[发明专利]氧化还原液流电池用电解液及氧化还原液流电池

说明书

技术领域

本发明涉及氧化还原液流电池用电解液以及包含所述氧化还原液流电池用电解液的氧化还原液流电池。

背景技术

近来，为了解决全球变暖问题，已经在全世界积极地进行使用自然能(所谓的可再生能源)的发电如太阳能光伏发电和风力发电。这种发电的输出功率显著地受到自然条件如天气的影响。因此，据预测产自自然能的电能在发电总输出功率中所占比率的增加将在电力系统的运行期间造成如难以维持频率和电压的问题。为了解决这种问题，可以安装大容量蓄电池以实现例如输出功率变化的平滑和负载均衡。

在大容量蓄电池中，存在氧化还原液流电池。氧化还原液流电池是二次电池，其包含具有正极、负极和置于其间的隔膜的电池单元，并构造为在将正极电解液和负极电解液供给到电池单元的同时进行充电和放电。一般来讲，用于这种氧化还原液流电池的氧化还原液流电池用电解液使用通过氧化还原发生而原子价变化的金属元素作为活性物质。例如可以列举：使用铁(Fe)离子作为正极活性物质并且使用铬(Cr)离子作为负极活性物质的铁(Fe²⁺/Fe³⁺)-铬(Cr³⁺/Cr²⁺)基氧化还原液流电池、使用钒(V)离子作为两个电极用活性物质的钒(V²⁺/V³⁺-V⁴⁺/V⁵⁺)基氧化还原液流电池。

现有技术文献专利文献

专利文献1：日本专利第3897544号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

在氧化还原液流电池中，随着电池反应(充放电运行)的反复，逐渐生成来自活性物质的沉淀(下文中简称为沉淀)。例如，在钒基氧化还原液流电池中，生成如钒氧化物的沉淀。当这种沉淀附着在单元电池中的电极的表面从而覆盖电极上的反应活性位点时，电极的表面积实质性的减少，使得电池的性能下降，比如电池的输出功率降低、电池的容量降低。专利文献1中列举了铵(NH₄)和硅(Si)作为在电解液中参与沉淀生成的杂质。专利文献1公开了通过规定NH₄的浓度并通过确定与电解液量和电极面积有关的Si浓度，可以抑制沉淀的生成。

然而，即使在使用专利文献1的氧化还原液流电池用电解液的情况下，有时仍生成沉淀且电池的性能下降。总之，存在没有完全确定引起沉淀生成的因素的可能性。

因此，本发明的一个目的是提供氧化还原液流电池用电解液，所述电解液能够抑制沉淀的生成。本发明的另一目的是提供包含该氧化还原液流电池用电解液的氧化还原液流电池。

解决技术问题的技术方案

本申请提供氧化还原液流电池用电解液，其中在电池反应期间参与沉淀生成的杂质元素离子的总浓度为220质量ppm以下。

技术效果

该氧化还原液流电池用电解液能够抑制在氧化还原液流电池中沉淀的生成。

附图说明

[图1]图1示出氧化还原液流电池的工作原理。

具体实施方式

[本申请发明的实施方式的说明]

首先将对本申请发明的实施方式的特征依次进行说明。

(A)实施方式提供氧化还原液流电池用电解液(下文中称作RF电解液)，其中在电池反应期间参与沉淀生成的杂质元素离子的总浓度为220质量ppm以下。

本发明的发明人已经发现在氧化还原液流电池(下文中称作RF电池)的电池反应期间，沉淀的生成和氢气的生成受到RF电解液中杂质元素离子的类型和浓度的相当大的影响。而且，本发明的发明人已经发现通过在RF电池中规定在反应期间参与沉淀生成的杂质元素离子的总浓度(总量)，可以抑制沉淀的生成。总之，根据本实施方式的RF电解液，能够抑制沉淀的生成，进而能够抑制电池性能如电池输出功率或电池容量随时间的下降。

本说明书中，术语"元素离子"为由同一元素产生的全部原子价的离子的总称。类似地，术语"浓度"表示由同一元素产生的全部原子价的离子的总浓度。术语"杂质元素离子"表示包含在RF电解液中且不参与任何电池反应的元素离子。因此，元素离子包含活性物质；然而，参与电池反应的活性物质不包含在杂质元素离子中。

(B)优选参与所述沉淀生成的杂质元素离子包括金属元素离子，且该金属元素离子的总浓度为195质量ppm以下。