形態が、図面を参照しながら、説明される。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるフロー電池１０００の概略構成を示すブロック図である。
【００１０】
実施の形態１におけるフロー電池１０００は、第１液体１１０と、第１電極２１０と、第１活物質３１０と、を備える。
【００１１】
第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した液体である。
【００１２】
第１電極２１０は、第１液体１１０に浸漬される電極である。
【００１３】
第１活物質３１０は、第１液体１１０に浸漬される活物質である。
【００１４】
充電メディエータ１１１の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、低い。
【００１５】
放電メディエータ１１２の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、高い。
【００１６】
以上の構成によれば、高いエネルギー密度と長いサイクル寿命とを両立したフロー電池を実現できる。
【００１７】
すなわち、以上の構成によれば、活物質を利用しながら、活物質そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第１活物質３１０として、例えば、充放電反応に高容量な粉末活物質を、使用できる。これにより、高いエネルギー密度および高い容量を実現できる。
【００１８】
また、以上の構成によれば、粉末活物質そのものは循環させずに、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した第１液体１１０のみを循環させることができる。このため、粉末活物質による配管などの詰まり等の発生を抑制できる。したがって、サイクル寿命が長いフロー電池を実現できる。
【００１９】
また、以上の構成によれば、第１活物質３１０として平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い活物質（例えば、黒鉛）を用いることで、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【００２０】
なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１液体１１０には、リチウムが溶解されてもよい。
【００２１】
第１活物質３１０は、リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であってもよい。
【００２２】
フロー電池１０００の充電時（すなわち、フロー電池１０００の外部から第１電極２１０に電子が供給される状態）においては、充電メディエータ１１１は第１電極２１０上において還元され、かつ、第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化されるとともに第１活物質３１０はリチウムを吸蔵してもよい。
【００２３】
フロー電池１０００の放電時（すなわち、第１電極２１０からフロー電池１０００の外部に電子が放出される状態）においては、リチウムを吸蔵した第１活物質３１０は放電メディエータ１１２を還元するとともに第１活物質３１０はリチウムを放出し、かつ、第１活物質３１０により還元された放電メディエータ１１２は第１電極２１０上において酸化されてもよい。
【００２４】
以上の構成によれば、第１活物質３１０として、例えば、リチウム（例えば、リチウムイオン）を可逆的に吸蔵および放出する性質を有する活物質を、使用できる。これにより、第１活物質３１０の材料設計が、より容易となる。また、より高い容量を実現できる。
【００２５】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、充電時においては、放電メディエータ１１２は第１電極２１０上において還元されてもよい。
【００２６】
また、放電時においては、充電メディエータ１１１は第１電極２１０上において酸化されてもよい。
【００２７】
以上の構成によれば、より高いエネルギー密度およびより高い容量を実現できる。すなわち、充電時において放電メディエータ１１２を第１電極２１０により還元することで、放電時において第１電極２１０により酸化される放電メディエータ１１２の量を、増加させることができる。さらに、放電時において充電メディエータ１１１を第１電極２１０により酸化することで、充電時において第１電極２１０により還元される充電メディエータ１１１の量を、増加させることができる。これにより、充放電の容量を増加させることができる。
【００２８】
例えば、第１液体１１０が第１電極２１０に接触することにより、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とは、第１電極２１０により、酸化または還元される。
【００２９】
例えば、第１液体１１０が第１活物質３１０に接触することにより、第１活物質３１０による放電メディエータ１１２の還元反応が生じるか、または、第１活物質３１０による充電メディエータ１１１の酸化反応が生じる。
【００３０】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とは、縮合芳香族化合物であってもよい。
【００３１】
縮合芳香族化合物が溶解した第１液体１１０は、リチウムの溶媒和電子を放出させ、リチウムをカチオンとして溶解する性質を有する。
【００３２】
以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２を実現できる。縮合芳香族化合物を含む溶液（例えば、エーテル溶液）は、リチウム（例えば、リチウム金属）を溶解する能力を有する。リチウムは、電子を離して、カチオンとなり易い。このため、溶液中の縮合芳香族化合物に電子を渡して、カチオンとなり、当該溶液に溶解する。このとき、電子を受け取った縮合芳香族化合物は電子と溶媒和する。電子と溶媒和することで、縮合芳香族化合物は、アニオンとして振る舞う。このため、縮合芳香族化合物を含む溶液そのものがイオン導電性を有する。ここで、縮合芳香族化合物を含む溶液中には、Ｌｉカチオンと電子が当量存在する。このため、縮合芳香族化合物を含む溶液自体には、還元性の強い（言い換えれば、電位的に卑な）性質を持たせることができる。
【００３３】
例えば、縮合芳香族化合物が溶解した第１液体１１０にリチウムと反応しない電極を浸漬し、リチウム金属との電位を測定すれば、かなり卑な電位が観測される。観測される電位は、縮合芳香族化合物と電子の溶媒和の程度（すなわち、縮合芳香族化合物の種類）によって、決定される。卑な電位を生じる縮合芳香族化合物としては、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、１，１０−フェナントロリン、２，２’−ビピリジル、ベンゾフェノン、ｔｒａｎｓ−スティルベン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、など、が挙げられる。
【００３４】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【００３５】
以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、特定の第１活物質３１０（例えば、黒鉛）の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
【００３６】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、放電メディエータ１１２は、１，１０−フェナントロリン、２，２’−ビピリジル、ベンゾフェノン、ｔｒａｎｓ−スティルベン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【００３７】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、特定の第１活物質３１０（例えば、黒鉛）の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
【００３８】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、放電メディエータ１１２は、２，２’−ビピリジル、ｔｒａｎｓ−スティルベン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【００３９】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、特定の第１活物質３１０（例えば、黒鉛）の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【００４０】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１液体１１０は、エーテル溶液であってもよい。
【００４１】
以上の構成によれば、第１液体１１０として、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２を含んだ電解液を実現できる。すなわち、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２の溶媒が電子導電性を持たないエーテル溶液であるので、当該エーテル溶液自体が電解液としての性質を有することができる。
【００４２】
エーテルとしては、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，３−ジオキサン（１，３ＤＯ）、４−メチル−１，３−ジオキサン（４Ｍｅ１，３ＤＯ）、など、が用いられうる。
【００４３】
また、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１活物質３１０は、黒鉛を含んでもよい。
【００４４】
以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【００４５】
なお、実施の形態１においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵した黒鉛（すなわち、充電時に生成される黒鉛層間化合物）の組成は、Ｃ２４Ｌｉ、Ｃ１８Ｌｉ、Ｃ１２Ｌｉ、Ｃ６Ｌｉ、のうちの少なくとも１つであってもよい。
【００４６】
第１活物質３１０として、黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）を用いた場合、リチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、リチウムを吸蔵してＣ６Ｌｉとなる）。このとき、このＣ６Ｌｉの電位は、０．１５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、Ｃ６Ｌｉの電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、Ｃ６Ｌｉの電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
【００４７】
図２および図８および図１０は、充電メディエータ１１１として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
【００４８】
図３および図９および図１１は、放電メディエータ１１２として用いられうる縮合芳香族化合物の電位の測定結果を示す図である。
【００４９】
２×２ｃｍの銅箔をポリプロピレン製微多孔性セパレータで包んだものの全体を、多量のリチウム金属箔で包んだ。これに、銅箔とリチウム金属にタブを取り付けた。その後、これに、ラミネート外装を取り付けた。これに、図２と図３と図８と図９と図１０と図１１とに示される各モル濃度（Ｍ）で縮合芳香族化合物を溶かした２ＭｅＴＨＦを注液した後、ラミネート外装を熱融着して密閉した。以上により、縮合芳香族化合物ごとに電位測定用セルを作製した。図２と図３と図８と図９と図１０と図１１とには、この電位測定用セルを用いてリチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。なお、この測定ではエーテルとして２ＭｅＴＨＦを使用したが、他のエーテルも同様に使用可能である。
【００５０】
充電メディエータを０．１Ｍの濃度で溶解した２ＭｅＴＨＦ溶液に、Ｌｉ金属を、溶解した。この溶液に、黒鉛を、４日間、浸漬した。この後、黒鉛（黒色）がＣ６Ｌｉ（金色）に変化したことが、色変化で確認された。また、放電メディエータを０．１Ｍの濃度で溶解した２ＭｅＴＨＦ溶液に、Ｃ６Ｌｉを、４日間、浸漬した。この後、Ｃ６Ｌｉ（金色）が黒鉛（黒色）に変化したことが、色変化で確認された。
【００５１】
また、図２および図３には、縮合芳香族化合物を溶かした２ＭｅＴＨＦに、Ｃ６Ｌｉおよびリチウム金属を浸漬した場合の変化が示されている。
【００５２】
図２および図３に示されるように、充電メディエータ１１１の場合と放電メディエータ１１２の場合のいずれも、リチウム金属は溶解して、それぞれの溶液は着色する。
【００５３】
図２に示されるように、充電メディエータ１１１の場合では、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がないことがわかる。
【００５４】
一方、図３に示されるように、放電メディエータ１１２の場合では、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力があることが分かる。
【００５５】
この能力差は、これらのリチウム金属溶液の電位とＣ６Ｌｉの電位との差から、説明できる。すなわち、Ｃ６Ｌｉの電位（約０．１５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）より貴なものは、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がある。一方で、Ｃ６Ｌｉの電位（約０．１５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）より卑なものは、Ｃ６Ｌｉ中のＬｉを溶解させる能力がない。
【００５６】
したがって、Ｃ６Ｌｉより電位が卑なものを充電メディエータ１１１として使用できる。また、Ｃ６Ｌｉより電位が貴なものを放電メディエータ１１２として使用できる。
【００５７】
なお、縮合芳香族化合物としては、第１活物質３１０との電位差が少ないほうが、充放電エネルギー効率により優れる。したがって、第１活物質３１０として黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）を用いる場合には、充電メディエータ１１１としては、フェナントレンまたはトリフェニレンまたはビフェニルを用いてもよい。また、放電メディエータ１１２としては、ｔｒａｎｓ−スティルベンまたはブチロフェノンまたはバレロフェノンまたはエチレンジアミンを用いてもよい。これにより、充放電エネルギー効率をより高めることができる。
【００５８】
なお、エーテルとしては、黒鉛にＬｉイオンとともに共挿入されないエーテルを用いてもよい。これにより、黒鉛にエーテルが共挿入されず、容量密度をより向上できる。
【００５９】
なお、第１活物質３１０として、粉末状の活物質が用いられてもよい。第１活物質３１０を加工無しの粉末状態でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
【００６０】
もしくは、第１活物質３１０として、ペレット状（例えば、粉末をペレット成型した状態）の活物質が用いられてもよい。第１活物質３１０をペレット状でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
【００６１】
もしくは、第１活物質３１０として、一般に公知のバインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、など）によりペレット状に固められた活物質が用いられてもよい。
【００６２】
なお、第１活物質３１０は、第１液体１１０に溶解しない（すなわち、不溶である）物質であってもよい。これにより、第１液体１１０とともに充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とは循環させるが、第１活物質３１０は循環させない構成のフロー電池を実現できる。
【００６３】
なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００においては、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
