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电池芯和 氧化还原液流电池

阅读：969发布：2020-05-11

专利汇可以提供电池芯和氧化还原液流电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供可以有效制造的电池芯。电池芯的每个芯框架的框架体包括通过减小围绕穿透窗的整个周边的周边部分的厚度使得周边部分具有比框架体的其它部分更小的厚度而形成的内周凹部。电池芯的双极板包括与内周凹部接合的外周接合部，外周接合部是具有特定宽度的部分，并且遍及双极板的整个外周延伸。电池芯包括中断作为电解质逸出路径的泄漏通道的中断结构，泄漏通道导致入口狭缝和出口狭缝彼此连通，并且当从前面观察芯框架时，形成在内周凹部的外周与外周接合部的外周之间。，下面是电池芯和氧化还原液流电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电池芯，包括：
芯单元，在所述芯单元中，膜被夹在正电极和负电极之间，并且所述正电极和所述负电极夹在一对芯框架之间，
所述芯框架，每个所述芯框架均包括具有穿透窗口的框架体和通过填充所述穿透窗口而接触所述电极的双极板，
所述框架体包括：液体供应歧管，所述液体供应歧管在所述液体供应歧管的厚度方向上穿过所述框架体以用作电解质的供应通道；用作所述电解质的排出通道的液体排出歧管；入口狭缝，所述电解质从所述液体供应歧管通过所述入口狭缝被引到所述电极；以及出口狭缝，所述电解质从所述电极通过所述出口狭缝排出到所述液体排出歧管，其中，所述框架体包括内周凹部，所述内周凹部是通过减小围绕所述穿透窗口的整个周边的周边部的厚度使得所述周边部具有比所述框架体的其他部分小的厚度来形成的，所述双极板包括与所述内周凹部接合的外周接合部，所述外周接合部是具有特定宽度并且在所述双极板的整个外周延伸的部分，以及
所述电池芯包括中断作为所述电解质的逸出路径的泄漏通道的中断结构，所述泄漏通道使所述入口狭缝和所述出口狭缝彼此连通，并且当从前面观察所述芯框架时，所述泄漏通道形成在所述内周凹部的外周与所述外周接合部的外周之间，
其中，所述电池芯还包括插入到所述泄漏通道以中断所述泄漏通道的中断构件，所述中断构件由弹性材料构成。
2.根据权利要求1所述的电池芯，其中，所述外周接合部形成为具有比所述双极板的其他部分小的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的电池芯，其中，当在平面中观察所述芯框架时，所述双极板的外缘部的一部分向所述框架体突出，并且该突出部中断所述泄漏通道。
4.根据权利要求1或2所述的电池芯，其中，当在平面中观察所述芯框架时，所述框架体的一部分向所述双极板突出，并且该突出部中断所述泄漏通道。
5.一种氧化还原液流电池，包括：
通过堆叠多个根据权利要求1至4中的任一项所述的电池芯而获得的芯堆；
使正电极电解质循环通过所述芯堆的正电极循环机构；和
使负电极电解质循环通过所述芯堆的负电极循环机构。

说明书全文

电池芯和 氧化还原液流电池

技术领域

[0001] 本发明涉及在电解质循环电池中使用的电池芯和使用该电池芯的氧化还原液流电池。

背景技术

[0002] 储存太阳能发电和风电的新能源的一类大容量蓄电池是电解质循环电池，其代表性示例是氧化还原液流电池(RF电池)。RF电池是通过利用正电极电解质中所含的离子与负电极电解质中所含的离子之间的氧化还原电位的差异而进行充放电的类型的电池(例如参照专利文献1)。如图15中的RF电池1的工作原理图所示，RF电池1包括电池芯100，其包括通过氢离子可透过膜101彼此分离的正电极芯102 和负电极芯103。正电极芯102包括内置的正电极104，并且存储正电极电解质的正电极电解质箱106经由管道108和110连接到正电极芯 102。泵112连接到管道108。由106、108、110和112表示的这些部件构成正电极循环机构100P，正电极循环机构100P被配置成使正电极电解质循环。类似地，负电极芯103包括其中内置的负电极105，并且存储负电极电解质的负电极电解质箱107经由管道109和111连接到负电池芯103。泵113连接到管道109。这些由107、109、111和113 表示的部件构成负电极循环机构100N，负电极循环机构100N被配置为使负电极电解质循环。存储在罐106和107中的电解质在充放电期间由泵112和113循环进入芯102和103。当不进行充电和放电时，泵 112和113停止操作，并且电解质不循环。

