TWI700855B - 氧化還原液流電池用框體、氧化還原液流電池及電池堆 - Google Patents

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Abstract

一種具備窗部之氧化還原液流電池用框體，其特徵係：包絡前述窗部的長方形的長邊長度為A，對應於前述長邊的橫框寬幅為B，前述長方形的短邊長度為C，對應於前述短邊的縱框寬幅為D時，滿足A>C、B>D、及(B/A)≧0.2。

Description

氧化還原液流電池用框體、氧化還原液流電池及電池堆
本發明係關於蓄電池之一之氧化還原液流電池、用於氧化還原液流電池之框體、以及電池堆。
本案係根據2016年3月29日申請之日本申請案第2016-066323號主張優先權，並援用記載於前述日本申請案之所有記載內容。
蓄電池之一，有對電極供給電解液進行電池反應的氧化還原液流電池(以下亦簡稱「RF電池」)。RF電池，具有(1)大輸出化，百萬瓦級(MW級)之大容量化很容易，(2)壽命長，(3)可以正確地監視電池的充電狀態(SOC：State of Charge)，(4)可以獨立設計電池輸出與電池容量，設計的自由度很高等特徵，被期待適用於電力系統的安定化用途之蓄電池。
RF電池，係以具備被供給正極電解液的正極電極、被供給負極電解液的負極電極、以及中介於兩極的電極間的隔膜之電池胞為主要的構成要素。電池胞，代表性者係使用具備被配置電極的雙極板，與設於雙極板的外 週的框體之胞框架形成的。在大容量之RF電池，利用依序反覆層積複數胞框架、一方極之電極、隔膜、另一方極之電極、...之層積體為主體之電池堆。
前述層積體，對各極電極供給為反應之電解液，使用於電極反應的電解液被夾在由各極的電極排出的正極用供排板及負極用供排板，進而使此之外側被挾於一對端板，使端板間藉由長螺栓及螺帽夾緊。藉由作用於此層積方向的夾緊力保持層積狀態。此外，藉由前述夾緊力，藉由被配置於相鄰框體間的密封構件使框體間保持液密狀態，防止電解液的漏出。
專利文獻1，揭示了於中央部設長方形狀的窗部的長方形狀的框體，且係框體的外周緣之長邊長度對短邊長度之比(長邊/短邊)，亦即所謂的長寬比超過1之橫長框體。此外，專利文獻1，揭示了將此框體作為具有窗部之一對框片，在框片的開口緣附近挾著雙極板的週緣附近熱熔接，使雙極板與框體一體化。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2002-367658號公報
相關於本發明之一態樣之氧化還原液流電池用框體， 係具備窗部之氧化還原液流電池用框體，特徵係：包絡前述窗部的長方形的長邊長度為A，對應於前述長邊的前述框體的橫框寬幅為B，前述長方形的短邊長度為C，對應於前述短邊的前述框體的縱框寬幅為D時，滿足A>C、B>D、及(B/A)≧0.2。
相關於本發明之一態樣之氧化還原液流電池，具備前述氧化還原液流電池用框體。
相關於本發明之一態樣之氧化還原液流電池，具備：被配置於前述氧化還原液流電池用框體及前述窗部的內側的雙極板、正極電極、隔膜、以及負極電極依序被複數層積，在此層積方向上藉由夾緊壓力保持層積狀態的層積體、及與前述層積體一起被層積的正極供排板及負極供排板；前述層積體之前述框體的橫框的外周緣，由前述正極供排板的外周緣及前述負極供排板的外周緣突出。
相關於本發明之一態樣之電池堆，具備前述氧化還原液流電池用框體。
相關於本發明之一態樣之電池堆，具備：被配置於前述氧化還原液流電池用框體及前述窗部的內側的雙極板、正極電極、隔膜、以及負極電極依序被複數層積，在此層積方向上藉由夾緊壓力保持層積狀 態的層積體、及與前述層積體一起被層積的正極供排板及負極供排板；前述層積體之前述框體的橫框的外周緣，由前述正極供排板的外周緣及前述負極供排板的外周緣突出。
10‧‧‧氧化還原液流電池(RF電池)
10C‧‧‧電池胞
11‧‧‧隔膜
14‧‧‧正極電極
15‧‧‧負極電極
16‧‧‧正極槽
17‧‧‧負極槽
160、170‧‧‧泵
162、164、172、174‧‧‧配管
20‧‧‧胞框架
21‧‧‧雙極板
22‧‧‧框體
22A‧‧‧橫框
22C‧‧‧縱框
22w‧‧‧窗部
222‧‧‧外周緣
22u‧‧‧上緣
22i‧‧‧最內緣
24i、25i‧‧‧供液孔
24o、25o‧‧‧排液孔
