本發(fā)明涉及在電解質(zhì)循環(huán)電池中使用的電池芯和使用該電池芯的氧化還原液流電池。

背景技術(shù)：

儲存太陽能發(fā)電和風(fēng)電的新能源的一類大容量蓄電池是電解質(zhì)循環(huán)電池，其代表性示例是氧化還原液流電池(rf電池)。rf電池是通過利用正電極電解質(zhì)中所含的離子與負電極電解質(zhì)中所含的離子之間的氧化還原電位的差異而進行充放電的類型的電池(例如參照專利文獻1)。如圖15中的rf電池1的工作原理圖所示，rf電池1包括電池芯100，其包括通過氫離子可透過膜101彼此分離的正電極芯102和負電極芯103。正電極芯102包括內(nèi)置的正電極104，并且存儲正電極電解質(zhì)的正電極電解質(zhì)箱106經(jīng)由管道108和110連接到正電極芯102。泵112連接到管道108。由106、108、110和112表示的這些部件構(gòu)成正電極循環(huán)機構(gòu)100p，正電極循環(huán)機構(gòu)100p被配置成使正電極電解質(zhì)循環(huán)。類似地，負電極芯103包括其中內(nèi)置的負電極105，并且存儲負電極電解質(zhì)的負電極電解質(zhì)箱107經(jīng)由管道109和111連接到負電池芯103。泵113連接到管道109。這些由107、109、111和113表示的部件構(gòu)成負電極循環(huán)機構(gòu)100n，負電極循環(huán)機構(gòu)100n被配置為使負電極電解質(zhì)循環(huán)。存儲在罐106和107中的電解質(zhì)在充放電期間由泵112和113循環(huán)進入芯102和103。當(dāng)不進行充電和放電時，泵112和113停止操作，并且電解質(zhì)不循環(huán)。

通常，電池芯100形成在諸如圖16所示的稱為電池芯堆200的結(jié)構(gòu)內(nèi)。電池芯堆200通過下述方式被制備：在兩側(cè)的兩個端板210和220之間夾住稱為子堆200s的堆疊結(jié)構(gòu)，并通過夾持機構(gòu)230將它們夾持在一起(圖中所示的結(jié)構(gòu)使用多個子堆200s)。如圖16的上部分所示，通過堆疊其中每個包括芯框架120、正電極104、膜101、負電極105和另一個芯框架120的芯單元，并且將堆疊的芯單元夾在供應(yīng)/排出板190和190(參照圖16的下部)之間，來制備子堆200s。芯單元中的每個芯框架120具有框架體122和雙極板121，框架體122具有穿透窗口，雙極板121填充穿透窗口。正電極104被布置成接觸雙極板121的第一表面?zhèn)?，并且負電極105被布置成接觸雙極板121的第二表面?zhèn)取８鶕?jù)該配置，在相鄰芯框架120的雙極板121之間形成一個電池芯100。

通過形成在框架體122中的液體供應(yīng)歧管123和124以及液體排出歧管125和126，執(zhí)行經(jīng)由子堆200s的供應(yīng)/排出板190和190將電解質(zhì)分配到電池芯100。正電極電解質(zhì)從液體供應(yīng)歧管123經(jīng)由形成在框架體122的第一表面?zhèn)?附圖的紙面的正面)中的入口狹縫供應(yīng)到正電極104，并經(jīng)由形成在框架體122的上部的出口狹縫排出到液體排出歧管125。類似地，負電極電解質(zhì)經(jīng)由形成在框架體122的第二表面?zhèn)?附圖的紙面的后側(cè))的入口狹縫(由虛線示出)從液體供應(yīng)歧管124供應(yīng)到負電極105，并經(jīng)由在框架體122的上部形成的出口狹縫(如虛線所示)排出到液體排出歧管126。諸如o形環(huán)或扁平填料的環(huán)形密封構(gòu)件127被放置在芯框架120之間以便抑制電解質(zhì)從子堆200s的泄漏。

通過使用由導(dǎo)電材料形成的集流器的集流結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)在外部裝置與子堆200s中的電池芯100之間的電力輸入和輸出。為每個子堆200s提供一對集流器，并且集流器分別電連接到堆疊的芯框架120中位于堆疊方向兩端處的兩個芯框架120的雙極板121。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本未審查專利申請公布no.2004-139905

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

近來，對于作為存儲新能源的手段的氧化還原液流電池的需求預(yù)計將增長，并且需要可以有效制造的電池芯。例如，電池芯的芯框架通常是通過將雙極板夾在兩個框架狀板構(gòu)件之間并用粘結(jié)劑等將框架狀板構(gòu)件粘合等來制備。在這種情況下，兩個框架狀板構(gòu)件用作芯框架的框架體。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，不僅兩個框狀板狀構(gòu)件的對準是麻煩的，而且保持兩個框架狀板構(gòu)件直到粘合劑干燥所需要的工作是麻煩的。因此，制造芯框架的效率很少較高。如果制造芯框架的效率低，則制造包括芯框架的電池的效率也自然很低。

本發(fā)明是在上述情況下做出的，其目的之一在于提供一種能夠高效率制造的電池芯。本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用電池芯的氧化還原液流電池。

