特許ウォッチ

公開番号2024061286
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-07
出願番号2022169140
出願日2022-10-21
発明の名称レドックスフロー電池
出願人株式会社デンソー,学校法人早稲田大学
代理人弁理士法人かいせい特許事務所
主分類H01M 8/18 20060101AFI20240425BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】メディエータとしてポリマを用い、セパレータとして多孔膜を用いたレドックスフロー電池において、活物質とメディエータとの反応速度を向上させる。
【解決手段】レドックスフロー電池は、正極11を収容する正極室13と、負極12を収容する負極室14と、正極室と負極室を仕切るセパレータ17と、を有するレドックスフロー型の電池セル10と、正極室に循環させる電解液を貯蔵する正極側タンク21と、負極室に循環させる電解液を貯蔵する負極側タンク31とを備える。電解液は、活物質とメディエータとを含んでいる。活物質は、電解液中で固体である。セパレータは、メディエータの透過を制限することができる多孔質体である。メディエータは、主鎖と側鎖を有するポリマ化合物であり、側鎖にはレドックス活性を有するレドックス置換基と電解液への溶解性を向上させる極性基が含まれている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極（１１）を収容する正極室（１３）と、負極（１２）を収容する負極室（１４）と、前記正極室と前記負極室を仕切るセパレータ（１７）と、を有するレドックスフロー型の電池セル（１０）と、
前記正極室に循環させる電解液を貯蔵する正極側タンク（２１）と、
前記負極室に循環させる電解液を貯蔵する負極側タンク（３１）と、
を備え、
前記電解液は、活物質とメディエータとを含んでおり、
前記活物質は、前記電解液中で固体であり、
前記セパレータは、前記メディエータの透過を制限することができる多孔質体であり、
前記メディエータは、主鎖と側鎖を有するポリマ化合物であり、前記側鎖にはレドックス活性を有するレドックス置換基と前記電解液への溶解性を向上させる極性基が含まれているレドックスフロー電池。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
前記ポリマ化合物は、前記レドックス置換基および前記極性基が懸架されたマクロモノマを主鎖に重合したボトルブラシ構造を有している請求項１に記載のレドックスフロー電池。
【請求項３】
前記極性基はエーテル基である請求項１に記載のレドックスフロー電池。
【請求項４】
前記活物質の粒子径は１０μｍ以上である請求項１に記載のレドックスフロー電池。
【請求項５】
前記活物質の電子伝導度は１０
－５
Ｓ／ｃｍ以下である請求項１に記載のレドックスフロー電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レドックスフロー電池に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電池セルと、活物質を含む電解液が貯蔵された電解液タンクとを備え、電解液を電池セルに循環供給するレドックスフロー電池が知られている。
【０００３】
特許文献１には、レドックスフロー電池において、固体状の活物質をタンク内に保持し、電解液に含有させたメディエータを電池セルと電解液タンクに循環させ、メディエータによって活物質と電池セルとの間のエネルギの移動を仲介させることが開示されている。特許文献１のレドックスフロー電池では、メディエータとしてポリマを用いることで、セパレータとして多孔膜を用いても、正極側と負極側のメディエータが混合することを防ぐことができ、低コスト化と高出力化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－３９８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ポリマからなるメディエータは粒子状になりやすく、メディエータは電解液中で分散粒子となる。この場合、活物質とメディエータとの反応は活物質とメディエータが点接触した部位で起こるために、活物質全体で速やかな酸化還元反応が起こりにくく、反応速度が遅くなる。この結果、レドックスフロー電池の充放電速度が遅くなり、電池容量の低下につながる。このことは、活物質の粒子径が大きく、かつ、活物質の電子伝導度が低い場合に、特に顕著になる。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、メディエータとしてポリマを用い、セパレータとして多孔膜を用いたレドックスフロー電池において、活物質とメディエータとの反応速度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のレドックスフロー電池は、レドックスフロー型の電池セル（１０）と、正極側タンク（２１）と、負極側タンク（３１）とを備える。電池セルは、正極（１１）を収容する正極室（１３）と、負極（１２）を収容する負極室（１４）と、正極室と負極室を仕切るセパレータ（１７）とを有する。正極側タンクは、正極室に循環させる電解液を貯蔵する。負極側タンクは、負極室に循環させる電解液を貯蔵する。
【０００８】
電解液は、活物質とメディエータとを含んでいる。活物質は、電解液中で固体である。セパレータは、メディエータの透過を制限することができる多孔質体である。メディエータは、主鎖と側鎖を有するポリマ化合物であり、側鎖にはレドックス活性を有するレドックス置換基と電解液への溶解性を向上させる極性基が含まれている。
【０００９】
本願発明によれば、メディエータは、極性基によって電解液への溶解度が向上して溶存ポリマとなる。これにより、メディエータは、活物質と面接触することができ、活物質との反応速度を向上させることができる。
【００１０】
なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許