220‧‧‧低段部
233‧‧‧貫通孔
250‧‧‧封條溝
30‧‧‧電池堆
300‧‧‧次電池堆
32‧‧‧端板
33‧‧‧締結軸
34‧‧‧正極供排板
35‧‧‧負極供排板
342、352‧‧‧外周緣
50‧‧‧密封構件
A‧‧‧長邊長度
B‧‧‧橫框寬幅
C‧‧‧短邊長度
D‧‧‧縱框寬幅
L‧‧‧框體長度
H‧‧‧框體高度
400‧‧‧交流/直流變換器
410‧‧‧變電設備
420‧‧‧發電部
440‧‧‧負荷
圖1係顯示實施形態1的氧化還原液流電池用框體之概略平面圖。
圖2係顯示具備實施形態1的氧化還原液流電池用框體之電池胞的概略之分解立體圖，及具備此電池胞的實施形態1之電池堆的概略之側面圖。
圖3係實施形態1之氧化還原液流電池的動作原理圖。
〔本發明所欲解決之課題〕
對於利用於氧化還原液流電池(RF電池)的框體，希望是難以因為作用的壓力而變形。特別是在使電解液的流量更多地運轉RF電池等場合框體也難以變形為較佳。
長寬比超過1的框體，長邊側之框比短邊側之框還要長。因此，即使跨框體的全周框寬都是相等的場 合，長邊側之框的剛性比短邊側之框還要差。因此，RF電池運轉時，使電解液流通而液壓作用於框體時，長邊側之框比短邊側之框更容易變形。在以下的場合，長邊側之框更容易變形。框體的變形量大的話，有使框體破損之虞。
(a)使長邊側之框以正交於電解液的流通方向的方式配置的場合。
液壓容易作用於流通方向，所以作用於長邊側的框的液壓變大的緣故。
(b)運轉時，以提高電池性能的目的而增大電解液的流量的場合。
伴隨著電解液的流量的增大，液壓也變大的緣故。
(c)以長邊側之框沿著水平方向配置的方式來設置RF電池的場合。
電解液的自重容易施加在長邊側的框上的緣故。
另一方面，於RF電池之電解液，利用含有釩離子的硫酸水溶液等酸性液。框體接觸於前述酸性液，所以採用氯乙烯這種耐液性優異的樹脂來製造。在這樣的樹脂製的框體，不能說具有充分的剛性，前述液壓等應力變大的話會變形。為了防止框體的變形而減少電解液的流量的話，無法充分對應於前述電解液的流量增大等需求。
本發明的目的之一在於提供難以變形的氧化還原液流電池用框體。此外，本發明的其他目的在於提供具備難以變形的框體的氧化還原液流電池、及電池堆。
〔本揭示之效果〕
相關於本發明之一態樣之氧化還原液流電池用框體，難以變形。
相關於本發明之一態樣之氧化還原液流電池及相關於本發明之一態樣之電池堆，框體難以變形。
〔本發明的實施形態之說明〕
首先，列記並說明本發明之實施形態之內容。
(1)相關於本發明之一態樣之氧化還原液流電池用框體，係具備窗部之氧化還原液流電池用框體，特徵係：包絡前述窗部的長方形的長邊長度為A，對應於前述長邊的前述框體的橫框寬幅為B，前述長方形的短邊長度為C，對應於前述短邊的前述框體的縱框寬幅為D時，滿足A>C、B>D、及(B/A)≧0.2。
前述之氧化還原液流電池用框體及前述窗部，具代表性者為長方形狀，但不限於長方形狀(參見後述之變形例(II))。
前述之氧化還原液流電池用框體的外周緣與前述窗部的開口緣，即使雙方都是長方形狀的場合，也是B>D，並不相似。
前述窗部，因為A>C所以是由長邊長度/短邊長度 (A/C)所表示的長寬比超過1之橫長的長方形所包絡的形狀。
前述氧化還原液流電池(RF電池)用框體，具備對應於此橫長的窗部之前述長邊的橫框，與對應於前述短邊的縱框，所以代表性者可說是長寬比超過1的橫長或縱長的長方形所包絡的形狀。
包絡前述窗部的長方形，為形成窗部的開口緣之中，取最小周長者。例如，窗部為長方形狀的場合，形成窗部的開口緣所作出的長方形相當於前述進行包絡的長方形。窗部為長方形以外的形狀的場合，為包絡形成窗部的開口緣之最小的長方形。
前述橫框的寬幅，係由包絡前述窗部的長方形的長邊起，直到橫框的外周緣為止的最大距離。例如，窗部為長方形狀的場合，為前述開口緣作出的長方形的長邊起直到橫框的外周緣為止的最大距離。
前述縱框的寬幅，係由包絡前述窗部的長方形的短邊起，直到縱框的外周緣為止的最大距離。例如，窗部為長方形狀的場合，為前述開口緣作出的長方形的短邊起直到橫框的外周緣為止的最大距離。
