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公開番号2025160955
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024063719
出願日2024-04-11
発明の名称レドックスフロー電池システム
出願人三菱重工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類H01M 8/18 20060101AFI20251017BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】効率を高めることが可能なレドックスフロー電池システムを提供する。
【解決手段】レドックスフロー電池システムは、充電部2と、放電部3と、電解液を貯留する貯留部4とを備え、充電部は、少なくとも1つの充電セルスタックと充電側パワーコンディショナとを備え、放電部は、複数の放電セルの少なくとも2つが電気的に直列に接続されて構成された少なくとも1つの放電セルスタックと、少なくとも1つの放電セルスタックに電気的に接続された放電側パワーコンディショナとを備え、充電側パワーコンディショナは、充電側パワーコンディショナの受け入れ電圧の範囲内において、充電電圧が増加するに従い充電側パワーコンディショナの変換効率が上昇する特性を有し、放電側パワーコンディショナは、放電側パワーコンディショナの受け入れ電圧の範囲内において、放電電圧が低下するに従い放電側パワーコンディショナの変換効率が上昇する特性を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の充電セルを含む充電部と、
複数の放電セルを含み、前記充電部により充電された電力を放電する放電部と、
前記複数の充電セル及び前記複数の放電セルのそれぞれを流通する電解液を貯留する貯留部と
を備えるレドックスフロー電池システムであって、
前記充電部は、
前記複数の充電セルの少なくとも２つが電気的に直列に接続されて構成された少なくとも１つの充電セルスタックと、
前記少なくとも１つの充電セルスタックに電気的に接続された充電側パワーコンディショナと
を備え、
前記放電部は、
前記複数の放電セルの少なくとも２つが電気的に直列に接続されて構成された少なくとも１つの放電セルスタックと、
前記少なくとも１つの放電セルスタックに電気的に接続された放電側パワーコンディショナと
を備え、
前記充電側パワーコンディショナは、該充電側パワーコンディショナの受け入れ電圧の範囲内において、充電電圧が増加するに従い前記充電側パワーコンディショナの変換効率が上昇する特性を有し、前記放電側パワーコンディショナは、該放電側パワーコンディショナの受け入れ電圧の範囲内において、放電電圧が低下するに従い前記放電側パワーコンディショナの変換効率が上昇する特性を有する、レドックスフロー電池システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの放電セルスタックの放電電圧が前記放電側パワーコンディショナの前記受け入れ電圧の範囲内となるような個数の前記放電セルが電気的に直列に接続されて前記少なくとも１つの放電セルスタックが構成され、前記少なくとも１つの充電セルスタックの充電電圧が前記充電側パワーコンディショナの前記受け入れ電圧の範囲内となるような個数の前記充電セルが電気的に直列に接続されて前記少なくとも１つの充電セルスタックが構成されている、請求項１に記載のレドックスフロー電池システム。
【請求項３】
前記電解液は、第１電解液と第２電解液とを含み、
前記充電部は、
前記複数の充電セルのそれぞれにおいて充電側隔膜で仕切られた一方の室である第１室のそれぞれ、及び、前記複数の放電セルのそれぞれにおいて放電側隔膜で仕切られた一方の室である正極室のそれぞれを流通する前記第１電解液を貯留する第１電解液タンクと、
前記複数の充電セルのそれぞれにおいて前記充電側隔膜で仕切られた他方の室である第２室のそれぞれ、及び、前記複数の放電セルのそれぞれにおいて前記放電側隔膜で仕切られた他方の室である負極室のそれぞれを流通する前記第２電解液を貯留する第２電解液タンクと、
前記第１電解液タンクから流出した前記第１電解液が流通する第１出口側ラインと、
前記第１出口側ラインの下流側端部から分岐して前記第１室及び前記正極室のそれぞれに接続される第１充電側分岐ライン及び第１放電側分岐ラインと、
前記第１出口側ラインに設けられた第１ポンプと、
前記第１出口側ラインが前記第１充電側分岐ライン又は前記第１放電側分岐ラインのいずれか一方に連通するように切り換える第１切替装置と、
前記第２電解液タンクから流出した前記第２電解液が流通する第２出口側ラインと、
前記第２出口側ラインの下流側端部から分岐して前記第２室及び前記負極室のそれぞれに接続される第２充電側分岐ライン及び第２放電側分岐ラインと、
前記第２出口側ラインに設けられた第２ポンプと、
前記第２出口側ラインが前記第２充電側分岐ライン又は前記第２放電側分岐ラインのいずれか一方に連通するように切り換える第２切替装置と
を備える、請求項１または２に記載のレドックスフロー電池システム。
【請求項４】
前記第１室と前記正極室との間を前記第１電解液が循環する第１循環ラインと、
前記第１循環ラインに設けられた第１循環ポンプと、
前記第１循環ラインに設けられた第１開閉弁と、
前記第２室と前記負極室との間を前記第２電解液が循環する第２循環ラインと、
前記第２循環ラインに設けられた第２循環ポンプと、
前記第２循環ラインに設けられた第２開閉弁と
を備える、請求項３に記載のレドックスフロー電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、レドックスフロー電池システムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
