[发明专利]氧化还原液流电池

说明书

本发明的目的是提供抑制正极电极的腐蚀劣化，能够长期地维持高充放电容量的氧化还原液流电池。本发明的氧化还原液流电池是通过在电池单元(2)中使电解液循环来进行充放电的氧化还原液流电池(1)，所述电解液包含钒作为活性物质，电池单元(2)具备正极电极(10)、负极电极(20)和介于这两个电极(10、20)间的隔膜(30)，正极电极(10)和负极电极(20)中的至少一者包含平均直径为150nm以下的碳纳米管，负极电极(20)的孔隙率大于正极电极的孔隙率。

技术领域

本发明涉及氧化还原液流电池，通过在电池单元中使电解液循环来进行充放电，所述电解液包含钒作为活性物质。

背景技术

作为电力储备用的电池进行了各种电池的开发，具有电解液流通型电池、所谓的氧化还原液流电池。氧化还原液流电池在具有正极电极、负极电极和介于两个电极之间的隔膜的电池单元中使正极电解液和负极电解液分别供给循环，经由电力转换器(例如交流/直流转换器等)进行充放电。电解液使用含有价数由于氧化还原而变化的金属离子(活性物质)的水溶液。例如，众所周知的是作为正极和负极的活性物质使用了钒(V)的钒系氧化还原液流电池。

然而，作为使这样的氧化还原液流电池的耐久性下降的原因之一，可举出过电压造成的电极腐蚀劣化。专利文献1中提出为了抑制这样的过电压造成的正极腐蚀劣化，例如使负极的变为催化剂活性的面积大于正极的变为催化剂活性的面积的方案。通过增大负极的变为催化剂活性的面积，防止负极电解液的局部枯竭，由此抑制了正极产生高的过电压。

现有技术文献

专利文献1：日本专利第5837704号公报

发明内容

但是，对于电极的导电性并未充分研究，存在得不到足够高的充放电容量这样的问题。另外，当使用在碳纤维中混合了碳纳米管的导电性高的电极的情况下，电极填充密度变得比较高，因此仅靠简单地增大负极面积，无法彻底抑制与正极面相向的负极面的负极电解液的局部枯竭，因而，抑制正极电极的腐蚀劣化的效果也不能说是足够的。

本发明是鉴于这样的状况而提出的，其目的是提供抑制正极电极的腐蚀劣化，能够长期地维持高充放电容量的氧化还原液流电池。

本发明人发现，在正极电极和负极电极中的至少一者包含碳纳米管的氧化还原液流电池中，通过使负极电极的孔隙率大于正极电极的孔隙率，由此抑制正极电极的腐蚀劣化，能够长期地维持高充放电容量，从而完成了本发明。

(1)本发明是一种氧化还原液流电池，通过在电池单元中使电解液循环来进行充放电，所述电解液包含钒作为活性物质，所述电池单元具备正极电极、负极电极和介于这两个电极间的隔膜，所述正极电极和所述负极电极中的至少一者包含平均直径为150nm以下的碳纳米管，所述负极电极的孔隙率大于所述正极电极的孔隙率。

(2)另外，本发明是根据(1)所记载的氧化还原液流电池，所述负极电极相对于所述正极电极的孔隙率比(负极孔隙率/正极孔隙率)为1.1以上且2.0以下。

(3)另外，本发明是根据(1)或(2)所记载的氧化还原液流电池，所述负极电极的孔隙率为65％以上且99％以下。

(4)另外，本发明是根据(1)～(3)中任一项所记载的氧化还原液流电池，所述正极电极和所述负极电极包含平均直径为150nm以下的碳纳米管，所述负极电极所含的碳纳米管的平均直径大于所述正极电极所含的碳纳米管的平均直径。

(5)另外，本发明是根据(1)～(4)中的任一项所记载的氧化还原液流电池，所述负极电极所含的平均直径为150nm以下的碳纳米管的含量相对于所述正极电极所含的平均直径为150nm以下的碳纳米管的含量之比(负极含量/正极含量)超过0且为0.95以下。