對於橫長的窗部而言，橫框寬幅B比縱框寬幅D更大，且窗部之對前述長邊長度A之比為0.2以上，可說是寬寬幅。前述之RF電池用框體，橫框為寬寬幅，所以即使受到例如正交於橫框的長邊方向的方向之應力，橫框也難以變形。把這樣的前述之RF電池用框體用於RF 電池的場合，即使以正交於電解液的流通方向的方式配置橫框，或者運轉時增大電解液的流量，或以沿著水平方向配置橫框的方式設置RF電池(以下亦稱為橫長設置)，前述之RF電池用框體也不容易變形。亦即，前述之RF電池用框體，可以構築耐壓性優異的RF電池。
(2)作為前述RF電池用框體之一例，以滿足(D/C)≧0.2的形態為佳。
前述形態之縱框寬幅D，係對窗部之前述短邊長度C之比為0.2以上，可說是寬寬幅。因此，即使短邊長度C的絕對值很大的場合，縱框也難以變形。前述形態，橫框及縱框雙方都難以變形，全體都難以變形。
(3)作為前述RF電池用框體之一例，前述氧化還原液流電池用框體及前述窗部為長方形狀，前述氧化還原液流電池用框體之包含前述橫框的長邊的長度為L，包含前述縱框的短邊的高度為H時，滿足L>H為佳。此形態，跨橫框之全長具有均一大小之寬幅B，跨縱框全長具有均一大小的寬幅D。
前述窗部，因為L>H所以可說是在長邊長度/短邊高度(L/H)所表示的長寬比超過1之橫長的長方形狀的框體，具備橫長的長方形狀之窗部。亦即，前述形態，是橫框容易變形的形狀，但橫框寬幅B為寬寬幅所以難以變形。
(4)作為前述RF電池用框體之一例，以前述橫框具備締結軸***通的貫通孔之形態為佳。前述締結 軸，具代表性者為連通被層積之複數框體，用於層積狀態的保持。
橫框為寬寬幅，可以充分具有貫通孔之形成區域。在層積前述形態的框體之層積體插通配置締結軸的話，可以把締結軸利用於橫框之補強材，提高橫框的剛性。此外，藉由締結軸限制橫框的位移。由此，前述形態更難以變形。進而，框體自身具備貫通孔，所以伴隨著在橫框具備貫通孔之形成區域，沒有必要增大端板。亦即，前述形態，不只難以變形，還可以構築小型的RF電池。
(5)相關於本發明之一態樣之氧化還原液流電池(RF電池)，具備前述(1)~(4)之任一之氧化還原液流電池用框體。
前述RF電池，具備即使承受液壓等應力也難以變形之前述RF電池用框體。因此，根據前述之RF電池的話，即使以正交於電解液的流通方向的方式配置橫框，或者運轉時增大電解液的流量，或橫長設置，前述之RF電池用框體也不容易變形，耐壓性優異。
(6)相關於本發明之一態樣之氧化還原液流電池(RF電池)，具備：被配置於前述(1)~(4)之任一之氧化還原液流電池用框體及前述窗部的內側的雙極板、正極電極、隔膜、以及負極電極依序被複數層積，在此層積方向上藉由夾緊壓力保持層積狀態的層積體、及與前述層積體一起被層積的正極供排板及負極供排 板；前述層積體之前述框體的橫框的外周緣，由前述正極供排板的外周緣及前述負極供排板的外周緣突出。
前述RF電池所具備的層積體，具備即使承受液壓等應力也難以變形之前述RF電池用框體。因此，根據前述之RF電池的話，即使以正交於電解液的流通方向的方式配置橫框，或者運轉時增大電解液的流量，或橫長設置，前述之RF電池用框體也不容易變形，耐壓性優異。進而，前述RF電池所具備的正極供排板及負極供排板，位於比寬寬幅的橫框的外周緣更靠內側更為小型。亦即，前述RF電池，與具備與前述RF電池用框體具有相同的外形尺寸之正極供排板及負極供排板的場合相比，重量較輕。
(7)相關於本發明之一態樣之電池堆，具備前述(1)~(4)之任一之氧化還原液流電池用框體。
前述之電池堆，因為具備即使受到正交於橫框的長邊方向的方向之應力也難以變形之前述RF電池用框體，所以可構築耐壓性優異的RF電池。
(8)相關於本發明之一態樣之電池堆，具備：被配置於前述(1)~(4)之任一之氧化還原液流電池用框體及前述窗部的內側的雙極板、正極電極、隔膜、以及負極電極依序被複數層積，在此層積方向上藉由夾緊壓力保持層積狀態的層積體、及與前述層積體一起被層積的正極供排板及負極供排 板；前述層積體之前述框體的橫框的外周緣，由前述正極供排板的外周緣及前述負極供排板的外周緣突出。
前述之電池堆所具備的層積體，因為具備即使受到正交於橫框的長邊方向的方向之應力也難以變形之前述RF電池用框體，所以可構築耐壓性優異的RF電池。此外，前述電池堆所具備的正極供排板及負極供排板，位於比寬寬幅的橫框的外周緣更靠內側更為小型。亦即，前述電池堆，與具備與前述RF電池用框體具有相同的外形尺寸之正極供排板及負極供排板的場合相比，可以構築重量較輕的RF電池。
〔本發明的實施形態之詳細內容〕
