電解液循環型二次電池用セルスタックおよび電解液循環型二次電池
【課題】電解液の外部への漏れを効果的に防止でき、かつ、組み立て時の作業効率に優れる電解液循環型二次電池用セルスタックおよびこのセルスタックを用いた電解液循環型二次電池を提供する。
【解決手段】セルスタック１は、セルフレーム２、正極電極３、隔膜４、負極電極５を順次積層することにより構成され、隔膜４とセルフレーム２との間に介在して設けられたシール部材１１をさらに備え、シール部材１１は、紫外線硬化型樹脂により形成されている。
【解決手段】セルスタック１は、セルフレーム２、正極電極３、隔膜４、負極電極５を順次積層することにより構成され、隔膜４とセルフレーム２との間に介在して設けられたシール部材１１をさらに備え、シール部材１１は、紫外線硬化型樹脂により形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液循環型二次電池用セルスタックおよび電解液循環型二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解液循環型二次電池の一種であるレドックスフロー電池は、活物質として電解液のイオンの価数の変化（酸化還元反応）を利用した電池であり、（１）活物質の劣化が少ない、（２）電池寿命が長い、（３）高速応答性および高出力対応が可能である、さらに、（４）排ガスが発生せず環境汚染の虞が少ない、などの特徴を有している。
【０００３】
図４は、レドックスフロー電池の概略構成図である。レドックスフロー電池は、例えばイオン交換膜からなる隔膜１０１で正極セル１００Ａと負極セル１００Ｂとに分離されたセル１００を備える。正極セル１００Ａおよび負極セル１００Ｂ内には、それぞれ電極として正極電極１０２または負極電極１０３が内蔵されている。正極セル１００Ａには、正極電解液を貯留する正極液タンク１０４が導管１０５を介して接続され、負極セル１００Ｂには、負極電解液を貯留する負極液タンク１０６が導管１０７を介して接続されている。各導管１０５，１０７の途中には、循環ポンプ１０８，１０９がそれぞれ設けられており、これらの導管１０５，１０７を介して、各電解液がそれぞれのタンクとセルとの間で循環される。各極電解液にはバナジウムイオンなどの金属イオンを溶解させた酸性水溶液が用いられ、各循環ポンプ１０８，１０９の駆動により電解液を循環させ、正極電極１０２、負極電極１０３近傍におけるイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。
【０００４】
図５は、上記したレドックスフロー電池の主要部を構成するセルスタック１１０の外観構成を示す斜視図である。セルスタック１１０は、セルフレーム１１１、正極電極１０２、隔膜１０１、負極電極１０３が、この順に繰り返して複数積層されて構成されている。各セルフレーム１１１は、プラスチック製の固定枠１１２と、その内側に固定される双極板１１３とを備える。正極電極１０２および負極電極１０３は、双極板１１３に接着剤などで固定されている。この積層体の両端に端子板および電解液の給液管と排液管を備えた給排液板を配設した後、その両側に加圧板１１４を位置させ、これらの間に棒状体１１５を挿通し、棒状体１１５の両端部に形成されたねじ部にナット１１６を螺合して、加圧板１１４を両側から締め付けることにより、セルスタック１１０が構成される。
【０００５】
上記した構成のセルスタック１１０では、積層されるセルフレーム１１１間は、電解液が外部に漏れ出したりなどしないように、通常、シール手段によって液密にシールされている。このセルフレーム１１１間を液密にシールするためのシール手段としては、図６に示すように、隔膜１０１の両面に平板状パッキン１１７を配置し、セルフレーム１１１同士を、平板状パッキン１１７を介して重ね合わせて、セルフレーム１１１と隔膜１０１との間を面シールすることで、セルフレーム１１１間から電解液の漏れを防止することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、図７に示すように、セルフレーム１１１の固定枠１１２の両面にリング溝１１８を設け、このリング溝１１８にＯリング１１９を嵌め込む方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、隔膜１０１外周部の一方表面に一方のセルフレーム１１１のＯリング１１９が当接し、隔膜１０１外周部の他方表面に他方のセルフレーム１１１のＯリング１１９が当接することで、セルフレーム１１１間からの電解液の漏れが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−００７９１３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した平板状パッキン１１７を配置してセルフレーム１１１間を液密にシールする場合、セルフレーム１１１に対する平板状パッキン１１７の配置を厳密に行ったうえで複数のセルフレーム１１１を積層させなければ、電解液の漏れを防止しにくい。よって、セルスタックを作製する際の作業性が非常に悪く、作製作業の効率が劣るという問題がある。
【０００９】
また、上記したＯリング１１９を用いてセルフレーム１１１間を液密にシールする場合、セルフレーム１１１の重ね合わせ施工の際に、Ｏリング１１９のリング溝１１８からの脱落が頻発し、同様に、セルスタック作製の作業効率が低下する問題がある。さらに、シール手段として、リング溝１１８とＯリング１１９とを設けるのは、部品点数が増え、また、加工に手数がかかる問題がある。
【００１０】
本発明は、上記した問題に着目してなされたもので、電解液の外部への漏れを効果的に防止でき、かつ、組み立てる際の作業効率に優れる電解液循環型二次電池用セルスタックおよびこのセルスタックを用いた電解液循環型二次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】
【００１１】
本願発明の上記目的は、セルフレーム、正極電極、隔膜、負極電極を順次積層することにより構成される電解液循環型二次電池用セルスタックにおいて、前記隔膜と前記セルフレームとの間に介在して設けられたシール部材をさらに備え、前記シール部材は、紫外線硬化型樹脂からなることを特徴とする電解液循環型二次電池用セルスタックにより達成される。
【００１２】
本発明の好ましい実施態様においては、前記シール部材は、前記セルフレームの周縁に沿って額縁状に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記シール部材を構成する紫外線硬化型樹脂が、チクソ性付与剤を含有することを特徴としている。
【００１４】