【００６４】
なお、第２電極２２０として、相対的に電位の低い電極を用いれば、第１電極２１０は、正極にもなりうる。
【００６５】
すなわち、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であってもよい。
【００６６】
第１電極２１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２の反応場として作用する表面を有する電極であってもよい。
【００６７】
この場合、第１電極２１０として、第１液体１１０に対して安定な材料が用いられうる。さらに、第１電極２１０として、電極反応である電気化学反応に対して安定な材料が用いられうる。例えば、第１電極２１０として、金属（ステンレス鋼、鉄、銅、ニッケル、など）、カーボン、など、が用いられうる。
【００６８】
第１電極２１０は、その表面積を増大させた構造（例えば、メッシュ、不織布、表面粗化処理板、焼結多孔体、など）であってもよい。これによれば、第１電極２１０の比表面積が大きくなる。これにより、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２の酸化反応または還元反応を、より進行し易くできる。
【００６９】
第２電極２２０は、集電体と、集電体上に設けられた活物質と、を備える構成であってもよい。これにより、例えば、高容量な活物質を用いることができる。第２電極２２０の活物質としては、リチウムイオンを可逆に吸蔵および放出する特性を有する化合物が用いられうる。
【００７０】
もしくは、第２電極２２０は、リチウム金属であってもよい。第２電極２２０として、リチウム金属を用いた場合、金属正極としての溶解析出の制御が容易となり、かつ、高容量を実現できる。
【００７１】
なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００は、隔離部４００をさらに備えてもよい。
【００７２】
隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０との間を隔離する。
【００７３】
隔離部４００は、公知の二次電池に用いられるような、微多孔膜（多孔体）であってもよい。
【００７４】
もしくは、隔離部４００は、ガラス繊維を不織布に織り込んだガラスペーパーなどの多孔膜であってもよい。
【００７５】
もしくは、隔離部４００は、イオン伝導性（リチウムイオン伝導性）を有する隔膜であってもよい。例えば、隔離部４００は、イオン交換樹脂膜（例えば、カチオン交換膜、アニオン交換膜、など）、または、固体電解質膜、など、であってもよい。
【００７６】
なお、実施の形態１におけるフロー電池１０００は、第１循環機構５１０をさらに備えてもよい。
【００７７】
第１循環機構５１０は、第１電極２１０と第１活物質３１０との間で、第１液体１１０を循環させる機構である。
【００７８】
以上の構成によれば、第１液体１１０とともに充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２を、第１電極２１０と第１活物質３１０との間で、循環させることができる。これにより、各材料間の酸化反応および還元反応を、より効率的に、行うことができる。
【００７９】
第１循環機構５１０は、例えば、配管、タンク、ポンプ、バルブ、などを備える機構であってもよい。
【００８０】
第１循環機構５１０の具体的な一例としては、後述する実施の形態２の構成などが、挙げられる。
【００８１】
＜充放電プロセスの説明＞
実施の形態１におけるフロー電池１０００の充放電プロセスが、以下に、説明される。
【００８２】
なお、具体的に、下記の構成である動作例が例示されながら、充放電プロセスが説明される。
【００８３】
すなわち、本動作例では、第１電極２１０は、負極であり、ステンレス鋼であるとする。
【００８４】
また、本動作例では、第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解したエーテル溶液であるとする。
【００８５】
また、本動作例では、充電メディエータ１１１は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＣｈＭｄと表記される）であるとする。
【００８６】
また、本動作例では、放電メディエータ１１２は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＤｃｈＭｄと表記される）であるとする。
【００８７】
また、本動作例では、第１活物質３１０は、黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）であるとする。
【００８８】
また、本動作例では、第２電極２２０は、正極であり、集電体（ステンレス鋼）と、集電体上に設けられた活物質であるリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）と、を備える構成であるとする。
【００８９】
［充電プロセスの説明］
まず、充電反応が、説明される。
【００９０】
第１電極２１０と第２電極２２０との間に、電圧が印加されることにより、充電が行われる。
【００９１】
（正極側の反応）
電圧の印加により、正極である第２電極２２０では、正極側の活物質の酸化反応が起こる。すなわち、正極側の活物質から、リチウムイオンが放出される。これにより、第２電極２２０からフロー電池の外部に電子が放出される。
【００９２】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＬｉＦｅＰＯ４  →  ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−
【００９３】
なお、発生したリチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第１液体１１０に移動しうる。
【００９４】
（負極側の反応）
電圧の印加により、負極である第１電極２１０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第１電極２１０上では、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２との還元反応が起こる。
【００９５】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＣｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  ＣｈＭｄ・Ｌｉ
ＤｃｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【００９６】
第１循環機構５１０により、第１電極２１０により還元された充電メディエータ１１１が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【００９７】
このとき、第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを吸蔵して、Ｃ６Ｌｉとなる。
【００９８】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
６Ｃ  ＋  ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  Ｃ６Ｌｉ  ＋  ＣｈＭｄ
【００９９】
第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により酸化された充電メディエータ１１１が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０１００】
以上のように、充電メディエータ１１１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０１０１】
一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０、充電状態となる。
【０１０２】
以上の充電反応は、第１活物質３１０が完全充電状態となるか、もしくは、正極側の活物質が完全充電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
【０１０３】
［放電プロセスの説明］
次に、満充電からの放電反応が、説明される。
【０１０４】
満充電では、第１活物質３１０と正極側の活物質とは、充電状態となっている。
【０１０５】
放電反応では、第１電極２１０と第２電極２２０との間から、電力が取り出される。
【０１０６】
（正極側の反応）
電池の放電により、正極である第２電極２２０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第２電極２２０上では、活物質の還元反応が起こる。
【０１０７】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  ＬｉＦｅＰＯ４
【０１０８】
なお、リチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第１液体１１０から供給されうる。
【０１０９】
（負極側の反応）
電池の放電により、負極である第１電極２１０上では、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２との酸化反応が起こる。これにより、第１電極２１０からフロー電池の外部に電子が放出される。
【０１１０】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＤｃｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−
ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＣｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−
【０１１１】
第１循環機構５１０により、第１電極２１０により酸化された放電メディエータ１１２が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０１１２】
このとき、第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
【０１１３】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ｃ６Ｌｉ  ＋  ＤｃｈＭｄ  →  ６Ｃ  ＋  ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０１１４】
第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により還元された放電メディエータ１１２が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０１１５】
以上のように、放電メディエータ１１２は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０１１６】
一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０が、放電状態となる。
【０１１７】
以上の放電反応は、第１活物質３１０が完全放電状態となるか、もしくは、正極側の活物質が完全放電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
【０１１８】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２が説明される。なお、上述の実施の形態１と重複する説明は、適宜、省略される。
【０１１９】
図４は、実施の形態２におけるフロー電池２０００の概略構成を示す模式図である。
【０１２０】
実施の形態２におけるフロー電池２０００は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０１２１】
すなわち、実施の形態２におけるフロー電池２０００においては、第１循環機構５１０は、第１収容部５１１を備える。
【０１２２】
第１活物質３１０と第１液体１１０とは、第１収容部５１１に、収容される。
【０１２３】
第１循環機構５１０は、第１電極２１０と第１収容部５１１との間で、第１液体１１０を循環させる。
【０１２４】
第１収容部５１１において第１活物質３１０と第１液体１１０とが接触することにより、第１活物質３１０による充電メディエータ１１１の酸化反応と、第１活物質３１０による放電メディエータ１１２の還元反応と、のうちの少なくとも一方が行われる。
【０１２５】
以上の構成によれば、第１収容部５１１において、第１液体１１０と第１活物質３１０とを、接触させることができる。これにより、例えば、第１液体１１０と第１活物質３１０との接触面積を、より大きくできる。また、第１液体１１０と第１活物質３１０との接触時間を、より長くできる。このため、第１活物質３１０による充電メディエータ１１１の酸化反応と、第１活物質３１０による放電メディエータ１１２の還元反応を、より効率的に、行うことができる。
【０１２６】
なお、実施の形態２においては、第１収容部５１１は、例えば、タンクであってもよい。
【０１２７】
また、第１収容部５１１は、例えば、充填された第１活物質３１０の隙間に、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した第１液体１１０を、収容していてもよい。
【０１２８】
また、図４に示されるように、実施の形態２におけるフロー電池２０００は、電気化学反応部６００と、正極端子２２１と、負極端子２１１と、をさらに備えてもよい。
【０１２９】
電気化学反応部６００は、隔離部４００により、負極室６１０と正極室６２０とに、分離されている。
【０１３０】
負極室６１０には、負極となる電極（図４に示される例では、第１電極２１０）が、配置される。
【０１３１】
負極端子２１１は、負極となる電極に、接続される。
【０１３２】
正極室６２０には、正極となる電極（図４に示される例では、第２電極２２０）が、配置される。
【０１３３】
正極端子２２１は、正極となる電極に、接続される。
【０１３４】
負極端子２１１と正極端子２２１とは、例えば、充放電装置に接続される。充放電装置により、負極端子２１１と正極端子２２１との間に電圧が印加されるか、または、負極端子２１１と正極端子２２１との間から電力が取り出される。
【０１３５】
また、図４に示されるように、実施の形態２におけるフロー電池２０００においては、第１循環機構５１０は、配管５１４と、配管５１３と、ポンプ５１５と、を備えてもよい。
【０１３６】
配管５１４の一端は、負極室６１０と正極室６２０とのうち、第１電極２１０が配置される方（図４に示される例では、負極室６１０）に、接続される。
【０１３７】
配管５１４の別の一端は、第１収容部５１１の第１液体１１０の流入口側に、接続される。
【０１３８】
配管５１３の一端は、第１収容部５１１の第１液体１１０の流出口側に、接続される。
【０１３９】
配管５１３の別の一端は、負極室６１０と正極室６２０とのうち、第１電極２１０が配置される方（図４に示される例では、負極室６１０）に、接続される。
【０１４０】
ポンプ５１５は、例えば、配管５１４に設けられる。もしくは、ポンプ５１５は、配管５１３に設けられてもよい。
【０１４１】
なお、実施の形態２におけるフロー電池２０００においては、第１循環機構５１０は、第１透過抑制部５１２を備えてもよい。
【０１４２】
第１透過抑制部５１２は、第１活物質３１０の透過を抑制する。
【０１４３】
第１透過抑制部５１２は、第１液体１１０が第１収容部５１１から第１電極２１０に流出する経路（図４に示される例では、配管５１３）に、設けられる。
【０１４４】
以上の構成によれば、第１活物質３１０が第１収容部５１１以外（例えば、第１電極２１０側）へ流出することを抑制できる。すなわち、第１活物質３１０は、第１収容部５１１に留まる。これにより、第１活物質３１０そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第１循環機構５１０の部材（例えば、配管）の内部の第１活物質３１０による目詰まりを防止できる。また、第１活物質３１０が第１電極２１０側に流出することによる抵抗損失の発生を防止できる。
【０１４５】
第１透過抑制部５１２は、例えば、第１収容部５１１と配管５１３との接合部に、設けられてもよい。
【０１４６】