問題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明實施例的電池芯包括其中膜夾在正電極和負電極之間并且電極夾在一對芯框架之間的電池芯。每個芯框架包括具有穿透窗口的框架體和通過填充穿透窗口接觸電極的雙極板。框架體包括：液體供應(yīng)歧管，液體供應(yīng)歧管在其厚度方向上穿過框架體以用作電解質(zhì)的供應(yīng)通道；用作電解質(zhì)的排出通道的液體排出歧管；入口狹縫，電解質(zhì)從液體供應(yīng)歧管通過入口狹縫被引入到電極；以及出口狹縫，電解質(zhì)從電極通過出口狹縫排出到液體排出歧管。該電池芯的框架體包括通過減小圍繞穿透窗口的整個周邊的周邊部的厚度使得周邊部的厚度比框架體的其他部分小而形成的內(nèi)周凹部。雙極板包括與內(nèi)周凹部接合的外周接合部，外周接合部是具有特定寬度并遍及雙極板的整個外周延伸的部分。電池芯包括中斷作為電解質(zhì)逸出路徑的泄漏通道的中斷結(jié)構(gòu)，泄漏通道導(dǎo)致入口狹縫和出口狹縫彼此連通，并且當(dāng)從前面觀察芯框架時，形成在內(nèi)周凹部的外周與外周接合部的外周之間。

根據(jù)本發(fā)明實施例的氧化還原液流電池包括通過堆疊上述多個電池芯獲得的芯堆、使正電極電解質(zhì)循環(huán)通過芯堆的正電極循環(huán)機構(gòu)以及使負電極電解質(zhì)循環(huán)通過芯堆的負電極循環(huán)機構(gòu)。

發(fā)明的有益效果

由于上述電池芯和氧化還原液流電池包括通過將雙極板插入框架體的內(nèi)周凹部而形成的芯框架，因此制造效率優(yōu)異。

附圖說明

圖1是表示根據(jù)實施例1的電池芯的框架體和雙極板的框圖。

圖2是示出其中組合圖1所示的框架體和雙極板的芯框架的示意圖。

圖3是沿圖2中的iii-iii截取的截面圖。

圖4是示出雙極板如何附接到框架體的示例的示意圖。

圖5是示出雙極板如何附接到框架體的示例的示意圖。

圖6是示出雙極板如何附接到框架體的示例的示意圖。

圖7是示出雙極板如何附接到框架體的示例的示意圖。

圖8是示出雙極板如何附接到框架體的示例的示意圖。

圖9是示出雙極板如何附接到框架體的示例的示意圖。

圖10是示出雙極板如何附接到框架體的示例的示意圖。

圖11是示出雙極板如何附接到框架體的示例的示意圖。

圖12是示出根據(jù)實施例2的電池芯中包括的芯框架的框架體和雙極板的示意圖。

圖13是示出其中組合圖12所示的框架體和雙極板的芯框架的示意圖。

圖14是沿圖13中的xiv-xiv截取的截面圖。

圖15是示出氧化還原液流電池的工作原理的圖。

圖16是示出電池的芯堆的示意圖。

具體實施例

[本發(fā)明的實施例的說明]

首先，列舉了本發(fā)明的實施例的特征。

追求可高效制造的電池的本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)聚焦在電池芯的芯框架上，并且研究了將雙極板插入到框架體中的插入式芯框架。在研究中，本發(fā)明人著重于泄漏通道的存在，其用作電解質(zhì)從入口狹縫到出口狹縫的流動通道，并且當(dāng)在平面觀察插入型芯框架時形成在框架體和雙極板之間。由于框架體和雙極板都是剛性部件，所以由于框架體和雙極板之間的公差和熱膨脹差異導(dǎo)致在框架體和雙極板之間容易出現(xiàn)間隙，并且該間隙用作泄漏通道。泄漏通道是部件之間的間隙，并且由于沒有電極存在，所以通道電阻非常小，并且從入口狹縫引入雙極板的電解質(zhì)容易流入泄漏通道。在泄漏通道中流動的電解質(zhì)基本上不與雙極板上的電極接觸而被排放到出口狹縫；因此，隨著更多的電解質(zhì)流入泄漏通道，電池芯的充電/放電效率降低。為了解決這些問題，本發(fā)明人已經(jīng)完成了具有以下特征的電池芯。

<1>根據(jù)實施例的電池芯包括其中膜被夾在正電極和負電極之間并且電極夾在一對芯框架之間的芯單元。每個芯框架包括具有穿透窗口的框架體和通過填充穿透窗口接觸電極的雙極板。框架體包括：液體供應(yīng)歧管，液體供應(yīng)歧管在其厚度方向上穿過框架體以用作電解質(zhì)的供應(yīng)通道；用作電解質(zhì)的排出通道的液體排出歧管；入口狹縫，電解質(zhì)從液體供應(yīng)歧管通過入口狹縫被引入到電極；以及出口狹縫，電解質(zhì)從電極通過出口狹縫排出到液體排出歧管。該電池芯的框架體包括通過減小圍繞穿透窗口的整個周邊的周邊部的厚度使得周邊部的厚度比框架體的其他部分小而形成的內(nèi)周凹部。雙極板包括與內(nèi)周凹部接合的外周接合部，外周接合部是具有特定寬度并遍及雙極板的整個外周延伸的部分。電池芯包括中斷作為電解質(zhì)逸出路徑的泄漏通道的中斷結(jié)構(gòu)，泄漏通道使入口狹縫和出口狹縫彼此連通，并當(dāng)從前面觀察芯框架時，形成在內(nèi)周凹部的外周與外周接合部的外周之間。

