[发明专利]氧化还原液流电池、氧化还原液流电池的电极以及电极特性评估方法

说明书

提供了具有低内阻的氧化还原液流电池，氧化还原液流电池中使用的电极，以及可以简单且准确地评估电极特性的电极特性评估方法。氧化还原液流电池包括堆叠方式的至少一对电极，所述电极包括向其供应电解液并且在其中执行电池反应的正电极和负电极。在氧化还原液流电池中，电极的总面积为40000cm²或更大，并且粘附率为1％或更大，粘附率是通过以下方式确定的值：其中在水平放置取自堆叠电极的任意位置并具有预定尺寸的样品的状态下，从样品上方滴注预定量的纯水，垂直放置其上已滴注纯水的样品，随后测量样品的质量，并且将通过从测量值中减去样品在滴注之前的质量而计算出的量除以滴注的纯水的质量。

技术领域

本发明涉及氧化还原液流电池，其是一种蓄电池，涉及在氧化还原液流电池中使用的电极，以及用于评估在诸如氧化还原液流电池的蓄电池中使用的电极的特性的方法。特别地，本发明涉及具有低内阻的氧化还原液流电池，以及其中可以简单地评估用于诸如氧化还原液流电池的蓄电池中的电极的特性的电极特性评估方法。

背景技术

蓄电池中的一种是氧化还原液流电池(在下文中，可以称为“RF电池”)，其中通过向电极供应电解液来执行电池反应。RF电池具有以下特征，例如：(1)输出增加和容量增加至兆瓦级(MW级)容易，(2)寿命长，(3)能够准确监视电池的充电状态(SOC)，以及(4)由于能够独立设计电池输出和电池容量的能力而具有高设计自由度，并且有望适用于蓄电池以稳定电力系统。

RF电池通常包括作为主要部件的电池单元，该电池单元包括向其供应正电极电解液的正电极，向其供应负电极电解液的负电极以及设置在两个电极之间的膜。由诸如碳毡的碳纤维形成的纤维织物(PTL 1)用作正电极和负电极。

诸如RF电池的蓄电池所需的特性之一是低内阻。PTL 1公开了与未处理的情况相比，通过对纤维织物进行诸如热处理、激光处理或离子注入法的亲水处理，可以降低电池电阻。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本未审查专利申请公开No.2001-028268

发明内容

发明解决的技术问题

然而，如后述的测试例所示，即使是经过亲水处理的电极(下文中也可称为“处理后的电极”)也会具有高的内阻。因此，期望提供一种能够更可靠地降低其内阻的氧化还原液流电池(RF电池)，以及能够更可靠地构造具有低内阻的RF电池的电极。

为什么即使处理后的电极仍具有高内阻的可能原因之一是没有适当保持亲水化状态。即使在相同条件下执行亲水处理的情况下，在例如处理后电极的储存或运输期间也可能发生亲水化状态的变化。特别地，高输出氧化还原液流电池包括大量电极(包括多对正电极和负电极)或者包括具有相对较大面积的电极。因此，可能在多个电极中包含处于不适当亲水化状态的电极，或者可能在一个电极中包含处于不适当亲水化状态的区域(局部退化区域)。如果例如在即将组装RF电池之前能够确定电极的亲水性是否良好，且仅通过使用无缺陷电极来组装RF电池，则可以更可靠地构造具有低内阻的RF电池。然而，至今还没有研究过任何能够容易地评估电极亲水性的方法。

PTL 1公开了通过X射线光电子能谱法测量处理后电极的氧原子数和碳原子数，通过拉曼光谱分析测量处理后的电极的R值，并且调整亲水处理的条件使得氧原子数与碳原子数之比和R值落入特定范围内。因为例如将样品放置在专用装置中，所以X射线光电子能谱和拉曼光谱分析需要时间。当检查多个电极时，需要将样品逐个放置在专用装置中，这需要更多时间。此外，一般来说，这些分析成本很高，导致成本增加。因此，关于在诸如RF电池的蓄电池中使用的电极，期望简单地评估诸如亲水性的电极特性。

本发明是鉴于上述情况而完成的。本发明的目的是提供一种具有低内阻的氧化还原液流电池和用于氧化还原液流电池的电极，所述电极能够构造具有低内阻的氧化还原液流电池。