前記シール部材は、硬化前のチクソ性の度合いを示すＴＩ値が２．０以上であることを特徴としている。
【００１５】
本願発明の上記目的は、上記した構成の電解液循環型二次電池用セルスタックを備えている電解液循環型二次電池によっても達成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電解液の外部への漏れを効果的に防止でき、かつ、組み立てる際の作業性に優れる電解液循環型二次電池用セルスタックおよびこのセルスタックを用いた電解液循環型二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例であるセルスタックの既略構成図である。
【図２】固定枠の平面図である。
【図３】セルの構成を示す断面図である。
【図４】レドックスフロー電池の動作原理を示す説明図である。
【図５】従来のセルスタックの説明図である。
【図６】従来のレドックスフロー電池のセルの構成を示す図である。
【図７】従来のレドックスフロー電池のセルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施例である電解液循環型二次電池用セルスタック１（以下、単に「セルスタック」という。）の概略構成を示す断面図である。このセルスタック１は、電解液循環型二次電池の一種であるレドックスフロー電池の主要部を構成するものであり、双極板２０を備えたセルフレーム２、正極電極３、隔膜４、および負極電極５が複数積層されたセル積層体１０の両端部に、それぞれ端子板６および給排液板７を配置した後、加圧板８を配置して、締付部材９にて各部材を締め付けた構成のものである。
【００１９】
セル積層体１０は、隔膜４の両側に、電極（正極電極３または負極電極５）およびセルフレーム２がそれぞれ配置されてなるセルを複数積層した構成のものである。前記セルは、２枚のセルフレーム２が、隔膜４を挟んだ状態でシール部材１１を介して貼り合わされている構成のものであり、このシール部材１１の内周側の領域に電解液が封入される。また、隔膜４とセルフレーム２の双極板２０との間に、正極電極３および負極電極５が配置されている。
【００２０】
セルフレーム２は、開口部２２（図２に示す）を有する矩形状の固定枠２１と、固定枠２１の開口部２２に固定された双極板２０とから構成される。固定枠２１は、塩化ビニルを主成分とする合成樹脂で形成された枠状体である。なお、固定枠２１を構成する材料は、耐酸性、電気的絶縁性、機械的強度などを満たすものであれば種々の合成樹脂を利用することができる。一方、双極板２０は、黒鉛を含有した導電性プラスチックカーボン製の矩形板からなる。
【００２１】
固定枠２１には、図２に示すように、その長辺部分に、複数のマニホールド２３が形成されている。これらのマニホールド２３は、電極３，５に電解液を供給する給液用マニホールドと、電極３，５からの電解液を外部に排出する排液用マニホールドとに区別されている。複数のセルフレーム２を積層した際、各セルフレーム２の固定枠２１のマニホールド２３が連続した状態となることで、これらマニホールド２３により積層方向に伸びる電解液の流路が形成される。さらに、固定枠２１には、所定のマニホールド２３と開口部２２とを連通する流通溝２４が形成されており、給液用マニホールドを流れる電解液を給液用の連通溝２４を介して電極３，５に供給し、電極３，５に供給された電解液を排液用の連通溝２４を介して排液用マニホールドへと排出するようになっている。
【００２２】
図１に戻って、双極板２０の一方の面には正極電極３が、他方の面には負極電極５が配置される。各電極３，５は、カーボンフェルトにより構成されている。これら各電極３，５の大きさは、セルフレーム２の開口部２２に対応したサイズとなっている。なお、各電極３，５は、双極板２０に接着剤で接着するようにしてもよいし、後述する締付部材９の締付力により双極板２０に各電極３，５を当接させるようにしてもよい。
【００２３】
隔膜４は、電解液中のイオンが通過可能なものであり、矩形状のイオン交換膜により構成される。この隔膜４は、セルフレーム２とほぼ同じ大きさに形成されていて、その外周縁部は、セルフレーム２のシール部材１１に密着している。また、この隔膜４のセルフレーム２のマニホールド２３に面する個所には、透孔（図示せず）が形成されている。
【００２４】
固定枠２１の両面には、図２に示すように、セル積層体１０の外部への電解液の漏れを防止するシール部材１１が設けられている。シール部材１１は、本実施例では、固定枠２１の周縁に沿って額縁状に２列並列して設けられている。一方のシール部材１１は、固定枠２１の外周縁に沿って、他方のシール部材１１は、固定枠２１の内周縁（開口部２２）に沿って、それぞれ設けられていて、マニホールド２３を挟むようにして所定の間隔が空けられている。隔膜４を介してセルフレーム２を複数積層した際、図３に示すように、各シール部材１１が隔膜４に密着することで、シール部材１１と隔膜４との間、および、シール部材１１とセルフレーム２との間の各々で内周側に存在する電解液に対するシールがなされて、セルフレーム２間からの電解液の漏れが防止される。
【００２５】
なお、本実施例では、各シール部材１１を、固定枠２１の両面において同位置に設けているが、シール部材１１は固定枠２１の表裏でずれた位置に設けるようにしてもよい。このように２重にシール部材１１を配置することで、セルフレーム２を複数積層した際、電解液がセルフレーム２の外部へ漏洩するのが確実に防止される。
【００２６】
各シール部材１１は、防水性に優れる紫外線硬化型樹脂により形成されている。この紫外線硬化型樹脂は、紫外線および可視光線の照射を受けることで重合反応を引き起こして硬化する光重合開始剤が配合されたものであり、ラジカル重合タイプ、光カチオン重合タイプのものが好ましく使用される。
【００２７】
ラジカル重合タイプの紫外線硬化型樹脂の重合性組成物として、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレンなどのスチレン系化合物；
酢酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドンなどのビニル化合物；
メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｓ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ペンチル（メタ）アクリレート、イソペンチル（メタ）アクリレート、へキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、イソアミル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、ｎ−ノニル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ｎ−ドデシル（メタ）アクリレート、イソミリスチル（メタ）アクリレート、ｎ−トリデシル（メタ）アクリレート、ｎ−テトラデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソステアリル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ（メタ）アクリレート、テトラフロロプロピル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、ブトキシヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、モノアクリロキシコハク酸エチル、（メタ）アクリロキシエトキシジヒドロキシフォスフィンオキサイド、（メタ）アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、ダイアセトン（メタ）アクリルアミドなどの単官能モノマー；
１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエニルジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、テトラブロモビスフェノールＡジアクリレート、亜鉛ジ（メタ）アクリレート、メチレンビス（メタ）アクリルアミドなどの２官能モノマー；
トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレートなどの３官能以上のモノマー；
ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、脂環型のエポキシ（メタ）アクリレート、エポキシ化油（メタ）アクリレート、ポリエステル型、ポリエーテル型、スピラン環型のウレタン（メタ）アクリレート、不飽和ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリアクリル（メタ）アクリレート、ビニル／アクリルオリゴマー、ポリオール／ポリチオール、シリコーン（メタ）アクリレート、ポリブタジエン（メタ）アクリレート、ポリスチリルエチル（メタ）アクリレート、シリコーン系（メタ）アクリレート、ポリエチレンポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、カーボネートアクリルオリゴマー、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、ポリカプロラクトンジアクリレートなどのオリゴマー；
などが挙げられる。これらの重合性組成物は、単独または２種以上併用して用いることができる。
【００２８】
そして、ラジカル重合タイプの紫外線硬化型樹脂の光重合開始剤は、紫外光や可視光により容易に重合開始するものであれば、いずれでも良い。例えば、アルキルフェノン型、アシルフォスフィンオキサイド型、チタノセン型及びオキシムエステル型などが使用される。
【００２９】
アルキルフェノン型として、例えば、ベンジルケタ−ル（２，２−ジメトキシ−１，２ジフェニルエタン−１−オンなど）、α−ヒドロキシアセトフェノン（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オンなど）、α−アミノアセトフェノン（２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１など）などが挙げられる。
【００３０】
アシルフォスフィンオキサイド型として、例えば、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイドなどが挙げられる。
【００３１】
チタノセン型としては、例えば、ビス（η６−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロ−ル−１−イル）−フェニル）チタニウムなどが挙げられる。
【００３２】
オキシムエステル型として、例えば、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］などが挙げられる。
【００３３】
一方、光カチオン重合タイプの紫外線硬化型樹脂の重合性組成物として、例えば、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂およびトリグリシジルイソシアヌレートなどのエポキシ樹脂が挙げられ、また、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス−{［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル}ベンゼンおよびオキセタニル−シルセスキオキサンなどのオキセタン樹脂が挙げられる。
【００３４】
そして、光カチオン重合タイプの紫外線硬化型樹脂の光重合開始剤として、例えば、アリルジアゾニウム塩（ヘキサフルオロフォスフェート、テトラフルオロボラート）、ジアリルヨードニウム塩、鉄−アレン錯体、スルホン酸エステルなどが挙げられる。
【００３５】
以上、ラジカル重合タイプおよび光カチオン重合タイプの紫外線硬化型樹脂それぞれの重合性組成物および光重合開始剤について説明したが、重合性組成物に対する光重合開始剤の配合量は限定されず、重合性組成物と光重合開始剤の種類に応じて設定できる。例えば、光重合開始剤の配合量は、重合性組成物１００重量部に対して０．１〜１０重量部程度が好ましく、０．１〜５重量部程度がより好ましい。
【００３６】
紫外線硬化型樹脂には、必要に応じて、粘着剤、安定剤、硬化促進剤、紫外線吸収剤など公知の添加剤を添加することができる。また、微粒子非晶質シリカや微粒子炭酸カルシウムなどのチクソ性を増大させるチクソ性付与剤を紫外線硬化型樹脂に添加するのが望ましい。紫外線硬化型樹脂のチクソ性の好ましい範囲としては、Ｔｉ値にもとづいて２．０以上を例示できる。チクソ性が２．０に達しない場合には、固定枠２１上に設けられる紫外線硬化型樹脂が、硬化する前に固定枠２１上ににじみ出てしまって、シール部材１１としての形状を保持させるのが難しいからである。
【００３７】
また、紫外線硬化型樹脂の硬度の好ましい範囲としては、ＪＩＳＫ６２５３の方法に従って、Ａ型硬さ試験による２３℃での硬度が９０以下であることが好ましい。硬度が９０を超えると、紫外線硬化型樹脂が硬くなりすぎて柔軟に変形せず、その結果、隔膜４に十分に密着しないことから、シール不良（シール漏れ）を生じるおそれがあるからである。
【００３８】
