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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6566154
(24)【登録日】2019年8月9日
(45)【発行日】2019年8月28日
(54)【発明の名称】電池セル、セルスタック、及びレドックスフロー電池
(51)【国際特許分類】
H01M 8/18 20060101AFI20190819BHJP
H01M 8/0258 20160101ALI20190819BHJP
H01M 4/86 20060101ALI20190819BHJP
H01M 8/0265 20160101ALI20190819BHJP
【ＦＩ】
H01M8/18
H01M8/0258
H01M4/86 M
H01M8/0265
【請求項の数】16
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2018-567320(P2018-567320)
(86)(22)【出願日】2018年7月12日
(86)【国際出願番号】JP2018026391
【審査請求日】2019年2月5日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100147
【弁理士】
【氏名又は名称】山野 宏
(74)【代理人】
【識別番号】100111567
【弁理士】
【氏名又は名称】坂本 寛
(72)【発明者】
【氏名】桑原 雅裕
(72)【発明者】
【氏名】寒野 毅
(72)【発明者】
【氏名】澤田 真一
(72)【発明者】
【氏名】本井 見二
【審査官】
太田 一平
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１６−０９１８３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１８／１０５１５５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１６／０７２１９２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｍ ８／００ − ８／０２９７
Ｈ０１Ｍ ８／０８ − ８／２４９５
Ｈ０１Ｍ ４／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極と、前記電極と接触する双極板とを備える電池セルであって、
前記電極及び前記双極板の一方又は双方に、電解液の供給縁側から排出縁側に向かって連続して設けられる一つ以上の流路を備え、
前記流路は、前記供給縁と前記排出縁との間の距離よりも長い延長流路を含み、
前記電極と前記双極板との積層方向からみた平面視で隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は前記延長流路である流路組を一組以上備え、
少なくとも一組の前記流路組に備えられる前記延長流路は、前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝を含む、
電池セル。
前記電極及び前記双極板の一方又は双方に、電解液の供給縁側から排出縁側に向かって連続して設けられる一つ以上の流路を備え、
前記流路は、前記供給縁と前記排出縁との間の距離よりも長い延長流路を含み、
前記電極と前記双極板との積層方向からみた平面視で隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は前記延長流路である流路組を一組以上備え、
少なくとも一組の前記流路組に備えられる前記延長流路は、前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝を含む、
電池セル。
【請求項2】
電極と、前記電極と接触する双極板とを備える電池セルであって、
前記電極及び前記双極板の一方又は双方に、電解液の供給縁側から排出縁側に向かって連続して設けられる一つ以上の流路を備え、
前記流路は、前記供給縁と前記排出縁との間の距離よりも長い延長流路を含み、
前記電極と前記双極板との積層方向からみた平面視で隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は前記延長流路であり、
前記供給縁と前記排出縁との間を前記電解液の流通方向に二等分し、前記供給縁に近い側を上流側とし、前記排出縁に近い側を下流側とし、前記延長流路における上流側の領域及び下流側の領域のうち、一方の領域は他方の領域よりも長い、
電池セル。
前記電極及び前記双極板の一方又は双方に、電解液の供給縁側から排出縁側に向かって連続して設けられる一つ以上の流路を備え、
前記流路は、前記供給縁と前記排出縁との間の距離よりも長い延長流路を含み、
前記電極と前記双極板との積層方向からみた平面視で隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は前記延長流路であり、
前記供給縁と前記排出縁との間を前記電解液の流通方向に二等分し、前記供給縁に近い側を上流側とし、前記排出縁に近い側を下流側とし、前記延長流路における上流側の領域及び下流側の領域のうち、一方の領域は他方の領域よりも長い、
電池セル。
【請求項3】
前記一方の領域は、蛇行溝を含む請求項２に記載の電池セル。
【請求項4】
前記一方の領域は、前記電解液の流通方向とは逆方向に電解液を流す部分と、前記逆方向から前記流通方向に戻して電解液を流す部分とを有する戻り溝を含む請求項２又は請求項３に記載の電池セル。
【請求項5】
前記他方の領域は、前記電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝を含む請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項6】
隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は、
前記供給縁に開口すると共に前記排出縁に閉口する閉塞溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記排出縁に開口すると共に前記供給縁に閉口する閉塞溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電池セル。
前記供給縁に開口すると共に前記排出縁に閉口する閉塞溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記排出縁に開口すると共に前記供給縁に閉口する閉塞溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項7】
隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は、
前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電池セル。
前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項8】
前記流路組は、前記連通溝からなる延長流路を含む流路組と、閉塞溝からなる延長流路を含む流路組とを備え、
前記閉塞溝からなる延長流路は、
前記供給縁と前記排出縁との間を前記電解液の流通方向に二等分し、前記供給縁に近い側を上流側とし、前記排出縁に近い側を下流側とし、前記延長流路における上流側の領域及び下流側の領域のうち、一方の領域は他方の領域よりも長く、前記他方の領域は前記電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝を含み、
前記供給縁に開口すると共に前記排出縁に閉口する溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記排出縁に開口すると共に前記供給縁に閉口する溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である請求項１に記載の電池セル。
前記閉塞溝からなる延長流路は、
前記供給縁と前記排出縁との間を前記電解液の流通方向に二等分し、前記供給縁に近い側を上流側とし、前記排出縁に近い側を下流側とし、前記延長流路における上流側の領域及び下流側の領域のうち、一方の領域は他方の領域よりも長く、前記他方の領域は前記電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝を含み、
前記供給縁に開口すると共に前記排出縁に閉口する溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記排出縁に開口すると共に前記供給縁に閉口する溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である請求項１に記載の電池セル。
【請求項9】
前記供給縁と前記排出縁との間を前記電解液の流通方向に二等分し、前記供給縁に近い側を上流側とし、前記排出縁に近い側を下流側とし、前記延長流路における上流側の領域及び下流側の領域のうち、一方の領域は他方の領域よりも長く、前記他方の領域は前記電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝を含み、
隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は、
前記連通溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記連通溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である請求項１に記載の電池セル。
隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は、
前記連通溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記連通溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である請求項１に記載の電池セル。
【請求項10】
前記下流側延長流路及び前記上流側延長流路の少なくとも一方は、この延長流路の形状に沿った前記電解液の流れ方向に対して垂直な平面で切断した断面において、断面積の変動量が前記断面積の平均に対して±２０％以内である請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項11】
前記断面における平均深さをｄＡとし、平均幅をｗＡとし、前記平均幅ｗＡに対する前記平均深さｄＡの比をｄＡ／ｗＡとし、前記一方の領域における前記比ｄＡ／ｗＡが前記他方の領域における前記比ｄＡ／ｗＡよりも小さい請求項１０に記載の電池セル。
【請求項12】
前記一方の領域における前記電極の密度が前記他方の領域における前記電極の密度よりも大きい請求項２から請求項１１のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項13】
隣り合う二つの前記流路はいずれも、前記延長流路であると共に前記双極板に設けられ、前記電極には設けられていない請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項14】