第１透過抑制部５１２は、例えば、第１活物質３１０を濾過するフィルターであってもよい。このとき、フィルターは、第１活物質３１０の粒子の最小粒径よりも小さい孔を有する部材であってもよい。フィルターの材料としては、第１活物質３１０および第１液体１１０などと反応しない材料が用いられうる。フィルターは、例えば、ガラス繊維濾紙、ポリプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、金属リチウムと反応しない金属メッシュ、など、であってもよい。
【０１４７】
以上の構成によれば、第１収容部５１１の内部において、第１液体１１０の流動とともに、第１活物質３１０の流動が生じても、第１活物質３１０が第１収容部５１１から流出することを防止できる。
【０１４８】
図４に示される例では、第１収容部５１１に収容されている第１液体１１０は、第１透過抑制部５１２と配管５１３とを通過して、負極室６１０に、供給される。
【０１４９】
これにより、第１液体１１０に溶解している充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とは、第１電極２１０により、酸化または還元される。
【０１５０】
その後、酸化または還元された充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した第１液体１１０は、配管５１４とポンプ５１５とを通過して、第１収容部５１１に、供給される。
【０１５１】
これにより、第１液体１１０に溶解している充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２に対して、第１活物質３１０による充電メディエータ１１１の酸化反応と、第１活物質３１０による放電メディエータ１１２の還元反応と、のうちの少なくとも一方が行われる。
【０１５２】
なお、第１液体１１０の循環の制御は、例えば、ポンプ５１５により行われてもよい。すなわち、ポンプ５１５により、適宜、第１液体１１０の供給の開始、または、供給の停止、または、供給量などの調整、が行われる。
【０１５３】
もしくは、第１液体１１０の循環の制御は、ポンプ５１５とは異なる別の手段（例えば、バルブなど）により、行われてもよい。
【０１５４】
なお、図４においては、一例として、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であるとして、表記されている。
【０１５５】
ここで、第２電極２２０として、相対的に電位の低い電極を用いれば、第１電極２１０は、正極にもなりうる。
【０１５６】
すなわち、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であってもよい。
【０１５７】
なお、隔離部４００を隔てて、負極室６１０側と正極室６２０側とで、それぞれ、異なる組成の電解液（溶媒）が用いられてもよい。
【０１５８】
もしくは、正極室６２０側と負極室６１０側とで、同じ組成の電解液（溶媒）が用いられてもよい。
【０１５９】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３が説明される。なお、上述の実施の形態１または実施の形態２と重複する説明は、適宜、省略される。
【０１６０】
実施の形態３として、第１電極側および第２電極側の両方において電解液を循環させる構成が、示される。
【０１６１】
図５は、実施の形態３におけるフロー電池３０００の概略構成を示すブロック図である。
【０１６２】
実施の形態３におけるフロー電池３０００は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０１６３】
すなわち、実施の形態３におけるフロー電池３０００は、第２液体１２０と、第２電極２２０と、第２活物質３２０と、をさらに備える。
【０１６４】
第２液体１２０は、第２電極側メディエータ１２１が溶解した液体である。
【０１６５】
第２電極２２０は、第１電極２１０の対極である。第２電極２２０は、第２液体１２０に浸漬される電極である。
【０１６６】
第２活物質３２０は、第２液体１２０に浸漬される活物質である。
【０１６７】
第２電極側メディエータ１２１は、第２電極２２０により、酸化および還元される。
【０１６８】
第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により、酸化および還元される。
【０１６９】
以上の構成によれば、より高いエネルギー密度とより長いサイクル寿命とを両立したフロー電池を実現できる。
【０１７０】
すなわち、以上の構成によれば、活物質を利用しながら、活物質そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第２活物質３２０として、例えば、充放電反応に高容量な粉末活物質を、使用できる。これにより、より高いエネルギー密度および高い容量を実現できる。また、電池容量は「正極容量密度×負極容量密度／（正極容量密度＋負極容量密度）」で決定される。このため、第１電極２１０側と第２電極２２０側の両方にメディエータ型のフロー電池構造を用いることで、容量密度を大きく向上させることができる。
【０１７１】
また、以上の構成によれば、粉末活物質そのものは循環させずに、第２電極側メディエータ１２１が溶解した第２液体１２０のみを循環させることができる。このため、粉末活物質による配管などの詰まり等の発生を抑制できる。したがって、サイクル寿命がより長いフロー電池を実現できる。
【０１７２】
また、以上の構成によれば、第２活物質３２０として平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的高い活物質（例えば、リン酸鉄リチウム）を用いることで、第２電極側メディエータ１２１として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的高い物質（例えば、テトラチアフルバレン）を用いることができる。これにより、より電位の高いフロー電池の正極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０１７３】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２液体１２０には、リチウムが溶解されてもよい。
【０１７４】
第２活物質３２０は、リチウムを吸蔵および放出する性質を有する物質であってもよい。
【０１７５】
フロー電池３０００の充電時（すなわち、フロー電池３０００の外部から第１電極２１０に電子が供給されるとともに第２電極２２０からフロー電池３０００に電子が放出される状態）においては、第２電極側メディエータ１２１は第２電極２２０上において酸化され、かつ、第２電極２２０上において酸化された第２電極側メディエータ１２１は第２活物質３２０により還元されるとともに第２活物質３２０はリチウムを放出してもよい。
【０１７６】
フロー電池３０００の放電時（すなわち、第１電極２１０からフロー電池３０００に電子が放出されるとともにフロー電池３０００の外部から第２電極２２０に電子が供給される状態）においては、第２電極側メディエータ１２１は第２電極２２０上において還元され、かつ、第２電極２２０上において還元された第２電極側メディエータ１２１は第２活物質３２０により酸化されるとともに第２活物質３２０はリチウムを吸蔵してもよい。
【０１７７】
以上の構成によれば、第２活物質３２０として、例えば、リチウム（例えば、リチウムイオン）を可逆的に吸蔵および放出する性質を有する活物質を、使用できる。これにより、第２活物質３２０の材料設計が、より容易となる。また、より高い容量を実現できる。
【０１７８】
例えば、第２液体１２０が第２電極２２０に接触することにより、第２電極側メディエータ１２１は、第２電極２２０により、酸化または還元される。
【０１７９】
例えば、第２液体１２０が第２活物質３２０に接触することにより、第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により、酸化および還元される。
【０１８０】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１の酸化還元電位領域と第２活物質３２０の酸化還元電位領域とは、重複領域を有してもよい。
【０１８１】
以上の構成によれば、第２活物質３２０により、第２電極側メディエータ１２１の酸化と還元とを、行うことができる。
【０１８２】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１の酸化還元電位領域の上限値は、第２活物質３２０の酸化還元電位領域の上限値よりも、高くてもよい。
【０１８３】
このとき、第２電極側メディエータ１２１の酸化還元電位領域の下限値は、第２活物質３２０の酸化還元電位領域の下限値よりも、低くてもよい。
【０１８４】
以上の構成によれば、第２活物質３２０の容量を、十分に（例えば、１００％近く）、利用することができる。このため、より高容量なフロー電池を実現できる。
【０１８５】
第２電極側メディエータ１２１として、複数の酸化還元電位を有する１種類の酸化還元種が用いられてもよい。
【０１８６】
もしくは、第２電極側メディエータ１２１として、一定の酸化還元電位を有する酸化還元種が、複数、混合されたものが用いられてもよい。
【０１８７】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、酸化および還元する特性を有する有機化合物であってもよい。
【０１８８】
以上の構成によれば、第２液体１２０（例えば、非水溶媒）への第２電極側メディエータ１２１の溶解度を、高めることができる。
【０１８９】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、多段階の酸化還元電位（例えば、２種以上の酸化還元電位）を有する有機化合物であってもよい。
【０１９０】
このような、多段階の酸化還元が可能な有機化合物としては、π共役電子雲を有する有機化合物である、テトラチアフルバレン誘導体、キノン誘導体、ＴＣＮＱ、など、が挙げられる。
【０１９１】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、テトラチアフルバレンであってもよい。
【０１９２】
以上の構成によれば、比較的高い２段階の酸化還元電位（リチウム基準電位で、およそ下限値３．４Ｖと上限値３．７Ｖ）を有する第２電極側メディエータ１２１を実現できる。これにより、より電位の高いフロー電池の正極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０１９３】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２活物質３２０は、リチウムイオンを可逆に吸蔵および放出する特性を有する物質であってもよい。例えば、第２活物質３２０としては、一般に公知の二次電池用活物質（例えば、遷移金属酸化物、フッ化物、ポリアニオン、フッ素化ポリアニオン、遷移金属硫化物、など）、が用いられうる。
【０１９４】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２活物質３２０は、リン酸鉄リチウムを含んでもよい。
【０１９５】
以上の構成によれば、第２活物質３２０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的高くできる。このため、第２電極側メディエータ１２１として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的高い物質（例えば、テトラチアフルバレン）を用いることができる。これにより、より電位の高いフロー電池の正極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０１９６】
鉄またはマンガンまたはリチウムを含有する化合物（例えば、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＯ２、など）、バナジウム含有化合物（例えば、Ｖ２Ｏ５、など）、などは、リチウム基準で３．２Ｖ〜３．７Ｖに酸化還元電位を有する。このため、第２活物質３２０としてＬｉＦｅＰＯ４などを用いる場合には、第２電極側メディエータ１２１としてテトラチアフルバレンを用いてもよい。
【０１９７】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、キノン誘導体であってもよい。キノン誘導体は、例えば、リチウム基準で、１Ｖ〜３Ｖに、複数段の酸化還元電位を有する。この場合、リチウム基準で、１Ｖ〜３Ｖに、酸化還元電位を有する材料を、第２活物質３２０として、用いてもよい。リチウム基準で１Ｖ〜３Ｖに酸化還元電位を有する材料としては、チタンまたはニオブまたはリチウムを含有する化合物（例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＬｉＮｂＯ３、など）、など、が挙げられる。
【０１９８】
また、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第２電極側メディエータ１２１は、金属含有イオンであってもよい。金属含有イオンとしては、例えば、多段階の酸化還元電位を有するバナジウムイオン、マンガンイオン、モリブデンイオン、など、が挙げられる。例えば、バナジウムイオンの場合、幅広い反応段階（２価と３価、３価と４価、４価と５価）を有している。
【０１９９】
なお、第２活物質３２０として、粉末状の活物質が用いられてもよい。第２活物質３２０を加工無しの粉末状態でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
【０２００】
もしくは、第２活物質３２０として、ペレット状（例えば、粉末をペレット成型した状態）の活物質が用いられてもよい。第２活物質３２０をペレット状でタンクに充填する場合には、製造を簡便化でき、かつ、製造コストを低減できる。
【０２０１】
もしくは、第２活物質３２０として、一般に公知のバインダー（例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、など）によりペレット状に固められた活物質が用いられてもよい。
【０２０２】
もしくは、第２活物質３２０として、金属箔上に膜状に固定化された状態の活物質が用いられてもよい。
【０２０３】
もしくは、第２活物質３２０として、一般に公知の導電助剤（例えば、カーボンブラック、ポリアニリン、など）、または、イオン伝導体（例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、など）が、混合された活物質が用いられてもよい。
【０２０４】
なお、第２活物質３２０は、第２液体１２０に溶解しない（すなわち、不溶である）物質であってもよい。これにより、第２液体１２０とともに第２電極側メディエータ１２１は循環させるが、第２活物質３２０は循環させない構成のフロー電池を実現できる。
【０２０５】
第２液体１２０は、例えば、一般に公知の二次電池用の非水電解液であってもよい。このとき、当該非水電解液は、例えば、一般に公知の電解質塩（例えば、リチウムイオンとアニオンとの電解質塩、）と、電解質塩が溶解した非水溶媒と、からなる。
【０２０６】
非水溶媒としては、一般に公知の二次電池用の非水溶媒が、用いられうる。すなわち、非水溶媒としては、環状および鎖状の炭酸エステル、環状および鎖状のエステル、環状および鎖状のエーテル、ニトリル、環状および鎖状のスルホン、環状および鎖状のスルホキシド、など、が用いられうる。
【０２０７】
なお、第１液体１１０と第２液体１２０とは、互いに異なる溶媒が用いられてもよいし、互いに同じ溶媒が用いられてもよい。
【０２０８】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００においては、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
【０２０９】
なお、第２電極２２０として、相対的に電位の低い電極を用いれば、第１電極２１０は、正極にもなりうる。
【０２１０】
すなわち、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であってもよい。
【０２１１】
第２電極２２０は、第２電極側メディエータ１２１の反応場として作用する表面を有する電極であってもよい。
【０２１２】
この場合、第２電極２２０として、第２液体１２０の溶媒や支持塩に対して安定な材料が用いられうる。さらに、第２電極２２０として、電極反応である電気化学反応に対して安定な材料が用いられうる。例えば、第２電極２２０として、金属（ステンレス鋼、鉄、銅、ニッケル、など）、カーボン、など、が用いられうる。
【０２１３】