[0003] 通常，电池芯100形成在诸如图16所示的称为电池芯堆200的结构内。电池芯堆200通过下述方式被制备：在两侧的两个端板210和 220之间夹住称为子堆200s的堆叠结构，并通过夹持机构230将它们夹持在一起(图中所示的结构使用多个子堆200s)。如图16的上部分所示，通过堆叠其中每个包括芯框架120、正电极104、膜101、负电极105和另一个芯框架120的芯单元，并且将堆叠的芯单元夹在供应/ 排出板190和190(参照图16的下部)之间，来制备子堆200s。芯单元中的每个芯框架120具有框架体122和双极板121，框架体122具有穿透窗口，双极板121填充穿透窗口。正电极104被布置成接触双极板121的第一表面侧，并且负电极105被布置成接触双极板121的第二表面侧。根据该配置，在相邻芯框架120的双极板
121之间形成一个电池芯100。

[0004] 通过形成在框架体122中的液体供应歧管123和124以及液体排出歧管125和126，执行经由子堆200s的供应/排出板190和190将电解质分配到电池芯100。正电极电解质从液体供应歧管123经由形成在框架体122的第一表面侧(附图的纸面的正面)中的入口狭缝供应到正电极104，并经由形成在框架体122的上部的出口狭缝排出到液体排出歧管125。类似地，负电极电解质经由形成在框架体122的第二表面侧(附图的纸面的后侧)的入口狭缝(由虚线示出)从液体供应歧管 124供应到负电极105，并经由在框架体122的上部形成的出口狭缝(如虚线所示)排出到液体排出歧管126。诸如O形环或扁平填料的环形密封构件127被放置在芯框架120之间以便抑制电解质从子堆200s的泄漏。

[0005] 通过使用由导电材料形成的集流器的集流结构，可以实现在外部装置与子堆200s中的电池芯100之间的电力输入和输出。为每个子堆 200s提供一对集流器，并且集流器分别电连接到堆叠的芯框架120中位于堆叠方向两端处的两个芯框架120的双极板121。

[0006] 引用列表

[0007] 专利文献

[0008] 专利文献1：日本未审查专利申请公布No.2004-139905

发明内容

[0009] 技术问题

[0010] 近来，对于作为存储新能源的手段的氧化还原液流电池的需求预计将增长，并且需要可以有效制造的电池芯。例如，电池芯的芯框架通常是通过将双极板夹在两个框架状板构件之间并用粘结剂等将框架状板构件粘合等来制备。在这种情况下，两个框架状板构件用作芯框架的框架体。根据该结构，不仅两个框状板状构件的对准是麻烦的，而且保持两个框架状板构件直到粘合剂干燥所需要的工作是麻烦的。因此，制造芯框架的效率很少较高。如果制造芯框架的效率低，则制造包括芯框架的电池的效率也自然很低。

[0011] 本发明是在上述情况下做出的，其目的之一在于提供一种能够高效率制造的电池芯。本发明的另一个目的是提供一种使用电池芯的氧化还原液流电池。

[0012] 问题的解决方案

[0013] 根据本发明实施例的电池芯包括其中膜夹在正电极和负电极之间并且电极夹在一对芯框架之间的电池芯。每个芯框架包括具有穿透窗口的框架体和通过填充穿透窗口接触电极的双极板。框架体包括：液体供应歧管，液体供应歧管在其厚度方向上穿过框架体以用作电解质的供应通道；用作电解质的排出通道的液体排出歧管；入口狭缝，电解质从液体供应歧管通过入口狭缝被引入到电极；以及出口狭缝，电解质从电极通过出口狭缝排出到液体排出歧管。该电池芯的框架体包括通过减小围绕穿透窗口的整个周边的周边部的厚度使得周边部的厚度比框架体的其他部分小而形成的内周凹部。双极板包括与内周凹部接合的外周接合部，外周接合部是具有特定宽度并遍及双极板的整个外周延伸的部分。电池芯包括中断作为电解质逸出路径的泄漏通道的中断结构，泄漏通道导致入口狭缝和出口狭缝彼此连通，并且当从前面观察芯框架时，形成在内周凹部的外周与外周接合部的外周之间。

[0014] 根据本发明实施例的氧化还原液流电池包括通过堆叠上述多个电池芯获得的芯堆、使正电极电解质循环通过芯堆的正电极循环机构以及使负电极电解质循环通过芯堆的负电极循环机构。