根據(jù)包含在上述電池芯中的芯框架，雙極板可以放置在框架體的穿透窗口中，并且可以通過僅將雙極板插入到框架體的內(nèi)周凹部的位置而設(shè)置雙極板相對于框架體的位置。因此，制造效率優(yōu)異。通過使用可以有效地制造的芯框架，也可以提高制造電池的效率。

根據(jù)包含在上述電池芯中的芯框架，當(dāng)在平面圖中觀察芯框架時，從入口狹縫延伸到出口狹縫的電解質(zhì)泄漏通道形成在框架體和雙極板之間。因此，可以顯著地減少在泄漏通道中流動的電解質(zhì)的量。結(jié)果，可以抑制歸因于泄漏通道的電池芯的充電/放電效率的劣化。

<2>根據(jù)按照本實施例的電池芯的示例配置，外周接合部形成為具有比雙極板的其他部分小的厚度。

由于與框架體的內(nèi)周凹部接合的雙極板的外周接合部比雙極板的其他部分薄，因此穩(wěn)定了雙極板插入框架體的狀態(tài)。

<3>根據(jù)按照本實施例的電池芯的結(jié)構(gòu)例，包括插入到泄漏通道中以中斷泄漏通道的中斷構(gòu)件。

可以通過使用中斷構(gòu)件容易而可靠地中斷泄漏通道。中斷構(gòu)件插入泄漏通道的位置沒有特別限制。優(yōu)選地，將中斷構(gòu)件插入靠近入口狹縫的泄漏通道的位置。

<4>根據(jù)按照本實施例的電池芯的示例配置，當(dāng)在平面圖觀察芯框架時，雙極板的外緣部的一部分向框架體突出，該突出部中斷泄漏通道。

使雙極板的尺寸與插入雙極板的框架體的部分的尺寸相同以避免形成泄漏通道是非常困難的。即使使得這些尺寸相同，也變得難以將雙極板插入框架體。然而，在上述<4>中所述的配置中，當(dāng)在平面圖中觀察芯框架時，僅雙極板的一部分被制成朝向框架體突出；因此，在避免了將雙極板插入框架體的難度的同時，泄漏通道可以被雙極板的突出部中斷。此外，根據(jù)通過使用雙極板的一部分而中斷泄漏通道的結(jié)構(gòu)，存在泄漏通道可以被中斷而不準備單獨的中斷構(gòu)件的優(yōu)點。

<5>根據(jù)按照本實施例的電池芯的示例配置，當(dāng)在平面觀察芯框架時，框架體的一部分向雙極板突出，并且該突出部中斷泄漏通道。

由于當(dāng)在平面圖中觀察芯框架時，僅僅框架體的一部分向雙極板突出，所以泄漏通道可以被雙極板的突出部中斷，同時避免了將雙極板插入框架體的困難。此外，根據(jù)通過使用框架體的一部分中斷泄漏通道的結(jié)構(gòu)，存在泄漏通道可以被中斷而不準備單獨部件的優(yōu)點。

<3>至<5>中描述的特征可以組合使用。

<6>根據(jù)實施例的氧化還原液流電池包括通過堆疊上述多個電池芯而獲得的芯堆，使正電極電解質(zhì)循環(huán)通過芯堆的正電極循環(huán)機構(gòu)以及使負電極電解質(zhì)循環(huán)通過芯堆的負電極循環(huán)機構(gòu)。

可以有效地制造上述氧化還原液流電池。這是因為制造包含在氧化還原液流電池中的電池芯的效率高于現(xiàn)有技術(shù)。

[本發(fā)明的實施例的詳細說明]

現(xiàn)在將描述根據(jù)實施例的氧化還原液流電池(以下稱為rf電池)的實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于下面描述的實施例的結(jié)構(gòu)，而是旨在包括由權(quán)利要求限定并且在權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)的所有修改和變更。

<實施例1>

與圖15中所示的相關(guān)技術(shù)的rf電池1一樣，根據(jù)本實施例的rf電池包括電池芯100、正電極循環(huán)機構(gòu)100p和負電極循環(huán)機構(gòu)100n。根據(jù)本實施例的電池芯100以圖6所示的電池芯堆200的形式使用。如上所述，電池芯堆200具有其中堆疊多個芯單元的結(jié)構(gòu)，每個單元分別配備有膜101、電極104和105以及一對芯框架120和120。本實施例的rf電池與現(xiàn)有技術(shù)的rf電池的主要區(qū)別在于芯框架的結(jié)構(gòu)。以下，參照圖1至圖11，主要對本實施例的芯框架2的結(jié)構(gòu)進行說明。與現(xiàn)有技術(shù)相同的芯框架2的特征由與圖16相同的附圖標記表示。并省略其說明。