第２電極２２０は、その表面積を増大させた構造（例えば、メッシュ、不織布、表面粗化処理板、焼結多孔体、など）であってもよい。これによれば、第２電極２２０の比表面積が大きくなる。これにより、第２電極側メディエータ１２１の酸化反応または還元反応を、より進行し易くできる。
【０２１４】
なお、第１電極２１０と第２電極２２０とは、互いに異なる材料の電極が用いられてもよいし、互いに同じ材料の電極が用いられてもよい。
【０２１５】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００は、隔離部４００をさらに備える。
【０２１６】
隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０および第２液体１２０との間を隔離する。
【０２１７】
隔離部４００としては、上述の実施の形態１において示された構成が、用いられうる。
【０２１８】
なお、実施の形態３におけるフロー電池３０００は、第２循環機構５２０をさらに備えてもよい。
【０２１９】
第２循環機構５２０は、第２電極２２０と第２活物質３２０との間で、第２液体１２０を循環させる機構である。
【０２２０】
以上の構成によれば、第２液体１２０とともに第２電極側メディエータ１２１を、第２電極２２０と第２活物質３２０との間で、循環させることができる。これにより、各材料間の酸化反応および還元反応を、より効率的に、行うことができる。
【０２２１】
第２循環機構５２０は、例えば、配管、タンク、ポンプ、バルブ、などを備える機構であってもよい。
【０２２２】
第２循環機構５２０の具体的な一例としては、後述する実施の形態４の構成などが、挙げられる。
【０２２３】
＜充放電プロセスの説明＞
実施の形態３におけるフロー電池３０００の充放電プロセスが、以下に、説明される。
【０２２４】
なお、具体的に、下記の構成である動作例が例示されながら、充放電プロセスが説明される。
【０２２５】
すなわち、本動作例では、第１電極２１０は、負極であり、ステンレス鋼であるとする。
【０２２６】
また、本動作例では、第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解したエーテル溶液であるとする。
【０２２７】
また、本動作例では、充電メディエータ１１１は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＣｈＭｄと表記される）であるとする。
【０２２８】
また、本動作例では、放電メディエータ１１２は、１種の縮合芳香族化合物（以下、ＤｃｈＭｄと表記される）であるとする。
【０２２９】
また、本動作例では、第１活物質３１０は、黒鉛（Ｃ６Ｌｉ）であるとする。
【０２３０】
また、本動作例では、第２電極２２０は、正極であり、ステンレス鋼であるとする。
【０２３１】
また、本動作例では、第２液体１２０は、第２電極側メディエータ１２１が溶解したエーテル溶液であるとする。
【０２３２】
また、本動作例では、第２電極側メディエータ１２１は、テトラチアフルバレン（以下、ＴＴＦと表記される）であるとする。
【０２３３】
また、本動作例では、第２活物質３２０は、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）であるとする。
【０２３４】
また、本動作例では、隔離部４００は、リチウムイオン導電性の固体電解質膜であるとする。
【０２３５】
［充電プロセスの説明］
まず、充電反応が、説明される。
【０２３６】
第１電極２１０と第２電極２２０との間に、電圧が印加されることにより、充電が行われる。
【０２３７】
（正極側の反応）
電圧の印加により、正極である第２電極２２０では、第２電極側メディエータ１２１の酸化反応が起こる。すなわち、第２電極２２０の表面において、第２電極側メディエータ１２１が酸化される。これにより、第２電極２２０からフロー電池の外部に電子が放出される。
【０２３８】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ  →  ＴＴＦ＋  ＋  ｅ−
ＴＴＦ＋  →  ＴＴＦ２＋  ＋  ｅ−
【０２３９】
第２循環機構５２０により、第２電極２２０により酸化された第２電極側メディエータ１２１が、第２活物質３２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２４０】
このとき、第２電極２２０上において酸化された第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により還元される。すなわち、第２活物質３２０は、第２電極側メディエータ１２１によって、酸化される。これにより、第２活物質３２０はリチウムを放出する。
【０２４１】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＬｉＦｅＰＯ４  ＋  ＴＴＦ２＋  →  ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ＴＴＦ＋
【０２４２】
第２循環機構５２０により、第２活物質３２０により還元された第２電極側メディエータ１２１が、第２電極２２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２４３】
このとき、第２電極２２０の表面において、第２電極側メディエータ１２１が酸化される。
【０２４４】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ＋  →  ＴＴＦ２＋  ＋  ｅ−
【０２４５】
なお、発生したリチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第１液体１１０に移動しうる。
【０２４６】
以上のように、第２電極側メディエータ１２１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０２４７】
一方で、第２電極２２０と離れた場所に位置する第２活物質３２０が、充電状態となる。
【０２４８】
以上のように、第２電極２２０側においては、ＴＴＦ２＋が充電メディエータとなっている。
【０２４９】
完全充電状態では、第２液体１２０にはＴＴＦ２＋が存在し、第２活物質３２０はＦｅＰＯ４となる。このとき、充電電位は、ＴＴＦ２＋への酸化電位で決定される。
【０２５０】
（負極側の反応）
電圧の印加により、負極である第１電極２１０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第１電極２１０上では、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２との還元反応が起こる。
【０２５１】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＣｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  ＣｈＭｄ・Ｌｉ
ＤｃｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０２５２】
第１循環機構５１０により、第１電極２１０により還元された充電メディエータ１１１が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２５３】
このとき、第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを吸蔵して、Ｃ６Ｌｉとなる。
【０２５４】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
６Ｃ  ＋  ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  Ｃ６Ｌｉ  ＋  ＣｈＭｄ
【０２５５】
第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により酸化された充電メディエータ１１１が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２５６】
以上のように、充電メディエータ１１１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０２５７】
一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０、充電状態となる。
【０２５８】
以上の充電反応は、第１活物質３１０が完全充電状態となるか、もしくは、第２活物質３２０が完全充電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
【０２５９】
［放電プロセスの説明］
次に、満充電からの放電反応が、説明される。
【０２６０】
満充電では、第１活物質３１０と第２活物質３２０とは、充電状態となっている。
【０２６１】
放電反応では、第１電極２１０と第２電極２２０との間から、電力が取り出される。
【０２６２】
（正極側の反応）
電池の放電により、正極である第２電極２２０にフロー電池の外部から電子が供給される。これにより、第２電極２２０上では、第２電極側メディエータ１２１の還元反応が起こる。すなわち、第２電極２２０の表面において、第２電極側メディエータ１２１が還元される。
【０２６３】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ２＋  ＋  ｅ−  →  ＴＴＦ＋
ＴＴＦ＋  ＋  ｅ−  →  ＴＴＦ
【０２６４】
第２循環機構５２０により、第２電極２２０により還元された第２電極側メディエータ１２１が、第２活物質３２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２６５】
このとき、第２電極２２０上において還元された第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により、酸化される。すなわち、第２活物質３２０は、第２電極側メディエータ１２１により、還元される。これにより、第２活物質３２０は、リチウムを吸蔵する。
【０２６６】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ＴＴＦ  →  ＬｉＦｅＰＯ４  ＋  ＴＴＦ＋
【０２６７】
第２循環機構５２０により、第２活物質３２０により酸化された第２電極側メディエータ１２１が、第２電極２２０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２６８】
このとき、第２電極２２０の表面において、第２電極側メディエータ１２１が還元される。
【０２６９】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＴＴＦ＋  ＋  ｅ−  →  ＴＴＦ
【０２７０】
なお、リチウムイオン（Ｌｉ＋）の一部は、隔離部４００を通じて、第１液体１１０から供給されうる。
【０２７１】
以上のように、第２電極側メディエータ１２１は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０２７２】
一方で、第２電極２２０と離れた場所に位置する第２活物質３２０が、放電状態となる。
【０２７３】
以上のように、第２電極２２０側においては、ＴＴＦが放電メディエータとなっている。
【０２７４】
完全放電状態では、第２液体１２０にはＴＴＦが存在し、第２活物質３２０はＬｉＦｅＰＯ４となる。このとき、放電電位は、ＴＴＦへの還元電位で決定される。
【０２７５】
（負極側の反応）
電池の放電により、負極である第１電極２１０上では、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２との酸化反応が起こる。これにより、第１電極２１０からフロー電池の外部に電子が放出される。
【０２７６】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＤｃｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−
ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＣｈＭｄ  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−
【０２７７】
第１循環機構５１０により、第１電極２１０により酸化された放電メディエータ１１２が、第１活物質３１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２７８】
このとき、第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
【０２７９】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ｃ６Ｌｉ  ＋  ＤｃｈＭｄ  →  ６Ｃ  ＋  ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０２８０】
第１循環機構５１０により、第１活物質３１０により還元された放電メディエータ１１２が、第１電極２１０が設けられた場所まで、移動（供給）させられる。
【０２８１】
以上のように、放電メディエータ１１２は、循環を含めたトータル反応で見ると、変化していない。
【０２８２】
一方で、第１電極２１０と離れた場所に位置する第１活物質３１０が、放電状態となる。
【０２８３】
以上の放電反応は、第１活物質３１０が完全放電状態となるか、もしくは、第２活物質３２０が完全放電状態となるかのうち、どちらかに到達するまで、進行しうる。
【０２８４】
＜エネルギー密度の推算＞
実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
【０２８５】
図６と図１２と図１３と図１４と図１５は、実施の形態３におけるフロー電池３０００のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
【０２８６】
図６と図１２とには、実施の形態３におけるフロー電池３０００の上述の動作例の条件で、かつ、充電メディエータ１１１がビフェニルまたはフェナントレンであり、かつ、放電メディエータ１１２が２，２’−ビピリジルまたはｔｒａｎｓ−スティルベンである場合のエネルギー密度の推算結果が示されている。
【０２８７】
充電メディエータ１１１がビフェニルまたはフェナントレンであり、かつ、放電メディエータ１１２が２，２’−ビピリジルである場合には、フロー電池エネルギー密度は、５７０Ｗｈ／Ｌと推算される。
【０２８８】
充電メディエータ１１１がビフェニルまたはフェナントレンであり、かつ、放電メディエータ１１２がｔｒａｎｓ−スティルベンである場合には、フロー電池エネルギー密度は、５８９Ｗｈ／Ｌと推算される。
【０２８９】
これらに対して、従来のフロー電池（バナジウムを利用）の理論エネルギー密度は、３８Ｗｈ／Ｌ程度である。この結果から、従来のフロー電池と比較して、本開示のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
【０２９０】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４が説明される。なお、上述の実施の形態１から３のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０２９１】
図７は、実施の形態４におけるフロー電池４０００の概略構成を示す模式図である。
【０２９２】
実施の形態４におけるフロー電池４０００は、上述の実施の形態３におけるフロー電池３０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０２９３】
まず、実施の形態４におけるフロー電池４０００は、上述の実施の形態２において示された第１循環機構５１０の構成を備える。
【０２９４】
さらに、実施の形態４におけるフロー電池４０００は、上述の実施の形態２において示された、電気化学反応部６００と、正極端子２２１と、負極端子２１１と、を備える。
【０２９５】
さらに、実施の形態４におけるフロー電池４０００においては、第２循環機構５２０は、第２収容部５２１を備える。
【０２９６】
第２活物質３２０と第２液体１２０とは、第２収容部５２１に、収容される。
【０２９７】
第２循環機構５２０は、第２電極２２０と第２収容部５２１との間で、第２液体１２０を循環させる。
【０２９８】
第２収容部５２１において第２活物質３２０と第２液体１２０とが接触することにより、第２電極側メディエータ１２１は、第２活物質３２０により、酸化および還元される。
【０２９９】
