特許 7643160 レドックスフロー電池およびレドックスフロー電池の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-03

(45)【発行日】2025-03-11

(54)【発明の名称】レドックスフロー電池およびレドックスフロー電池の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/18 20060101AFI20250304BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20250304BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20250304BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20250304BHJP

【ＦＩ】

H01M8/18

H01M8/04 Z

H01M8/04537

H01M8/04858

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021071955

(22)【出願日】2021-04-21

(65)【公開番号】P2022166622

(43)【公開日】2022-11-02

【審査請求日】2024-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(74)【代理人】

【識別番号】100157277

【弁理士】

【氏名又は名称】板倉 幸恵

(74)【代理人】

【識別番号】100182718

【弁理士】

【氏名又は名称】木崎 誠司

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 等

(72)【発明者】

【氏名】藏薗 功一

【審査官】山本 雄一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０２６６５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００２－５０２１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７４５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２５７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０７５００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／００－ ８／２４９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レドックスフロー電池であって、
電解液を貯留している電解液タンクと、
電解液タンクから供給された電解液を用いて充電および放電を行う第１電池セルと、
前記第１電池セルから排出された電解液を用いて充電および放電を行う第２電池セルと、
前記第１電池セルと、前記第２電池セルと、前記電解液タンクとの間で、電解液を循環させるポンプと、
前記第１電池セルに供給される電解液の起電力を測定することで、前記第１電池セルの充電状態を取得する第１モニターセルと、
前記第２電池セルに供給される電解液の起電力を測定することで、前記第２電池セルの充電状態を取得する第２モニターセルと、
前記第１モニターセルにより取得された前記第１電池セルの充電状態と、前記第２モニターセルにより取得された前記第２電池セルの充電状態とを用いて、前記第１電池セルと前記第２電池セルとのそれぞれにおける充電電流と放電電流との少なくとも一方を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１電池セルの充電状態と前記第２電池セルの充電状態とから求められる、前記第１電池セルと前記第２電池セルとのそれぞれの充電電圧または放電電圧が１．５５Ｖ以下になるように、充電電流と放電電流との少なくとも一方を制御する、レドックスフロー電池。

【請求項2】

請求項１に記載のレドックスフロー電池であって、
前記第１モニターセルは、前記第１電池セルの前記充電状態としての第１電圧を検出し、
前記第２モニターセルは、前記第２電池セルの前記充電状態としての第２電圧を検出し、
前記制御部は、
前記第１電圧から前記第２電圧を差し引いた電圧差と、前記第１電池セルの充電電流Ｉまたは放電電流Ｉと、を用いて、前記第１電池セルの抵抗値Ｒを算出し、
算出した抵抗値Ｒを用いて、下記関係式（１）を満たす充電電流Ｉまたは放電電流Ｉを設定する、レドックスフロー電池。

【数1】

【請求項3】

レドックスフロー電池の制御方法であって、
電解液タンクから供給された電解液を用いて充電および放電を行う第１電池セルについて、前記第１電池セルに供給される電解液の起電力を測定することで、前記第１電池セルの充電状態を取得する第１状態取得工程と、
第１電池セルから排出された電解液を用いて充電および放電を行う第２電池セルについて、前記第２電池セルに供給される電解液の起電力を測定することで、前記第２電池セルの充電状態を取得する第２状態取得工程と、
前記第１状態取得工程により取得された前記第１電池セルの充電状態と、前記第２状態取得工程により取得された前記第２電池セルの充電状態とを用いて、前記第１電池セルと前記第２電池セルとのそれぞれにおける充電電流と放電電流との少なくとも一方を制御する制御工程と、
を備え、
前記制御工程は、前記第１電池セルの充電状態と前記第２電池セルの充電状態とから求められる、前記第１電池セルと前記第２電池セルとのそれぞれの充電電圧または放電電圧が１．５５Ｖ以下になるように、充電電流と放電電流との少なくとも一方を制御する、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レドックスフロー電池およびレドックスフロー電池の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