[0015] 发明的有益效果

[0016] 由于上述电池芯和氧化还原液流电池包括通过将双极板插入框架体的内周凹部而形成的芯框架，因此制造效率优异。

附图说明

[0017] 图1是表示根据实施例1的电池芯的框架体和双极板的框图。

[0018] 图2是示出其中组合图1所示的框架体和双极板的芯框架的示意图。

[0019] 图3是沿图2中的III-III截取的截面图。

[0020] 图4是示出双极板如何附接到框架体的示例的示意图。

[0021] 图5是示出双极板如何附接到框架体的示例的示意图。

[0022] 图6是示出双极板如何附接到框架体的示例的示意图。

[0023] 图7是示出双极板如何附接到框架体的示例的示意图。

[0024] 图8是示出双极板如何附接到框架体的示例的示意图。

[0025] 图9是示出双极板如何附接到框架体的示例的示意图。

[0026] 图10是示出双极板如何附接到框架体的示例的示意图。

[0027] 图11是示出双极板如何附接到框架体的示例的示意图。

[0028] 图12是示出根据实施例2的电池芯中包括的芯框架的框架体和双极板的示意图。

[0029] 图13是示出其中组合图12所示的框架体和双极板的芯框架的示意图。

[0030] 图14是沿图13中的XIV-XIV截取的截面图。

[0031] 图15是示出氧化还原液流电池的工作原理的图。

[0032] 图16是示出电池的芯堆的示意图。具体实施例

[0033] [本发明的实施例的说明]

[0034] 首先，列举了本发明的实施例的特征。

[0035] 追求可高效制造的电池的本发明的发明人已经聚焦在电池芯的芯框架上，并且研究了将双极板插入到框架体中的插入式芯框架。在研究中，本发明人着重于泄漏通道的存在，其用作电解质从入口狭缝到出口狭缝的流动通道，并且当在平面观察插入型芯框架时形成在框架体和双极板之间。由于框架体和双极板都是刚性部件，所以由于框架体和双极板之间的公差和热膨胀差异导致在框架体和双极板之间容易出现间隙，并且该间隙用作泄漏通道。泄漏通道是部件之间的间隙，并且由于没有电极存在，所以通道电阻非常小，并且从入口狭缝引入双极板的电解质容易流入泄漏通道。在泄漏通道中流动的电解质基本上不与双极板上的电极接触而被排放到出口狭缝；因此，随着更多的电解质流入泄漏通道，电池芯的充电/放电效率降低。为了解决这些问题，本发明人已经完成了具有以下特征的电池芯。

[0036] <1>根据实施例的电池芯包括其中膜被夹在正电极和负电极之间并且电极夹在一对芯框架之间的芯单元。每个芯框架包括具有穿透窗口的框架体和通过填充穿透窗口接触电极的双极板。框架体包括：液体供应歧管，液体供应歧管在其厚度方向上穿过框架体以用作电解质的供应通道；用作电解质的排出通道的液体排出歧管；入口狭缝，电解质从液体供应歧管通过入口狭缝被引入到电极；以及出口狭缝，电解质从电极通过出口狭缝排出到液体排出歧管。该电池芯的框架体包括通过减小围绕穿透窗口的整个周边的周边部的厚度使得周边部的厚度比框架体的其他部分小而形成的内周凹部。双极板包括与内周凹部接合的外周接合部，外周接合部是具有特定宽度并遍及双极板的整个外周延伸的部分。电池芯包括中断作为电解质逸出路径的泄漏通道的中断结构，泄漏通道使入口狭缝和出口狭缝彼此连通，并当从前面观察芯框架时，形成在内周凹部的外周与外周接合部的外周之间。

[0037] 根据包含在上述电池芯中的芯框架，双极板可以放置在框架体的穿透窗口中，并且可以通过仅将双极板插入到框架体的内周凹部的位置而设置双极板相对于框架体的位置。因此，制造效率优异。通过使用可以有效地制造的芯框架，也可以提高制造电池的效率。

[0038] 根据包含在上述电池芯中的芯框架，当在平面图中观察芯框架时，从入口狭缝延伸到出口狭缝的电解质泄漏通道形成在框架体和双极板之间。因此，可以显着地减少在泄漏通道中流动的电解质的量。结果，可以抑制归因于泄漏通道的电池芯的充电/放电效率的劣化。

[0039] <2>根据按照本实施例的电池芯的示例配置，外周接合部形成为具有比双极板的其他部分小的厚度。

[0040] 由于与框架体的内周凹部接合的双极板的外周接合部比双极板的其他部分薄，因此稳定了双极板插入框架体的状态。

[0041] <3>根据按照本实施例的电池芯的结构例，包括插入到泄漏通道中以中断泄漏通道的中断构件。

[0042] 可以通过使用中断构件容易而可靠地中断泄漏通道。中断构件插入泄漏通道的位置没有特别限制。优选地，将中断构件插入靠近入口狭缝的泄漏通道的位置。

[0043] <4>根据按照本实施例的电池芯的示例配置，当在平面图观察芯框架时，双极板的外缘部的一部分向框架体突出，该突出部中断泄漏通道。

[0044] 使双极板的尺寸与插入双极板的框架体的部分的尺寸相同以避免形成泄漏通道是非常困难的。即使使得这些尺寸相同，也变得难以将双极板插入框架体。然而，在上述<4>中所述的配置中，当在平面图中观察芯框架时，仅双极板的一部分被制成朝向框架体突出；因此，在避免了将双极板插入框架体的难度的同时，泄漏通道可以被双极板的突出部中断。
此外，根据通过使用双极板的一部分而中断泄漏通道的结构，存在泄漏通道可以被中断而不准备单独的中断构件的优点。