以上の構成によれば、第２収容部５２１において、第２液体１２０と第２活物質３２０とを、接触させることができる。これにより、例えば、第２液体１２０と第２活物質３２０との接触面積を、より大きくできる。また、第２液体１２０と第２活物質３２０との接触時間を、より長くできる。このため、第２活物質３２０による第２電極側メディエータ１２１の酸化反応および還元反応を、より効率的に、行うことができる。
【０３００】
なお、実施の形態４においては、第２収容部５２１は、例えば、タンクであってもよい。
【０３０１】
また、第２収容部５２１は、例えば、充填された第２活物質３２０の隙間に、第２電極側メディエータ１２１が溶解した第２液体１２０を、収容していてもよい。
【０３０２】
また、図７に示されるように、実施の形態４におけるフロー電池４０００においては、第２循環機構５２０は、配管５２３と、配管５２４と、ポンプ５２５と、を備えてもよい。
【０３０３】
配管５２４の一端は、正極室６２０と負極室６１０とのうち、第２電極２２０が配置される方（図７に示される例では、正極室６２０）に、接続される。
【０３０４】
配管５２４の別の一端は、第２収容部５２１の第２液体１２０の流入口側に、接続される。
【０３０５】
配管５２３の一端は、第２収容部５２１の第２液体１２０の流出口側に、接続される。
【０３０６】
配管５２３の別の一端は、正極室６２０と負極室６１０とのうち、第２電極２２０が配置される方（図７に示される例では、正極室６２０）に、接続される。
【０３０７】
ポンプ５２５は、例えば、配管５２４に設けられる。もしくは、ポンプ５２５は、配管５２３に設けられてもよい。
【０３０８】
なお、実施の形態４におけるフロー電池４０００においては、第２循環機構５２０は、第２透過抑制部５２２を備えてもよい。
【０３０９】
第２透過抑制部５２２は、第２活物質３２０の透過を抑制する。
【０３１０】
第２透過抑制部５２２は、第２液体１２０が第２収容部５２１から第２電極２２０に流出する経路（図７に示される例では、配管５２３）に、設けられる。
【０３１１】
以上の構成によれば、第２活物質３２０が第２収容部５２１以外（例えば、第２電極２２０側）へ流出することを抑制できる。すなわち、第２活物質３２０は、第２収容部５２１に留まる。これにより、第２活物質３２０そのものは循環させない構成のフロー電池を実現できる。このため、第２循環機構５２０の部材（例えば、配管）の内部の第２活物質３２０による目詰まりを防止できる。また、第２活物質３２０が第２電極２２０側に流出することによる抵抗損失の発生を防止できる。
【０３１２】
第２透過抑制部５２２は、例えば、第２収容部５２１と配管５２３との接合部に、設けられてもよい。
【０３１３】
第２透過抑制部５２２は、例えば、第２活物質３２０を濾過するフィルターであってもよい。このとき、フィルターは、第２活物質３２０の粒子の最小粒径よりも小さい孔を有する部材であってもよい。フィルターの材料としては、第２活物質３２０および第２液体１２０などと反応しない材料が用いられうる。フィルターは、例えば、ガラス繊維濾紙、ポリプロピレン不織布、ポリエチレン不織布、金属リチウムと反応しない金属メッシュ、など、であってもよい。
【０３１４】
以上の構成によれば、第２収容部５２１の内部において、第２液体１２０の流動とともに、第２活物質３２０の流動が生じても、第２活物質３２０が第２収容部５２１から流出することを防止できる。
【０３１５】
図７に示される例では、第２収容部５２１に収容されている第２液体１２０は、第２透過抑制部５２２と配管５２３とを通過して、正極室６２０に、供給される。
【０３１６】
これにより、第２液体１２０に溶解している第２電極側メディエータ１２１は、第２電極２２０により、酸化または還元される。
【０３１７】
その後、酸化または還元された第２電極側メディエータ１２１が溶解した第２液体１２０は、配管５２４とポンプ５２５とを通過して、第２収容部５２１に、供給される。
【０３１８】
これにより、第２液体１２０に溶解している第２電極側メディエータ１２１が、第２活物質３２０により、酸化または還元される。
【０３１９】
なお、第２液体１２０の循環の制御は、例えば、ポンプ５２５により行われてもよい。すなわち、ポンプ５２５により、適宜、第２液体１２０の供給の開始、または、供給の停止、または、供給量などの調整、が行われる。
【０３２０】
もしくは、第２液体１２０の循環の制御は、ポンプ５２５とは異なる別の手段（例えば、バルブなど）により、行われてもよい。
【０３２１】
なお、図７においては、一例として、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であるとして、表記されている。
【０３２２】
ここで、第２電極２２０として、相対的に電位の低い電極を用いれば、第１電極２１０は、正極にもなりうる。
【０３２３】
すなわち、第１電極２１０は正極であり、かつ、第２電極２２０は負極であってもよい。
【０３２４】
（実施の形態５）
以下、実施の形態５が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０３２５】
実施の形態５におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０３２６】
すなわち、実施の形態５におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、亜鉛を含む。
【０３２７】
以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
【０３２８】
また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０３２９】
なお、実施の形態５においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵した亜鉛（すなわち、充電時に生成されるＬｉＺｎ合金）の組成は、ＬｉＺｎ、Ｌｉ２Ｚｎ３、ＬｉＺｎ２、Ｌｉ２Ｚｎ５、ＬｉＺｎ４、のうちの少なくとも１つであってもよい。
【０３３０】
第１活物質３１０として、亜鉛を用いた場合、亜鉛がリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、亜鉛とリチウムとが反応してＬｉＺｎ合金となる）。このとき、このＬｉＺｎ合金の電位は、０．２Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＺｎ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＺｎ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
【０３３１】
また、実施の形態５においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ベンジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０３３２】
以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＺｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
【０３３３】
また、実施の形態５においては、放電メディエータ１１２は、１，１０−フェナントロリン、２，２’−ビピリジル、ベンゾフェノン、ｔｒａｎｓ−スティルベン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０３３４】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＺｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
【０３３５】
また、実施の形態５においては、放電メディエータ１１２は、２，２’−ビピリジル、ｔｒａｎｓ−スティルベン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０３３６】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＺｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０３３７】
＜充放電プロセスの説明＞
実施の形態５におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
【０３３８】
なお、本動作例では、第１活物質３１０は、亜鉛（ＬｉＺｎ）であるとする。
【０３３９】
また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
【０３４０】
［充電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０である亜鉛はリチウムと反応して、ＬｉＺｎとなる。
【０３４１】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ｚｎ  ＋  ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＬｉＺｎ  ＋  ＣｈＭｄ
【０３４２】
［放電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
【０３４３】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＬｉＺｎ  ＋  ＤｃｈＭｄ  →  Ｚｎ  ＋  ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０３４４】
＜エネルギー密度の推算＞
実施の形態５におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
【０３４５】
図１６および図１７は、実施の形態５におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
【０３４６】
図１６および図１７に示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態５のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
【０３４７】
（実施の形態６）
以下、実施の形態６が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０３４８】
実施の形態６におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０３４９】
すなわち、実施の形態６におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、スズを含む。
【０３５０】
以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
【０３５１】
また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０３５２】
なお、実施の形態６においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵したスズ（すなわち、充電時に生成されるＬｉＳｎ合金）の組成は、ＬｉＳｎ、Ｌｉ２Ｓｎ５、Ｌｉ５Ｓｎ２、Ｌｉ７Ｓｎ２、Ｌｉ７Ｓｎ３、Ｌｉ１３Ｓｎ５、Ｌｉ２２Ｓｎ５、のうちの少なくとも１つであってもよい。
【０３５３】
第１活物質３１０として、スズを用いた場合、スズがリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、スズとリチウムとが反応してＬｉＳｎ合金となる）。このとき、このＬｉＳｎ合金の電位は、０．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＳｎ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＳｎ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
【０３５４】
また、実施の形態６においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、２，２’−ビピリジル、ｔｒａｎｓ−スティルベン、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０３５５】
以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
【０３５６】
また、実施の形態６においては、放電メディエータ１１２は、１，１０−フェナントロリン、ベンゾフェノン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、アセトフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０３５７】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
【０３５８】
また、実施の形態６においては、放電メディエータ１１２は、ベンゾフェノン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０３５９】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｎ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０３６０】
＜充放電プロセスの説明＞
実施の形態６におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
【０３６１】
なお、本動作例では、第１活物質３１０は、スズ（ＬｉＳｎ）であるとする。
【０３６２】
また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
【０３６３】
［充電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０であるスズはリチウムと反応して、ＬｉＳｎとなる。
【０３６４】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ｓｎ  ＋  ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＬｉＳｎ  ＋  ＣｈＭｄ
【０３６５】
［放電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
【０３６６】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＬｉＳｎ  ＋  ＤｃｈＭｄ  →  Ｓｎ  ＋  ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０３６７】
＜エネルギー密度の推算＞
実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
【０３６８】
図１８と図１９と図２０と図２１は、実施の形態６におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
【０３６９】
図１８と図１９と図２０と図２１とに示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態６のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
【０３７０】
（実施の形態７）
以下、実施の形態７が説明される。なお、上述の実施の形態１から５のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０３７１】
実施の形態７におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０３７２】
すなわち、実施の形態７におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、ゲルマニウムを含む。
【０３７３】
以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
【０３７４】
また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０３７５】
なお、実施の形態７においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵したゲルマニウム（すなわち、充電時に生成されるＬｉＧｅ合金）の組成は、ＧｅＬｉ３、Ｇｅ５Ｌｉ２２、のうちの少なくとも１つであってもよい。
【０３７６】