前記延長流路の長さが前記供給縁と前記排出縁との間の距離の１００％超１３０％以下である請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項15】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の電池セルを有する、
セルスタック。
セルスタック。
【請求項16】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の電池セル、又は請求項１５に記載のセルスタックを有する、
レドックスフロー電池。
レドックスフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電池セル、セルスタック、及びレドックスフロー電池に関する。【背景技術】
【0002】
蓄電池の一つに、電解液を電極に供給して電池反応を行うレドックスフロー電池がある。レドックスフロー電池は、代表的には、正極電解液が供給される正極電極と、負極電解液が供給される負極電極と、両電極間に介在される隔膜とを備え、隔膜の表裏を挟む正極電極及び負極電極を更に挟むように一組の双極板が配置されて構成される（特許文献１の図１９）。また、代表的には、双極板、正極電極、隔膜、負極電極という順に繰り返し積層されたセルスタックが利用される（特許文献１の図１９）。【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５−１２２２３０号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示の電池セルは、電極と、前記電極と接触する双極板とを備える電池セルであって、
前記電極及び前記双極板の一方又は双方に、電解液の供給縁側から排出縁側に向かって連続して設けられる一つ以上の流路を備え、
前記流路は、前記供給縁と前記排出縁との間の距離よりも長い延長流路を含み、
前記電極と前記双極板との積層方向からみた平面視で隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は前記延長流路である。
【0005】
本開示のセルスタックは、上記の本開示の電池セルを有する。
【0006】
本開示のレドックスフロー電池は、上記の本開示の電池セル、又は上記の本開示のセルスタックを有する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1A】実施形態１の電池セルを模式的に示す平面図である。
【図1B】実施形態１の電池セルにおいて、隣り合う下流側延長流路と上流側延長流路とを拡大して示す説明図である。
【図2】実施形態２の電池セルを模式的に示す分解斜視図である。
【図3】実施形態３の電池セルを模式的に示す平面図である。
【図4】実施形態４の電池セルを模式的に示す平面図である。
【図5】実施形態５の電池セルを模式的に示す平面図である。
【図6】実施形態６の電池セルを模式的に示す分解斜視図である。
【図7A】実施形態７の電池セルを模式的に示す断面図である。
【図7B】実施形態８の電池セルを模式的に示す断面図である。
【図8】実施形態のセルスタックの一例を示す概略構成図である。
【図9】実施形態のセルスタックを備えるレドックスフロー電池の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
［本開示が解決しようとする課題］レドックスフロー電池に対して、電池反応の効率を向上することが望まれている。
【0009】
特許文献１は、双極板の表裏面に電解液を流通する複数の溝を設けることを開示する。詳しくは、特許文献１の図１は、電解液の流通方向に沿って直線状に設けられる溝、より具体的には上下方向に沿った縦溝を設けることを開示する。上記直線状の溝を備えることで電解液の流通性に優れるものの、電池反応の効率を十分に改善しているとはいえない。【0010】
そこで、本開示は、電池反応の効率を向上できる電池セルを提供することを目的の一つとする。また、本開示は、電池反応の効率を向上できるセルスタック、及びレドックスフロー電池を提供することを別の目的の一つとする。【0011】
［本開示の効果］本開示の電池セル、本開示のセルスタック、及び本開示のレドックスフロー電池は、電池反応の効率を向上できる。
【0012】
［本開示の実施形態の説明］最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の一態様に係る電池セルは、
電極と、前記電極と接触する双極板とを備える電池セルであって、
前記電極及び前記双極板の一方又は双方に、電解液の供給縁側から排出縁側に向かって連続して設けられる一つ以上の流路を備え、
前記流路は、前記供給縁と前記排出縁との間の距離よりも長い延長流路を含み、
前記電極と前記双極板との積層方向からみた平面視で隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は前記延長流路である。
【0013】
上記平面視で隣り合う二つの流路の双方が延長流路である場合、以下のいずれかの形態をとり得る。１．二つの延長流路の双方を電極に有し、双極板に有さない形態。
２．二つの延長流路の双方を双極板に有し、電極に有さない形態。
３．一方の延長流路を電極に有し、他方の延長流路を双極板に有する形態。
また、二つの延長流路の双方を電極及び双極板のそれぞれに有する形態でもよい。
【0014】
本開示の電池セルでは、電極及び双極板の少なくとも一方に設けられる流路が延長流路を含む。延長流路は電極又は双極板の供給縁側から排出縁側に連続する。また、延長流路は、供給縁と排出縁との間の距離を基準とすると、延長流路の長さが上記基準よりも長い。一方、上述の特許文献１に記載の直線状の溝の長さは上記基準よりも短い。そのため、延長流路は、上述の直線状の溝の長さよりも長く、電極と電解液との接触面積を増大できる。このような延長流路を備える本開示の電池セルは、上述の直線状の溝が設けられた双極板を備える従来の電池セルに比較して、電解液を電池反応に良好に利用でき、電池反応に利用されずに排出されることを低減し易い。また、本開示の電池セルは、流路の具備によって電解液の流通性にも優れる。そのため、本開示の電池セルは、未反応の電解液を電極に供給すること及び反応済の電解液を電極から排出することの双方を良好に行える。これらのことから、本開示の電池セルは、レドックスフロー電池（以下、ＲＦ電池と呼ぶことがある）に利用されることで、電池反応の効率の向上に寄与する。【0015】
（２）本開示の電池セルの一例として、前記供給縁と前記排出縁との間を前記電解液の流通方向に二等分し、前記供給縁に近い側を上流側とし、前記排出縁に近い側を下流側とし、前記延長流路における前記上流側の領域及び前記下流側の領域のうち、前記一方の領域は前記他方の領域よりも長い形態が挙げられる。
【0016】
上記形態において下流側の領域が上流側の領域よりも長い延長流路を備える場合には、上流側の領域では電解液の流通性に優れて、電解液を電極の下流側に拡散し易い。下流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。一方、上記形態において上流側の領域が下流側の領域よりも長い延長流路を備える場合には、上流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。下流側の領域では電解液の流通性に優れて、反応済の電解液を電極から排出し易い。従って、いずれの場合も、電池反応の効率の向上に寄与する。また、上記形態は、上流側の領域と下流側の領域とで電解液の接触面積を変更可能な延長流路を備えるため、流路の設計の自由度を高められる。【0017】
（３）上記（２）の電池セルの一例として、前記一方の領域は、蛇行溝を含む形態が挙げられる。
【0018】
上記形態は、相対的に長い一方の領域に蛇行溝を含む延長流路を有する。このような形態は、上述の直線状の溝を備える従来の電池セルに比較して、蛇行溝に沿って電解液が流れることで電極のより広い範囲に電解液を拡散し易く、電極の利用率を高められる。従って、上記形態は、電池反応の効率の更なる向上に寄与する。【0019】
（４）上記（２）又は（３）の電池セルの一例として、前記一方の領域は、前記電解液の流通方向とは逆方向に前記電解液を流す部分と、前記逆方向から前記流通方向に戻して電解液を流す部分とを有する戻り溝を含む形態が挙げられる。
【0020】
上記形態は、相対的に長い一方の領域に戻り溝を含む延長流路を有する。このような形態は、延長流路内の電解液が流通方向とは逆方向に流れた後、再び流通方向に沿って流れる。そのため、電解液が電池反応に利用されずに電極から排出されることを低減し易い。従って、上記形態は、電池反応の効率の更なる向上に寄与する。【0021】
（５）上記（２）から（４）のいずれか一つの電池セルの一例として、前記他方の領域は、前記電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝を含む形態が挙げられる。
【0022】
上記形態は、相対的に短い他方の領域に直線溝を含む延長流路を有する。このような形態は、延長流路の一方の領域では電極と電解液との接触面積を増大できる。直線溝を含む他方の領域では電解液の流通性に優れる。従って、上記形態は、電池反応の効率の一層の向上に寄与する。【0023】
（６）上記（２）から（５）のいずれか一つの電池セルの一例として、前記二つの流路のうち、少なくとも一方は、
前記供給縁に開口すると共に前記排出縁に閉口する閉塞溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記排出縁に開口すると共に前記供給縁に閉口する閉塞溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である形態が挙げられる。
【0024】
上記形態において下流側延長流路を備える場合には、上流側の領域では電解液の流通性に優れて、電解液を電極の下流側に拡散し易い。下流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。一方、上記形態において上流側延長流路を備える場合には、上流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。下流側の領域では電解液の流通性に優れて、反応済の電解液を電極から排出し易い。特に、上記形態では、下流側延長流路や上流側延長流路が閉塞溝である。このことから上記形態は、電解液の供給と排出とを適切に行い易い上に、未反応の電解液が電極に供給されず排出されることを防止し易い。【0025】
（７）上記の（２）から（６）のいずれか一つの電池セルの一例として、前記二つの流路のうち、少なくとも一方は、
前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である形態が挙げられる。
【0026】
上記形態において下流側延長流路を備える場合には、上流側の領域では電解液の流通性に優れて、電解液を電極の下流側に拡散し易い。下流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。一方、上記形態において上流側延長流路を備える場合には、上流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。下流側の領域では電解液の流通性に優れて、反応済の電解液を電極から排出し易い。特に、上記形態では、下流側延長流路や上流側延長流路が連通溝である。そのため、上記形態は、電解液中に不純物等が混入されていても不純物等を電極外に排出し易い。このことから上記形態は、不純物等が電極に付着して電極が目詰まりすること等を防止し易い。【0027】