上記した紫外線硬化型樹脂でシール部材１１を形成する方法としては、例えば、紫外線硬化型樹脂を溶液とし、この溶液をグラビアコート法、ロールコート法、ディスペンサ−描画法、印刷法などの周知の塗布法で、セルフレーム２の所定の位置、すなわち、固定枠２１の周縁に沿って額縁状に２列並列して塗布する。そして、紫外線硬化型樹脂が塗布されたセルフレーム２の上に、正極電極３、隔膜４、負極電極５を載置した後、紫外線硬化型樹脂が塗布された別のセルフレーム２を重ね合わせる。このような手順で、セルフレーム２を所定枚数（例えば、９６枚）重ね合わせ、上方向から力を加えて、各セルフレーム２をプレスする。
【００３９】
そして、セルフレーム２、正極電極３、隔膜４、および負極電極５が複数積層されたこのセル積層体１０に、紫外線照射装置によって、例えば高圧水銀灯を用いて、積算光量で２０００ｍＪ／ｃｍ２〜４０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂を硬化させる。これにより、各セルフレーム２と隔膜４との間が紫外線硬化型樹脂により接合されて、セルフレーム２間が、紫外線硬化型樹脂層からなるシール部材１１により液密にシールされる。シール部材１１の厚み、つまり、セルフレーム２の固定枠２１上に形成される紫外線硬化型樹脂層の厚みは、組み立てられるセルスタック１の大きさに応じて適宜選択できるが、１ｍｍ以下程度が適当である。
【００４０】
図１に戻って、セル積層体１０の両端付近には、レドックスフロー電池としての充放電を行うために、例えば銅板からなる端子板６が設けられている。セル積層体１０における端部の各電極３，５に端子板６を接触させ、この端子板６から図示しない電気端子を引き出すことで、セル積層体１０に対する電力の出し入れが行われる。
【００４１】
セル積層体１０の両端には、給排液板７が配置されている。給排液板７は、電解液タンクと各セルフレーム２のマニホールド２３とを連結して、マニホールド２３へ電解液を供給・排出するためのものである。給排液板７にはパイプ（図示せず）が取り付けられ、このパイプは電解液タンクに接続されている。パイプは、給排液板７内の電解液流路（図示せず）を介して各セルフレーム２のマニホールド２３に接続されている。
【００４２】
セル積層体１０に重ね合わされた端子板６および給排液板７の外側には、それぞれ加圧板８が配置されている。この加圧板８の外周縁部には、多数の貫通孔が形成されている。この貫通孔に棒状体１２を差し込むことで各加圧板８を連結し、ナットなどの締付部材９で締め付けることで、セルフレーム２、各電極３，５、隔膜４、端子板６、給排液板７が互いに圧接されて、セルスタック１が構成される。
【００４３】
以上のように構成されたセルスタック１を用いたレドックスフロー電池の動作原理は、図４で説明したものと同様であり、セルスタック１に、図示しない正極液タンク、正極液用循環ポンプ、正極液用導管、負極液タンク、負極液用循環ポンプ、負極液用導管などが付加されて、レドックスフロー電池が構成される。レドックスフロー電池に使用する電解液としては、イオンの酸化還元反応が可能な種々の電解液が使用できる。例えば、バナジウムイオンを含む電解液（バナジウム硫酸水溶液）を好ましく使用できる。
【００４４】
上記した構成のセルスタック１およびこのセルスタック１を用いたレドックスフロー電池によれば、セルフレーム２の固定枠２１上に紫外線硬化型樹脂を塗布し、この紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させるだけで、シール部材１１を容易にセルフレーム２に一体に設けることができる。そのため、従来の平板状パッキンのように、セルスタック１の組み立て作製時に、シール部材１１とセルフレーム２との配置を厳密に行ったりする必要がなく、また、従来のＯリングのように、セルスタック１の組み立て形成時に、シール部材１１がセルフレーム１から脱落することもなく、その上、部品点数や加工の手数も減らせるので、セルスタック１を簡単に組み上げることが可能となり、セルスタック１作製の作業効率を格段に改善することができる。
【００４５】
また、紫外線硬化型樹脂は、チクソ性を有しているので、硬化前にセルフレーム２上に塗布された状態においても液だれせずに所望の形状を保持可能である。また、柔軟かつ強靭な硬化物（シール部材１１）が得られるので、経年変化しにくいうえ、シール部材１１が容易に変形して隔膜４に密着するので、シール不良（シール漏れ）が確実に防止され、液シールの信頼性を十分に確保可能である。
【００４６】
以上、本発明の一実施例について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。例えば、本実施例では、シール部材１１をセルフレームの周縁に沿って額縁状に２列並列して設けているが、電解液の漏れを防止可能な配置であれば、どのような配置であっても構わない。本発明では、セルフレーム２上に紫外線硬化型樹脂を塗布するラインを自由に描くことができるから、これによって、シール部材１１をセルフレーム２の所望位置に容易に設けることが可能となっている。
【００４７】
なお、上記実施例では、レドックスフロー電池を例にとり説明したが、本発明がレドックスフロー電池のみに限定されないのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１ セルスタック
２ セルフレーム
３ 正極電極
４ 隔膜
５ 負極電極
１１ シール部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液循環型二次電池用セルスタックおよび電解液循環型二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解液循環型二次電池の一種であるレドックスフロー電池は、活物質として電解液のイオンの価数の変化（酸化還元反応）を利用した電池であり、（１）活物質の劣化が少ない、（２）電池寿命が長い、（３）高速応答性および高出力対応が可能である、さらに、（４）排ガスが発生せず環境汚染の虞が少ない、などの特徴を有している。
【０００３】
図４は、レドックスフロー電池の概略構成図である。レドックスフロー電池は、例えばイオン交換膜からなる隔膜１０１で正極セル１００Ａと負極セル１００Ｂとに分離されたセル１００を備える。正極セル１００Ａおよび負極セル１００Ｂ内には、それぞれ電極として正極電極１０２または負極電極１０３が内蔵されている。正極セル１００Ａには、正極電解液を貯留する正極液タンク１０４が導管１０５を介して接続され、負極セル１００Ｂには、負極電解液を貯留する負極液タンク１０６が導管１０７を介して接続されている。各導管１０５，１０７の途中には、循環ポンプ１０８，１０９がそれぞれ設けられており、これらの導管１０５，１０７を介して、各電解液がそれぞれのタンクとセルとの間で循環される。各極電解液にはバナジウムイオンなどの金属イオンを溶解させた酸性水溶液が用いられ、各循環ポンプ１０８，１０９の駆動により電解液を循環させ、正極電極１０２、負極電極１０３近傍におけるイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。