第１活物質３１０として、ゲルマニウムを用いた場合、ゲルマニウムがリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、ゲルマニウムとリチウムとが反応してＬｉＧｅ合金となる）。このとき、このＬｉＧｅ合金の電位は、０．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＧｅ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＧｅ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
【０３７７】
また、実施の形態７においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、２，２’−ビピリジル、ｔｒａｎｓ−スティルベン、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０３７８】
以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＧｅ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
【０３７９】
また、実施の形態７においては、放電メディエータ１１２は、１，１０−フェナントロリン、ベンゾフェノン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、アセトフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０３８０】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＧｅ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
【０３８１】
また、実施の形態７においては、放電メディエータ１１２は、ベンゾフェノン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０３８２】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＧｅ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０３８３】
＜充放電プロセスの説明＞
実施の形態７におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
【０３８４】
なお、本動作例では、第１活物質３１０は、ゲルマニウム（ＧｅＬｉ３）であるとする。
【０３８５】
また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
【０３８６】
［充電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０であるゲルマニウムはリチウムと反応して、ＧｅＬｉ３となる。
【０３８７】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ｇｅ  ＋  ３ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＧｅＬｉ３  ＋  ３ＣｈＭｄ
【０３８８】
［放電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
【０３８９】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＧｅＬｉ３  ＋  ３ＤｃｈＭｄ  →  Ｇｅ  ＋  ３ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０３９０】
＜エネルギー密度の推算＞
実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
【０３９１】
図２２と図２３と図２４と図２５は、実施の形態７におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
【０３９２】
図２２と図２３と図２４と図２５とに示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態７のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
【０３９３】
（実施の形態８）
以下、実施の形態８が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０３９４】
実施の形態８におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０３９５】
すなわち、実施の形態８におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、アルミニウムを含む。
【０３９６】
以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
【０３９７】
また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０３９８】
なお、実施の形態８においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵したアルミニウム（すなわち、充電時に生成されるＬｉＡｌ合金）の組成は、ＬｉＡｌであってもよい。
【０３９９】
第１活物質３１０として、アルミニウムを用いた場合、アルミニウムがリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、アルミニウムとリチウムとが反応してＬｉＡｌ合金となる）。このとき、このＬｉＡｌ合金の電位は、０．４Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＡｌ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＡｌ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
【０４００】
また、実施の形態８においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ｔｒａｎｓ−スティルベン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０４０１】
以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＡｌ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
【０４０２】
また、実施の形態８においては、放電メディエータ１１２は、１，１０−フェナントロリン、２，２’−ビピリジル、ベンゾフェノン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０４０３】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＡｌ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
【０４０４】
また、実施の形態８においては、放電メディエータ１１２は、２，２’−ビピリジル、ベンゾフェノン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０４０５】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＡｌ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０４０６】
＜充放電プロセスの説明＞
実施の形態８におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
【０４０７】
なお、本動作例では、第１活物質３１０は、アルミニウム（ＬｉＡｌ）であるとする。
【０４０８】
また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
【０４０９】
［充電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０であるアルミニウムはリチウムと反応して、ＬｉＡｌとなる。
【０４１０】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ａｌ  ＋  ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  ＬｉＡｌ  ＋  ＣｈＭｄ
【０４１１】
［放電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
【０４１２】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
ＬｉＡｌ  ＋  ＤｃｈＭｄ  →  Ａｌ  ＋  ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０４１３】
＜エネルギー密度の推算＞
実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
【０４１４】
図２６と図２７と図２８と図２９は、実施の形態８におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
【０４１５】
図２６と図２７と図２８と図２９とに示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態８のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
【０４１６】
（実施の形態９）
以下、実施の形態９が説明される。なお、上述の実施の形態１から５のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０４１７】
実施の形態９におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４におけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０４１８】
すなわち、実施の形態９におけるフロー電池においては、第１活物質３１０は、ケイ素を含む。
【０４１９】
以上の構成によれば、第１活物質３１０として黒鉛を用いた場合と比較して、高い容量のフロー電池を実現できる。
【０４２０】
また、以上の構成によれば、第１活物質３１０の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。このため、放電メディエータ１１２として、平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が比較的低い物質（例えば、縮合芳香族化合物）を用いることができる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０４２１】
なお、実施の形態９においては、第１活物質３１０として、リチウムを吸蔵したケイ素（すなわち、充電時に生成されるＬｉＳｉ合金）の組成は、Ｌｉ７Ｓｉ３、Ｌｉ１２Ｓｉ７、Ｌｉ１３Ｓｉ４、Ｌｉ２２Ｓｉ５、のうちの少なくとも１つであってもよい。
【０４２２】
第１活物質３１０として、ケイ素を用いた場合、ケイ素がリチウムと反応して完全に還元されて充電される（すなわち、ケイ素とリチウムとが反応してＬｉＳｉ合金となる）。このとき、このＬｉＳｉ合金の電位は、０．４Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋程度である。このため、ＬｉＳｉ合金の電位より卑な電位を示す縮合芳香族化合物を充電用メディエータとして使用し、ＬｉＳｉ合金の電位より貴な電位を示す縮合芳香族化合物を放電用メディエータとして使用すれば、メディエータ型の負極を構成することができる。
【０４２３】
また、実施の形態９においては、充電メディエータ１１１は、フェナントレン、ビフェニル、Ｏ−ターフェニル、トリフェニレン、アントラセン、アセナフテン、アセナフチレン、フルオランテン、ｔｒａｎｓ−スティルベン、ブチロフェノン、バレロフェノン、エチレンジアミン、ベンジル、テトラフェニルシクロペンタジエノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０４２４】
以上の構成によれば、電位的に卑な性質を有する充電メディエータ１１１を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｉ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも卑な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す充電メディエータを実現できる。
【０４２５】
また、実施の形態９においては、放電メディエータ１１２は、１，１０−フェナントロリン、２，２’−ビピリジル、ベンゾフェノン、４，４’−ビピリジル、３，３’−ビピリジル、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、アセトフェノン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０４２６】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｉ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。
【０４２７】
また、実施の形態９においては、放電メディエータ１１２は、２，２’−ビピリジル、ベンゾフェノン、２，４’−ビピリジル、２，３’−ビピリジル、ｃｉｓ−スティルベン、プロピオフェノン、からなる群より選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【０４２８】
以上の構成によれば、電位的に貴な性質を有する放電メディエータ１１２を実現できる。より具体的には、ＬｉＳｉ合金の電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも貴な電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を示す放電メディエータ１１２を実現できる。さらに、放電メディエータ１１２の平衡電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）を比較的低くできる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０４２９】
＜充放電プロセスの説明＞
実施の形態９におけるフロー電池の充放電プロセスが、以下に、説明される。
【０４３０】
なお、本動作例では、第１活物質３１０は、ケイ素（Ｌｉ７Ｓｉ３）であるとする。
【０４３１】
また、以下に示されるプロセス以外は、上述の実施の形態１または実施の形態３において説明された充放電プロセスと同様であってもよい。
【０４３２】
［充電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において還元された充電メディエータ１１１は第１活物質３１０により酸化される。すなわち、第１活物質３１０は、充電メディエータ１１１によって、還元される。これにより、第１活物質３１０であるケイ素はリチウムと反応して、Ｌｉ７Ｓｉ３となる。
【０４３３】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
３Ｓｉ  ＋  ７ＣｈＭｄ・Ｌｉ  →  Ｌｉ７Ｓｉ３  ＋  ７ＣｈＭｄ
【０４３４】
［放電プロセスにおける負極側の反応］
第１電極２１０上において酸化された放電メディエータ１１２は第１活物質３１０により還元される。すなわち、第１活物質３１０は、放電メディエータ１１２によって、酸化される。これにより、第１活物質３１０はリチウムを放出する。
【０４３５】
例えば、本動作例では、下記の反応が生じる。
Ｌｉ７Ｓｉ３  ＋  ７ＤｃｈＭｄ  →  ３Ｓｉ  ＋  ７ＤｃｈＭｄ・Ｌｉ
【０４３６】
＜エネルギー密度の推算＞
実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
【０４３７】