以下，參照圖式說明本發明之實施形態之具體例。圖中相同的符號表示同一名稱物。
〔實施形態1〕
首先，說明實施形態1之氧化還原液流電池(RF電池)10之概要，其次詳細說明各構件。
圖3之正極槽16內及負極槽17內所示的離子，顯示包含於各極的電解液中的離子種之一例。於圖3，實線箭頭意味著充電，虛線箭頭意味著放電。
(RF電池的概要)
實施形態1之RF電池10，如圖3所示，具備電池胞10C，及對電池胞10C循環供給電解液的循環機構。RF電池10，代表性者係中介著交流/直流變換器400或變電設備410等，被連接於發電部420與電力系統或需要家戶等之負荷440，把發電部420作為電力供給源進行充電，把負荷440作為電力提供對象進行放電。發電部420，例如可以舉出太陽光發電機、風力發電機、其他一般的發電所等。
(RF電池的基本構成) ‧電池胞
電池胞10C，具備被供給正極電解液的正極電極14、被供給負極電解液的負極電極15、以及中介於正極電極14與負極電極15間的隔膜11。
正極電極14及負極電極15，被供給包含活性物質的電解液，活性物質(離子)是進行電池反應的反應場，利用碳材料的纖維集合體之多孔體。代表性者為長方形狀(圖2)。
隔膜11，是分離正極電極14與負極電極15的構件同時是使特定的離子透過之構件，利用離子交換膜等。
‧胞框架
電池胞10C，使用圖2所示的胞框架20來構成。
胞框架20，具有雙極板21，以及設於雙極板21的周 緣部之框體22。
雙極板21，於一方之面被配置正極電極14，於另一方之面被配置負極電極15，是使電流流過但不使電解液通過的導電性構件。雙極板21利用含石墨等與有機材料之導電性塑膠板等。代表性者為長方形狀(圖2)。
框體22，具備窗部22w。於窗部22w的內側，被配置雙極板21、正極電極14、負極電極15。框體22，具備：分別被供給至正極電極14及負極電極15的電解液之供給路徑，以及分別由正極電極14及負極電極15排出電解液之排出路徑。前述供給路徑，具備供液孔24i，25i，與由供液孔24i，25i至窗部22w的狹縫等。前述排出路徑，具備排液孔24o，25o，與由窗部22w至排液孔24o，25o的狹縫等。
此例之框體22，具備封條溝250(圖1)。此封條溝250，包圍窗部22w，設於比供液孔24i，25i及排液孔24o，25o更為外側。於封條溝250，嵌入O環等密封構件50，中介於相鄰的框體22，22間。在圖1，顯示包圍長方形狀的窗部22w，在比供液孔24i，25i及排液孔24o，25o更為外側具備長方形狀的封條溝250之框體22之例。
‧電池堆
在圖3，顯示包含單一電池胞10C的單胞電池，但此實施形態之RF電池10，是具備複數電池胞10C之多胞電 池。在多胞電池，利用圖2所示的稱為電池堆30的形態。
電池堆30，代表性者為具備：具有框體22及雙極板21的胞框架20、正極電極14、隔膜11、負極電極15依序被複數層積之層積體，正極供排板34及負極供排板35、被配置於層積體的端部之一對端板32，32、連通端板32，32間的長螺栓等之締結軸33以及螺帽等締結構件。以挾住層積體的方式被層積正極供排板34及負極供排板35，以挾住此組合物的方式配置端板32，32，以締結構件一體化。
正極供排板34及負極供排板35，分別藉由被層積的複數胞框架20之供液孔24i，25i及排液孔24o，25o連接於分別形成的電解液的流通管路。
正極供排板34，對正極電極14供給正極電解液，且排出來自正極電極14的正極電解液。
負極供排板35，對負極電極15供給負極電解液，且排出來自負極電極15的負極電解液。
藉由締結構件夾緊端板32，32間時，層積體，在其層積方向藉由夾緊的壓力保持層積狀態。藉由此層積方向的夾緊力，使前述框體22，22間的密封構件50被按壓，使框體22，22間保持液密狀態。
電池堆30，如圖2所示，有把特定數目的電池胞10C作為次電池堆300，而以層積複數個(在圖2為二個)次電池堆300的形態來利用。代表性者，為各個次電池堆 300具備正極供排板34及負極供排板35。
利用在位於次電池堆300或電池堆30之電池胞10C的層積方向的兩端的胞框架，替代雙極板21而配置集電板(未圖示)者。
‧循環機構