<<芯框架>>

如圖1所示，芯框架2包括框架體22和雙極板21。框架體22具有在厚度方向穿透框架體22的穿透窗口22w，并且如粗箭頭所示，雙極板21被放置成填充穿透窗口22w(圖2中示出了雙極板21放置在框架體22的穿透窗口22w中的狀態(tài))。芯框架2與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于，芯框架2采用其中雙極板21的外周與圍繞穿透窗口22w的框架體22的周邊部分接合的結(jié)構(gòu)，換句話說，其中雙極板21插入到框架體22中的插入結(jié)構(gòu)。另一個不同之處在于，芯框架2采用中斷結(jié)構(gòu)，其中斷由插入結(jié)構(gòu)引起的泄漏通道9(下面參照圖2描述)。在下面的描述中，簡要描述框架體22和雙極板21的基本結(jié)構(gòu)，然后詳細描述插入結(jié)構(gòu)和中斷結(jié)構(gòu)。

[框架體]

如圖1所示，框架體22是支撐下述的雙極板21的部件。與現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)一樣，框架體22包括液體供應(yīng)歧管123和124、液體排放歧管125和126、入口狹縫123s和124s以及出口狹縫125s和126s。由實線表示的入口狹縫123s和出口狹縫125s設(shè)置在附圖的紙面的前側(cè)，并且由虛線表示的入口狹縫124s和出口狹縫126s設(shè)置在附圖紙面后側(cè)。狹縫123s至126s分別從歧管123至126朝向框架體22的中心線延伸，并連接到穿透窗口22w(圖中省略了入口狹縫124s和出口狹縫126s的一些部分)。歧管123至126和狹縫123s至126s的外周被諸如o形環(huán)的密封構(gòu)件127包圍，使得電解質(zhì)不會從密封構(gòu)件127內(nèi)部泄漏到外部。當(dāng)多個芯框架2被堆疊和夾持并且o形環(huán)被壓縮時，o形環(huán)用作密封件。密封構(gòu)件127可以具有雙重結(jié)構(gòu)。雖然圖中未示出，但也可以設(shè)置圍繞歧管的外周的密封構(gòu)件。

框架體22的材料優(yōu)選具有優(yōu)異的絕緣性，更優(yōu)選也具有耐酸性。框架體22的材料的示例包括氯乙烯、氯化聚乙烯和氯化石蠟。

框架體22的厚度(除了下述的內(nèi)周凹部22c以外的部分的厚度)優(yōu)選為4mm以上。這是因為歧管123至126和狹縫123s至126s形成在框架體22中，因此框架體22需要足夠厚以保持強度。

[雙極板]

雙極板21是具有與正電極接觸的第一表面?zhèn)群团c負電極接觸的第二表面?zhèn)鹊牟考?。這個示例的雙極板21是具有基本上均勻厚度的板構(gòu)件。在堆疊的雙極板21中，位于端部的雙極板21與集流器接觸并電連接。

將通過入口狹縫123s和124s向雙極板21的所有部分供應(yīng)的電解質(zhì)分散的分配槽(圖中未示出)可以形成在這個示例的雙極板21的第一表面?zhèn)群偷诙砻鎮(zhèn)戎小．?dāng)設(shè)置在雙極板的第一表面?zhèn)群偷诙砻鎮(zhèn)鹊恼姌O和負電極薄時，這些分配槽特別有效地起作用。分配槽的形狀沒有特別限制。例如，形狀可以是梳齒形狀或樹形。

雙極板21的材料優(yōu)選具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，并且優(yōu)選還具有耐酸性和柔韌性。一個示例是含有碳材料的導(dǎo)電材料。具體示例是由石墨和氯化有機化合物組成的導(dǎo)電塑料。導(dǎo)電塑料可以使部分石墨被選自碳黑和金剛石類碳中的至少一種代替。氯化有機化合物的示例包括氯乙烯、氯化聚乙烯和氯化石蠟。當(dāng)雙極板21由這種材料形成時，雙極板21可以具有低電阻與優(yōu)異的耐酸性和柔韌性。

雙極板21的厚度沒有特別限定，優(yōu)選為2mm以上。這是因為插入結(jié)構(gòu)要求雙極板21具有特定的強度水平。由于電極被放置在雙極板21的兩側(cè)，所以雙極板21的厚度可以比框架體22的厚度小0.5mm以上和2mm以下。

[插入結(jié)構(gòu)]

通過下述方式來形成插入結(jié)構(gòu)：調(diào)整插入結(jié)構(gòu)的尺寸，使得當(dāng)從前面觀察芯框架2時，填充框架體22的穿透窗口22w的雙極板21的外周部分遍及整個周邊與框架體22重疊；并且使框架體22的與雙極板21重疊的部分凹陷。在該示例中，圍繞穿透窗口22w的整個周邊的框架體22的周邊部分比框架體22的其它部分薄，該薄部形成用于插入雙極板21的內(nèi)周凹部22c。該實施例中的內(nèi)周凹部22c僅形成在框架體22的第一面?zhèn)?。換句話說，內(nèi)周凹部22c的第二表面(后表面)平坦地連接到該表面的外側(cè)上的部分(參照下述的圖3)。