（８）上記の本開示の電池セルの一例として、前記供給縁と前記排出縁との間を前記電解液の流通方向に二等分し、前記供給縁に近い側を上流側とし、前記排出縁に近い側を下流側とし、前記延長流路における前記上流側の領域及び前記下流側の領域のうち、前記一方の領域は前記他方の領域よりも長く、前記他方の領域は前記電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝を含み、
前記二つの流路のうち、少なくとも一方は、
前記供給縁に開口すると共に前記排出縁に閉口する閉塞溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記排出縁に開口すると共に前記供給縁に閉口する閉塞溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である形態が挙げられる。
【0028】
上記形態において下流側延長流路を備える場合には、相対的に短い他方の領域である上流側の領域に直線溝を含む。そのため、上流側の領域では電解液の流通性に優れて、電解液を電極の下流側に拡散し易い。相対的に長い一方の領域である下流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。一方、上記形態において上流側延長流路を備える場合には、相対的に長い一方の領域である上流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。相対的に短い他方の領域である下流側の領域に直線溝を含む。そのため、下流側の領域では、電解液の流通性に優れて、反応済の電解液を電極から排出し易い。従って、いずれの場合も、電池反応の効率の一層の向上に寄与する。特に、上記形態では、下流側延長流路や上流側延長流路が閉塞溝である。このことから上記形態は、電解液の供給と排出とを適切に行い易い上に、未反応の電解液が電極に供給されず排出されることを防止し易い。また、上記形態は、上流側の領域と下流側の領域とで電解液の接触面積を変更可能な延長流路を備えるため、流路の設計の自由度を高められる。【0029】
（９）上記の本開示の電池セルの一例として、前記供給縁と前記排出縁との間を前記電解液の流通方向に二等分し、前記供給縁に近い側を上流側とし、前記排出縁に近い側を下流側とし、前記延長流路における前記上流側の領域及び前記下流側の領域のうち、前記一方の領域は前記他方の領域よりも長く、前記他方の領域は前記電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝を含み、
前記二つの流路のうち、少なくとも一方は、
前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝であって、前記下流側の領域を前記一方の領域とする下流側延長流路である、
又は前記供給縁及び前記排出縁の双方に開口する連通溝であって、前記上流側の領域を前記一方の領域とする上流側延長流路である形態が挙げられる。
【0030】
上記形態において下流側延長流路を備える場合には、相対的に短い他方の領域である上流側の領域に直線溝を含む。そのため、上流側の領域では電解液の流通性に優れて、電解液を電極の下流側に拡散し易い。相対的に長い一方の領域である下流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。一方、上記形態において上流側延長流路を備える場合には、相対的に長い一方の領域である上流側の領域では電極と電解液との接触面積を増大できて、電極が電池反応を良好に行える。相対的に短い他方の領域である下流側の領域に直線溝を含む。そのため、下流側の領域では、電解液の流通性に優れて、反応済の電解液を電極から排出し易い。従って、いずれの場合も、電池反応の効率の一層の向上に寄与する。特に、上記形態では、下流側延長流路や上流側延長流路が連通溝である。そのため、上記形態は、電解液中に不純物等が混入されていても不純物等を電極外に排出し易い。このことから上記形態は、不純物等が電極に付着して電極が目詰まりすること等を防止し易い。【0031】
（１０）上記の（６）から（９）のいずれか一つの電池セルの一例として、前記下流側延長流路及び前記上流側延長流路の少なくとも一方は、この延長流路の形状に沿った電解液の流れ方向に対して垂直な平面で切断した断面において、断面積の変動量が前記断面積の平均に対して±２０％以内である形態が挙げられる。断面積の平均の測定方法は後述する。
【0032】
上記形態は、断面積の変動量が上述の特定の範囲であるため、電解液の流通量の変動が小さい。このことから上記形態は、上記流通量の変動に起因する電池反応の不均一を低減し易く、電池反応を安定して行える。また、上記形態は、断面積の変動量が上述の特定の範囲を満たす限りにおいて、溝幅や溝深さ等を変更すれば、電解液との接触面積を更に増大できる（後述の（１１）参照）。このことから上記形態は、流路の設計の自由度を高められる。【0033】
（１１）上記の（１０）の電池セルの一例として、前記断面における平均深さをｄＡとし、平均幅をｗＡとし、前記平均幅ｗＡに対する前記平均深さｄＡの比をｄＡ／ｗＡとし、前記一方の領域における前記比ｄＡ／ｗＡが前記他方の領域における前記比ｄＡ／ｗＡよりも小さい形態が挙げられる。平均深さ、平均幅の測定方法は後述する。
【0034】
上記形態において相対的に長い一方の領域は、他方の領域に比較して比ｄＡ／ｗＡが小さいため、代表的には溝幅に比較して溝深さが小さいといえる。このような一方の領域は、例えば相対的に浅く広幅な溝で、開口面積が大きい溝を有することが挙げられる。この場合、上記一方の領域では電極と電解液との接触面積を増大できる上に電極に電解液を拡散し易い。このような形態は、電池反応の効率の更なる向上に寄与する。上述の蛇行溝や戻り溝の少なくとも一部において溝幅ｗに対する溝深さｄの比（ｄ／ｗ）が他方の領域の比ｄＡ／ｗＡよりも小さい場合には、電極と電解液との接触面積を大きくし易い。従って、電池反応の効率をより向上させ易い。上記蛇行溝や戻り溝の少なくとも一部における比（ｄ／ｗ）は１／２以下が好ましい。【0035】
（１２）上記の（２）から（１１）のいずれか一つの電池セルの一例として、前記一方の領域における前記電極の密度が前記他方の領域における前記電極の密度よりも大きい形態が挙げられる。
【0036】
上記形態は、延長流路における相対的に長い一方の領域に相対的に高密度な電極が配置される。そのため、上記一方の領域では、電極と電解液との接触面積をより増大でき、電極が電池反応をより良好に行える。従って、上記形態は、電池反応の効率の更なる向上に寄与する。【0037】
（１３）本開示の電池セルの一例として、前記二つの流路はいずれも、前記延長流路であると共に前記双極板に設けられ、前記電極には設けられていない形態が挙げられる。
【0038】
双極板は電極に比較して溝の成形を精度よく行い易い上に、長期に亘り、溝の形状を維持し易い。上記形態は、隣り合う二つの延長流路が双極板に設けられているため、長期に亘り延長流路を維持して、電池反応の効率の向上に寄与する。【0039】
（１４）本開示の一態様に係るセルスタックは、上記（１）から（１３）のいずれか一つの電池セルを有する。
【0040】
上記のセルスタックは、延長流路を備える電池セルを有するため、ＲＦ電池に利用されることで、電池反応の効率の向上に寄与する。【0041】
（１５）本開示の一態様に係るレドックスフロー電池は、上記（１）から（１３）のいずれか一つの電池セル、又は上記（１４）のセルスタックを有する。
【0042】
上記のＲＦ電池は、延長流路を備える電池セル又はセルスタックを有するため、電池反応の効率を向上できる。【0043】
［本開示の実施形態の詳細］以下、図面を参照して、本開示の実施形態を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。
【0044】
＜電池セル＞［実施形態１］
図１Ａ，図１Ｂを参照して実施形態１の電池セル１Ａを説明する。
図１Ａ，図１Ｂでは、流路３が分かり易いように強調して示す。この点は、後述する図２〜図８も同様である。
また、図１Ａでは、流路３が分かり易いように電極１２と双極板２Ａとを重ね合せずに平面的に示す。この点は、後述する図３〜図５も同様である。
図１Ｂは、図１Ａに示す流路３において、隣り合う下流側延長流路３１ｄと上流側延長流路３１ｕとを拡大して示す説明図である。
【0045】
（概要）実施形態１の電池セル１Ａは、電極１２と、電極１２と接触する双極板２Ａとを備え、ＲＦ電池の主要素に利用される。電極１２は、未反応の電解液が供給されて電池反応を行い、反応済の電解液を排出する。双極板２Ａは、代表的には、電流を流すが電解液を通さない導電性の平板材であり、セルフレーム４の状態でＲＦ電池に利用される。双極板２Ａの周縁領域を覆うように枠体４０が設けられて、セルフレーム４が構築される。セルフレーム４の詳細は後述する。双極板２Ａにおいて枠体４０の窓部９から露出される内側領域に電極１２が重ね合わされて配置され、電池セル１Ａが構築される。
【0046】
実施形態１の電池セル１Ａは、電極１２及び双極板２Ａの一方又は双方に、電解液の供給縁２ｉ側から排出縁２ｏ側に向かって連続して設けられる一つ以上の流路３を備える。流路３は、供給縁２ｉと排出縁２ｏとの間の距離Ｄ２よりも長い延長流路３０を含む。特に、電極１２と双極板２Ａとの積層方向（図１Ａ，１Ｂでは紙面直交方向）からみた平面視で隣り合う二つの流路３，３のうち、少なくとも一方は延長流路３０である。つまり、実施形態１の電池セル１Ａは、隣り合う二つの流路３，３の一方又は双方が延長流路３０であるという組を一組以上含む。本例の電池セル１Ａは、延長流路３０を含む組を複数組含む。また、本例の電池セル１Ａでは、上述の隣り合う二つの流路３，３がいずれも延長流路３０，３０である。上記隣り合う二つの流路３，３は双極板２Ａに設けられており、電極１２には設けられていない。この場合、上記積層方向からみた平面視で隣り合う二つの流路３，３とは、双極板２Ａの厚さ方向からみた平面視で隣り合う二つの流路３，３に相当する。【0047】
その他、本例では、双極板２Ａにおける枠体４０の窓部９から露出される内側領域の平面形状を長方形とし、上記内側領域の周縁をつくる四辺のうち、対向する二辺の縁を供給縁２ｉ及び排出縁２ｏとして説明する。供給縁２ｉは、電解液が供給される側に配置される縁であり、図１Ａ，図１Ｂでは下端縁とする。排出縁２ｏは、電解液を電極１２外に排出する側に配置される縁であり、図１Ａ，図１Ｂでは上端縁とする。また、本例では、供給縁２ｉ及び排出縁２ｏに直交する方向（図１Ａ，図１Ｂでは上下方向）であって、図１Ａの紙面下から上向きの方向を電解液の流通方向として説明する。ここでの電解液の流通方向とは、電解液の基本的な流れ方向であり、必ずしも流路３の形状に沿った方向ではない。この段落に記載の事項は、後述の図２〜図６についても同様である。【0048】
以下、流路３、双極板２Ａ、電極１２を順に説明する。セルフレーム４及び電池セル１Ａの具体的な構造等については、後段の項目でまとめて説明する。【0049】