イオンの酸化還元反応を利用して充放電を行うレドックスフロー電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたレドックスフロー電池システムは、充電および放電を行う電池セルの充電状態を測定するためのモニターセルを備えている。この電池システムでは、モニターセルにより測定された充電状態を用いて、システム内に電解液を循環させるためのポンプの流量が制御されることにより、電解液の過充電または過放電が抑制されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１５／１２２３９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のように、電解液を利用して充電および放電（以下「充放電」とも呼ぶ）を行う電池システムでは、充放電時の電圧を、水の電気分解が起こる電圧以上にすることはできない。このため、特許文献１に記載の電池システムでは、充放電に利用されない電解液中のイオンが存在し、充放電の効率に劣るといった課題があった。また、特許文献１に記載の電池システムでは、ポンプ動力の低減等のさらなる効率化が求められている。このように、特許文献１に記載された技術では、電解液の過充電または過放電を抑制できるものの、システム全体の効率化に向上の余地がある。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、レドックスフロー電池の充電または放電の効率化を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。レドックスフロー電池であって、電解液を貯留している電解液タンクと、電解液タンクから供給された電解液を用いて充電および放電を行う第１電池セルと、前記第１電池セルから排出された電解液を用いて充電および放電を行う第２電池セルと、前記第１電池セルと、前記第２電池セルと、前記電解液タンクとの間で、電解液を循環させるポンプと、前記第１電池セルに供給される電解液の起電力を測定することで、前記第１電池セルの充電状態を取得する第１モニターセルと、前記第２電池セルに供給される電解液の起電力を測定することで、前記第２電池セルの充電状態を取得する第２モニターセルと、前記第１モニターセルにより取得された前記第１電池セルの充電状態と、前記第２モニターセルにより取得された前記第２電池セルの充電状態とを用いて、前記第１電池セルと前記第２電池セルとのそれぞれにおける充電電流と放電電流との少なくとも一方を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１電池セルの充電状態と前記第２電池セルの充電状態とから求められる、前記第１電池セルと前記第２電池セルとのそれぞれの充電電圧または放電電圧が１．５５Ｖ以下になるように、充電電流と放電電流との少なくとも一方を制御する、レドックスフロー電池。そのほか、本発明は、以下の形態としても実現可能である。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、レドックスフロー電池が提供される。このレドックスフロー電池は、電解液を貯留している電解液タンクと、電解液タンクから供給された電解液を用いて充電および放電を行う第１電池セルと、前記第１電池セルから排出された電解液を用いて充電および放電を行う第２電池セルと、前記第１電池セルと、前記第２電池セルと、前記電解液タンクとの間で、電解液を循環させるポンプと、前記第１電池セルに供給される電解液の起電力を測定することで、前記第１電池セルの充電状態を取得する第１モニターセルと、前記第２電池セルに供給される電解液の起電力を測定することで、前記第２電池セルの充電状態を取得する第２モニターセルと、前記第１モニターセルにより取得された前記第１電池セルの充電状態と、前記第２モニターセルにより取得された前記第２電池セルの充電状態とを用いて、前記第１電池セルと前記第２電池セルとのそれぞれにおける充電電流と放電電流との少なくとも一方を制御する制御部と、を備える。

【0008】

第１電池セルと第２電池セルとの少なくとも一方の充放電時において、電解液の水分解を発生させないために、第１電池セルおよび第２電池セルの電圧は、所定値以下に制御される必要がある。そのため、第１電池セルに供給される電解液中のイオンの一部は、充放電に利用されずに排出される。この点、本構成によれば、第２電池セルは、第１電池セルから排出された電解液中のイオンを利用して、充放電を行うことができる。これにより、充放電に用いられなかったイオンのうち、ポンプにより再循環するイオンの量が抑制され、ポンプ動力を低減できる。すなわち、本構成のレドックスフロー電池によれば、充放電を効率的に行うことができる。

【0009】

（２）上記態様のレドックスフロー電池において、前記制御部は、前記第１電池セルの充電状態と前記第２電池セルの充電状態とから求められる、前記第１電池セルと前記第２電池セルとのそれぞれの充電電圧または放電電圧が１．５５Ｖ以下になるように、充電電流と放電電流との少なくとも一方を制御してもよい。
この構成によれば、第１電池セルと第２電池セルとの少なくとも一方の充放電中の電圧が、水の電気分解が生じない電圧に制御されるため、充放電を効率化できる。

【0010】

（３）上記態様のレドックスフロー電池において、前記第１モニターセルは、前記第１電池セルの前記充電状態としての第１電圧を検出し、前記第２モニターセルは、前記第２電池セルの前記充電状態としての第２電圧し、前記制御部は、前記第１電圧から前記第２電圧を差し引いた電圧差と、前記第１電池セルの充電電流Ｉまたは放電電流Ｉと、を用いて、前記第１電池セルの抵抗値Ｒを算出し、算出した抵抗値Ｒを用いて、下記関係式（１）を満たす充電電流Ｉまたは放電電流Ｉを設定してもよい。

【数2】

この構成によれば、制御部が算出した抵抗値Ｒを用いて水の電気分解が起こらない範囲で充放電時の充電電流Ｉまたは放電電流Ｉを決定する。これにより、第１電池セルと第２電池セルとの少なくとも一方の充放電中に水の電気分解が生じないため、充放電を効率化できる。

【0011】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、レドックスフロー電池、レドックスフロー電池システム、レドックスフロー電池の制御装置、レドックスフロー電池の制御方法およびこれら装置を実行するためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、コンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態としてのレドックスフロー電池の概略ブロック図である。