循環機構，如圖3所示具備：貯留循環供給至正極電極14的正極電解液之正極槽16，貯留循環供給至負極電極15的負極電解液之負極槽17，連接正極槽16與電池胞10C(電池堆30)之間的配管162，164，連接負極槽17與電池胞10C(電池堆30)之間的配管172，174，以及設於往電池胞10C的供給側的配管162，172之泵160，170。配管162，164被連接於正極供排板34，配管172，174被連接於負極供排板35。
RF電池10之基本構成、材料、電解液等，可以適當利用公知的構成、材料、電解液等。
實施形態1之RF電池10及實施形態1之電池堆30，具備特定形狀之實施形態1的框體22為特徵之一。具體而言，設於框體22的窗部22w，是以橫長或縱長的長方形包絡的形狀。在此例，窗部22w，如圖1所示為橫長的長方形狀。框體22，此窗部22w之長邊的長度，與對應於此長邊的橫框22A的寬幅之比滿足特定的範圍。
具體而言，框體22，如圖1所示，係包絡窗 部22w的長方形的長邊長度為A，對應於長邊的橫框22A寬幅為B，長方形的短邊長度為C，對應於短邊的縱框22C寬幅為D時，滿足A>C、B>D、及(B/A)≧0.2之形狀。此例之框體22，是長方形狀，跨橫框22A的全長具有均一的寬幅B，跨縱框22C的全長具有均一的寬幅D，連接橫框22A與縱框22C的角部為長度B×長度D之長方形狀。
以下，主要參照圖1，說明實施形態1之框體22。
(框體)
此例之框體22，於其中央部，具有貫通其表裡的窗部22w。在此例，藉著於窗部22w嵌入雙極板21構成胞框架20(參見圖2之右側的框體22)。雙極板21與框體22，藉由前述夾緊力維持密接狀態。
此框體22，是可支撐雙極板21的形狀。具體而言，框體22之窗部22w的形成處所，為一方之面(在圖1為前側之面，在圖2為右面)變高的階差形狀。窗部22w的高段側的開口緣(上緣22u)，是對應於長方形狀的雙極板21之長方形狀。此例之低段部220的開口緣(最內緣22i)，是比雙極板21的最大外形更小的長方形狀。長方形框狀的低段部220，支撐被嵌入窗部22w的雙極板21的周緣部。
如前所述為階差形狀的緣故，設於框體22的一方面之上緣22u的周長，與設於另一方之面的最內緣 22i之周長不同。最內緣22i的周長比較短。
在此例，窗部22w為長方形狀的緣故，包絡窗部22w的長方形的長邊長度A及短邊長度C，分別相當於形成窗部22w的開口緣之中，最內緣22i作成的長方形的長邊長度及短邊長度。
橫框22A，是以最內緣22i的長邊為一邊的長方形區域，其寬幅B，相當於由最內緣22i的長邊起直到橫框22A的外周緣222為止的距離。
縱框22C，是以最內緣22i的短邊為一邊的長方形區域，其寬幅C，相當於由最內緣22i的短邊起直到縱框22C的外周緣為止的距離。
此外，此例之框體22，以包含橫框22A的長邊長度為L(=A+2D)，包含縱框22C的短邊高度為H(=C+2B)時，長度L比高度H更大(L>H)。亦即，此例之框體22，滿足(橫框22A的寬幅B)>(縱框22C的寬幅D)，可說是長寬比(長度L/高度H)超過1之橫長的長方形。
‧橫框
框體22，其(橫框22A的寬幅B)/(窗部22w的長邊長度A)滿足0.2以上。定性而言，橫框22A，對橫長的窗部22w的長邊為比較寬寬幅。滿足(B/A)≧0.2的框體22，特別是即使在正交於橫框22A的長邊方向的方向(在圖1為上下方向)的應力，與(B/A)未滿0.2的 框體相較，橫框22A的位移很小，難以變形。把框體22的位移量，視為與兩端固定且等分布荷重之樑的撓曲量σ等價而說明其理由。
分布荷重為w，樑長度為l，樑的楊氏係數為E，剖面二次力矩為I，樑的寬幅為b，樑的高度為h的話，藉由樑的撓曲公式，撓曲量σ=(w×l4)/(384×E×I)。
剖面二次力矩I為I=(b×h3)/12。
將「分布荷重w」代入「作用於框體22之應力」、「樑的長度l」代入「窗部22w之長邊長度A」、「樑之楊氏係數E」代入「框體22的構成材料之楊氏係數」、「樑的寬幅b」代入「框體22的厚度」、「樑的高度h」代入「框體22的橫框寬幅B」，在樑的撓曲公式代入剖面二次力矩之公式的話，框體22之位移(撓曲量σ)反比於橫框22A的寬幅B的3次方。
例如，考慮以下所示之從前的長方形狀的框體(以下稱為從前的框體)。窗部的長邊長度A為900mm，橫框寬幅B為100mm的場合，此從前的框體之(B/A)為100/900，亦即為0.11。
(B/A)為0.2的場合之撓曲量，對從前的框體的撓曲量為未滿20%(約17%)。