（流路）流路３は、電極１２及び双極板２Ａの少なくとも一方（本例では双極板２Ａ）に設けられる溝であることが挙げられる。上記溝は、代表的にはプレス成形等の成形や切削等によって形成されることが挙げられる。
【0050】
流路３は、供給縁２ｉ側から排出縁２ｏ側に向かって連続して設けられていると、電解液の流通性に優れる。また、電極１２の広い範囲に電解液を拡散し易い。そのため、電極１２は、電池反応を行う領域を大きく確保できて電池反応を良好に行えつつ、反応済の電解液を電極１２外に排出し易い。このような流路３の一例として、供給縁２ｉに開口すると共に排出縁２ｏに閉口する閉塞溝であって、閉塞端が排出縁２ｏの近くに設けられた供給側開口路が挙げられる。「排出縁２ｏの近く」とは、例えば、排出縁２ｏから距離Ｄ２の１５％以下の地点までの範囲が挙げられる。供給側開口路は、例えば、後述の下流側延長流路３１ｄ、後述の図４に示す直線溝３７等が挙げられる。別例として、排出縁２ｏに開口すると共に供給縁２ｉに閉口する閉塞溝であって、閉塞端が供給縁２ｉの近くに設けられた排出側開口路が挙げられる。「供給縁２ｉの近く」とは、例えば、供給縁２ｉから距離Ｄ２の１５％以下の地点までの範囲が挙げられる。排出側開口路は、例えば、後述の上流側延長流路３１ｕ、後述の図３に示す直線溝３６等が挙げられる。更に、別例として、供給縁２ｉ及び排出縁２ｏの双方に開口する連通溝が挙げられる。連通溝は、例えば、後述の図２に示す下流側延長流路３２ｄ、上流側延長流路３２ｕ等が挙げられる。【0051】
複数の流路３を備える場合には、本例のように上述の供給側開口路と排出側開口路とが交互に並ぶ噛合形態が好ましい。噛合形態は、供給側開口路によって未反応の電解液を電極１２に供給し易く、電極１２が電池反応を良好に行える。また、噛合形態は、排出側開口路によって反応済の電解液を排出し易い。そのため、電池セル１Ａが未反応の電解液の拡散、電池反応、反応済の電解液の排出という三過程を効率よく行えるからである。なお、本例では全ての流路３が供給側開口路と排出側開口路とが交互に並ぶ噛合形態であるが、隣り合って並ぶ供給側開口路を含む形態、隣り合って並ぶ排出側開口路を含む形態等としてもよい。【0052】
《延長流路》実施形態１の電池セル１Ａは、複数の流路３を備えており、少なくとも一つの流路３の長さは供給縁２ｉと排出縁２ｏとの間の距離Ｄ２よりも長い。距離Ｄ２よりも長い流路３が延長流路３０である。本例の電池セル１Ａ（双極板２Ａ）は、供給縁２ｉ及び排出縁２ｏの延設方向（図１Ａでは左右方向）に並列して複数の流路３を備える。また、本例では、全ての流路３が延長流路３０である。
【0053】
上述の距離Ｄ２とは、流路３が設けられている双極板２Ａの供給縁２ｉと排出縁２ｏとの間において、電解液の流通方向に沿った最短距離である。本例のように双極板２Ａが複数の流路３を備える場合には、双極板２Ａにおいて各流路３に対して距離Ｄ２をとる。以下、距離Ｄ２の具体例を示す。【0054】
本例のように供給縁２ｉと排出縁２ｏとが平行な線分であり、各流路３の両端部が実質的に電解液の流通方向に沿った同一の直線上に位置する場合には、距離Ｄ２は、両縁２ｉ，２ｏを繋ぐ線分であって、両縁２ｉ，２ｏに直交する線分の長さに相当する。【0055】
供給縁２ｉと排出縁２ｏとが非平行な線分であり、流路３の両端部が実質的に電解液の流通方向に沿った同一の直線上に位置する場合には、この直線の延長線と各縁２ｉ，２ｏとの交点をとり、両交点を結ぶ線分の長さが距離Ｄ２に相当する。【0056】
供給縁２ｉと排出縁２ｏとが平行な線分、又は非平行な線分であり、流路３の両端部が複数の流路３の並列方向にずれて位置する場合（例、後述の図５の戻り溝３５を備える延長流路３０の両端部参照）には、以下のように距離Ｄ２をとる。流路３の各端部について中心軸上の点を通り、電解液の流通方向に沿った直線をそれぞれとる。各直線と各縁２ｉ，２ｏとの交点をとり、両交点を結ぶ線分の長さのうち、最小距離を距離Ｄ２とする。【0057】
なお、流路３が電極１２に設けられている場合には、双極板２Ａと同様にして距離Ｄ２をとる。【0058】
流路３の長さとは、双極板２Ａに形成された流路３において、流路３の中心軸に沿った長さであって、供給縁２ｉ側の端部から排出縁２ｏ側の端部までの長さである。図１Ｂでは、流路３の中心軸を点線で仮想的に示す。図１Ａ，図１Ｂに例示するように、一つの流路３が電解液の流通方向に沿って設けられる部分（直線溝３４）と、電解液の流通方向に交差するように設けられる部分（後述の蛇行溝３３）とを備える場合、この流路３の長さとは、各部分の中心軸に沿った長さの合計長さである。なお、流路３が電極１２に設けられている場合も同様である。【0059】
ここで、双極板２Ａの平面形状が長方形状であり、距離Ｄ２がこの長方形の一辺の長さに相当し、流路３が電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた閉塞溝である場合、この流路３の長さは、代表的には距離Ｄ２と同等以下である。通常、この流路３の長さは、距離Ｄ２よりも短い。例えば、後述の直線溝３６，３７の長さは、距離Ｄ２よりも短い。延長流路３０は、距離Ｄ２よりも長いことから直線溝３６，３７よりも長いといえる。従って、延長流路３０を備えると、直線溝３６，３７のみを備える場合よりも電極１２と電解液との接触面積を大きく確保できる。電極１２と電解液との接触面積が大きいため、電解液を電池反応により確実に利用できる。従って、電解液が電池反応に十分に使用されずに排出されることを低減し易い。このような延長流路３０を備える電池セル１ＡをＲＦ電池に利用すれば、電池反応の効率を向上できる。【0060】
延長流路３０は、代表的には上述の直線溝３６，３７よりも長い形状を有する溝を少なくとも一部に含むことが挙げられる。このような溝として、例えば、電解液の流通方向に交差するように蛇行する蛇行溝３３が挙げられる。別例として、後述の戻り溝３５（図５）が挙げられる。【0061】
蛇行溝３３を含む延長流路３０は、蛇行溝３３に沿って電解液が流れることで電極１２のより広い範囲に電解液を拡散し易く、電極１２の利用率を高め易い。また、蛇行溝３３を含む延長流路３０では、蛇行溝３３の振幅が大きいほど、又は山（又は谷）の個数が多いほど、又は一つの延長流路３０に対して蛇行溝３３が占める割合（以下、占有割合と呼ぶ）が大きいほど、電極１２と電解液との接触面積を増大し易い。上記占有割合とは、例えば、一つの延長流路３０の開口面積（開口面積の総和）に対して蛇行溝３３の開口面積が占める割合、一つの延長流路３０の長さに対して蛇行溝３３の溝長さ（蛇行長）が占める割合等が挙げられる。一方、蛇行溝３３の振幅がある程度小さければ、双極板２Ａにおける流路３の個数を多くし易い点で上記接触面積を増大し易い。山の個数がある程度少なかったり、上記占有割合がある程度小さかったりすると、電解液の流通性に優れる。蛇行溝３３の振幅、山の個数、上記占有割合等は、上記接触面積と、電解液の流通性とを考慮して選択するとよい。【0062】
図１Ａの振幅、山の個数、上述の占有割合は例示であり、適宜変更できる。図１Ａの蛇行溝３３の形状はジグザグ形状（三角波状）であるが、正弦波状（曲線波状）、矩形波状、鋸波状（直角三角波状）等に変更できる。【0063】
本例の延長流路３０は、その一部に蛇行溝３３を含み、他部に電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝３４を含む。蛇行溝３３は直線溝３６，３７に比較して電極１２と電解液との接触面積を増大できる。そのため、蛇行溝３３の具備により電極１２が電池反応を良好に行える。直線溝３４は電解液の流通性により優れる。そのため、直線溝３４の具備により、未反応の電解液の供給及び電極１２への電解液の拡散、反応済の電解液の排出を適切に行い易い。このような延長流路３０を備えることで、電池反応の効率をより高め易い。【0064】
一つの延長流路３０における蛇行溝３３の配置位置（ここでは電解液の流通方向の位置）を変更すれば、相対的に長い領域を電解液の流通方向の任意の位置に設けられる。具体的には、一つの延長流路３０において蛇行溝３３は、供給縁２ｉに近い上流側の位置、排出縁２ｏに近い下流側の位置、その中間位置のいずれにも設けられる。この点は後述の戻り溝３５も同様である。【0065】
本例の延長流路３０は、延長流路３０における上流側の領域３Ｕ（図１Ｂ）及び下流側の領域３Ｄ（図１Ｂ）において、一方の領域は他方の領域より長いという条件を満たす。延長流路３０における上流側、下流側とは以下とする。双極板２Ａにおける供給縁２ｉと排出縁２ｏとの間を電解液の流通方向に二等分する。延長流路３０において上述の二等分した地点（以下の距離Ｄ２の二等分線が設けられる地点）よりも供給縁２ｉに近い側を上流側とし、排出縁２ｏに近い側を下流側とする。「供給縁２ｉと排出縁２ｏとの間を電解液の流通方向に二等分する」とは、両縁２ｉ，２ｏ間の距離Ｄ２を二等分することを意味する。図１Ａ，図１Ｂでは、距離Ｄ２の二等分線を二点鎖線で仮想的に示す。「一方の領域が他方の領域より長い」とは、以下を意味する。延長流路３０において上記二等分線よりも供給縁２ｉ側（上流側、図１Ａ，図１Ｂでは紙面下側）に配置される領域の長さと、上記二等分線よりも排出縁２ｏ側（下流側、図１Ａ，図１Ｂでは紙面上側）に配置される領域の長さとを比較する。この比較によって、一方の領域の長さが他方の領域の長さよりも長いことを意味する。【0066】
相対的に長い一方の領域が上流側の領域３Ｕである延長流路３０（例、後述の上流側延長流路３１ｕ）を備える形態は、上流側の領域３Ｕでは電極１２と電解液との接触面積を増大できて、電極１２が電池反応を良好に行える。下流側の領域３Ｄでは電解液の流通性に優れて、反応済の電解液を電極１２から排出し易い。相対的に長い一方の領域が下流側の領域３Ｄである延長流路３０（例、後述の下流側延長流路３１ｄ）を備える形態は、上流側の領域３Ｕでは電解液の流通性に優れて電解液を電極１２の下流側に拡散し易い。下流側の領域３Ｄでは電極１２と電解液との接触面積を増大できて、電極１２が電池反応を良好に行える。前者の上流側の領域３Ｕが相対的に長い延長流路３０と、後者の下流側の領域３Ｄが相対的に長い延長流路３０との双方を備える形態は、上述の双方の効果が得られて、電池反応の効率をより高め易い。【0067】
特に、本例のように、上流側の領域３Ｕが相対的に長い延長流路３０と下流側の領域３Ｄが相対的に長い延長流路３０とを隣り合って備える形態が好ましい。この形態は、相対的に長く、電極１２と電解液との接触面積を増大できる領域と、相対的に短く、電解液の流通性に優れる領域とが互い違いに隣り合って存在する。そのため、隣り合う延長流路３０，３０の一方では上流側の領域３Ｕで電極１２が電池反応を良好に行え、他方では下流側の領域３Ｄで電極１２が電池反応を良好に行えて、電解液の利用率を高められるからである。その結果、未反応の電解液の排出をより確実に低減できる。また、隣り合う延長流路３０，３０の一方では、下流側の領域３Ｄによって、両延長流路３０，３０の反応済の電解液を効率よく排出できるからである。【0068】