【０００４】
図５は、上記したレドックスフロー電池の主要部を構成するセルスタック１１０の外観構成を示す斜視図である。セルスタック１１０は、セルフレーム１１１、正極電極１０２、隔膜１０１、負極電極１０３が、この順に繰り返して複数積層されて構成されている。各セルフレーム１１１は、プラスチック製の固定枠１１２と、その内側に固定される双極板１１３とを備える。正極電極１０２および負極電極１０３は、双極板１１３に接着剤などで固定されている。この積層体の両端に端子板および電解液の給液管と排液管を備えた給排液板を配設した後、その両側に加圧板１１４を位置させ、これらの間に棒状体１１５を挿通し、棒状体１１５の両端部に形成されたねじ部にナット１１６を螺合して、加圧板１１４を両側から締め付けることにより、セルスタック１１０が構成される。
【０００５】
上記した構成のセルスタック１１０では、積層されるセルフレーム１１１間は、電解液が外部に漏れ出したりなどしないように、通常、シール手段によって液密にシールされている。このセルフレーム１１１間を液密にシールするためのシール手段としては、図６に示すように、隔膜１０１の両面に平板状パッキン１１７を配置し、セルフレーム１１１同士を、平板状パッキン１１７を介して重ね合わせて、セルフレーム１１１と隔膜１０１との間を面シールすることで、セルフレーム１１１間から電解液の漏れを防止することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、図７に示すように、セルフレーム１１１の固定枠１１２の両面にリング溝１１８を設け、このリング溝１１８にＯリング１１９を嵌め込む方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、隔膜１０１外周部の一方表面に一方のセルフレーム１１１のＯリング１１９が当接し、隔膜１０１外周部の他方表面に他方のセルフレーム１１１のＯリング１１９が当接することで、セルフレーム１１１間からの電解液の漏れが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−００７９１３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した平板状パッキン１１７を配置してセルフレーム１１１間を液密にシールする場合、セルフレーム１１１に対する平板状パッキン１１７の配置を厳密に行ったうえで複数のセルフレーム１１１を積層させなければ、電解液の漏れを防止しにくい。よって、セルスタックを作製する際の作業性が非常に悪く、作製作業の効率が劣るという問題がある。
【０００９】
また、上記したＯリング１１９を用いてセルフレーム１１１間を液密にシールする場合、セルフレーム１１１の重ね合わせ施工の際に、Ｏリング１１９のリング溝１１８からの脱落が頻発し、同様に、セルスタック作製の作業効率が低下する問題がある。さらに、シール手段として、リング溝１１８とＯリング１１９とを設けるのは、部品点数が増え、また、加工に手数がかかる問題がある。
【００１０】
本発明は、上記した問題に着目してなされたもので、電解液の外部への漏れを効果的に防止でき、かつ、組み立てる際の作業効率に優れる電解液循環型二次電池用セルスタックおよびこのセルスタックを用いた電解液循環型二次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】
【００１１】
本願発明の上記目的は、セルフレーム、正極電極、隔膜、負極電極を順次積層することにより構成される電解液循環型二次電池用セルスタックにおいて、前記隔膜と前記セルフレームとの間に介在して設けられたシール部材をさらに備え、前記シール部材は、紫外線硬化型樹脂からなることを特徴とする電解液循環型二次電池用セルスタックにより達成される。
【００１２】
本発明の好ましい実施態様においては、前記シール部材は、前記セルフレームの周縁に沿って額縁状に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記シール部材を構成する紫外線硬化型樹脂が、チクソ性付与剤を含有することを特徴としている。
【００１４】
前記シール部材は、硬化前のチクソ性の度合いを示すＴＩ値が２．０以上であることを特徴としている。
【００１５】
本願発明の上記目的は、上記した構成の電解液循環型二次電池用セルスタックを備えている電解液循環型二次電池によっても達成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電解液の外部への漏れを効果的に防止でき、かつ、組み立てる際の作業性に優れる電解液循環型二次電池用セルスタックおよびこのセルスタックを用いた電解液循環型二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例であるセルスタックの既略構成図である。
【図２】固定枠の平面図である。
【図３】セルの構成を示す断面図である。
【図４】レドックスフロー電池の動作原理を示す説明図である。
【図５】従来のセルスタックの説明図である。
【図６】従来のレドックスフロー電池のセルの構成を示す図である。
【図７】従来のレドックスフロー電池のセルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施例である電解液循環型二次電池用セルスタック１（以下、単に「セルスタック」という。）の概略構成を示す断面図である。このセルスタック１は、電解液循環型二次電池の一種であるレドックスフロー電池の主要部を構成するものであり、双極板２０を備えたセルフレーム２、正極電極３、隔膜４、および負極電極５が複数積層されたセル積層体１０の両端部に、それぞれ端子板６および給排液板７を配置した後、加圧板８を配置して、締付部材９にて各部材を締め付けた構成のものである。
【００１９】
セル積層体１０は、隔膜４の両側に、電極（正極電極３または負極電極５）およびセルフレーム２がそれぞれ配置されてなるセルを複数積層した構成のものである。前記セルは、２枚のセルフレーム２が、隔膜４を挟んだ状態でシール部材１１を介して貼り合わされている構成のものであり、このシール部材１１の内周側の領域に電解液が封入される。また、隔膜４とセルフレーム２の双極板２０との間に、正極電極３および負極電極５が配置されている。