レドックスフロー電池は、セルと、セルを流通する電解液を貯留するためのタンクとから構成され、ポンプによって電解液をセルとタンクとの間で循環させることで充放電が行われる。レドックスフロー電池は、出力及び電力貯蔵量をそれぞれセル及びタンクの設計によって個別に設計できるため、高出力及び大電力の貯蔵に適した電池である。また、特許文献１及び２に記載されたシステムのように、充電用セルと放電用セルとを設けることにより、充電と放電とを同時に行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１４－５０５９７６号公報
特開２０２３－５０３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２には、大規模（ｋＷｈ規模又はＭＷｈ規模の電力貯蔵が可能）なシステムを念頭においた高効率なシステムを実現するための技術的思想は記載されていない。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、効率を高めることが可能なレドックスフロー電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示に係るレドックスフロー電池システムは、複数の充電セルを含む充電部と、複数の放電セルを含み、前記充電部により充電された電力を放電する放電部と、前記複数の充電セル及び前記複数の放電セルのそれぞれを流通する電解液を貯留する貯留部とを備えるレドックスフロー電池システムであって、前記充電部は、前記複数の充電セルの少なくとも２つが電気的に直列に接続されて構成された少なくとも１つの充電セルスタックと、前記少なくとも１つの充電セルスタックに電気的に接続された充電側パワーコンディショナとを備え、前記放電部は、前記複数の放電セルの少なくとも２つが電気的に直列に接続されて構成された少なくとも１つの放電セルスタックと、前記少なくとも１つの放電セルスタックに電気的に接続された放電側パワーコンディショナとを備え、前記充電側パワーコンディショナは、該充電側パワーコンディショナの受け入れ電圧の範囲内において、充電電圧が増加するに従い前記充電側パワーコンディショナの変換効率が上昇する特性を有し、前記放電側パワーコンディショナは、該放電側パワーコンディショナの受け入れ電圧の範囲内において、放電電圧が低下するに従い前記放電側パワーコンディショナの変換効率が上昇する特性を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示のレドックスフロー電池システムによれば、充電側パワーコンディショナの受け入れ電圧の範囲内において、充電電圧が増加するに従い充電側パワーコンディショナの変換効率が上昇する特性を有する充電側パワーコンディショナを用いることで、充電動作の効率が高まり、放電側パワーコンディショナの受け入れ電圧の範囲内において、放電電圧が低下するに従い放電側パワーコンディショナの変換効率が上昇する特性を有する放電側パワーコンディショナを用いることで、放電動作の効率が高まるので、レドックスフロー電池システムの効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池システムの構成模式図である。
本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池システムの充電セルスタック及び放電セルスタックのそれぞれの構成模式図である。
本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池システムに用いられる充電側ＰＣＳのＰＣＳ特性を表す模式的なグラフである。
本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池システムに用いられる放電側ＰＣＳのＰＣＳ特性を表す模式的なグラフである。
本開示の実施形態２に係るレドックスフロー電池システムにおいて第１電解液及び第２電解液のそれぞれが循環する経路を示す構成模式図である。
本開示の実施形態３に係るレドックスフロー電池システムにおいて第１電解液及び第２電解液のそれぞれが循環する経路を示す構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態によるレドックスフロー電池システムについて、図面に基づいて説明する。以下で説明する実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【００１０】
（実施形態１）
＜実施形態１に係るレドックスフロー電池システムの構成＞
図１に示されるように、本開示の実施形態１に係るレドックスフロー電池システム１は、充電部２と放電部３と貯留部４とを備えている。充電部２は、複数の充電セル２０を有している。複数の充電セル２０のうち、少なくとも２つの充電セル２０は電気的に直列に接続されて充電セルスタック２１を構成する。充電部２は、少なくとも１つの充電セルスタック２１と、充電セルスタック２１が電気的に接続される（図１では一点鎖線で接続される）充電側パワーコンディショナ（ＰＣＳ）２２とを備えている。充電部２が複数の充電セルスタック２１を備える場合には、各充電セルスタック２１は充電側ＰＣＳ２２に並列に接続される。充電側ＰＣＳ２２は電源５に電気的に接続されている。電源５の構成は特に限定するものではなく、例えば、ガスエンジンや風力発電設備、太陽電池等であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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