本例では、隣り合う二つの流路３，３（延長流路３０，３０）のうち、一方は、供給縁２ｉに開口すると共に排出縁２ｏに閉口する閉塞溝であって、下流側の領域３Ｄを相対的に長い一方の領域とする下流側延長流路３１ｄである。他方は排出縁２ｏに開口すると共に供給縁２ｉに閉口する閉塞溝であって、上流側の領域３Ｕを相対的に長い一方の領域とする上流側延長流路３１ｕである。各延長流路３１ｄ，３１ｕにおいて相対的に長い一方の領域は、蛇行溝３３を含み、相対的に短い他方の領域は直線溝３４を含む。本例は、延長流路３１ｄ，３１ｕが交互に並ぶ噛合形態である。また、本例は、供給縁２ｉ又は排出縁２ｏの延設方向にみると、蛇行溝３３と直線溝３４とが交互に並ぶ。【0069】
《流路の大きさ》流路３の長さ、溝幅、溝深さ、断面積等は適宜選択できる。本例では、各流路３における溝幅、溝深さ、断面積はその全長に亘って一様である。また、本例では、全ての流路３の長さ、溝幅、溝深さ、断面積が実質的に等しい。更に、本例では、隣り合う流路３，３間の間隔が実質的に等しい。このような双極板２Ａは、溝形状が単純になり易く、双極板２Ａの製造性に優れる。また、各流路３の溝幅、溝深さ、断面積が全長に亘って一様であっても、延長流路３０の長さが距離Ｄ２よりも長い。そのため、上述のように電極１２と電解液との接触面積を増大でき、電池反応を効率よく行える電池セル１Ａを構築できる。なお、断面積を一定にして、溝幅又は溝深さを変えることもできる（後述の実施形態８参照）。
【0070】
上述の溝幅とは、流路３の形状に沿った電解液の流れ方向に対して直交する方向の長さとする。例えば、直線溝３４は、直線溝３４の長手方向（図１Ｂでは上下方向）が電解液の流通方向（図１Ｂでは紙面下から上向きの方向）に平行するように設けられている。この場合、直線溝３４の溝幅ｗ３４とは、電解液の流通方向に直交する方向（図１Ｂでは左右方向）に沿った長さである（図１Ｂにおいて破線円内の拡大図参照）。又は、例えば、蛇行溝３３は、蛇行溝３３の形成方向が電解液の流通方向に非直交に交差するように設けられている。この場合、蛇行溝３３の溝幅ｗ３３とは、上記交差方向に直交する方向に沿った長さである（図１Ｂにおいて破線円内の拡大図参照）。溝深さｄとは、流路３の形状に沿った電解液の流れ方向に対して直交する平面で切断した断面において、双極板２Ａの厚さ方向に沿った大きさとする。図１Ｂの破線円の近くに、直線溝３４、蛇行溝３３のそれぞれについて、上記断面における溝深さｄを例示する。なお、流路３が電極１２に設けられている場合も同様である。【0071】
延長流路３０の長さは、例えば距離Ｄ２の１００％超１３０％以下、更に１００％超１１０％以下が挙げられる。【0072】
本例では、上流側延長流路３１ｕの下流側の領域３Ｄ、下流側延長流路３１ｄの上流側の領域３Ｕはいずれも直線溝３４で形成されており、両領域３Ｄ，３Ｕの長さはいずれも等しく、（１／２）×Ｄ２である。また、本例では、上流側延長流路３１ｕの上流側の領域３Ｕ、下流側延長流路３１ｄの下流側の領域３Ｄはいずれも蛇行溝３３を含み、両領域３Ｕ，３Ｄの長さはいずれも等しく、（１／２）×Ｄ２超である。なお、本例では、上流側延長流路３１ｕの上流側の領域３Ｕの一部、及び下流側延長流路３１ｄの下流側の領域３Ｄの一部に直線溝３４を含むが、蛇行溝３３のみとすることもできる。【0073】
《流路の断面形状》流路３の断面形状は適宜選択できる。例えば、断面形状は、長方形状や台形状、半円状、Ｖ字状、Ｕ字状等が挙げられる。断面形状とは、流路３の形状に沿った電解液の流れ方向に対して直交する平面で切断したときの形状である。
【0074】
《その他の流路》その他、双極板２Ａは、供給縁２ｉに沿って設けられる整流溝（図示せず）及び排出縁２ｏに沿って設けられる整流溝（図示せず）の少なくとも一方を備えてもよい。また、上述の閉塞溝は上記整流溝に開口する溝としてもよい。供給縁２ｉに沿った整流溝を備えると、供給縁２ｉの延設方向に沿って電解液を導入して、各流路３に均一的に電解液を導入し易い。排出縁２ｏに沿った整流溝を備えると、この整流溝に各流路３から反応済の電解液を集約できるため、各流路３から均一的に電解液を排出し易い。双極板２Ａに代えて、枠体４０に整流溝を備えることもできる。
【0075】
（双極板）本例の双極板２Ａは、上述のように枠体４０の窓部９から露出される内側領域に、複数の流路３と、各流路３を仕切る畝領域とを備える。流路３については上述の通りである。なお、流路３は上記内側領域にあればよいが、流路３の一部を枠体４０に覆われる周縁領域にも備えてもよい。
【0076】
畝領域は、電極１２に接して配置されて電極１２との間で電子の受け渡しを行うことに寄与する。また、畝領域は、電極１２において主として電池反応を行う領域を確保することに寄与する。更に、畝領域は、隣り合う流路３，３を仕切り、電解液の流通性を確保すること等にも寄与する。なお、電極１２において双極板２Ａの流路３に対向する領域は、主として電解液の供給・拡散機能や電解液の排出機能を有しつつ電池反応を行う。電極１２において畝領域に対向する領域は、主として電池反応を行う機能を有する。【0077】
畝領域は、流路３の形状に応じた形状を有し、特に限定されない。双極板２Ａの平面面積における流路３の開口面積は適宜選択できる。例えば、上記流路３の開口面積は、双極板２Ａの平面面積を１００％として５％以上５０％以下であると、電極１２における主として電池反応を行う領域を適切に確保して電池反応を良好に行いつつ、電解液の流通性にも優れる。【0078】
（流路の配置）本例のように双極板２Ａに流路３を備える場合には、以下のいずれかの形態が挙げられる。なお、電極１２に流路３を備える場合には、電極１２において双極板２Ａに対向する面に延長流路３０を含む流路３を備えるとよい。
（ａ）双極板２Ａの表裏面の一面に延長流路３０を含む流路３を備え、他面に流路３を備えていない形態。
（ｂ１）双極板２Ａの表裏面の一面に延長流路３０を含む流路３を備え、他面に流路３を備えるものの、延長流路３０を含まない形態。
（ｂ２）双極板２Ａの表裏の両面に延長流路３０を含む流路３を備える形態。
【0079】
上述のいずれの形態も、双極板２Ａにおいて延長流路３０を有する面に電極１２を配置して、単セル電池又は多セル電池に利用するとよい。【0080】
（構成材料）双極板２Ａの構成材料は、例えば有機複合材、いわゆる導電性プラスチック等が挙げられる。有機複合材は、例えば、炭素系材料や金属等の導電性材料と熱可塑性樹脂等の有機材とを含むものが挙げられる。双極板２Ａは、例えば公知の方法によって板状に成形すると共に、流路３を成形することが挙げられる。導電性プラスチックの成形方法は、例えば射出成型、プレス成型、真空成型等が挙げられる。平坦な平板材に切削加工等を行って、流路３を形成することもできる。
【0081】
（電極）電極１２は、正極電解液や負極電解液に含まれる活物質（イオン）が電池反応を行う反応場である。電極１２は、代表的には炭素材料の繊維集合体が挙げられる。炭素材料の繊維集合体は、例えば、カーボンフェルト、カーボンペーパー、カーボンクロス等が挙げられる。その他、公知の電極を利用してもよい。本例の電極１２は、流路３を有していないものを利用している。電極１２の大きさ（平面積、厚さ等）は、枠体４０の窓部９の大きさに応じて、適宜選択できる。
【0082】
（主要な効果）実施形態１の電池セル１Ａは、供給縁２ｉと排出縁２ｏとの間の距離Ｄ２よりも長い延長流路３０を備えており、延長流路３０は特許文献１に記載の直線状の溝に比較して長いことで、電極１２と電解液との接触面積を増大できる。そのため、実施形態１の電池セル１Ａは、上記直線状の溝が設けられた双極板を備える従来の電池セルに比較して、電解液を電池反応に効率よく利用でき、電解液が電池反応に利用されずに排出されることを低減し易い。かつ、実施形態１の電池セル１Ａは、延長流路３０を含む流路３を備えることで、電解液の流通性にも優れるため、未反応の電解液の供給及び反応済の電解液の排出の双方を良好に行える。このような実施形態１の電池セル１Ａは、ＲＦ電池に利用されることで、電池反応の効率の向上に寄与する。
【0083】
更に、本例の電池セル１Ａは、以下のことから、電池反応の効率の更なる向上に寄与する。【0084】
（Ａ）延長流路３０を含む流路３を双極板２Ａに備えるため、上記流路３を電極１２に備える場合に比較して、溝の成形を精度よく行い易い上に、長期に亘り、溝の形状を維持し易い。従って、長期に亘り延長流路３０を維持できる。【0085】
（Ｂ）延長流路３０における上流側の領域３Ｕと下流側の領域３Ｄとにおいて、一方の領域は他方の領域よりも長い。そのため、本例では、溝幅、溝深さ、断面積が延長流路３０の全長に亘って一様であるものの、相対的に長い一方の領域では、電極１２と電解液との接触面積を増大できる。【0086】
（Ｃ）下流側延長流路３１ｄと上流側延長流路３１ｕとの双方を備える。また、両延長流路３１ｄ，３１ｕを隣り合って備える。そのため、上流側延長流路３１ｕの上流側の領域３Ｕで電池反応を良好に行える。隣り合う下流側延長流路３１ｄの下流側の領域３Ｄでも電池反応を良好に行えて、電解液の利用率を高められる。従って、未反応の電解液の排出をより確実に低減できる。また、下流側延長流路３１ｄの下流側の領域３Ｄからの反応済の電解液を、隣り合う上流側延長流路３１ｕの下流側の領域３Ｄによって効率よく排出できる。【0087】
（Ｄ）両延長流路３１ｄ，３１ｕが閉塞溝である。そのため、電解液の供給と排出とを適切に行い易い上に、未反応の電解液が電極１２に供給されず排出されることを防止し易い。【0088】
（Ｅ）延長流路３０が蛇行溝３３を含む。そのため、直線溝３６，３７に比較して、電極１２のより広い範囲に電解液を拡散し易く、電極１２の利用率を高められる。【0089】
（Ｆ）延長流路３０が蛇行溝３３を含むと共に、直線溝３４を含む。そのため、蛇行溝３３を含む領域では電極１２と電解液との接触面積を増大でき、直線溝３４を含む領域では電解液の流通性に優れる。【0090】
その他、本例の電池セル１Ａは、下流側延長流路３１ｄと上流側延長流路３１ｕとにおいて、上流側の領域３Ｕと下流側の領域３Ｄとで溝の長さを調整できる。上記溝の長さを調整することで、電極１２と電解液との接触面積を容易に変更可能であり、流路３の設計の自由度が高い。【0091】
［その他の実施形態］以下、図２〜図７Ａ，図７Ｂを参照して、実施形態２〜８の電池セル１Ｂ〜１Ｈを説明する。以下の説明では、代表的に双極板２、電極１２と呼ぶことがある。
図２，図６は、流路３が分かり易いように電極１２と双極板２とを重ね合せずに離して示す分解斜視図である。
図７Ａ，図７Ｂは、電池セル１Ｇ，１Ｈを、電極１２と双極板２とを重ね合せた状態で、その積層方向に平行な平面（図２に示す切断線（ＶＩＩ）−（ＶＩＩ）参照）で切断した断面を示す。また、図７Ａ，図７Ｂは、双極板２の一面側のみを示し、他面側は省略する。なお、他面側の形状は一面側と同様な形状としてもよいし、異ならせてもよい。
【0092】
実施形態２〜８の電池セル１Ｂ〜１Ｈの基本的構成は実施形態１の電池セル１Ａと同様であり、電極１２と、電極１２と接触する双極板２とを備え、電極１２及び双極板２の一方又は双方に延長流路３０を含む流路３を備える。実施形態２〜８はいずれも、実施形態１と同様に、双極板２に、供給縁２ｉ及び排出縁２ｏの延設方向に並列して複数の流路３を備える。但し、実施形態２〜８は流路３の形状や配置状態等が実施形態１とは異なる。以下、実施形態２〜８において、実施形態１との相違点、又は実施形態２等との相違点を中心に説明し、実施形態１等と重複する構成及び効果等は詳細な説明を省略する。【0093】