[0045] <5>根据按照本实施例的电池芯的示例配置，当在平面观察芯框架时，框架体的一部分向双极板突出，并且该突出部中断泄漏通道。

[0046] 由于当在平面图中观察芯框架时，仅仅框架体的一部分向双极板突出，所以泄漏通道可以被双极板的突出部中断，同时避免了将双极板插入框架体的困难。此外，根据通过使用框架体的一部分中断泄漏通道的结构，存在泄漏通道可以被中断而不准备单独部件的优点。

[0047] <3>至<5>中描述的特征可以组合使用。

[0048] <6>根据实施例的氧化还原液流电池包括通过堆叠上述多个电池芯而获得的芯堆，使正电极电解质循环通过芯堆的正电极循环机构以及使负电极电解质循环通过芯堆的负电极循环机构。

[0049] 可以有效地制造上述氧化还原液流电池。这是因为制造包含在氧化还原液流电池中的电池芯的效率高于现有技术。

[0050] [本发明的实施例的详细说明]

[0051] 现在将描述根据实施例的氧化还原液流电池(以下称为RF电池) 的实施例。应当理解，本发明不限于下面描述的实施例的结构，而是旨在包括由权利要求限定并且在权利要求的等同物的含义和范围内的所有修改和变更。

[0052] <实施例1>

[0053] 与图15中所示的相关技术的RF电池1一样，根据本实施例的RF 电池包括电池芯100、正电极循环机构100P和负电极循环机构100N。根据本实施例的电池芯100以图16所示的电池芯堆200的形式使用。如上所述，电池芯堆200具有其中堆叠多个芯单元的结构，每个单元分别配备有膜101、电极104和105以及一对芯框架120和120。本实施例的RF电池与现有技术的RF电池的主要区别在于芯框架的结构。以下，参照图1至图11，主要对本实施例的芯框架2的结构进行说明。与现有技术相同的芯框架2的特征由与图16相同的附图标记表示。
并省略其说明。

[0054] <<芯框架>>

[0055] 如图1所示，芯框架2包括框架体22和双极板21。框架体22具有在厚度方向穿透框架体22的穿透窗口22w，并且如粗箭头所示，双极板21被放置成填充穿透窗口22w(图2中示出了双极板21放置在框架体22的穿透窗口22w中的状态)。芯框架2与现有技术的不同之处在于，芯框架2采用其中双极板21的外周与围绕穿透窗口22w的框架体22的周边部分接合的结构，换句话说，其中双极板21插入到框架体22中的插入结构。另一个不同之处在于，芯框架2采用中断结构，其中断由插入结构引起的泄漏通道9(下面参照图2描述)。在下面的描述中，简要描述框架体22和双极板21的基本结构，然后详细描述插入结构和中断结构。

[0056] [框架体]

[0057] 如图1所示，框架体22是支撑下述的双极板21的部件。与现有技术的结构一样，框架体22包括液体供应歧管123和124、液体排放歧管125和126、入口狭缝123s和124s以及出口狭缝125s和126s。由实线表示的入口狭缝123s和出口狭缝125s设置在附图的纸面的前侧，并且由虚线表示的入口狭缝124s和出口狭缝126s设置在附图纸面后侧。狭缝123s至126s分别从歧管123至126朝向框架体22的中心线延伸，并连接到穿透窗口22w(图中省略了入口狭缝124s和出口狭缝126s的一些部分)。歧管123至126和狭缝123s至126s的外周被诸如O形环的密封构件127包围，使得电解质不会从密封构件127内部泄漏到外部。当多个芯框架2被堆叠和夹持并且O形环被压缩时，O 形环用作密封件。密封构件127可以具有双重结构。虽然图中未示出，但也可以设置围绕歧管的外周的密封构件。

[0058] 框架体22的材料优选具有优异的绝缘性，更优选也具有耐酸性。框架体22的材料的示例包括氯乙烯、氯化聚乙烯和氯化石蜡。

[0059] 框架体22的厚度(除了下述的内周凹部22c以外的部分的厚度) 优选为4mm以上。这是因为歧管123至126和狭缝123s至126s形成在框架体22中，因此框架体22需要足够厚以保持强度。

[0060] [双极板]

[0061] 双极板21是具有与正电极接触的第一表面侧和与负电极接触的第二表面侧的部件。这个示例的双极板21是具有基本上均匀厚度的板构件。在堆叠的双极板21中，位于端部的双极板21与集流器接触并电连接。

[0062] 将通过入口狭缝123s和124s向双极板21的所有部分供应的电解质分散的分配槽(图中未示出)可以形成在这个示例的双极板21的第一表面侧和第二表面侧中。当设置在双极板的第一表面侧和第二表面侧的正电极和负电极薄时，这些分配槽特别有效地起作用。分配槽的形状没有特别限制。例如，形状可以是梳齿形状或树形。