【００２０】
セルフレーム２は、開口部２２（図２に示す）を有する矩形状の固定枠２１と、固定枠２１の開口部２２に固定された双極板２０とから構成される。固定枠２１は、塩化ビニルを主成分とする合成樹脂で形成された枠状体である。なお、固定枠２１を構成する材料は、耐酸性、電気的絶縁性、機械的強度などを満たすものであれば種々の合成樹脂を利用することができる。一方、双極板２０は、黒鉛を含有した導電性プラスチックカーボン製の矩形板からなる。
【００２１】
固定枠２１には、図２に示すように、その長辺部分に、複数のマニホールド２３が形成されている。これらのマニホールド２３は、電極３，５に電解液を供給する給液用マニホールドと、電極３，５からの電解液を外部に排出する排液用マニホールドとに区別されている。複数のセルフレーム２を積層した際、各セルフレーム２の固定枠２１のマニホールド２３が連続した状態となることで、これらマニホールド２３により積層方向に伸びる電解液の流路が形成される。さらに、固定枠２１には、所定のマニホールド２３と開口部２２とを連通する流通溝２４が形成されており、給液用マニホールドを流れる電解液を給液用の連通溝２４を介して電極３，５に供給し、電極３，５に供給された電解液を排液用の連通溝２４を介して排液用マニホールドへと排出するようになっている。
【００２２】
図１に戻って、双極板２０の一方の面には正極電極３が、他方の面には負極電極５が配置される。各電極３，５は、カーボンフェルトにより構成されている。これら各電極３，５の大きさは、セルフレーム２の開口部２２に対応したサイズとなっている。なお、各電極３，５は、双極板２０に接着剤で接着するようにしてもよいし、後述する締付部材９の締付力により双極板２０に各電極３，５を当接させるようにしてもよい。
【００２３】
隔膜４は、電解液中のイオンが通過可能なものであり、矩形状のイオン交換膜により構成される。この隔膜４は、セルフレーム２とほぼ同じ大きさに形成されていて、その外周縁部は、セルフレーム２のシール部材１１に密着している。また、この隔膜４のセルフレーム２のマニホールド２３に面する個所には、透孔（図示せず）が形成されている。
【００２４】
固定枠２１の両面には、図２に示すように、セル積層体１０の外部への電解液の漏れを防止するシール部材１１が設けられている。シール部材１１は、本実施例では、固定枠２１の周縁に沿って額縁状に２列並列して設けられている。一方のシール部材１１は、固定枠２１の外周縁に沿って、他方のシール部材１１は、固定枠２１の内周縁（開口部２２）に沿って、それぞれ設けられていて、マニホールド２３を挟むようにして所定の間隔が空けられている。隔膜４を介してセルフレーム２を複数積層した際、図３に示すように、各シール部材１１が隔膜４に密着することで、シール部材１１と隔膜４との間、および、シール部材１１とセルフレーム２との間の各々で内周側に存在する電解液に対するシールがなされて、セルフレーム２間からの電解液の漏れが防止される。
【００２５】
なお、本実施例では、各シール部材１１を、固定枠２１の両面において同位置に設けているが、シール部材１１は固定枠２１の表裏でずれた位置に設けるようにしてもよい。このように２重にシール部材１１を配置することで、セルフレーム２を複数積層した際、電解液がセルフレーム２の外部へ漏洩するのが確実に防止される。
【００２６】
各シール部材１１は、防水性に優れる紫外線硬化型樹脂により形成されている。この紫外線硬化型樹脂は、紫外線および可視光線の照射を受けることで重合反応を引き起こして硬化する光重合開始剤が配合されたものであり、ラジカル重合タイプ、光カチオン重合タイプのものが好ましく使用される。
【００２７】
ラジカル重合タイプの紫外線硬化型樹脂の重合性組成物として、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレンなどのスチレン系化合物；
酢酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドンなどのビニル化合物；
メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｓ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ペンチル（メタ）アクリレート、イソペンチル（メタ）アクリレート、へキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、イソアミル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、ｎ−ノニル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ｎ−ドデシル（メタ）アクリレート、イソミリスチル（メタ）アクリレート、ｎ−トリデシル（メタ）アクリレート、ｎ−テトラデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソステアリル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ（メタ）アクリレート、テトラフロロプロピル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、ブトキシヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、モノアクリロキシコハク酸エチル、（メタ）アクリロキシエトキシジヒドロキシフォスフィンオキサイド、（メタ）アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、ダイアセトン（メタ）アクリルアミドなどの単官能モノマー；
１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエニルジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、テトラブロモビスフェノールＡジアクリレート、亜鉛ジ（メタ）アクリレート、メチレンビス（メタ）アクリルアミドなどの２官能モノマー；
トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレートなどの３官能以上のモノマー；
ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、脂環型のエポキシ（メタ）アクリレート、エポキシ化油（メタ）アクリレート、ポリエステル型、ポリエーテル型、スピラン環型のウレタン（メタ）アクリレート、不飽和ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリアクリル（メタ）アクリレート、ビニル／アクリルオリゴマー、ポリオール／ポリチオール、シリコーン（メタ）アクリレート、ポリブタジエン（メタ）アクリレート、ポリスチリルエチル（メタ）アクリレート、シリコーン系（メタ）アクリレート、ポリエチレンポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、カーボネートアクリルオリゴマー、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、ポリカプロラクトンジアクリレートなどのオリゴマー；
などが挙げられる。これらの重合性組成物は、単独または２種以上併用して用いることができる。
【００２８】
そして、ラジカル重合タイプの紫外線硬化型樹脂の光重合開始剤は、紫外光や可視光により容易に重合開始するものであれば、いずれでも良い。例えば、アルキルフェノン型、アシルフォスフィンオキサイド型、チタノセン型及びオキシムエステル型などが使用される。
【００２９】
アルキルフェノン型として、例えば、ベンジルケタ−ル（２，２−ジメトキシ−１，２ジフェニルエタン−１−オンなど）、α−ヒドロキシアセトフェノン（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オンなど）、α−アミノアセトフェノン（２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１など）などが挙げられる。
【００３０】
アシルフォスフィンオキサイド型として、例えば、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイドなどが挙げられる。
【００３１】
チタノセン型としては、例えば、ビス（η６−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロ−ル−１−イル）−フェニル）チタニウムなどが挙げられる。
【００３２】
オキシムエステル型として、例えば、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］などが挙げられる。
【００３３】
一方、光カチオン重合タイプの紫外線硬化型樹脂の重合性組成物として、例えば、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂およびトリグリシジルイソシアヌレートなどのエポキシ樹脂が挙げられ、また、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス−{［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル}ベンゼンおよびオキセタニル−シルセスキオキサンなどのオキセタン樹脂が挙げられる。
【００３４】
そして、光カチオン重合タイプの紫外線硬化型樹脂の光重合開始剤として、例えば、アリルジアゾニウム塩（ヘキサフルオロフォスフェート、テトラフルオロボラート）、ジアリルヨードニウム塩、鉄−アレン錯体、スルホン酸エステルなどが挙げられる。
【００３５】
以上、ラジカル重合タイプおよび光カチオン重合タイプの紫外線硬化型樹脂それぞれの重合性組成物および光重合開始剤について説明したが、重合性組成物に対する光重合開始剤の配合量は限定されず、重合性組成物と光重合開始剤の種類に応じて設定できる。例えば、光重合開始剤の配合量は、重合性組成物１００重量部に対して０．１〜１０重量部程度が好ましく、０．１〜５重量部程度がより好ましい。
【００３６】
紫外線硬化型樹脂には、必要に応じて、粘着剤、安定剤、硬化促進剤、紫外線吸収剤など公知の添加剤を添加することができる。また、微粒子非晶質シリカや微粒子炭酸カルシウムなどのチクソ性を増大させるチクソ性付与剤を紫外線硬化型樹脂に添加するのが望ましい。紫外線硬化型樹脂のチクソ性の好ましい範囲としては、Ｔｉ値にもとづいて２．０以上を例示できる。チクソ性が２．０に達しない場合には、固定枠２１上に設けられる紫外線硬化型樹脂が、硬化する前に固定枠２１上ににじみ出てしまって、シール部材１１としての形状を保持させるのが難しいからである。
【００３７】
また、紫外線硬化型樹脂の硬度の好ましい範囲としては、ＪＩＳＫ６２５３の方法に従って、Ａ型硬さ試験による２３℃での硬度が９０以下であることが好ましい。硬度が９０を超えると、紫外線硬化型樹脂が硬くなりすぎて柔軟に変形せず、その結果、隔膜４に十分に密着しないことから、シール不良（シール漏れ）を生じるおそれがあるからである。
【００３８】
上記した紫外線硬化型樹脂でシール部材１１を形成する方法としては、例えば、紫外線硬化型樹脂を溶液とし、この溶液をグラビアコート法、ロールコート法、ディスペンサ−描画法、印刷法などの周知の塗布法で、セルフレーム２の所定の位置、すなわち、固定枠２１の周縁に沿って額縁状に２列並列して塗布する。そして、紫外線硬化型樹脂が塗布されたセルフレーム２の上に、正極電極３、隔膜４、負極電極５を載置した後、紫外線硬化型樹脂が塗布された別のセルフレーム２を重ね合わせる。このような手順で、セルフレーム２を所定枚数（例えば、９６枚）重ね合わせ、上方向から力を加えて、各セルフレーム２をプレスする。
【００３９】
そして、セルフレーム２、正極電極３、隔膜４、および負極電極５が複数積層されたこのセル積層体１０に、紫外線照射装置によって、例えば高圧水銀灯を用いて、積算光量で２０００ｍＪ／ｃｍ２〜４０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂を硬化させる。これにより、各セルフレーム２と隔膜４との間が紫外線硬化型樹脂により接合されて、セルフレーム２間が、紫外線硬化型樹脂層からなるシール部材１１により液密にシールされる。シール部材１１の厚み、つまり、セルフレーム２の固定枠２１上に形成される紫外線硬化型樹脂層の厚みは、組み立てられるセルスタック１の大きさに応じて適宜選択できるが、１ｍｍ以下程度が適当である。
【００４０】
図１に戻って、セル積層体１０の両端付近には、レドックスフロー電池としての充放電を行うために、例えば銅板からなる端子板６が設けられている。セル積層体１０における端部の各電極３，５に端子板６を接触させ、この端子板６から図示しない電気端子を引き出すことで、セル積層体１０に対する電力の出し入れが行われる。
【００４１】
セル積層体１０の両端には、給排液板７が配置されている。給排液板７は、電解液タンクと各セルフレーム２のマニホールド２３とを連結して、マニホールド２３へ電解液を供給・排出するためのものである。給排液板７にはパイプ（図示せず）が取り付けられ、このパイプは電解液タンクに接続されている。パイプは、給排液板７内の電解液流路（図示せず）を介して各セルフレーム２のマニホールド２３に接続されている。