［実施形態２］図２に示す実施形態２の電池セル１Ｂは、実施形態１と同様に、隣り合う流路３，３が延長流路３０，３０である。全ての流路３が双極板２Ｂに設けられ、電極１２に設けられていない。また、この電池セル１Ｂは、実施形態１と同様に、隣り合う延長流路３０，３０のうち、一方は、下流側の領域３Ｄが相対的に長い下流側延長流路３２ｄであり、他方は、上流側の領域３Ｕが相対的に長い上流側延長流路３２ｕである。更に、電池セル１Ｂは、実施形態１と同様に、一つの延長流路３０に備えられる両領域３Ｄ，３Ｕのうち、一方の領域は蛇行溝３３を含み、他方の領域は直線溝３４を含む。但し、各延長流路３２ｄ，３２ｕは、閉塞溝ではなく、供給縁２ｉ及び排出縁２ｏの双方に開口する連通溝である。下流側延長流路３２ｄでは、上流側に配置される直線溝３４の端部が供給縁２ｉに開口し、下流側に配置される蛇行溝３３の端部が排出縁２ｏに開口する。上流側延長流路３２ｕでは、上流側に配置される蛇行溝３３の端部が供給縁２ｉに開口し、下流側に配置される直線溝３４の端部が排出縁２ｏに開口する。
【0094】
実施形態２の電池セル１Ｂは、実施形態１と同様に、延長流路３０を備えるため、ＲＦ電池に利用されることで、電池反応の効率の向上に寄与する。本例の電池セル１Ｂは、下流側延長流路３２ｄと上流側延長流路３２ｕとの双方を備える。また、両延長流路３２ｄ，３２ｕを隣り合って備える。これらのことからも、実施形態１と同様に電池反応の効率の更なる向上に寄与する。【0095】
特に、実施形態２の電池セル１Ｂでは、下流側延長流路３２ｄ及び上流側延長流路３２ｕのいずれも連通溝である。そのため、供給縁２ｉから電解液を導入すると、下流側延長流路３２ｄでは上流側の領域３Ｕが電解液の流通性に優れることから、電極１２において下流側の領域３Ｄに配置される箇所に電解液を拡散し易く、電極１２が電池反応を良好に行える。上流側延長流路３２ｕでは上流側の領域３Ｕで電極１２が電池反応を良好に行え、下流側の領域３Ｄでは反応済の電解液を排出し易い。また、各延長流路３２ｄ，３２ｕは、連通溝であるものの、各延長流路３２ｄ，３２ｕにおける相対的に長い領域（ここでは主として蛇行溝３３）は電解液の流通に対してある程度の抵抗になる。そのため、各延長流路３２ｄ，３２ｕは、閉塞端を有さないものの、上述の供給側開口路や排出側開口路と同様に機能すると期待される。そのため、電池セル１Ｂは未反応の電解液の拡散、電池反応、反応済の電解液の排出という三過程を効率よく行えると期待される。更に、各延長流路３２ｄ，３２ｕが連通溝であれば、電解液中に不純物等が混入されていても不純物等を電極１２外に排出し易い。そのため、電池セル１Ｂは、不純物等が電極１２に付着して電極１２が目詰まりすること等を防止し易い。【0096】
［実施形態３］図３に示す実施形態３の電池セル１Ｃは、上述の実施形態２と同様に、全ての流路３が双極板２Ｃに設けられ、電極１２に設けられていない。また、この電池セル１Ｃは、実施形態２と同様に、相対的に長い下流側の領域３Ｄに蛇行溝３３を含み、上流側の領域３Ｕに直線溝３４を含む下流側延長流路３２ｄを備え、下流側延長流路３２ｄが連通溝である。但し、実施形態３の電池セル１Ｃは、上流側延長流路３２ｕを備えていない。電池セル１Ｃは、隣り合う流路３，３のうち、一方が延長流路３０（ここでは下流側延長流路３２ｄ）であり、他方が電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝３６である。本例の直線溝３６は、一端部が排出縁２ｏに開口すると共に他端部が供給縁２ｉに閉口する閉塞溝である。直線溝３６の他端部は供給縁２ｉの近くに配置されている。
【0097】
実施形態３の電池セル１Ｃは、実施形態１と同様に、延長流路３０を備えるため、ＲＦ電池に利用されることで、電池反応の効率の向上に寄与する。特に、実施形態３の電池セル１Ｃでは、延長流路３０（本例では下流側延長流路３２ｄ）と直線溝３６とが隣り合う。そのため、下流側延長流路３２ｄの下流側の領域３Ｄでは電極１２が電池反応を良好に行えると共に、反応済の電解液を隣り合う直線溝３６によって排出し易い。また、下流側延長流路３２ｄは、実施形態２と同様に連通溝であるものの、上述のように供給側開口路と同様に機能し、隣り合う直線溝３６は排出側開口路として機能すると期待される。このような電池セル１Ｃは未反応の電解液の拡散、電池反応、反応済の電解液の排出という三過程を効率よく行えると期待される。更に、下流側延長流路３２ｄが連通溝であれば、上述のように不純物等の付着による電極１２の目詰まり等を防止し易い。【0098】
［実施形態４］図４に示す実施形態４の電池セル１Ｄは、実施形態３に類似する。詳しくは、電池セル１Ｄは、双極板２Ｄに流路３が設けられ、隣り合う流路３，３のうち、一方が蛇行溝３３と直線溝３４とを含む延長流路３０であり、他方が電解液の流通方向に沿って直線状に設けられた直線溝３７である。但し、実施形態４の電池セル１Ｄでは、延長流路３０が下流側延長流路３２ｄ（図３）ではなく、相対的に長い一方の領域が上流側の領域３Ｕである上流側延長流路３２ｕである。直線溝３７は、その一端部が供給縁２ｉに開口すると共に他端部が排出縁２ｏに閉口する閉塞溝である。いわば、電池セル１Ｄは、実施形態３の電池セル１Ｃに備えられる双極板２Ｃに対して、供給縁２ｉと排出縁２ｏとを逆にした形態である。なお、本例の直線溝３７の他端部は、排出縁２ｏの近くに配置されている。
【0099】
実施形態４の電池セル１Ｄは、実施形態１と同様に、延長流路３０を備えるため、ＲＦ電池に利用されることで、電池反応の効率の向上に寄与する。特に、実施形態４の電池セル１Ｄでは、延長流路３０（本例では上流側延長流路３２ｕ）と直線溝３７とが隣り合う。そのため、上流側延長流路３２ｕの上流側の領域３Ｕでは電極１２が電池反応を良好に行える。また、上流側延長流路３２ｕの下流側の領域３Ｄに加えて、隣り合う直線溝３７からも反応済の電解液を排出できる。更に、上流側延長流路３２ｕは、実施形態２と同様に連通溝であるものの、上述のように排出側開口路と同様に機能し、隣り合う直線溝３７は供給側開口路として機能すると期待される。このような電池セル１Ｄは未反応の電解液の拡散、電池反応、反応済の電解液の排出という三過程を効率よく行えると期待される。更に、上流側延長流路３２ｕが連通溝であれば、上述のように不純物等の付着による電極１２の目詰まり等を防止し易い。【0100】
［実施形態５］図５に示す実施形態５の電池セル１Ｅは、実施形態３に類似する。詳しくは、電池セル１Ｅは、双極板２Ｅに流路３が設けられ、隣り合う流路３，３のうち、一方が下流側延長流路３２ｄであり、他方が直線溝３６である。但し、実施形態５の電池セル１Ｅでは、下流側延長流路３２ｄの上流側の領域３Ｕに直線溝３４を含むものの、相対的に長い下流側の領域３Ｄは、蛇行溝３３ではなく、戻り溝３５を備える。以下、戻り溝３５を詳細に説明する。
【0101】
戻り溝３５は、電解液の流通方向に沿って電解液を流す部分（以下、順行部３５０と呼ぶ）と、電解液の流通方向とは逆方向に電解液を流す部分（以下、逆行部３５１と呼ぶ）と、逆方向から流通方向に戻して電解液を流す部分（以下、再順行部３５２と呼ぶ）とを有する。いわば戻り溝３５は、電解液の流通方向に対して進退するように形成された形状の溝である。本例の戻り溝３５は、電解液の流通方向に実質的に平行に設けられた三つの部分（順行部３５０、逆行部３５１、再順行部３５２）と、上記流通方向に実質的に直交するように設けられた部分とを備える矩形波状である。本例の逆行部３５１では電解液の流通方向とは真逆の方向、つまり図５の紙面上から下向きに電解液が流れる。戻り溝３５の形状は適宜変更できる。例えば、戻り溝３５をＮ字状とし、逆行部３５１を電解液の流通方向に非直交に交差するように設けることが挙げられる。この場合、逆行部３５１では、図５の紙面上から斜め下向きに電解液が流れる。このように「戻り溝３５における電解液の流通方向とは逆方向」とは、電解液の流通方向とは真逆である場合の他、電解液の流通方向に対して概ね逆向きである場合も含む。【0102】
戻り溝３５を含む延長流路３０は、戻り溝３５に沿って電解液が流れることで電極１２のより広い範囲に電解液を拡散し易く、電極１２の利用率を高め易い。また、戻り溝３５を含む延長流路３０では、戻り溝３５の振幅が大きいほど、又は逆行部３５１及び再順行部３５２の組数が多いほど、又は一つの延長流路３０に対して戻り溝３５が占める割合が大きいほど、電極１２と電解液との接触面積を増大し易い。上記割合については、上述の蛇行溝３３に関する占有割合と同様である。一方、戻り溝３５の振幅がある程度小さかったり、上記組数がある程度少なかったりすれば、双極板２Ｅにおける流路３の個数を多くし易い点で上記接触面積を増大し易い。上記組数がある程度少なかったり、上述の占有割合がある程度小さかったりすると、電解液の流通性に優れる。戻り溝３５の振幅、上記組数、上記占有割合等は、上記接触面積と、電解液の流通性とを考慮して選択するとよい。図５の振幅、上記組数、上記占有割合は例示であり、適宜変更できる。【0103】
実施形態５の電池セル１Ｅは、上述の実施形態３と同様な効果を奏する（詳細は省略する）。特に、実施形態５の電池セル１Ｅは、戻り溝３５を備えるため、電解液がその流通方向とは逆方向に流れた後、再び上記流通方向に沿って流れる。その結果、電解液が電池反応に利用されずに電極１２から排出されることを低減し易い。このような実施形態５の電池セル１Ｅは、電池反応の効率の更なる向上に寄与する。【0104】
［実施形態６］図６に示す実施形態６の電池セル１Ｆは、実施形態１と同様に、隣り合う流路３，３が延長流路３０，３０である。また、この電池セル１Ｆは、上述の実施形態２と同様に、蛇行溝３３と直線溝３４とを含むと共に連通溝からなる下流側延長流路３２ｄと上流側延長流路３２ｕとを備える。両延長流路３２ｄ，３２ｕは電極１２Ｆと双極板２Ｆとの積層方向からみた平面視で隣り合う。但し、実施形態６の電池セル１Ｆでは、延長流路３０が双極板２と電極１２とのそれぞれ設けられている。本例の電池セル１Ｆは、隣り合う一方の延長流路３０（本例では上流側延長流路３２ｕ）が電極１２Ｆに設けられ、他方の延長流路３０（本例では下流側延長流路３２ｄ）が双極板２Ｆに設けられている。いわば、電池セル１Ｆは、実施形態２の電池セル１Ｂに備えられる双極板２から上流側延長流路３２ｕを削除して電極１２に設け、下流側延長流路３２ｄを双極板２に残した形態である。
【0105】
本例の双極板２Ｆは、複数の下流側延長流路３２ｄを備える。各下流側延長流路３２ｄは、双極板２Ｆの排出縁２ｏの延設方向に離間して配置される。一方、本例の電極１２Ｆは、複数の上流側延長流路３２ｕを備える。各上流側延長流路３２ｕは、電極１２Ｆの供給縁１２ｉの延設方向に離間して配置される。このような双極板２Ｆと電極１２Ｆとを重ね合せた状態において、双極板２Ｆの下流側延長流路３２ｄと、電極１２Ｆの上流側延長流路３２ｕとが上述の平面視で隣り合うように、各延長流路３２ｄ，３２ｕの形成位置が調整されている。図６では、双極板２Ｆにおいて、電極１２Ｆの上流側延長流路３２ｕが配置される位置を二点鎖線で仮想的に示す。【0106】
電極１２Ｆの延長流路３０における上流側の領域３Ｕ，下流側の領域３Ｄは、双極板２Ｆの延長流路３０における上流側の領域３Ｕ，下流側の領域３Ｄと同様にしてとる。即ち、電極１２Ｆの供給縁１２ｉと排出縁１２ｏとの間において、電解液の流通方向に沿った最短距離（距離Ｄ１２）をとり、更に距離Ｄ１２の二等分線をとる。電極１２Ｆの延長流路３０において、上記二等分線から供給縁１２ｉ側に配置される領域を上流側の領域３Ｕ、上記二等分線から排出縁１２ｏ側に配置される領域を下流側の領域３Ｄとする。【0107】