[0063] 双极板21的材料优选具有优异的导电性，并且优选还具有耐酸性和柔韧性。一个示例是含有碳材料的导电材料。具体示例是由石墨和氯化有机化合物组成的导电塑料。导电塑料可以使部分石墨被选自碳黑和金刚石类碳中的至少一种代替。氯化有机化合物的示例包括氯乙烯、氯化聚乙烯和氯化石蜡。当双极板21由这种材料形成时，双极板 21可以具有低电阻与优异的耐酸性和柔韧性。

[0064] 双极板21的厚度没有特别限定，优选为2mm以上。这是因为插入结构要求双极板21具有特定的强度水平。由于电极被放置在双极板 21的两侧，所以双极板21的厚度可以比框架体22的厚度小0.5mm以上和2mm以下。

[0065] [插入结构]

[0066] 通过下述方式来形成插入结构：调整插入结构的尺寸，使得当从前面观察芯框架2时，填充框架体22的穿透窗口22w的双极板21的外周部分遍及整个周边与框架体22重叠；并且使框架体22的与双极板21重叠的部分凹陷。在该示例中，围绕穿透窗口22w的整个周边的框架体22的周边部分比框架体22的其它部分薄，该薄部形成用于插入双极板21的内周凹部22c。该实施例中的内周凹部22c仅形成在框架体22的第一面侧。换句话说，内周凹部22c的第二表面(后表面) 平坦地连接到该表面的外侧上的部分(参照下述的图3)。

[0067] 现在将参考图2和图3描述双极板21插入内周凹部22c的状态，图2是芯框架2的示意图，图3是沿图2中的III-III截取的截面图。如图2所示，当双极板21插入到框架体22的内周凹部22c中时，内周凹部22c在框架体22的厚度方向(也参照图3)中与外周接合部接合，外周接合部是具有特定宽度并且遍及双极板21的整个外周延伸的部分。结果，框架体22的穿透窗口22w被双极板21填充。如图3所示，当采用插入结构时，需要在框架体22和双极板21之间提供密封，以防止电解质在双极板21的第一表面侧和第二表面侧之间分布。在这个示例中，在双极板21中与内周凹部22c重叠的部分形成有环形槽，并且将O形环21o放置在槽中以形成密封结构。当堆叠的芯框架2被夹持时，O形环21o被压缩，并且用作密封件。或者，可以将粘合剂施加到内周凹部22c，以将内周凹部22c接合到双极板21并形成密封结构。

[0068] 接下来，参照图3说明电极相对于双极板21的配置。在图3中未示出的下端侧的截面的形状可以被认为与图中所示的上端侧基本相同。在图3中，正电极104设置在双极板21的右侧，负电极105设置在双极板21的左侧。电极104和105是可变形的多孔体，并且在堆叠的芯框架2之间被压缩。电极104和105具有下述结构：其中，它们的上端的位置彼此不同并且图中未示出的它们的下端的位置也彼此不同，换句话说，正电极104在附图纸面的垂直方向上的长度大于负电极105的。采用这种结构，使得电极104和105被布置在框架体22的凹陷部分中，没有任何间隙。虽然在电极104或105与附图中的相邻部件之间示出了间隙，但是由于电极104和105的变形性，实际装置中不会形成间隙。电极104和105优选是薄的。例如，厚度优选为0.5 mm以下。这是因为随着电极104和105的厚度的增加，存在电池芯的内部电阻增加的趋势。

[0069] 当采用上述插入结构时，可以仅通过将双极板21插入框架体22 的内周凹部22c而将双极板21放置在框架体22的穿透窗口22w中，如图2所示。此外，双极板21相对于框架体22的对准可以通过仅仅将双极板21插入内周凹部22c来进行。因此，能够提高芯框架2的制造效率。

[0070] 在使用插入结构时存在要解决的问题。即，由于制造所需的公差，难以将内周凹部22c的外形尺寸调整为与双极板21的外形尺寸相同。此外，即使将它们调整为相同，也难以将双极板21插入框架体22。为了解决这些问题，使内周凹部22c的外形尺寸略微大于(例如，大约1 mm至3.0mm)双极板21的外径，以便于将双极板21插入框架体22。然而，在这种情况下，当从前方观察芯框架2时，在框架体22和双极板21之间形成从入口狭缝123s延伸到出口狭缝125s的电解质泄漏通道9。由于泄漏通道9是部件之间的间隙并且具有显着低的通道阻力，所以从入口狭缝123s引入双极板21的电解质可能流入泄漏通道9。在泄漏通道9中流动的电解质基本上排出到出口狭缝125s而不与设置在双极板21上的正电极接触；因此，随着更多的电解质在泄漏通道9中流动，电池芯的充电/放电效率降低。因此，在本实施例中，提供了下述的中断泄漏通道9的中断结构。