【００４２】
セル積層体１０に重ね合わされた端子板６および給排液板７の外側には、それぞれ加圧板８が配置されている。この加圧板８の外周縁部には、多数の貫通孔が形成されている。この貫通孔に棒状体１２を差し込むことで各加圧板８を連結し、ナットなどの締付部材９で締め付けることで、セルフレーム２、各電極３，５、隔膜４、端子板６、給排液板７が互いに圧接されて、セルスタック１が構成される。
【００４３】
以上のように構成されたセルスタック１を用いたレドックスフロー電池の動作原理は、図４で説明したものと同様であり、セルスタック１に、図示しない正極液タンク、正極液用循環ポンプ、正極液用導管、負極液タンク、負極液用循環ポンプ、負極液用導管などが付加されて、レドックスフロー電池が構成される。レドックスフロー電池に使用する電解液としては、イオンの酸化還元反応が可能な種々の電解液が使用できる。例えば、バナジウムイオンを含む電解液（バナジウム硫酸水溶液）を好ましく使用できる。
【００４４】
上記した構成のセルスタック１およびこのセルスタック１を用いたレドックスフロー電池によれば、セルフレーム２の固定枠２１上に紫外線硬化型樹脂を塗布し、この紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させるだけで、シール部材１１を容易にセルフレーム２に一体に設けることができる。そのため、従来の平板状パッキンのように、セルスタック１の組み立て作製時に、シール部材１１とセルフレーム２との配置を厳密に行ったりする必要がなく、また、従来のＯリングのように、セルスタック１の組み立て形成時に、シール部材１１がセルフレーム１から脱落することもなく、その上、部品点数や加工の手数も減らせるので、セルスタック１を簡単に組み上げることが可能となり、セルスタック１作製の作業効率を格段に改善することができる。
【００４５】
また、紫外線硬化型樹脂は、チクソ性を有しているので、硬化前にセルフレーム２上に塗布された状態においても液だれせずに所望の形状を保持可能である。また、柔軟かつ強靭な硬化物（シール部材１１）が得られるので、経年変化しにくいうえ、シール部材１１が容易に変形して隔膜４に密着するので、シール不良（シール漏れ）が確実に防止され、液シールの信頼性を十分に確保可能である。
【００４６】
以上、本発明の一実施例について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。例えば、本実施例では、シール部材１１をセルフレームの周縁に沿って額縁状に２列並列して設けているが、電解液の漏れを防止可能な配置であれば、どのような配置であっても構わない。本発明では、セルフレーム２上に紫外線硬化型樹脂を塗布するラインを自由に描くことができるから、これによって、シール部材１１をセルフレーム２の所望位置に容易に設けることが可能となっている。
【００４７】
なお、上記実施例では、レドックスフロー電池を例にとり説明したが、本発明がレドックスフロー電池のみに限定されないのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１ セルスタック
２ セルフレーム
３ 正極電極
４ 隔膜
５ 負極電極
１１ シール部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルフレーム、正極電極、隔膜、負極電極を順次積層することにより構成される電解液循環型二次電池用セルスタックにおいて、
前記隔膜と前記セルフレームとの間に介在して設けられたシール部材をさらに備え、前記シール部材は、紫外線硬化型樹脂からなることを特徴とする電解液循環型二次電池用セルスタック。
【請求項２】
前記シール部材は、前記セルフレームの周縁に沿って額縁状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電解液循環型二次電池用セルスタック。
【請求項３】
前記シール部材を構成する紫外線硬化型樹脂が、チクソ性付与剤を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の電解液循環型二次電池用セルスタック。
【請求項４】
前記紫外線硬化型樹脂は、硬化前のチクソ性が２．０以上であることを特徴とする請求項３に記載の電解液循環型二次電池用セルスタック。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電解液循環型二次電池用セルスタックを備えている電解液循環型二次電池。
【請求項１】
セルフレーム、正極電極、隔膜、負極電極を順次積層することにより構成される電解液循環型二次電池用セルスタックにおいて、
前記隔膜と前記セルフレームとの間に介在して設けられたシール部材をさらに備え、前記シール部材は、紫外線硬化型樹脂からなることを特徴とする電解液循環型二次電池用セルスタック。
【請求項２】
前記シール部材は、前記セルフレームの周縁に沿って額縁状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電解液循環型二次電池用セルスタック。
【請求項３】
前記シール部材を構成する紫外線硬化型樹脂が、チクソ性付与剤を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の電解液循環型二次電池用セルスタック。
【請求項４】
前記紫外線硬化型樹脂は、硬化前のチクソ性が２．０以上であることを特徴とする請求項３に記載の電解液循環型二次電池用セルスタック。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電解液循環型二次電池用セルスタックを備えている電解液循環型二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２２３１２（Ｐ２０１１−２２２３１２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９０５５３（Ｐ２０１０−９０５５３）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（３９１００３６２４）サンユレック株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（３９１００３６２４）サンユレック株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
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