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公開番号2025177520
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024084433
出願日2024-05-24
発明の名称フロー型金属空気電池用充電モジュール及びフロー型金属空気電池
出願人シャープ株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/18 20060101AFI20251128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】複数の充電セルが電気的に直列接続された場合でも正極液に溶解している金属イオンが還元されて金属粒子が析出することを抑制することができるフロー型金属空気電池用充電モジュール及びフロー型金属空気電池を提供する。
【解決手段】フロー型金属空気電池用充電モジュールは、電気的に直列接続された複数の充電セルと、前記複数の充電セルに供給され、第1の活物質イオン濃度を有する負極液と、前記複数の充電セルに供給され、前記第1の活物質イオン濃度より低い第2の活物質イオン濃度を有する正極液と、を備える。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
電気的に直列接続された複数の充電セルと、
前記複数の充電セルに供給され、第１の活物質イオン濃度を有する負極液と、
前記複数の充電セルに供給され、前記第１の活物質イオン濃度より低い第２の活物質イオン濃度を有する正極液と、
を備えるフロー型金属空気電池用充電モジュール。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記複数の充電セルに含まれる各充電セルに、前記負極液が流れる負極室及び前記正極液が流れる正極室が形成され、
前記各充電セルは、前記負極室と前記正極室とを互いに隔て活物質イオンの透過を阻害するセパレータを備える
請求項１に記載のフロー型金属空気電池用充電モジュール。
【請求項３】
前記セパレータは、含水ゲル膜である
請求項２に記載のフロー型金属空気電池用充電モジュール。
【請求項４】
前記セパレータは、無機粒子及びポリマーからなる複合膜である
請求項２に記載のフロー型金属空気電池用充電モジュール。
【請求項５】
電気的に直列接続され、複数の正極室がそれぞれ形成された複数の充電セルと、
前記複数の充電セルに供給され、第１の活物質イオン濃度を有する負極液と、
前記複数の充電セルに供給され、前記複数の正極室を流れ、前記第１の活物質イオン濃度より低い第２の活物質イオン濃度を有する正極液と、
を備え、
前記複数の充電セルに渡って、前記複数の正極室と連通する正極液マニフォールドが形成され、
前記各充電セルは、負極と、前記負極と導通し前記正極液マニフォールドが貫通する負極通電板と、前記負極液が流れる負極室が形成され前記正極液マニフォールドが貫通する負極流路板と、を備え、
前記負極、前記負極通電板及び前記負極流路板が前記正極液マニフォールドから絶縁されている
フロー型金属空気電池用充電モジュール。
【請求項６】
前記各充電セルは、前記通電板と前記正極液マニフォールドとを互いに絶縁する絶縁材を備える
請求項５に記載のフロー型金属空気電池用充電モジュール。
【請求項７】
前記絶縁材は、筒状の形状を有する
請求項６に記載のフロー型金属空気電池用充電モジュール。
【請求項８】
前記負極通電板は、前記正極液マニフォールドを囲む孔内面を有し、
前記絶縁材は、前記孔内面に接する被膜である
請求項６に記載のフロー型金属空気電池用充電モジュール。
【請求項９】
前記複数の充電セルに、前記正極液が流れる複数の正極室がそれぞれ形成され、
前記複数の充電セルに渡って、前記複数の正極室と連通する正極液マニフォールドが形成され、
前記複数の充電セルは、
前記正極室及び第１の孔が形成され、前記正極液が前記正極室を流れ、前記第１の孔が第１の孔形状を有し前記正極液マニフォールドを構成する正極流路板と、
負極室及び第２の孔が形成され、前記負極液が前記負極室を流れ、前記第２の孔が第２の孔形状を有し前記正極液マニフォールドを構成する負極流路板と、
前記正極室に面する正極と、
前記負極室に面する負極と、
前記正極液マニフォールドを構成し前記第１の孔形状及び前記第２の孔形状より大きい第３の孔形状を有する第３の孔が形成され、前記正極流路板及び前記負極流路板にそれぞれ対向する第１の面及び第２の面を有し、前記正極及び前記負極と導通する通電板と、
前記第３の孔に配置され、前記正極液マニフォールドを構成する孔が形成され、前記正極流路板及び前記負極流路板にそれぞれ対向する第３の面及び第４の面を有する絶縁材と、
前記第１の面及び前記第３の面を覆う第１のガスケットと、
前記第２の面及び前記第４の面を覆う第２のガスケットと、
を備える
請求項１から８までのいずれかに記載のフロー型金属空気電池用充電モジュール。
【請求項１０】
前記複数の充電セルに含まれる各充電セルに、前記正極液が流れる正極室が形成され、
前記複数の充電セルに渡って、前記複数の充電セルにそれぞれ形成される複数の正極室と連通する正極液マニフォールドが形成され、
前記各充電セルに、前記正極液マニフォールドから前記正極室に至る接続流路が形成され、
前記各充電セルは、前記接続流路に面し絶縁体からなる内壁を備える
請求項１から８までのいずれかに記載のフロー型金属空気電池用充電モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、フロー型金属空気電池用充電モジュール及びフロー型金属空気電池に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、空気蓄電池を開示する。当該空気蓄電池においては、セパレータが、正極と負極とを隔離し、電解液を保持して正極と負極との間のイオン電導性を確保する。セパレータには、アニオン膜が用いられる（段落００４８及び００５０）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６２４４１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フロー型金属空気電池においては、貯蔵部に負極液が貯蔵され、貯蔵部から充電用のセルを経由して貯蔵部まで負極液が流され、貯蔵部から放電用のセルを経由して貯蔵部まで負極液が流される。充電用のセルには、正極液も流される。充電用のセルにおいては、充電が行われる。放電用のセルにおいては、放電が行われる。