因此，實施形態1的框體22，受到正交於橫框22A的長邊方向的方向之應力的場合，橫框22A的位移也比從前的框體更小，可說是難以變形。
其次，說明調整橫框22A的寬幅B的大小的理由。
樑的彎曲力矩M，使用分布荷重w與樑的長度l，為M=(w×l2)/12。
將「樑的長度l」代為「窗部22w的長邊長度A」或者「窗部22w的短邊長度C」的話，因為A>C的緣故，橫框22A的彎曲力矩比縱框22C更大。亦即，對應於窗部22w的長邊的橫框22A，比對應於短邊的縱框22C更容易朝向框體22的外側變形的緣故。
(B/A)的值越大，即使受到前述應力橫框22A的位移也很小，難以變形。特別是(B/A)之值為0.24以上，進而在0.3以上、0.33以上、0.35以上的話，即使長度A的絕對值很大的場合，橫框22A也難以變形。(B/A)值過大的話，框體22過大會招致RF電池10的大型化。考慮到RF電池10的小型化等的話，(B/A)之值以0.45以下，進而以0.4以下、0.38以下為較佳。由樑的撓曲公式，橫框22A的位移(撓曲量)的增加比例於長度A的絕對值的4次方，所以長度A的絕對值為500mm以上，進而600mm以上、700mm以上的場合，滿足(B/A)≧0.2為較佳。
未滿足(B/A)≧0.2的框體，亦即(B/A)<0.2的框體，使橫框的寬幅為1.25倍以上的話，由前述樑的撓曲公式，框體的位移成為約1/2以下，可以使橫框的位移為一半程度以下。如此藉由進行尺寸變更，可以充分 減低橫框的變形。例如，針對前述之窗部的長邊長度A為900mm，橫框寬幅B為100mm之從前的框體，使橫框寬幅B為125mm以上的話，可以使橫框的位移將低微從前的框體的約1/2以下。進而，橫框寬幅B為180mm以上，滿足(B/A)≧0.2的話，可以使橫框的位移小於從前的框體的1/5。
‧縱框
進而，此例之框體22，(縱框22C的寬幅D/窗部22w之短邊的長度C)滿足0.2以上((D/C)≧0.2)。定性而言，縱框22C，對窗部22w的短邊為比較寬寬幅。
縱框22C的長度C，比橫框22A的長度A更短(A>C)，如前所述比橫框22A更難以變形。但是，由前述之彎曲力矩公式，增大長度C的絕對值的話，縱框22C也變得容易變形。滿足(D/C)≧0.2的框體22，特別是即使在正交於縱框22C的長邊方向的方向(在圖1為左右方向)的應力，與(D/C)未滿0.2的框體相較，縱框22C的位移很小，難以變形。藉著滿足(D/C)≧0.2，即使長度C的絕對值很大的場合，縱框22C也難以變形。限定上限值0.2的理由，可以參照前述(B/A)之項。此外，由樑的撓曲公式可知，長度C的絕對值為200mm以上，進而250mm以上、300mm以上的場合，滿足(D/C)≧0.2為較佳。
(D/C)的值越大，即使受到前述應力縱框 22C的位移也很小，難以變形。(D/C)為0.25以上、0.3以上，進而在0.35以上、0.4以上、0.5以上的話，即使長度C的絕對值很大的場合，縱框22C也難以變形。(D/C)值過大的話，如前所述會招致RF電池10的大型化，所以(D/C)之值以0.6以下，進而0.57以下、0.53以下為佳。
‧其他構成
進而，此例之框體22，具備締結軸33插通之貫通孔233。在此例，除了橫框22A，縱框22C也具備複數貫通孔233。此外，框體22的各角部也具備貫通孔233。
貫通孔233的個數、配置位置、大小、形狀等可以適當選擇。
貫通孔233的個數越多，藉由***通配置於貫通孔233的締結軸33補強橫框22A，縱框22C，同時藉由這些締結軸33限制橫框22A，縱框22C往外側之位移。因此，框體22更難變形所以較佳。
對於橫框22A，縱框22C，可以均等配置各貫通孔233。此外，於橫框22A，縱框22C在容易變形的處所(例如，長邊方向的中央部等)設更多的貫通孔233，可以局部地提高剛性。
此外，可以在前述更容易變形的處所，以插通配置粗的締結軸33的方式，具備更大的貫通孔233。
具備複數貫通孔233的場合，可以使形狀、大小有所 不同。針對橫框22A的貫通孔233與縱框22C的貫通孔233，也可以使形狀、大小、個數有所不同。
貫通孔233的形狀，因應於締結軸33而選擇。在圖1，圖2，對應於圓棒狀的締結軸33，使貫通孔233為圓穴，但也可以適當變更為四角形狀或六角形狀等多角形狀、橢圓形狀等。