実施形態６の電池セル１Ｆは、上述の実施形態２と同様な効果を奏する（詳細は省略する）。特に、実施形態６の電池セル１Ｆでは、隣り合う延長流路３０，３０の一方を電極１２Ｆに備え、他方を双極板２Ｆに備えることで、電極１２Ｆにおいて双極板２Ｆの流路３と電極１２Ｆの流路３との間に電解液が供給され易い。このような電池セル１Ｆは、電極１２Ｆが電解液により効率的に接触できるため、電池反応の効率の更なる向上に寄与する。【0108】
［実施形態７］図７Ａに示す実施形態７の電池セル１Ｇは、上述の実施形態２の電池セル１Ｂに対して、電極１２の構造が異なる。電池セル１Ｇに備えられる電極１２Ｇは、その全体に亘って一様な密度を有するのではなく、密度が部分的に異なり、密度が相対的に高い緻密部１２０と密度が相対的に低い疎部１２２とを備える。緻密部１２０の空隙率は疎部１２２の空隙率よりも小さい。例えば緻密部１２０の空隙率は７０体積％以下が挙げられる。疎部１２２の空隙率は７０体積％超が挙げられる。電極１２Ｇが双極板２に配置された状態において、緻密部１２０が延長流路３０において相対的に長い一方の領域に配置され、疎部１２２が他方の領域に配置されるように、電極１２Ｇが設けられている。このような電極１２Ｇを備える実施形態７の電池セル１Ｇは、相対的に長い一方の領域における電極１２Ｇの密度が他方の領域における電極１２Ｇの密度よりも大きい。
【0109】
図７Ａでは、双極板２Ｂに設けられた下流側延長流路３２ｄにおいて、相対的に長い下流側の領域３Ｄ（ここでは蛇行溝３３を含む領域）に電極１２Ｇの緻密部１２０が配置され、上流側の領域３Ｕ（ここでは直線溝３４を含む領域）に疎部１２２が配置された状態を例示する。下流側延長流路３２ｄに隣り合う上流側延長流路３２ｕでは、上流側の領域３Ｕに緻密部１２０が配置され、下流側の領域３Ｄに疎部１２２が配置される（図示せず）。【0110】
実施形態７の電池セル１Ｇは、実施形態２と同様な効果を奏する（詳細は省略する）。特に、実施形態７の電池セル１Ｇは、緻密部１２０を含む電極１２Ｇを備え、双極板２Ｂに設けられた延長流路３０における相対的に長い領域に緻密部１２０が配置される。このような実施形態７の電池セル１Ｇは、双極板２Ｂの延長流路３０と電極１２Ｇの緻密部１２０との双方によって、電極１２と電解液との接触面積を更に増大でき、電池反応をより良好に行える。そのため、電池セル１Ｇは、電池反応の効率の更なる向上に寄与する。また、実施形態７の電池セル１Ｇは、延長流路３０と電極１２の密度との双方を調整可能であり、上記接触面積の増大に対して設計の自由度が高い。【0111】
［実施形態８］図７Ｂに示す実施形態８の電池セル１Ｈは、上述の実施形態２の電池セル１Ｂに対して、延長流路３０の断面積が異なる。ここで、上述の実施形態１〜７の電池セル１Ａ〜１Ｇでは、延長流路３０の全長に亘って溝幅、溝深さが一様であり、断面積も一様である。これに対し、例えば、延長流路３０の全長に亘って断面積を一定とすると共に、溝幅を増加すること又は溝深さを低減することができる（図示せず）。断面積が一定であることで、電極１２において電池反応を特に促進させたい領域での電解液の流通量の変動が小さく又は実質的に無く、電池反応を効率よく促進できる。又は、例えば、下流側延長流路３２ｄ及び上流側延長流路３２ｕの少なくとも一方について、延長流路３０の形状に沿った電解液の流れ方向に対して垂直な平面で切断した断面において溝幅や溝深さを変更して、断面積を変化させてもよい。
【0112】
例えば、図７Ｂに示すように双極板２Ｈに設けられた下流側延長流路３２ｄにおいて溝幅を一定とし、供給縁２ｉ側（上流側）から排出縁２ｏ側（下流側）に向かうにつれて溝深さを減少させて、供給縁２ｉ側から排出縁２ｏ側に向かうにつれて断面積が減少する形態が挙げられる。又は、例えば、下流側延長流路３２ｄに隣り合う上流側延長流路３２ｕ（図示せず）において溝幅を一定とし、供給縁２ｉ側（上流側）から排出縁２ｏ側（下流側）に向かうにつれて溝深さを増大させて、供給縁２ｉ側から排出縁２ｏ側に向かうにつれて断面積が増大する形態が挙げられる。いずれの形態も、溝幅が一定であるため、溝深さが最小深さである部分の断面積が最小値をとり、溝深さが最大深さである部分の断面積が最大値をとる。その他、溝深さを一定とし、溝幅を減少又は増大させたり、溝深さ及び溝幅の双方を減少又は増大させたりしてもよい。【0113】
延長流路３０の断面積を変化させる場合、上述の断面において断面積の変動量が断面積の平均に対して±２０％以内であることが好ましい。断面積の平均とは、一つの延長流路３０についての平均である。複数の延長流路３０を備える場合には、延長流路３０ごとに断面積の平均を求める。一つの延長流路３０において、断面積の平均に対して±２０％以内であるとは、この延長流路３０の断面積の最小値が上記平均の−２０％以内を満たし、断面積の最大値が上記平均の＋２０％以内を満たすことをいう。各延長流路３０の断面積の平均は、例えば、以下のように求めることが挙げられる。市販の三次元測定機等を用いて、各延長流路３０の三次元形状をとり、各延長流路３０の全長に亘って上述の断面における断面積をとり、その平均を求めることが挙げられる。簡易的には、各延長流路３０の全長に亘って溝空間の体積を求め、この体積を各延長流路３０の長さ（上述の中心軸に沿った長さ）で除することが挙げられる。【0114】
本例のように延長流路３０の断面積の変動量が断面積の平均に対して±２０％以内であれば、電解液の流通量の変動が小さい。そのため、流通量の変動に起因する電池反応の不均一を低減し易く、電池反応を安定して行える。また、断面積の変動量が断面積の平均に対して±２０％以内において、流路３の開口面積や溝幅、溝深さ等を変更すれば、電極１２と電解液との接触面積を更に増大でき、流路３の設計の自由度を高められる。一方、断面積の変動量が小さいほど上述の電池反応の不均一を低減し易い。断面積の変動量を断面積の平均に対して±１５％以内、更に±１０％以内、±５％以内としてもよい。なお、上述の実施形態１〜７の電池セル１Ａ〜１Ｇでは、延長流路３０の断面積の変動量が実質的にゼロである。このような電池セル１Ａ〜１Ｇは、上記変動量がゼロ超である場合に比較して、上述の電池反応の不均一が生じ難い上に、電解液の流通性にも優れる。【0115】
更に、本例の延長流路３０（図７Ｂでは下流側延長流路３２ｄ）は、上記断面における平均深さをｄＡとし、平均幅をｗＡとし、平均幅ｗＡに対する平均深さｄＡの比をｄＡ／ｗＡとすると、以下を満たす。相対的に長い一方の領域（図７Ｂでは蛇行溝３３を含む下流側の領域３Ｄ）における上記比ｄＡ／ｗＡが他方の領域（図７Ｂでは上流側の領域３Ｕ）における上記比ｄＡ／ｗＡよりも小さい。【0116】
延長流路３０の各領域３Ｄ，３Ｕにおける平均深さｄＡ、平均幅ｗＡは、各領域３Ｄ，３Ｕの全長に亘って溝幅、溝深さをそれぞれ測定し、溝深さの平均、溝幅の平均を求めることが挙げられる。市販の三次元測定機等を用いると、延長流路３０の全長や各領域３Ｄ，３Ｕの全長に亘って溝深さや溝幅を容易に求められる。簡易的には、各延長流路３０の平均幅ｗＡは、各延長流路３０の平面面積を各延長流路３０の長さ（上述の中心軸に沿った長さ）で除することで求めることが挙げられる。上記平面面積とは、各延長流路３０が設けられた双極板２の表面又は電極１２の表面に直交する方向から各延長流路３０を平面視したときの合計面積である。また、簡易的には、各延長流路３０の平均深さｄＡは、各延長流路３０における以下の平面面積ＳＡを各延長流路３０の長さ（上述の中心軸に沿った長さ）で除することで求めることが挙げられる。一つの延長流路３０における平面面積ＳＡは、この延長流路３０の中心軸に沿って溝の深さ方向に平行な平面で双極板２を切断したときの溝の縦断面積に相当する。従って、上記平面面積ＳＡは、上記溝の縦断面積に相当する面積を求めればよい。【0117】
その他、簡易的には、例えば、各延長流路３０の幅が一端側から他端側に向かって連続的に増加又は減少している場合、平均幅ｗＡは、各延長流路３０の最大幅と最小幅との平均とすることが挙げられる。また、例えば、各延長流路３０の深さが一端側から他端側に向かって連続的に増加又は減少している場合、平均深さｄＡは、各延長流路３０の最大深さと最小深さとの平均とすることが挙げられる。【0118】
溝幅や溝深さは、上述の断面積の変動量が断面積の平均に対して±２０％以内を満たす範囲で調整することが好ましい。なお、溝幅、溝深さについては上述の通りである。【0119】
図７Ｂに示す下流側延長流路３２ｄでは、溝深さが上流側から下流側に向かうにつれて減少している。供給縁２ｉ側の溝深さｄｉが最大深さであり、排出縁２ｏ側の溝深さｄｏが最小深さである。この下流側延長流路３２ｄの全長に亘って断面積が実質的に一定であれば、下流側の領域３Ｄにおける比ｄＡ／ｗＡは上流側の領域３Ｕの比ｄＡ／ｗＡよりも小さくなる。このような下流側の領域３Ｄは、上流側の領域３Ｕよりも相対的に浅く広幅であり、開口面積が大きい溝といえる。【0120】
実施形態８の電池セル１Ｈは、延長流路３０において相対的に長い一方の領域に相対的に浅く、大きな開口面積を有する溝を含む。このような電池セル１Ｈは、上記一方の領域では電極１２と電解液との接触面積をより増大できる上に電極１２に電解液を拡散し易く、電池反応の効率の更なる向上に寄与する。本例では、双極板２Ｈに延長流路３０を備え、上記一方の領域では上記の大きな開口面積を有する開口部から電極１２に電解液を良好に供給でき、電極１２に電解液を拡散し易い。なお、電極１２に延長流路３０を備える場合には、電極１２における上記の一方の領域では、電極１２の厚さ方向に対する流路の形成割合が小さい。そのため、電池反応を行う領域を大きく確保し易く、上記の浅い溝の周囲に電解液を良好に拡散できる。【0121】
［組合わせ例］上述の実施形態１〜８の構成は例示であり、以下のような組み合わせが考えられる。
（１）流路３を双極板２のみに備える場合
〈ａ〉隣り合う流路３，３の双方が延長流路３０，３０である。
〈ｂ〉隣り合う流路３，３の一方が延長流路３０であり、他方がその他の流路（例、直線溝３６，３７等）である。
上記〈ａ〉，〈ｂ〉のいずれの場合も、一つの延長流路３０について、［１］（閉塞溝、連通溝）から選択される一つ、［２］（蛇行溝３３、戻り溝３５）から選択される一つ、［３］（上流側の領域が長い、下流側の領域が長い）から選択される一つ、という三つの選択肢を組み合わせた構成をとり得る。
上述の実施形態１，２は上記〈ａ〉の例示であり、実施形態３，４，５は上記〈ｂ〉の例示であるが、［１］〜［３］の組み合わせを変更できる。
例えば、実施形態１〜４において蛇行溝３３を戻り溝３５に変更したり、蛇行溝３３と戻り溝３５とが混在したりする等の変更が可能である。混在の一例として、実施形態１，２において一方の延長流路３０に蛇行溝３３を含み、他方の延長流路３０に戻り溝３５を含むことが挙げられる。
【0122】
（２）流路３を電極１２のみに備える場合上述（１）双極板２のみに備える場合と同様であり、双極板２を電極１２に代えて適用できる。なお、この場合、上記積層方向からみた平面視で隣り合う二つの流路３，３とは、電極１２の厚さ方向からみた平面視で隣り合う二つの流路３，３に相当する。
【0123】
（３）流路３を双極板２と電極１２との双方に備える場合例えば、上述（１）双極板２のみに備える場合と同様に、隣り合う流路３，３の一方を双極板２に備え、他方を電極１２に備えることが挙げられる。隣り合う流路３，３の少なくとも一方は延長流路３０とする。