図３０と図３１と図３２と図３３は、実施の形態９におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。これらの図には、各メディエータ電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）と、フロー電池の充電・放電電圧（Ｖ）と、フロー電池の理論容量密度（Ａｈ／Ｌ）と、フロー電池の理論エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、発電要素の体積充填率と、フロー電池のエネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）と、が示されている。
【０４３８】
図３０と図３１と図３２と図３３とに示されるように、従来のフロー電池と比較して、実施の形態９のフロー電池の理論エネルギー密度は、格段に高いことがわかる。
【０４３９】
（実施の形態１０）
以下、実施の形態１０が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０４４０】
実施の形態１０におけるフロー電池は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０４４１】
すなわち、実施の形態１０におけるフロー電池は、第１液体１１０と、第１電極２１０と、第１活物質３１０と、第２液体１２０と、第２電極２２０と、電解質塩と、を備える。
【０４４２】
第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２とが溶解した液体である。
【０４４３】
第１電極２１０は、第１液体１１０に浸漬される電極である。
【０４４４】
第１活物質３１０は、第１液体１１０に浸漬される活物質である。
【０４４５】
第２電極２２０は、第１電極２１０の対極である。第２電極２２０は、第２液体１２０に浸漬される電極である。
【０４４６】
充電メディエータ１１１の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、低い。
【０４４７】
放電メディエータ１１２の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、高い。
【０４４８】
電解質塩は、第１液体１１０と第２液体１２０とのうちの少なくとも一方に溶解している。
【０４４９】
第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第１液体１１０における充電メディエータ１１１の濃度以下である。
【０４５０】
以上の構成によれば、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。すなわち、第１液体１１０において電解質塩の濃度を充電メディエータ１１１の濃度以下に設定することで、充電メディエータ１１１の有する平衡電位を、より維持することができる。言い換えれば、充電メディエータ１１１の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、抑制できる。これにより、充電メディエータ１１１の平衡電位が第１活物質３１０の平衡電位よりも高くなってしまうことを、抑制できる。このため、充電メディエータ１１１によって第１活物質３１０の還元を行うことができる。したがって、第１活物質３１０の容量を利用したフロー電池を実現できる。この結果、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
【０４５１】
また、以上の構成によれば、第１液体１１０と第２液体１２０とのうちの少なくとも一方である液体に電解質塩を溶解させることで、当該液体のイオン伝導性を高めることができる。
【０４５２】
なお、実施の形態１０においては、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第１液体１１０における充電メディエータ１１１の濃度よりも小さくてもよい。
【０４５３】
以上の構成によれば、充電メディエータ１１１の有する平衡電位を、より維持することができる。言い換えれば、充電メディエータ１１１の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、より抑制できる。この結果、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
【０４５４】
なお、実施の形態１０においては、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第１液体１１０における放電メディエータ１１２の濃度以下であってもよい。
【０４５５】
以上の構成によれば、より高い電池電圧（放電電圧）を有し、かつ、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。すなわち、第１液体１１０において電解質塩の濃度を放電メディエータ１１２の濃度以下に設定することで、放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる。言い換えれば、放電メディエータ１１２の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、抑制できる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０４５６】
なお、実施の形態１０においては、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第１液体１１０における放電メディエータ１１２の濃度よりも小さくてもよい。
【０４５７】
以上の構成によれば、放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる。言い換えれば、放電メディエータ１１２の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、より抑制できる。これにより、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０４５８】
なお、実施の形態１０におけるフロー電池は、隔離部４００を、さらに備えてもよい。
【０４５９】
隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０および第２液体１２０との間を隔離する。
【０４６０】
このとき、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、第２液体１２０における電解質塩の濃度よりも、低くてもよい。
【０４６１】
以上の構成によれば、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる（平衡電位の変動を、より低減できる）。このため、高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。また、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
【０４６２】
なお、実施の形態１０においては、電解質塩は、第２液体１２０に溶解していてもよい。このとき、電解質塩は、第１液体１１０に溶解していなくてもよい。すなわち、第１液体１１０における電解質塩の濃度は、０Ｍであってもよい。
【０４６３】
以上の構成によれば、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる（平衡電位の変動を、より低減できる）。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。また、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
【０４６４】
なお、実施の形態１０においては、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
【０４６５】
なお、実施の形態１０においては、電解質塩は、リチウム塩であってもよい。当該リチウム塩としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２、など、が使用されうる。リチウム塩として、これらから選択される１種のリチウム塩が、単独で、使用されうる。もしくは、リチウム塩として、これらから選択される２種以上のリチウム塩の混合物が、使用されうる。
【０４６６】
なお、実施の形態１０においては、電解質塩は、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、からなる群より選ばれる少なくとも１つであってもよい。
【０４６７】
図３４と図３５と図３６と図３７は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。
【０４６８】
２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）溶液に、縮合芳香族化合物であるビフェニルと電解質塩とを、各図に示されるモル濃度（Ｍ）で、それぞれ溶解させて、各サンプルを準備した。図３４に示されるサンプルおいては、電解質塩として、ＬｉＢＦ４が用いられた。図３５に示されるサンプルおいては、電解質塩として、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２が用いられた。図３６に示されるサンプルおいては、電解質塩として、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２が用いられた。図３７に示されるサンプルおいては、電解質塩として、ＬｉＣＦ３ＳＯ３が用いられた。これらの各サンプルを注液した電位測定用セルを作製して、それぞれの電位を測定した。各図には、リチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。
【０４６９】
図３４〜図３７に示されるように、電解質塩の濃度がビフェニルの濃度よりも大きい場合には、電解質塩濃度が増えるほど、金属リチウム電位に対するビフェニルの平衡電位は、上昇することがわかった。
【０４７０】
一方で、電解質塩の濃度がビフェニルの濃度以下である場合には、ビフェニルの平衡電位の大幅な上昇は、抑制されることがわかった。例えば、電解質塩の濃度がビフェニルの濃度以下である場合には、ビフェニルの平衡電位を、０．２Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋以下に、維持することができる。
【０４７１】
図３８は、ｔｒａｎｓ−スティルベン溶液の電位の測定結果を示す図である。
【０４７２】
２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）溶液に、縮合芳香族化合物であるｔｒａｎｓ−スティルベンと電解質塩であるＬｉＢＦ４とを、図３８に示されるモル濃度（Ｍ）で、それぞれ溶解させて、各サンプルを準備した。これらの各サンプルを注液した電位測定用セルを作製して、それぞれの電位を測定した。図３８には、リチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。
【０４７３】
図３８に示されるように、電解質塩の濃度がｔｒａｎｓ−スティルベンの濃度よりも大きい場合には、電解質塩濃度が増えるほど、金属リチウム電位に対するｔｒａｎｓ−スティルベンの平衡電位は、上昇することがわかった。
【０４７４】
一方で、電解質塩の濃度がｔｒａｎｓ−スティルベンの濃度以下である場合には、ｔｒａｎｓ−スティルベンの平衡電位の大幅な上昇は、抑制されることがわかった。例えば、電解質塩の濃度がｔｒａｎｓ−スティルベンの濃度以下である場合には、ｔｒａｎｓ−スティルベンの平衡電位を、０．２〜０．６Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋の範囲に、維持することができる。
【０４７５】
＜エネルギー密度の推算＞
実施の形態１０におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
【０４７６】
図３９は、実施の形態１０におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【０４７７】
図３９には、実施の形態３におけるフロー電池３０００の上述の充放電プロセスの説明において示された動作例の条件で、かつ、負極の充電メディエータ１１１がビフェニルであり、かつ、負極の放電メディエータ１１２がｔｒａｎｓ−スティルベンである場合のエネルギー密度の推算結果が示されている。
【０４７８】
なお、図３９には示される計算例においては、第１液体１１０におけるビフェニルの濃度は、０．１Ｍとした。また、第１液体１１０におけるｔｒａｎｓ−スティルベンの濃度は、０．１Ｍとした。
【０４７９】
図３９における「計算例Ａ」は、第１液体１１０に電解質塩が溶解されていない条件での計算例である。「計算例Ａ」の条件であれば、負極の充電メディエータと負極の放電メディエータとの電位の上昇（電解質塩に起因する上昇）は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．１Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５８９Ｗｈ／Ｌと推算される。
【０４８０】
図３９における「計算例Ｂ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＢＦ４が「０．０５Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｂ」の条件であれば、負極の充電メディエータと負極の放電メディエータとの電位の僅かな上昇（電解質塩に起因する上昇）が生じるが、電位の大幅な上昇は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．０７Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５８４Ｗｈ／Ｌと推算される。また、第１液体１１０には電解質塩が溶解されることにより、第１液体１１０のイオン伝導度が向上する。
【０４８１】
図３９における「計算例Ｃ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＢＦ４が「０．１Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｃ」の条件であれば、負極の充電メディエータと負極の放電メディエータとの電位の僅かな上昇（電解質塩に起因する上昇）が生じるが、電位の大幅な上昇は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（２．９８Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５６７Ｗｈ／Ｌと推算される。また、第１液体１１０には電解質塩が溶解されることにより、第１液体１１０のイオン伝導度が向上する。
【０４８２】
図３９における「計算例Ｄ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＢＦ４が「１Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｄ」の条件では、電解質塩に起因して、負極の放電メディエータ（ｔｒａｎｓ−スティルベン）の電位が１．３ＶｖｓＬｉ／Ｌｉ＋まで大幅に上昇する。このため、フロー電池の放電電圧は、２．１Ｖまで低下する。また、電解質塩に起因して、負極の充電メディエータ（ビフェニル）の電位も１．２ＶｖｓＬｉ／Ｌｉ＋まで大幅に上昇する。このため、負極の充電メディエータの平衡電位が、第１活物質３１０（黒鉛：Ｃ６Ｌｉ）の平衡電位（０．１５ＶｖｓＬｉ／Ｌｉ＋）よりも、高くなる。このため、充電プロセスにおいては、充電メディエータが第１電極２１０で還元されても、続いて、充電メディエータによって第１活物質３１０は還元されない（Ｃ６Ｌｉは形成されない）。したがって、第１活物質３１０の容量を活用することができない。このため、第１液体１１０に溶解しているメディエータしか電池容量に寄与しない。この結果、電池容量とエネルギー密度の大幅な低下が推算される。
【０４８３】
（実施の形態１１）
以下、実施の形態１１が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０４８４】
実施の形態１１におけるフロー電池は、上述の実施の形態１におけるフロー電池１０００の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０４８５】
すなわち、実施の形態１１におけるフロー電池は、第１液体１１０と、第１電極２１０と、第１活物質３１０と、を備える。
【０４８６】