[0071] [中断结构]

[0072] 如图2所示，泄漏通道9包括设置在芯框架2的下部并连接到入口狭缝123s的第一水平方向路径9d、设置在芯框架2的上部并连接到出口狭缝125s的第二水平方向路径9u，以及将水平方向路径9d和9u 彼此连接的两个垂直方向路径9sr和9sl。大约有的三种结构用于中断泄漏通道9的中断结构。

[0073] (1)通过将中断构件插入泄漏通道9而使泄漏通道9中断的结构

[0074] (2)双极板21的一部分朝向框架体22突出使得突出部中断泄漏通道9的结构[0075] (3)框架体22的一部分朝向双极板21突出使得突出部中断泄漏通道9的结构[0076] 现在将参照图4至11描述每个中断结构。在图4至11中，省略了与泄漏通道9不直接相关的歧管、狭缝和其它部件的图示。在图4 至11中，表示双极板21的部分以45°的阴影线标记，泄漏通道9留空，以有助于理解。

[0077] [[使用中断构件的结构]]

[0078] 参照图4和图5描述使用中断构件的结构。首先，在图4所示的结构中，将块形中断构件5插入到泄漏通道9的每个垂直方向路径9sr 和9sl的下部(靠近第一水平方向路径9d的部分)，以便中断泄漏通道9。引入到第一水平方向路径9d的电解质快速地扩展通过第一水平方向路径9d，并且均匀地分散在双极板21的宽度方向(附图纸面的左右方向)上。接下来，沿垂直方向路径9sr(9sl)流动的电解质撞击中断构件5并朝向双极板21的中心(电极侧)流动。结果，电解质与布置在双极板21的表面的电解质接触，并且有助于充放电。

[0079] 如图4的圆形放大图所示，中断构件5包括矩形主体50和两个突出51，矩形主体50在中心具有穿透孔，两个突出51在主体50的两个侧面中的每一个上。例如，中断构件5由诸如橡胶材料的弹性材料构成，并且可以被压配合到泄漏通道9。主体50中的穿透孔具有进一步提高中断构件5的变形能力的功能，使得能够容易地将中断构件5压配合到泄漏通道9，并且当压配合时中断构件5可以与框架体22和双极板21紧密接触。此外，由于突出51形成在主体50的侧面上，所以由主体50的变形引起的压力集中在突出51上，突出51被牢固地压靠框架体22和双极板21，因此可以确实地中断泄漏通道9。

[0080] 在图5所示的实施例中，泄漏通道9的垂直方向路径9sr(9sl)的一部分蜿蜒，并且在蜿蜒部分(由细线圈出的部分)附近设置有中断构件5。中断构件5的形式与图4中所使用的相同。

[0081] 为了形成蜿蜒的泄漏通道9，第一突出部22x通过框架体22的与内周凹部的边缘相当的突出部向内周凹部突出而形成，并且第一凹部 21x通过切除双极板21的对应于第一突出部22x的部分而形成。以这种方式，当双极板21插入到框架体22中时，可以使泄漏通道9在第一突出部22x与第一凹部21x啮合的部分处蜿蜒。通过形成蜿蜒的泄漏通道9，可以增加蜿蜒部分的通道电阻。此外，通过将中断构件5设置在通道电阻高的位置，与图4所示的实施例相比，可以更可靠地中断泄漏通道9。蜿蜒部分的数量可以从图5所示的蜿蜒部分的数量增加。

[0082] 中断构件5的放置位置的示例是图5的三个圆形的放大图中所示的位置(中断构件5也放置在右侧的蜿蜒部分)。首先，左侧的圆形放大图示出了其中中断构件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结构。在这种情况下，其流动通过经过蜿蜒部分而减弱的电解质被中断构件5阻挡；因此，可以有效地减少泄漏通道9中的电解质的流动。

[0083] 接下来，中心的圆形的放大图示出了其中中断构件5插入到蜿蜒部分中并在垂直方向上延伸的结构。在这种情况下，流动就在蜿蜒部分被减弱的电解质被中断构件5阻挡；因此，可以有效地减少泄漏通道9中的电解质的流动。

[0084] 最后，右侧的圆形放大图示出了一种结构，其中中断构件5分别插入到蜿蜒部分的两个水平延伸部分。由于中断构件5和5被插在两处，所以可以更可靠地中断泄漏通道9。此外，由于芯框架2通常具有横向取向，因此框架体22在垂直方向上的相对于附图的纸面的公差和热膨胀量小于在附图纸面的水平方向的公差和热膨胀。因此，通过采用其中中断构件5沿框架体22的公差和热膨胀量小的方向插入的结构 (换句话说，其中中断构件5插入到双极板21的外缘和内周凹部的外缘在蜿蜒部分中沿竖直方向彼此相对的位置的结构)，可以更可靠地中断泄漏通道9。