現(xiàn)在將參考圖2和圖3描述雙極板21插入內(nèi)周凹部22c的狀態(tài)，圖2是芯框架2的示意圖，圖3是沿圖2中的iii-iii截取的截面圖。如圖2所示，當(dāng)雙極板21插入到框架體22的內(nèi)周凹部22c中時，內(nèi)周凹部22c在框架體22的厚度方向(也參照圖3)中與外周接合部接合，外周接合部是具有特定寬度并且遍及雙極板21的整個外周延伸的部分。結(jié)果，框架體22的穿透窗口22w被雙極板21填充。如圖3所示，當(dāng)采用插入結(jié)構(gòu)時，需要在框架體22和雙極板21之間提供密封，以防止電解質(zhì)在雙極板21的第一表面?zhèn)群偷诙砻鎮(zhèn)戎g分布。在這個示例中，在雙極板21中與內(nèi)周凹部22c重疊的部分形成有環(huán)形槽，并且將o形環(huán)21o放置在槽中以形成密封結(jié)構(gòu)。當(dāng)堆疊的芯框架2被夾持時，o形環(huán)21o被壓縮，并且用作密封件。或者，可以將粘合劑施加到內(nèi)周凹部22c，以將內(nèi)周凹部22c接合到雙極板21并形成密封結(jié)構(gòu)。

接下來，參照圖3說明電極相對于雙極板21的配置。在圖3中未示出的下端側(cè)的截面的形狀可以被認為與圖中所示的上端側(cè)基本相同。在圖3中，正電極104設(shè)置在雙極板21的右側(cè)，負電極105設(shè)置在雙極板21的左側(cè)。電極104和105是可變形的多孔體，并且在堆疊的芯框架2之間被壓縮。電極104和105具有下述結(jié)構(gòu)：其中，它們的上端的位置彼此不同并且圖中未示出的它們的下端的位置也彼此不同，換句話說，正電極104在附圖紙面的垂直方向上的長度大于負電極105的。采用這種結(jié)構(gòu)，使得電極104和105被布置在框架體22的凹陷部分中，沒有任何間隙。雖然在電極104或105與附圖中的相鄰部件之間示出了間隙，但是由于電極104和105的變形性，實際裝置中不會形成間隙。電極104和105優(yōu)選是薄的。例如，厚度優(yōu)選為0.5mm以下。這是因為隨著電極104和105的厚度的增加，存在電池芯的內(nèi)部電阻增加的趨勢。

當(dāng)采用上述插入結(jié)構(gòu)時，可以僅通過將雙極板21插入框架體22的內(nèi)周凹部22c而將雙極板21放置在框架體22的穿透窗口22w中，如圖2所示。此外，雙極板21相對于框架體22的對準可以通過僅僅將雙極板21插入內(nèi)周凹部22c來進行。因此，能夠提高芯框架2的制造效率。

在使用插入結(jié)構(gòu)時存在要解決的問題。即，由于制造所需的公差，難以將內(nèi)周凹部22c的外形尺寸調(diào)整為與雙極板21的外形尺寸相同。此外，即使將它們調(diào)整為相同，也難以將雙極板21插入框架體22。為了解決這些問題，使內(nèi)周凹部22c的外形尺寸略微大于(例如，大約1mm至3.0mm)雙極板21的外徑，以便于將雙極板21插入框架體22。然而，在這種情況下，當(dāng)從前方觀察芯框架2時，在框架體22和雙極板21之間形成從入口狹縫123s延伸到出口狹縫125s的電解質(zhì)泄漏通道9。由于泄漏通道9是部件之間的間隙并且具有顯著低的通道阻力，所以從入口狹縫123s引入雙極板21的電解質(zhì)可能流入泄漏通道9。在泄漏通道9中流動的電解質(zhì)基本上排出到出口狹縫125s而不與設(shè)置在雙極板21上的正電極接觸；因此，隨著更多的電解質(zhì)在泄漏通道9中流動，電池芯的充電/放電效率降低。因此，在本實施例中，提供了下述的中斷泄漏通道9的中斷結(jié)構(gòu)。

[中斷結(jié)構(gòu)]

如圖2所示，泄漏通道9包括設(shè)置在芯框架2的下部并連接到入口狹縫123s的第一水平方向路徑9d、設(shè)置在芯框架2的上部并連接到出口狹縫125s的第二水平方向路徑9u，以及將水平方向路徑9d和9u彼此連接的兩個垂直方向路徑9sr和9sl。大約有的三種結(jié)構(gòu)用于中斷泄漏通道9的中斷結(jié)構(gòu)。

(1)通過將中斷構(gòu)件插入泄漏通道9而使泄漏通道9中斷的結(jié)構(gòu)

(2)雙極板21的一部分朝向框架體22突出使得突出部中斷泄漏通道9的結(jié)構(gòu)

(3)框架體22的一部分朝向雙極板21突出使得突出部中斷泄漏通道9的結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在將參照圖4至11描述每個中斷結(jié)構(gòu)。在圖4至11中，省略了與泄漏通道9不直接相關(guān)的歧管、狹縫和其它部件的圖示。在圖4至11中，表示雙極板21的部分以45°的陰影線標記，泄漏通道9留空，以有助于理解。