貫通孔233，設於框體22之比封條溝250的形成位置更靠外周緣的區域。在此，在具備框體22的RF電池10或電池堆30，使被配置於封條溝250的密封構件50更為內側的區域作為電解液的填充區域。藉著在靠近前述外周緣的區域具備貫通孔233，插通配置於貫通孔233的締結軸33，實質上不接觸於電解液。因此，即使是會被酸性電解液溶解的金屬製的締結軸33也可以利用。
‧厚度
框體22，其厚度越厚剛性越高而難以變形(參照前述剖面二次力矩公式之「樑的寬幅b」)，但是太厚的話，框體22變大，連帶招致RF電池10的大型化。此外，框體22的厚度，在層積體被負荷前述夾緊力的狀態，限制正極電極14、雙極板21、負極電極15的合計厚度。亦即，框體22的厚度，以前述三者的合計厚度滿足特定的大小，且在不招致大型化的範圍內選擇為較佳。
‧構成材料
框體22的構成材料，以絕緣性優異同時不與電解液反應，具有對電解液之耐受性(耐藥品性、耐酸性等)者可以適切地利用。此外，前述構成材料，具有適度的剛性的話，會成為難以變形的框體22。作為具體的構成材料，以氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等為佳。
(雙極板)
此例之雙極板21為平板狀的構件，其周緣部被配置於窗部22w的低段部220。使密封構件(未圖示)中介於雙極板21與低段部220之間，可以使雙極板21之一方面側與另一方面側之間保持液密。
雙極板21的構成材料如前所述。雙極板21的厚度可以適當選擇，厚度越厚剛性、強度上越優異，越薄例如也可以薄到框體22的厚度，所以可使層積體小型化。
(供排板)
此例之RF電池10及電池堆30所具備的正極供排板34及負極供排板35，如圖2所示比框體22更小，與框體22的外形不同。
在此，正極供排板34及負極供排板35，與從前的框體22為相同的外形、大小。實施形態1之框體22如前所述為寬寬幅，比較大的緣故，使正極供排板34及負極供排板35的外形對應於框體22的外形而增大的話， 會招致RF電池10及電池堆30的大型化、重量增加。在此，此例之正極供排板34及負極供排板35，其層積體之框體22的橫框22A之外周緣222，為由正極供排板34的外周緣342及負極供排板35的外周緣352突出的形狀、大小。
此例之正極供排板34及負極供排板35，係具有與框體22的長度L相等的長度，具有比框體22的高度H更短的高度H45之橫長之長方形狀。高度H45，在把正極供排板34及負極供排板35重疊為層積體時，以外周緣342，352位於比層積體之框體22的橫框22A的外周緣222更靠內側的方式設置。在此例，外周緣342，352，位在比設於構成層積體的框體22的各橫框22A的貫通孔233更為內側，比框體22上的密封構件50更靠外側。亦即，在圖2所示的電池堆30，於正極供排板34及負極供排板35的上下，被配置配置於框體22的各長邊側之締結軸33，正極供排板34及負極供排板35的配置部分局部低漥。
此外，此例之正極供排板34及負極供排板35，在重疊於層積體時，正極供排板34及負極供排板35的短邊側的區域與框體22之短邊側的區域實質上在同一平面。亦即，正極供排板34及負極供排板35，在重複於該短邊側的區域之框體22的貫通孔233的位置具備貫通孔。藉著在此貫通孔插通配置締結軸33，正極供排板34及負極供排板35對層積體定位，難以位置偏離。
(效果)
實施形態1之框體22，其對應於橫長的窗部22w的長邊之橫框22A的寬幅B，對窗部22w之長邊長度A之比為0.2以上，為寬寬幅。因此，正交於橫框22A的長邊方向的方向之應力，例如，即使受到把窗部22w的長邊往外側壓展開的應力的場合，橫框22A也難以變形。在此例，框體22自身也是橫長的長方形狀，橫框22A相較於縱框22C是容易變形的形狀，但橫框22A難以變形。
特別是，此例之框體22，縱框22C的寬幅D對窗部22w之短邊長度C之比為0.2以上，為寬寬幅，所以縱框22C也難以變形。亦即，框體22其全體都難以變形。
進而，此例之框體22，於橫框22A具備締結軸33之貫通孔233，藉著締結軸33***通配置，而被補強以及限制往外側的位移，所以也難以變形。在此例，不僅橫框22A，於縱框22C也具備貫通孔233，框體22全體藉由締結軸33補強，而且限制往外側的位移，所以更難以變形。