[0085] 中断构件的形状不一定限于图4和图5所示的形状。当如图2所示的芯框架2的尺寸增加时，形成在框架体22和双极板21之间的泄漏通道9的宽度也趋于增加。在这种情况下，图6所示的长的中断构件6是优选的，因为它容易插入到泄漏通道9中。如图所示，长中断构件6插入的位置可以在垂直方向路径9sl(9sr)上。垂直方向路径9sl (9sr)的所有部分都可以被中断构件6填充，或者仅垂直方向路径9sl (9sr)的一部分可以被中断构件6填充。

[0086] 即使对于大尺寸的芯框架2，泄漏通道9的宽度W(参照圆形的放大图)也优选地不过大。考虑到容易将中断构件6插入到泄漏通道9 中，宽度W优选为3mm以上且20mm以下，更优选为3mm以上且 7mm以下。泄漏通道9的宽度W与插入到泄漏通道9中的中断构件6 的宽度X之间的差(宽度W-宽度X)优选为1mm以下。即使存在微小差异，由于长的中断构件6沿着泄漏通道9(在这种情况下，垂直方向路径9sl，9sr)延伸的方向布置，所以电解质很少流入泄漏通道9。自然地，考虑到安装中断构件6的目的，差值优选为0mm(无间隙)。为了使差值为0mm，在插入泄漏通道9之前中断构件6的宽度应大于泄漏通道9的宽度W。换句话说，如果采用将中断构件6压配合到泄漏槽9中的结构，则差可以是0mm。当采用将中断构件6压配合到泄漏通道9中的结构，并且压配之前中断构件6的宽度比泄漏通道9的宽度W过大时，过大的压力会作用于双极板21等。因此，泄压通道9 的宽度W优选被调整为在压配合之前中断构件
6的宽度的60％以上。

[0087] 长中断构件6所需的性能是适当水平的柔韧性和电解质不渗透性。中断构件6所需的其它性能是当它与电解质接触时，中断构件6 几乎没有洗脱物质，并具有耐酸性。根据JIS K 6400，中断构件6的柔韧性的参考值例如在压缩应变方面为30kPa以上且150kPa以下。

[0088] 满足上述性能中的至少一个的用于中断构件6的材料的示例包括橡胶、海绵橡胶、聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫。也可以使用无纺布、碳无纺布、碳布、碳纸和人造丝毛毡等来形成中断构件6。

[0089] 或者，如图7所示，可以将长的中断构件6插入蜿蜒的泄漏通道 9。当泄漏通道9的宽度足够大时，只要中断构件6是高柔韧性的，就可以将长的中断构件6容易地插入到蜿蜒的泄漏通道9中。

[0090] [[框架体的一部分向双极板突出的结构]]

[0091] 现在将参照图8和9来描述框架体的一部分向双极板突出的结构。首先，在图8所示的实施例中，框架体22的与双极板21的侧面对应的部分弯曲并向双极板21突出。双极板21的侧面是直的。因此，双极板21夹在两侧的突出部之间，并且突出部中断泄漏通道9的垂直方向路径9sr(9sl)。在这种情况下，双极板21被压配合到突出部；然而，在除了突出部之外的部分中，框架体22和双极板21之间存在间隙。因此，难以将双极板21插入框架体22的问题很少产生。

[0092] 接下来，在图9所示的实施例中，朝向双极板21突出的突出件 22p形成在与双极板21的侧面相对应的部分处。突出件22p具有孔，因此容易变形。根据该结构，双极板21夹在两侧的突出件22p之间，并且因此突出件22p中断泄漏通道9的垂直方向路径9sr(9sl)。也在这种情况下，双极板21被压配合到框架体22的设置有突出件22p的部分中；然而，在除了突出件22p之外的部分，在框架体22和双极板 21之间存在间隙。因此，难以将双极板21插入框架体22的问题很少产生。突出件22p的数量不限于图示的一个，也可以比图中所示的更大或更小。

[0093] [[双极板的一部分向框架体突出的结构]]

[0094] 现在将参照图10和图11描述双极板的一部分向框架体突出的结构。首先，在图10所示的实施例中，双极板21的侧面部弯曲并朝向框架体22突出。框架体22的与双极板21的侧面对应的部分是直的。因此，突出部夹在框架体22的两侧之间，并且突出部中断了泄漏通道 9的垂直方向路径9sr(9sl)。在这种情况下，双极板21的突出部被推入框架体22中；然而，在除了突出部之外的部分，在框架体22和双极板21之间存在间隙。因此，难以将双极板21插入框架体22的困难很少产生。