又は、例えば、上述（１），（２）と同様に、隣り合う流路３，３を双極板２に備えると共に、電極１２にも備えることが挙げられる。隣り合う流路３，３の少なくとも一方は延長流路３０とする。
【0124】
＜セルフレーム、電池セル、セルスタック、ＲＦ電池＞主に、図８，図９を参照して、セルフレーム４、電池セル１、実施形態のセルスタック５、実施形態のＲＦ電池１０を説明する。
図８では、双極板２として、実施形態２で説明した双極板２Ｂを例示する。
図９の正極タンク１６内及び負極タンク１７内に示すイオンは、各極の電解液中に含むイオン種の一例を示す。図９において実線矢印は充電、破線矢印は放電を意味する。
【0125】
（概要）セルフレーム４は、双極板２と、双極板２の外周に設けられる枠体４０とを備える。双極板２の詳細は、上述の双極板２Ａ〜２Ｈの通りである。
電池セル１は、代表的には、正極電解液が供給される正極電極１４（電極１２の一例）と、負極電解液が供給される負極電極１５（電極１２の別例）と、正極電極１４，負極電極１５間に介在される隔膜１１と、隔膜１１を挟む正極電極１４及び負極電極１５を更に挟む一組のセルフレーム４，４とによって構築される。一方のセルフレーム４の双極板２と、正極電極１４と、隔膜１１の一面とで正極セルをなす。他方のセルフレーム４の双極板２と、負極電極１５と、隔膜１１の他面とで負極セルをなす。一つの電池セル１は、正極セルと負極セルとを一組備える。
【0128】
上述の実施形態１〜８の電池セル１Ａ〜１Ｈは、正極セル又は負極セルという片極セルにも、一つの双極板２の一面に正極電極１４を備え、他面に負極電極１５を備える双極セルにも利用できる。単セル電池では、正極セルと負極セルとを一組備える。多セル電池では、積層方向の各端部に片極セルを備え、積層方向の中間部に両極セルを一つ以上備える。双極板２に延長流路３０を備える場合、上述の（流路の配置）で示した形態（ａ）、（ｂ１）、（ｂ２）のいずれも片極セル、双極セルに利用できる。双極セルには上述の形態（ｂ２）を利用することが好ましい。双極板２の両面に延長流路３０を備えることで、正極セル及び負極セルの双方において電極１２と電解液との接触面積を増大できつつ、電解液の流通性に優れるからである。単セル電池を構成する正極セル及び負極セル、多セル電池では少なくとも一組の正極セル及び負極セル、好ましくは全ての組の正極セル及び負極セルにおいて延長流路３０を含む流路３の仕様（形状や大きさ、個数、形成位置等）が実質的に等しい形態が挙げられる。この形態は、正極及び負極での電池反応の状態や電解液の流通状態等を等しくし易い。双極板２に延長流路３０を備える場合、延長流路３０が設けられた面に電極１２を配置する。電極１２は、延長流路３０を有する電極１２Ｆ，粗密な電極１２Ｇ等としてもよい。【0129】
電池セル１は、正極セル及び負極セルの少なくとも一方に、好ましくは双方に実施形態１〜８の電池セル１Ａ〜１Ｈ（いずれでもよい）を有する。実施形態のセルスタック５は、片極セル及び双極セルの少なくとも一方に、好ましくは双方に実施形態１〜８の電池セル１Ａ〜１Ｈ（いずれでもよい）を有する。実施形態のＲＦ電池１０は、単セル電池であれば、正極セル及び負極セルの少なくとも一方に、好ましくは双方に実施形態１〜８の電池セル１Ａ〜１Ｈ（いずれでもよい）を有する。ＲＦ電池１０が多セル電池であれば実施形態のセルスタック５を有する。以下、セルフレーム４、セルスタック５、ＲＦ電池１０を順に説明する。【0130】
（セルフレーム）セルフレーム４は、上述のように双極板２と枠体４０とを備えて、電極１２を収納すると共に電解液を流通する空間を形成する。単セル電池では、一組のセルフレーム４，４を備える。多セル電池では、複数組のセルフレーム４を備える。
【0131】
枠体４０は、双極板２を支持する。また、枠体４０は、双極板２上に配置される電極１２への電解液の供給、電極１２からの電解液の排出に利用される枠部材である。図８では、枠体４０として、中央部に長方形の窓部９を有する長方形の枠を例示する。枠体４０には電解液の供給路及び排出路が設けられる。供給路は、給液孔（正極では４４ｉ，負極では４５ｉ）と、給液孔から窓部９に至るスリット等とを備える。排出路は、排液孔（正極では４４ｏ，負極では４５ｏ）と、窓部９から排液孔に至るスリット等とを備える。枠体４０における上記供給路に繋がる内周縁に接するように双極板２の供給縁２ｉ（図１Ａ等）が配置される。また、枠体４０における上記排出路に繋がる内周縁に接するように双極板２の排出縁２ｏ（図１Ａ等）が配置される。【0132】
枠体４０は、例えば、枠体４０の厚さ方向に分割される一対の枠体片を備え、双極板２の周縁領域を双極板２の表裏から枠体片間に挟んで支持する形態等が挙げられる。双極板２を挟んだ一対の枠体片は適宜接合する。この場合、双極板２の周縁領域は、枠体片の内周縁近傍の領域に覆われる。双極板２のその他の領域（内側領域）は、窓部９から露出される。枠体４０は、代表的には、電解液に対する耐性、電気絶縁性に優れる樹脂等で構成される。【0133】
（隔膜）隔膜１１は、正極電極１４，負極電極１５間を分離すると共に所定のイオンを透過する部材である。例えば、隔膜１１は、イオン交換膜、多孔質膜等を利用できる。
【0134】
（セルスタック）セルスタック５は、図８，図９に示すように、セルフレーム４（双極板２）と、正極電極１４と、隔膜１１と、負極電極１５とが順に複数積層された積層体と、積層体を挟む一対のエンドプレート５２，５２と、エンドプレート５２，５２間を繋ぐ締結部材とを備える。締結部材は、長ボルト等の連結材５４及びナット等が挙げられる。締結部材によってエンドプレート５２，５２間が締め付けられると、上記積層体は、その積層方向の締付力によって積層状態が保持される。
【0135】
セルスタック５は、所定数の電池セル１をサブセルスタック５Ｓとし、複数のサブセルスタック５Ｓを積層した形態で利用されることがある。サブセルスタック５Ｓやセルスタック５における電池セル１の積層方向の両端に位置するセルフレーム４には、双極板２と銅等からなる金属板とを積層した集電部を備えるものを利用できる。
隣り合う枠体４０，４０間にはシール部材が配置され、上記積層体を液密に保持する。
【0136】
（ＲＦ電池）ＲＦ電池１０は、図９に示すように、電池セル１又はセルスタック５と、電池セル１又はセルスタック５に電解液を循環供給する循環機構とを備える。代表的には、ＲＦ電池１０は、交流／直流変換器や変電設備等を介して、発電部７と、電力系統や需要家等の負荷８とに接続され、発電部７を電力供給源として充電を行い、負荷８を電力提供対象として放電を行う。発電部７は、例えば、太陽光発電機、風力発電機、その他一般の発電所等が挙げられる。電池セル１及びセルスタック５については、上述の通りである。以下、循環機構の概略を説明する。
【0137】
循環機構は、正極タンク１６と、負極タンク１７と、配管１６２，１６４，１７２，１７４と、ポンプ１６０，１７０とを備える。正極タンク１６は、正極電極１４に循環供給する正極電解液を貯留する。負極タンク１７は、負極電極１５に循環供給する負極電解液を貯留する。配管１６２，１６４は、正極タンク１６と電池セル１又はセルスタック５間を接続する。配管１７２，１７４は、負極タンク１７と電池セル１又はセルスタック５間を接続する。配管１６２，１６４，１７２，１７４はそれぞれ、積層された複数のセルフレーム４の給液孔４４ｉ，４５ｉ及び排液孔４４ｏ，４５ｏによって形成される電解液の流通管路等に接続されて、各極の電解液の循環経路を構築する。ポンプ１６０，１７０は、電池セル１又はセルスタック５への供給側の配管１６２，１７２に設けられる。【0138】
（電解液）電解液は、正負の活物質をバナジウムイオンとするもの（特許文献１）、正極活物質をマンガンイオン、負極活物質をチタンイオンとするもの、その他、公知の組成のものが利用できる。
【0139】
（主要な効果）実施形態のセルスタック５は、延長流路３０を備える実施形態１〜８の電池セル１Ａ〜１Ｈ（いずれでもよい）を有するため、ＲＦ電池１０に利用されることで、電池反応の効率の向上に寄与する。実施形態のＲＦ電池１０は、延長流路３０を備える実施形態１〜８の電池セル１Ａ〜１Ｈ（いずれでもよい）又は実施形態のセルスタック５を有するため、電池反応の効率を向上できる。
【0140】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。【0141】
例えば、実施形態１の電池セル１Ａ等に対して、以下の少なくとも一つの変更が可能である。（変形例１）双極板２における枠体４０の窓部９から露出される内側領域の平面形状を変更する。
例えば、楕円やレーストラック状等といった少なくとも一部に曲線を含む形状や、六角形や八角形等といった多角形状等が挙げられる。上記内側領域の周縁のうち、対向位置にある部分を供給縁２ｉと排出縁２ｏとすることが挙げられる。例えば、上記内側領域が楕円状であり、上記内側領域における対向位置にある楕円弧を供給縁２ｉ，排出縁２ｏとすることが挙げられる。この場合に、上記楕円の短軸方向を電解液の流通方向に平行な方向とし、電解液の流通方向に沿って延長流路３０が設けられ、更に複数の延長流路３０が長軸方向に並列に設けられた形態では、各延長流路３０に対する距離Ｄ２は、流路３の形成位置が短軸から離れるほど短くなる。
【0142】
（変形例２）複数の下流側延長流路３１ｄ（又は３２ｄ）と、複数の上流側延長流路３１ｕ（又は３２ｕ）とを備え、両者が交互に並ばない部分を含む。例えば、複数の下流側延長流路３１ｄの群と、複数の上流側延長流路３１ｕの群とが交互に並ぶ形態等が挙げられる。
【0143】
（変形例３）流路３として、供給縁２ｉ及び排出縁２ｏの双方に開口しない完全閉塞溝を備える。完全閉塞溝の一端部が供給縁２ｉ又は排出縁２ｏの近くに設けられていれば、上述の供給側開口路又は排出側開口路と同様な機能を有し易い。延長流路３０が完全閉塞溝であるものを備えることもできる。
【符号の説明】
【0144】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ 電池セル１２，１２Ｆ，１２Ｇ 電極
１２ｉ 供給縁、１２ｏ 排出縁、１２０ 緻密部、１２２ 疎部
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｈ 双極板
２ｉ 供給縁、２ｏ 排出縁
３ 流路
３Ｕ 上流側の領域、３Ｄ 下流側の領域
３０ 延長流路
３１ｕ，３２ｕ 上流側延長流路
３１ｄ，３２ｄ 下流側延長流路
３３ 蛇行溝、３４ 直線溝
３５ 戻り溝、３５０ 順行部、３５１ 逆行部、３５２ 再順行部
３６，３７ 直線溝
１０ レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
１１ 隔膜、１４ 正極電極、１５ 負極電極
１６ 正極タンク、１７ 負極タンク、１６０，１７０ ポンプ
１６２，１６４，１７２，１７４ 配管
４ セルフレーム
４０ 枠体、４４ｉ，４５ｉ 給液孔、４４ｏ，４５ｏ 排液孔
５ セルスタック
５Ｓ サブセルスタック、５２ エンドプレート、５４ 連結材
７ 発電部、８ 負荷
９ 窓部
【要約】
電極と、前記電極と接触する双極板とを備える電池セルであって、前記電極及び前記双極板の一方又は双方に、電解液の供給縁側から排出縁側に向かって連続して設けられる一つ以上の流路を備え、前記流路は、前記供給縁と前記排出縁との間の距離よりも長い延長流路を含み、前記電極と前記双極板との積層方向からみた平面視で隣り合う二つの前記流路のうち、少なくとも一方は前記延長流路である電池セル。