具備如此難以變形的實施形態1的框體22之實施形態1的RF電池10，在運轉時，即使有伴隨著電解液的流通之液壓導致的應力作用的場合，框體22也難以變形，耐壓性優異。此外，實施形態1之RF電池10，以橫框22A正交於電解液的流通方向的方式配置框體22， 或是把RF電池10橫長地設置的場合，框體22也難以變形。實施形態1之電池堆30，如此般可以構築框體22難以變形的RF電池10。
此外，此例之RF電池10及電池堆30，具備比較大的框體22之層積體，但藉由使正極供排板34及負極供排板35的大小比層積體還要小，可以謀求輕量化。
〔變形例〕
對於實施形態1，可以實施以下至少一種變更。
(I)使(D/C)<0.2。
(II)使框體22及窗部22w為長方形以外之形狀。
例如，使角部圓化之長方形狀、組合長方形與半圓弧而成的跑道狀、橢圓狀等，且滿足包絡的長方形的長邊長度A>短邊長度C者為佳。
(III)使貫通孔233僅具備於橫框22A或縱框22C。
於容易變形的橫框22A具備貫通孔233的話，如前所述橫框22A難以變形所以較佳。
(IV)省略貫通孔233。
(V)使正極供排板34及負極供排板35的長度比框體22的長度L更短，省略正極供排板34及負極供排板35的貫通孔。
例如把正極供排板34及負極供排板35重疊於層積體時，正極供排板34及負極供排板35的短邊側的外周緣，位在比設於各縱框22C的貫通孔233更為內側，比框體 22上的密封構件50更為外側的方式，調整正極供排板34及負極供排板35的長度為佳。
(VI)框體22具備具有窗部的一對框片，在兩框片之開口緣附近挾著雙極板21的周緣部。此形態，與實施形態1同樣藉由前述夾緊力維持。各框片之挾持雙極板21之面之中，在開口緣附近，可以具備嵌入雙極板21之周緣部的凹部。
本發明並不限定於這些例示，本發明的範圍意圖包含申請專利範圍所示的，與申請專利範圍均等之意義以及在該範圍內的所有的變更。
22‧‧‧框體
22A‧‧‧橫框
22C‧‧‧縱框
22w‧‧‧窗部
222‧‧‧外周緣
22u‧‧‧上緣
22i‧‧‧最內緣
24i、25i‧‧‧供液孔
24o、25o‧‧‧排液孔
220‧‧‧低段部
233‧‧‧貫通孔
250‧‧‧封條溝
A‧‧‧長邊長度
B‧‧‧橫框寬幅
C‧‧‧短邊長度
D‧‧‧縱框寬幅
L‧‧‧框體長度
H‧‧‧框體高度

Claims (8)

  1. 一種具備窗部之氧化還原液流電池用框體，其特徵係：包絡前述窗部的長方形的長邊長度為A，對應於前述長邊的前述框體的橫框寬幅為B，前述長方形的短邊長度為C，對應於前述短邊的前述框體的縱框寬幅為D時，滿足A>C、B>D、(B/A)≧0.2、及(D/C)≧0.2。
  2. 如申請專利範圍第1項之氧化還原液流電池用框體，其中前述氧化還原液流電池用框體及前述窗部為長方形狀，前述氧化還原液流電池用框體之包含前述橫框的長邊的長度為L，包含前述縱框的短邊的高度為H時，滿足L>H。
  3. 如申請專利範圍第1項之氧化還原液流電池用框體，其中前述橫框具備插通締結軸之貫通孔。
  4. 如申請專利範圍第2項之氧化還原液流電池用框體，其中前述橫框具備插通締結軸之貫通孔。
  5. 一種氧化還原液流電池，其特徵為具備申請專利範圍第1項至第4項之任1項之氧化還原液流電池用框體。
  6. 一種氧化還原液流電池，其特徵為：具備被配置於申請專利範圍第1項至第4項之任1項之氧 化還原液流電池用框體及前述窗部的內側的雙極板、正極電極、隔膜、以及負極電極依序被複數層積，在此層積方向上藉由夾緊壓力保持層積狀態的層積體、及與前述層積體一起被層積的正極供排板及負極供排板；前述層積體之前述框體的橫框的外周緣，由前述正極供排板的外周緣及前述負極供排板的外周緣突出。
  7. 一種電池堆，其特徵為具備申請專利範圍第1項至第4項之任1項之氧化還原液流電池用框體。
  8. 一種電池堆，其特徵為：具備被配置於申請專利範圍第1項至第4項之任1項之氧化還原液流電池用框體及前述窗部的內側的雙極板、正極電極、隔膜、以及負極電極依序被複數層積，在此層積方向上藉由夾緊壓力保持層積狀態的層積體、及與前述層積體一起被層積的正極供排板及負極供排板；前述層積體之前述框體的橫框的外周緣，由前述正極供排板的外周緣及前述負極供排板的外周緣突出。
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