第１液体１１０は、充電メディエータ１１１と放電メディエータ１１２と電解質塩とが溶解した液体である。
【０４８７】
第１電極２１０は、第１液体１１０に浸漬される電極である。
【０４８８】
第１活物質３１０は、第１液体１１０に浸漬される活物質である。
【０４８９】
充電メディエータ１１１の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、低い。
【０４９０】
放電メディエータ１１２の平衡電位は、第１活物質３１０の平衡電位よりも、高い。
【０４９１】
第１液体１１０に溶解している電解質塩は、ＬｉＰＦ６である。
【０４９２】
以上の構成によれば、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。すなわち、第１液体１１０において電解質塩をＬｉＰＦ６とすることで、充電メディエータ１１１の濃度に対して電解質塩濃度を任意に設定しても、充電メディエータ１１１の有する平衡電位を、維持することができる。言い換えれば、充電メディエータ１１１の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を抑制しながら、十分な量のＬｉＰＦ６の添加によるイオン伝導性の向上を実現できる。これにより、イオン伝導性を高めながら、充電メディエータ１１１の平衡電位が第１活物質３１０の平衡電位よりも高くなってしまうことを、抑制できる。このため、充電メディエータ１１１によって第１活物質３１０の還元を行うことができる。したがって、第１活物質３１０の容量を利用したフロー電池を実現できる。この結果、高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
【０４９３】
また、以上の構成によれば、より高い電池電圧（放電電圧）を有し、かつ、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。すなわち、第１液体１１０において電解質塩をＬｉＰＦ６とすることで、放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、維持することができる。言い換えれば、放電メディエータ１１２の有する平衡電位の大幅な上昇（電解質塩に起因する上昇）を、抑制しながら、十分な量のＬｉＰＦ６の添加によるイオン伝導性の向上を実現できる。これにより、イオン伝導性を高めながら、より電位の低いフロー電池の負極を実現できる。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。
【０４９４】
なお、実施の形態１１におけるフロー電池は、第２液体１２０と、第２電極２２０と、をさらに備えてもよい。
【０４９５】
第２電極２２０は、第１電極２１０の対極である。第２電極２２０は、第２液体１２０に浸漬される電極である。
【０４９６】
このとき、電解質塩であるＬｉＰＦ６は、第２液体１２０に溶解していてもよい。
【０４９７】
以上の構成によれば、第１液体１１０と第２液体１２０とのうちの少なくとも一方である液体に電解質塩としてＬｉＰＦ６を溶解させることで、当該液体のイオン伝導性を高めることができる。
【０４９８】
なお、実施の形態１１におけるフロー電池は、隔離部４００を、さらに備えてもよい。隔離部４００は、第１電極２１０および第１液体１１０と第２電極２２０および第２液体１２０との間を隔離する。
【０４９９】
以上の構成によれば、充電メディエータ１１１および放電メディエータ１１２の有する平衡電位を、より維持することができる（平衡電位の変動を、より低減できる）。このため、より高い電池電圧（放電電圧）を有するフロー電池を実現できる。また、より高いエネルギー密度のフロー電池を実現できる。
【０５００】
なお、実施の形態１１においては、第１電極２１０は負極であり、かつ、第２電極２２０は正極であってもよい。
【０５０１】
図４０は、ビフェニル溶液の電位の測定結果を示す図である。
【０５０２】
２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）溶液に、縮合芳香族化合物であるビフェニルと電解質塩であるＬｉＰＦ６とを、図４０に示されるモル濃度（Ｍ）で、それぞれ溶解させて、各サンプルを準備した。これらの各サンプルを注液した電位測定用セルを作製して、それぞれの電位を測定した。図４０には、リチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。図４０に示されるように、電解質塩ＬｉＰＦ６濃度がビフェニルの濃度よりも大きい場合（および、小さい場合）でも、金属リチウム電位に対するビフェニルの平衡電位は、０．２Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋以下に、維持することができる。
【０５０３】
図４１は、ｔｒａｎｓ−スティルベン溶液の電位の測定結果を示す図である。
【０５０４】
２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）溶液に、縮合芳香族化合物であるｔｒａｎｓ−スティルベンと電解質塩であるＬｉＰＦ６とを、図４１に示されるモル濃度（Ｍ）で、それぞれ溶解させて、各サンプルを準備した。これらの各サンプルを注液した電位測定用セルを作製して、それぞれの電位を測定した。図４１には、リチウム金属基準で測定された電位（Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）が示されている。図４１に示されるように、電解質塩ＬｉＰＦ６濃度がｔｒａｎｓ−スティルベンの濃度よりも大きい場合（および、小さい場合）でも、金属リチウム電位に対するｔｒａｎｓ−スティルベンの平衡電位は、０．３Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋の前後に、維持することができる。
【０５０５】
＜エネルギー密度の推算＞
実施の形態１１におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果が、以下に、説明される。
【０５０６】
図４２は、実施の形態１１におけるフロー電池のエネルギー密度の推算結果を示す図である。
【０５０７】
図４２には、実施の形態３におけるフロー電池３０００の上述の充放電プロセスの説明において示された動作例の条件で、かつ、負極の充電メディエータ１１１がビフェニルであり、かつ、負極の放電メディエータ１１２がｔｒａｎｓ−スティルベンである場合のエネルギー密度の推算結果が示されている。
【０５０８】
なお、図４２には示される計算例においては、第１液体１１０におけるビフェニルの濃度は、０．１Ｍとした。また、第１液体１１０におけるｔｒａｎｓ−スティルベンの濃度は、０．１Ｍとした。
【０５０９】
図４２における「計算例Ｅ」は、第１液体１１０に電解質塩が溶解されていない条件での計算例である。「計算例Ｅ」の条件であれば、負極の充電メディエータと負極の放電メディエータとの電位の上昇（電解質塩に起因する上昇）は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．１Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５８９Ｗｈ／Ｌと推算される。
【０５１０】
図４２における「計算例Ｆ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＰＦ６が「１Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｆ」の条件であれば、負極の充電メディエータは僅かな上昇が生じ、一方、負極の放電メディエータの電位の僅かな低下が生じ、電位の大幅な変化は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．１１Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５９１Ｗｈ／Ｌと推算される。また、第１液体１１０には電解質塩が溶解されることにより、第１液体１１０のイオン伝導度が向上する。
【０５１１】
図４２における「計算例Ｇ」は、第１液体１１０に電解質塩であるＬｉＰＦ６が「０．１Ｍ」の濃度で溶解されている条件での計算例である。「計算例Ｇ」の条件であれば、負極の充電メディエータは僅かな上昇が生じ、一方、負極の放電メディエータの電位の僅かな低下が生じ、電位の大幅な変化は生じない。このため、フロー電池の放電電圧は、高い電圧（３．１５Ｖ）となる。また、フロー電池エネルギー密度は、５９９Ｗｈ／Ｌと推算される。また、第１液体１１０には電解質塩が溶解されることにより、第１液体１１０のイオン伝導度が向上する。
【０５１２】
（実施の形態１２）
以下、実施の形態１２が説明される。なお、上述の実施の形態１から４のいずれかと重複する説明は、適宜、省略される。
【０５１３】
実施の形態１２におけるフロー電池は、上述の実施の形態１から４のいずれかにおけるフロー電池の構成に加えて、下記の構成を備える。
【０５１４】
すなわち、実施の形態１２におけるフロー電池においては、第１液体１１０は、テトラヒドロフラン、２メチル−テトラヒドロフラン、１，２ジメトキシエタン、２，５−ジメチルテトラヒドロフラン、ジエトキシエタン、ジブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、３メチルスルホラン、テトラヒドロフルフリルアミン、からなる群より選ばれる少なくとも１種に、縮合芳香族化合物を溶解させたものである。
【０５１５】
以上の構成によれば、縮合芳香族化合物と対になってリチウムから放出される溶媒和電子を安定化させる作用を有しながら、リチウム（例えば、リチウム金属）を溶解することができる第１液体１１０を実現できる。
【０５１６】
図４３は、第１液体のサンプルを示す図である。
【０５１７】
図４３に示される各サンプル（溶媒）に、縮合芳香族化合物としてビフェニルを用い０．１Ｍの濃度で溶解させ調整した各溶液に、リチウム金属片を投入した。それぞれの溶液について、静置後に、目視で、リチウム金属の溶解性を確認した。
【０５１８】
リチウム金属が溶媒和電子を溶液に渡してリチウムイオンとなって溶解すると、無色であった溶液は有色に変化する。このように、リチウム金属が消滅することにより、リチウム金属の溶解の有無を判断できる。
【０５１９】
図４３において、リチウム金属の溶解が確認できたサンプルについては、「○」が表記されている。また、図４３において、リチウム金属の溶解が確認できなかったサンプルについては、「×」が表記されている。
【０５２０】
また、リチウム金属が溶解した溶液に、短冊状に整形した黒鉛電極（Ｃｕ箔上に黒鉛粉末を塗布後、圧延したもの）を、４日間、浸漬した。その後、黒鉛電極を引き上げて、黒鉛電極における色の変化および表面状態を観察した。
【０５２１】
リチウム金属が溶解した溶液によって、黒鉛が還元されて、リチウムが挿入されることで、黒鉛電極の色あるいは表面状態が変化する。これにより、それぞれの溶液が、黒鉛に対する還元能を備えているかを判断できる。
【０５２２】
図４３において、黒鉛へのリチウム挿入が確認できたサンプルについては、「○」が表記されている。また、図４３において、黒鉛へのリチウム挿入が確認できなかったサンプルについては、「×」が表記されている。
【０５２３】
図４３に示されるサンプルの中で、２メチル−テトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）を用いた場合には、黒鉛の全面が完全に金色に変化した。また、２，５ジメルテトラヒドロフランまたはＤＢＥを用いた場合には、黒鉛の一部が金色に変化した。金色はＣ６Ｌｉの色であることから、これらの色の変化からＣ６Ｌｉが形成されたと考えられる。
【０５２４】
他のリチウムが溶解する溶液を用いた場合でも、ほとんどの溶液中でリチウムが黒鉛層間にリチウムが挿入されていると考えられる証拠である色変化（例えば、青、茶、など）および表面形状の変化が生じていた。
【０５２５】
図４４は、第１液体の別のサンプルを示す図である。
【０５２６】
図４４に示される各サンプルは、図４４に示される溶媒Ｘと溶媒Ｙとを各体積混合比で混合したものである。
【０５２７】
図４４に示される各サンプルについても、上述の図４３に示されるサンプルと同じ実験を行い、リチウム金属の溶解の有無と、黒鉛へのリチウム挿入の有無とを、確認した。
【０５２８】
図４３に示されるように、ジブトキシメタン、アニソール、フェネトールは、単独で用いた場合には、リチウム金属の溶解能を示さなかった。しかし、図４４に示されるように、ジブトキシエタンと混合することで、ジブトキシメタン、アニソール、フェネトールは、リチウム金属の溶解能を示すようになった。
【０５２９】
このように、リチウム金属の溶解能を示す溶媒を共存させることで、リチウム金属の溶解能を示さない溶媒にも、リチウム金属の溶解能を付与することができることが確認された。
【０５３０】
なお、上述の実施の形態１から１２のそれぞれに記載の構成は、適宜、互いに、組み合わされてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０５３１】
本開示のフロー電池は、例えば、蓄電デバイスとして好適に使用できる。
【符号の説明】
【０５３２】
１１０  第１液体
１１１  充電メディエータ
１１２  放電メディエータ
１２０  第２液体
１２１  第２電極側メディエータ
２１０  第１電極
２２０  第２電極
３１０  第１活物質
３２０  第２活物質
４００  隔離部
５１０  第１循環機構
５１１  第１収容部
５１２  第１透過抑制部
５２０  第２循環機構
５２１  第２収容部
５２２  第２透過抑制部
６００  電気化学反応部
６１０  負極室
６２０  正極室
１０００，２０００，３０００，４０００  フロー電池
【図１】
2018016249.tif 000003
【図２】
2018016249.tif 000004
【図３】
2018016249.tif 000005
【図４】
2018016249.tif 000006
【図５】
2018016249.tif 000007
【図６】
2018016249.tif 000008
【図７】
2018016249.tif 000009
【図８】
2018016249.tif 000010
【図９】
2018016249.tif 000011
【図１０】
2018016249.tif 000012
【図１１】
2018016249.tif 000013
【図１２】
2018016249.tif 000014
【図１３】
2018016249.tif 000015
【図１４】
2018016249.tif 000016
【図１５】
2018016249.tif 000017
【図１６】
2018016249.tif 000018
【図１７】
2018016249.tif 000019
【図１８】
2018016249.tif 000020
【図１９】
2018016249.tif 000021
【図２０】
2018016249.tif 000022
【図２１】
2018016249.tif 000023
【図２２】
2018016249.tif 000024
【図２３】
2018016249.tif 000025
【図２４】
2018016249.tif 000026
【図２５】
2018016249.tif 000027
【図２６】
2018016249.tif 000028
【図２７】
2018016249.tif 000029
【図２８】
2018016249.tif 000030
【図２９】
2018016249.tif 000031
【図３０】
2018016249.tif 000032
【図３１】
2018016249.tif 000033
【図３２】
2018016249.tif 000034
【図３３】
2018016249.tif 000035
【図３４】
2018016249.tif 000036
【図３５】
2018016249.tif 000037
【図３６】
2018016249.tif 000038
【図３７】
2018016249.tif 000039
【図３８】
2018016249.tif 000040
【図３９】
2018016249.tif 000041
【図４０】
2018016249.tif 000042
【図４１】
2018016249.tif 000043
【図４２】
2018016249.tif 000044
【図４３】
2018016249.tif 000045
【図４４】
2018016249.tif 000046
【国際調査報告】
2018016249.tif 000047
2018016249.tif 000048
2018016249.tif 000049
2018016249.tif 000050