[[使用中斷構(gòu)件的結(jié)構(gòu)]]

參照圖4和圖5描述使用中斷構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。首先，在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，將塊形中斷構(gòu)件5插入到泄漏通道9的每個垂直方向路徑9sr和9sl的下部(靠近第一水平方向路徑9d的部分)，以便中斷泄漏通道9。引入到第一水平方向路徑9d的電解質(zhì)快速地擴展通過第一水平方向路徑9d，并且均勻地分散在雙極板21的寬度方向(附圖紙面的左右方向)上。接下來，沿垂直方向路徑9sr(9sl)流動的電解質(zhì)撞擊中斷構(gòu)件5并朝向雙極板21的中心(電極側(cè))流動。結(jié)果，電解質(zhì)與布置在雙極板21的表面的電解質(zhì)接觸，并且有助于充放電。

如圖4的圓形放大圖所示，中斷構(gòu)件5包括矩形主體50和兩個突出51，矩形主體50在中心具有穿透孔，兩個突出51在主體50的兩個側(cè)面中的每一個上。例如，中斷構(gòu)件5由諸如橡膠材料的彈性材料構(gòu)成，并且可以被壓配合到泄漏通道9。主體50中的穿透孔具有進一步提高中斷構(gòu)件5的變形能力的功能，使得能夠容易地將中斷構(gòu)件5壓配合到泄漏通道9，并且當(dāng)壓配合時中斷構(gòu)件5可以與框架體22和雙極板21緊密接觸。此外，由于突出51形成在主體50的側(cè)面上，所以由主體50的變形引起的壓力集中在突出51上，突出51被牢固地壓靠框架體22和雙極板21，因此可以確實地中斷泄漏通道9。

在圖5所示的實施例中，泄漏通道9的垂直方向路徑9sr(9sl)的一部分蜿蜒，并且在蜿蜒部分(由細線圈出的部分)附近設(shè)置有中斷構(gòu)件5。中斷構(gòu)件5的形式與圖4中所使用的相同。

為了形成蜿蜒的泄漏通道9，第一突出部22x通過框架體22的與內(nèi)周凹部的邊緣相當(dāng)?shù)耐怀霾肯騼?nèi)周凹部突出而形成，并且第一凹部21x通過切除雙極板21的對應(yīng)于第一突出部22x的部分而形成。以這種方式，當(dāng)雙極板21插入到框架體22中時，可以使泄漏通道9在第一突出部22x與第一凹部21x嚙合的部分處蜿蜒。通過形成蜿蜒的泄漏通道9，可以增加蜿蜒部分的通道電阻。此外，通過將中斷構(gòu)件5設(shè)置在通道電阻高的位置，與圖4所示的實施例相比，可以更可靠地中斷泄漏通道9。蜿蜒部分的數(shù)量可以從圖5所示的蜿蜒部分的數(shù)量增加。

中斷構(gòu)件5的放置位置的示例是圖5的三個圓形的放大圖中所示的位置(中斷構(gòu)件5也放置在右側(cè)的蜿蜒部分)。首先，左側(cè)的圓形放大圖示出了其中中斷構(gòu)件5插入到在垂直方向上并且在蜿蜒部分上方延伸的部分的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，其流動通過經(jīng)過蜿蜒部分而減弱的電解質(zhì)被中斷構(gòu)件5阻擋；因此，可以有效地減少泄漏通道9中的電解質(zhì)的流動。

接下來，中心的圓形的放大圖示出了其中中斷構(gòu)件5插入到蜿蜒部分中并在垂直方向上延伸的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，流動就在蜿蜒部分被減弱的電解質(zhì)被中斷構(gòu)件5阻擋；因此，可以有效地減少泄漏通道9中的電解質(zhì)的流動。

最后，右側(cè)的圓形放大圖示出了一種結(jié)構(gòu)，其中中斷構(gòu)件5分別插入到蜿蜒部分的兩個水平延伸部分。由于中斷構(gòu)件5和5被插在兩處，所以可以更可靠地中斷泄漏通道9。此外，由于芯框架2通常具有橫向取向，因此框架體22在垂直方向上的相對于附圖的紙面的公差和熱膨脹量小于在附圖紙面的水平方向的公差和熱膨脹。因此，通過采用其中中斷構(gòu)件5沿框架體22的公差和熱膨脹量小的方向插入的結(jié)構(gòu)(換句話說，其中中斷構(gòu)件5插入到雙極板21的外緣和內(nèi)周凹部的外緣在蜿蜒部分中沿豎直方向彼此相對的位置的結(jié)構(gòu))，可以更可靠地中斷泄漏通道9。

中斷構(gòu)件的形狀不一定限于圖4和圖5所示的形狀。當(dāng)如圖2所示的芯框架2的尺寸增加時，形成在框架體22和雙極板21之間的泄漏通道9的寬度也趨于增加。在這種情況下，圖6所示的長的中斷構(gòu)件6是優(yōu)選的，因為它容易插入到泄漏通道9中。如圖所示，長中斷構(gòu)件6插入的位置可以在垂直方向路徑9sl(9sr)上。垂直方向路徑9sl(9sr)的所有部分都可以被中斷構(gòu)件6填充，或者僅垂直方向路徑9sl(9sr)的一部分可以被中斷構(gòu)件6填充。