[0095] 接下来，在图11所示的实施例中，在双极板21的侧面部上形成有朝向框架体22突出的多个突出件21p。根据该结构，双极板21的突出件21p夹在框架体22的两侧之间，并且突出件21p中断泄漏通道9 的垂直方向路径9sr(9sl)。也在这种情况下，双极板21的突出件21p 被推入框架体22中；然而，在除了突出件21p以外的部分，框架体22 和双极板21之间存在间隙。因此，难以将双极板21插入框架体22的问题很少产生。突出件21p的数量不限于图示，也可以大于或小于图示。

[0096] 通过采用上述任何中断结构可以中断泄漏通道9，并且可以显着地减少在泄漏通道9中流动的电解质的量。结果，可以抑制由泄漏通道9引起的电池芯的充电/放电效率的劣化。

[0097] <实施例2>

[0098] 在实施例2中，参考图12至14描述了下述示例，其中，双极板 31具有特定宽度和与框架体32的内周凹部32c接合的部分，并且使得该部分比双极板31的其它部分薄。

[0099] 图12是根据实施例2的芯框架3中包括的框架体32和双极板31 的示意图。框架体32和双极板31被构造成形成参照图5描述的蜿蜒泄漏通道9。为了形成蜿蜒泄漏通道9，本实施例的框架体32包括向内周凹部32c突出的第一突出部32x。框架体32还包括从内周凹部
32c 朝向穿透窗口22w突出的第二突出部32y。

[0100] 本实施例的双极板31包括形成蜿蜒的泄漏通道9的第一凹部31x。第一凹部31x通过切除框架体32的对应于第一突出部32x的部分而形成。作为双极板31的后表面侧的一部分并且与框架体32的内周凹部 32c接合的外周接合部(虚线所示的部分之外的部分)形成为具有比双极板31的其它部分小的厚度，并构成薄部31c。图中纸面正面的薄部 31c的表面与其它部分齐平，因此，与其他部分相比，附图纸面后侧的薄部31c的表面被设置为朝向附图的纸面的前侧退缩。在薄部31c中，与框架体32的第二突出部32y相对应的部分包括通过朝向双极板31 的中心线延伸而形成的第二凹部31y。

[0101] 当具有上述结构的双极板31插入框架体32时，如图13和图14 所示，不仅在第一表面侧(图13中的附图的纸面的前侧和图14中的附图的纸面上的右侧)形成泄漏通道9。而且在第二表面侧(图13中的附图的纸面的后侧和图14中的附图的纸面上的左侧)形成泄漏通道 9。两个泄漏通道9被蜿蜒部分附近的中断构件5中断，如图5中的圆形放大图所示。或者，两个泄漏通道9可能被图7所示的中断构件6 中断。

[0102] 根据上述实施例2的结构，如图14所示，双极板31的除了薄部 31c的部分配合到框架体32的穿透窗口中，并且双极板31相对于框架体32的接合状态比实施例1中更稳定。

[0103] <其他实施例>

[0104] 如实施例2所述的在双极板31中形成薄部31c的实施例可以采用：通过使框架体向双极板突出而中断泄漏通道9的结构，如图8和9所示；或者，通过使双极板朝向框架体突出而中断泄漏通道9的结构，如图10和11中所示。

[0105] 工业适用性

[0106] 根据本发明的电池芯可用于构建诸如RF电池的流体流型蓄电池。根据本发明的RF电池可以用作蓄电池，其目的在于稳定发电输出的波动，在发电过剩时存储多余的电力，并且实现诸如太阳能发电和风电的新能源发电的负载均衡。此外，RF电池也可以用作与典型发电厂一起使用的大容量蓄电池，以克服瞬时电压降和电中断并实现负载均衡。附图标记列表

[0107] 1氧化还原液流电池(RF电池)

[0108] 2，3芯框架

[0109] 21，31双极板

[0110] 31c薄部，21o O型圈，21p突出件

[0111] 21x，31x第一凹部，31y第二凹部

[0112] 22，32框架体

[0113] 22c，32c内周凹部，22p突出件，22w穿透窗口

[0114] 22x，32x第一突出部，32y第二突出部

[0115] 5，6中断构件，50主体，51突出

[0116] 9泄漏通道

[0117] 9d第一水平方向路径，9u第二水平方向路径

[0118] 9sr，9sl垂直方向路径

[0119] 100芯，101膜，102正电极芯，103负电极芯

[0120] 100P正电极循环机构，100N负电极循环机构

[0121] 104正电极，105负电极，106正电极电解质箱

[0122] 107负电极电解质箱，108，109，110，111管道

[0123] 112，113泵

[0124] 120芯框架，121双极板，122框架体

[0125] 123，124液体供应歧管

[0126] 125，126液体排放歧管

[0127] 123s，124s入口狭缝，125s，126s出口狭缝

[0128] 127密封件

[0129] 190供应/排放板，210，220端板

[0130] 200电池芯堆，200s子堆

[0131] 230夹持机构

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电池芯和氧化还原液流电池

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