【０００５】
フロー型金属空気電池において、複数の充電用のセルを電気的に直列接続することが要求される場合がある。しかし、複数の充電用のセルが電気的に直列接続された場合は、高電位側に位置する充電セルの電位と低電位側に位置する充電セルの電位との間の電位差が生じる。このため、正極液の流路内において、電解液に溶解している金属イオンが還元されて金属粒子が析出する電析反応が低電位側に位置する充電セルの付近で起こる場合がある。また、析出した金属粒子が正極液の流路を閉塞する、析出した金属粒子が隣接する充電セルに備えられる正極を互いに短絡させる電子伝導経路を形成する等の問題が発生する場合がある。
【０００６】
本開示の一態様は、この問題に鑑みてなされた。本開示の一態様は、例えば、複数の充電セルが電気的に直列接続された場合でも正極液に溶解している金属イオンが還元されて金属粒子が析出することを抑制することができるフロー型金属空気電池用充電モジュール及びフロー型金属空気電池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】
【０００７】
本開示の第１の態様のフロー型金属空気電池用充電モジュールは、電気的に直列接続された複数の充電セルと、前記複数の充電セルに供給され、第１の活物質イオン濃度を有する負極液と、前記複数の充電セルに供給され、前記第１の活物質イオン濃度より低い第２の活物質イオン濃度を有する正極液と、を備える。
【０００８】
本開示の第２の態様のフロー型金属空気電池は、本開示の第１の態様のフロー型金属空気電池用充電モジュールを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態のフロー型金属空気電池を模式的に図示する図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる放電モジュールに流れる負極液を模式的に図示する拡大断面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールに流れる負極液を模式的に図示する拡大断面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールに流れる正極液を模式的に図示する拡大断面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールを模式的に図示する斜視図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールを模式的に図示する平面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの、図６に描かれた切断線ＶＩＩ－ＶＩＩの位置における断面を模式的に図示する断面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの、図６に描かれた切断線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩの位置における断面を模式的に図示する断面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの負極通電板及び正極通電板を模式的に図示する平面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの負極を模式的に図示する平面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールのガスケットを模式的に図示する平面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの負極流路板を模式的に図示する平面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールのセパレータを模式的に図示する平面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの正極流路板を模式的に図示する平面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの正極を模式的に図示する平面図である。
参考例のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの断面を模式的に図示する断面図である。
第２実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールを模式的に図示する斜視図である。
第２実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールを模式的に図示する平面図である。
第２実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの、図１８に描かれた切断線ＸＩＸ－ＸＩＸの位置における断面を模式的に図示する断面図である。
第２実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの負極通電板及び絶縁体を模式的に図示する平面図である。
第２実施形態の変形例のフロー型金属空気電池に備えられる充電モジュールの負極通電板及び絶縁体を模式的に図示する平面図である。
第３実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる正極流路板を模式的に図示する平面図である。
第３実施形態の変形例のフロー型金属空気電池に備えられる正極流路板の模式的に図示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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