即使對于大尺寸的芯框架2，泄漏通道9的寬度w(參照圓形的放大圖)也優(yōu)選地不過大?？紤]到容易將中斷構(gòu)件6插入到泄漏通道9中，寬度w優(yōu)選為3mm以上且20mm以下，更優(yōu)選為3mm以上且7mm以下。泄漏通道9的寬度w與插入到泄漏通道9中的中斷構(gòu)件6的寬度x之間的差(寬度w-寬度x)優(yōu)選為1mm以下。即使存在微小差異，由于長的中斷構(gòu)件6沿著泄漏通道9(在這種情況下，垂直方向路徑9sl，9sr)延伸的方向布置，所以電解質(zhì)很少流入泄漏通道9。自然地，考慮到安裝中斷構(gòu)件6的目的，差值優(yōu)選為0mm(無間隙)。為了使差值為0mm，在插入泄漏通道9之前中斷構(gòu)件6的寬度應(yīng)大于泄漏通道9的寬度w。換句話說，如果采用將中斷構(gòu)件6壓配合到泄漏槽9中的結(jié)構(gòu)，則差可以是0mm。當(dāng)采用將中斷構(gòu)件6壓配合到泄漏通道9中的結(jié)構(gòu)，并且壓配之前中斷構(gòu)件6的寬度比泄漏通道9的寬度w過大時，過大的壓力會作用于雙極板21等。因此，泄壓通道9的寬度w優(yōu)選被調(diào)整為在壓配合之前中斷構(gòu)件6的寬度的60％以上。

長中斷構(gòu)件6所需的性能是適當(dāng)水平的柔韌性和電解質(zhì)不滲透性。中斷構(gòu)件6所需的其它性能是當(dāng)它與電解質(zhì)接觸時，中斷構(gòu)件6幾乎沒有洗脫物質(zhì)，并具有耐酸性。根據(jù)jisk6400，中斷構(gòu)件6的柔韌性的參考值例如在壓縮應(yīng)變方面為30kpa以上且150kpa以下。

滿足上述性能中的至少一個的用于中斷構(gòu)件6的材料的示例包括橡膠、海綿橡膠、聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫。也可以使用無紡布、碳無紡布、碳布、碳紙和人造絲毛氈等來形成中斷構(gòu)件6。

或者，如圖7所示，可以將長的中斷構(gòu)件6插入蜿蜒的泄漏通道9。當(dāng)泄漏通道9的寬度足夠大時，只要中斷構(gòu)件6是高柔韌性的，就可以將長的中斷構(gòu)件6容易地插入到蜿蜒的泄漏通道9中。

[[框架體的一部分向雙極板突出的結(jié)構(gòu)]]

現(xiàn)在將參照圖8和9來描述框架體的一部分向雙極板突出的結(jié)構(gòu)。首先，在圖8所示的實施例中，框架體22的與雙極板21的側(cè)面對應(yīng)的部分彎曲并向雙極板21突出。雙極板21的側(cè)面是直的。因此，雙極板21夾在兩側(cè)的突出部之間，并且突出部中斷泄漏通道9的垂直方向路徑9sr(9sl)。在這種情況下，雙極板21被壓配合到突出部；然而，在除了突出部之外的部分中，框架體22和雙極板21之間存在間隙。因此，難以將雙極板21插入框架體22的問題很少產(chǎn)生。

接下來，在圖9所示的實施例中，朝向雙極板21突出的突出件22p形成在與雙極板21的側(cè)面相對應(yīng)的部分處。突出件22p具有孔，因此容易變形。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，雙極板21夾在兩側(cè)的突出件22p之間，并且因此突出件22p中斷泄漏通道9的垂直方向路徑9sr(9sl)。也在這種情況下，雙極板21被壓配合到框架體22的設(shè)置有突出件22p的部分中；然而，在除了突出件22p之外的部分，在框架體22和雙極板21之間存在間隙。因此，難以將雙極板21插入框架體22的問題很少產(chǎn)生。突出件22p的數(shù)量不限于圖示的一個，也可以比圖中所示的更大或更小。

[[雙極板的一部分向框架體突出的結(jié)構(gòu)]]

現(xiàn)在將參照圖10和圖11描述雙極板的一部分向框架體突出的結(jié)構(gòu)。首先，在圖10所示的實施例中，雙極板21的側(cè)面部彎曲并朝向框架體22突出?？蚣荏w22的與雙極板21的側(cè)面對應(yīng)的部分是直的。因此，突出部夾在框架體22的兩側(cè)之間，并且突出部中斷了泄漏通道9的垂直方向路徑9sr(9sl)。在這種情況下，雙極板21的突出部被推入框架體22中；然而，在除了突出部之外的部分，在框架體22和雙極板21之間存在間隙。因此，難以將雙極板21插入框架體22的困難很少產(chǎn)生。

接下來，在圖11所示的實施例中，在雙極板21的側(cè)面部上形成有朝向框架體22突出的多個突出件21p。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，雙極板21的突出件21p夾在框架體22的兩側(cè)之間，并且突出件21p中斷泄漏通道9的垂直方向路徑9sr(9sl)。也在這種情況下，雙極板21的突出件21p被推入框架體22中；然而，在除了突出件21p以外的部分，框架體22和雙極板21之間存在間隙。因此，難以將雙極板21插入框架體22的問題很少產(chǎn)生。突出件21p的數(shù)量不限于圖示，也可以大于或小于圖示。

通過采用上述任何中斷結(jié)構(gòu)可以中斷泄漏通道9，并且可以顯著地減少在泄漏通道9中流動的電解質(zhì)的量。結(jié)果，可以抑制由泄漏通道9引起的電池芯的充電/放電效率的劣化。

<實施例2>

在實施例2中，參考圖12至14描述了下述示例，其中，雙極板31具有特定寬度和與框架體32的內(nèi)周凹部32c接合的部分，并且使得該部分比雙極板31的其它部分薄。

圖12是根據(jù)實施例2的芯框架3中包括的框架體32和雙極板31的示意圖?？蚣荏w32和雙極板31被構(gòu)造成形成參照圖5描述的蜿蜒泄漏通道9。為了形成蜿蜒泄漏通道9，本實施例的框架體32包括向內(nèi)周凹部32c突出的第一突出部32x?？蚣荏w32還包括從內(nèi)周凹部32c朝向穿透窗口22w突出的第二突出部32y。

本實施例的雙極板31包括形成蜿蜒的泄漏通道9的第一凹部31x。第一凹部31x通過切除框架體32的對應(yīng)于第一突出部32x的部分而形成。作為雙極板31的后表面?zhèn)鹊囊徊糠植⑶遗c框架體32的內(nèi)周凹部32c接合的外周接合部(虛線所示的部分之外的部分)形成為具有比雙極板31的其它部分小的厚度，并構(gòu)成薄部31c。圖中紙面正面的薄部31c的表面與其它部分齊平，因此，與其他部分相比，附圖紙面后側(cè)的薄部31c的表面被設(shè)置為朝向附圖的紙面的前側(cè)退縮。在薄部31c中，與框架體32的第二突出部32y相對應(yīng)的部分包括通過朝向雙極板31的中心線延伸而形成的第二凹部31y。

當(dāng)具有上述結(jié)構(gòu)的雙極板31插入框架體32時，如圖13和圖14所示，不僅在第一表面?zhèn)?圖13中的附圖的紙面的前側(cè)和圖14中的附圖的紙面上的右側(cè))形成泄漏通道9。而且在第二表面?zhèn)?圖13中的附圖的紙面的后側(cè)和圖14中的附圖的紙面上的左側(cè))形成泄漏通道9。兩個泄漏通道9被蜿蜒部分附近的中斷構(gòu)件5中斷，如圖5中的圓形放大圖所示?；蛘?，兩個泄漏通道9可能被圖7所示的中斷構(gòu)件6中斷。

根據(jù)上述實施例2的結(jié)構(gòu)，如圖14所示，雙極板31的除了薄部31c的部分配合到框架體32的穿透窗口中，并且雙極板31相對于框架體32的接合狀態(tài)比實施例1中更穩(wěn)定。

<其他實施例>

如實施例2所述的在雙極板31中形成薄部31c的實施例可以采用：通過使框架體向雙極板突出而中斷泄漏通道9的結(jié)構(gòu)，如圖8和9所示；或者，通過使雙極板朝向框架體突出而中斷泄漏通道9的結(jié)構(gòu)，如圖10和11中所示。

工業(yè)適用性

根據(jù)本發(fā)明的電池芯可用于構(gòu)建諸如rf電池的流體流型蓄電池。根據(jù)本發(fā)明的rf電池可以用作蓄電池，其目的在于穩(wěn)定發(fā)電輸出的波動，在發(fā)電過剩時存儲多余的電力，并且實現(xiàn)諸如太陽能發(fā)電和風(fēng)電的新能源發(fā)電的負載均衡。此外，rf電池也可以用作與典型發(fā)電廠一起使用的大容量蓄電池，以克服瞬時電壓降和電中斷并實現(xiàn)負載均衡。附圖標記列表

1氧化還原液流電池(rf電池)

2，3芯框架

21，31雙極板

31c薄部，21oo型圈，21p突出件

21x，31x第一凹部，31y第二凹部

22，32框架體

22c，32c內(nèi)周凹部，22p突出件，22w穿透窗口

22x，32x第一突出部，32y第二突出部

5，6中斷構(gòu)件，50主體，51突出

9泄漏通道

9d第一水平方向路徑，9u第二水平方向路徑

9sr，9sl垂直方向路徑

100芯，101膜，102正電極芯，103負電極芯

100p正電極循環(huán)機構(gòu)，100n負電極循環(huán)機構(gòu)

104正電極，105負電極，106正電極電解質(zhì)箱

107負電極電解質(zhì)箱，108，109，110，111管道

112，113泵

120芯框架，121雙極板，122框架體

123，124液體供應(yīng)歧管

125，126液體排放歧管

123s，124s入口狹縫，125s，126s出口狹縫

127密封件

190供應(yīng)/排放板，210，220端板

200電池芯堆，200s子堆

230夾持機構(gòu)