【図2】充放電時の電圧変化についての説明図である。

【図3】充放電時の電圧変化についての説明図である。

【図4】電解液中に含まれるイオンと電圧との関係についての説明図である。

【図5】電解液のモル濃度変化に対する電圧と電流との関係についての説明図である。

【図6】レドックスフロー電池の充電時の制御方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態としてのレドックスフロー電池１００の概略ブロック図である。本実施形態のレドックスフロー電池１００は、正極と負極とで電解液中のバナジウムイオンの価数を変化させることにより、第１電池セル１および第２電池セル２が充電および放電（以下「充放電」とも呼ぶ）を行う、いわゆるバナジウムレドックスフロー電池である。本実施形態のレドックスフロー電池１００では、第１電池セルを通った電解液に含まれるバナジウムイオンを利用して、第２電池セル２の充電または放電が行われることにより、充放電が効率的に行われる。

【0014】

図１に示されるレドックスフロー電池１００は、充電および放電を行う第１電池セル１および第２電池セル２と、バナジウムイオンを含む電解液を貯留している正極電解液タンク（電解液タンク）５および負極電解液タンク（電解液タンク）６と、正極電解液タンク５に貯留された電解液を第１電池セル１および第２電池セル２に循環させるための正極側ポンプ（ポンプ）７と、負極電解液タンク６に貯留された電解液を第２電池セル２に循環させるための負極側ポンプ（ポンプ）８と、正極側ポンプ７および負極側ポンプ８により循環する電解液流路を構成する循環配管９と、第１モニターセル３と、第２モニターセル４と、直流電流を交流電流に変換する直流／交流変換器２０（以下、単に「変換器２０」と呼ぶ）と、各部を制御する制御部１０と、を備えている。なお、以降では、第１電池セル１と第２電池セル２とを合わせて「電池セル１，２」とも呼び、正極電解液タンク５と負極電解液タンク６とを合わせて「タンク５，６」とも呼び、正極側ポンプ７と負極側ポンプ８とを合わせて「ポンプ７，８」とも呼び、第１モニターセル３と第２モニターセル４とを合わせて「モニターセル３，４」とも呼ぶ。

【0015】

第１電池セル１は、タンク５，６のそれぞれから電解液が供給される。電池セル１は、図１に図示されていない、正極側電極と、負極側電極と、正極側の電解液と負極側の電解液とを隔てるイオン交換膜と、を備えている。第１電池セル１は、正極側電極と負極側電極とのそれぞれに異なる電解液が供給される。第１電池セル１は、図１に示されるように変換器２０に接続されている。第１電池セル１は、制御部１０による充電電流または放電電流が制御されることにより、充放電を行う。第２電池セル２は、第１電池セル１と同様に、正極側電極と、負極側電極と、正極側の電解液と負極側の電解液とを隔てるイオン交換膜と、を備えている。第２電池セル２は、第１電池セル１の下流側に接続されており、第２電池セル２には、第１電池セル１から電解液が供給される。

【0016】

正極電解液タンク５に貯留された電解液は、酸化バナジウムイオン（ＶＯ²⁺）および二酸化バナジウムイオン（ＶＯ₂ ⁺）を含み、正極側ポンプ７により第１電池セル１の正極側へと送られる。負極電解液タンク６に貯留された電解液は、２価のバナジウムイオン（Ｖ²⁺）および３価のバナジウムイオン（Ｖ³⁺）を含み、負極側ポンプ８により第１電池セル１の負極側へと送られる。

【0017】

電池セル１，２の正極側では、下記式（２）に示される反応が生じる。電池セル１，２の負極側では、下記式（３）に示される反応が生じる。

【0018】

【数3】

【数4】

【0019】

循環配管９は、第１電池セル１および第２電池セル２を繋ぐ流路である。変換器２０は、第１電池セル１および第２電池セル２で発電された又は放電された直流電流を交流電流に変換する。

【0020】

モニターセル３，４は、電池セル１，２と同様の構成を備えるが、図１に示されるように、変換器２０に接続されておらず、充放電に寄与しない電池セルである。電池セル１，２およびモニターセル３，４は、図１に示されるように、電解液が送られるポンプ７，８の上流側から、第１モニターセル３，第１電池セル１，第２モニターセル４，第２電池セル２の順番で電解液が通過するように接続されている。そのため、第２電池セル２は、第１電池セル１から排出された電解液を用いて充電および放電を行う。

【0021】

第１モニターセル３は、第１電池セル１に供給される電解液の起電力を測定することにより、第１電池セル１の充電状態を取得する。また、第２モニターセル４は、第２電池セル２に供給される電解液の起電力を測定することにより、第２電池セル２の充電状態を取得する。具体的には、第１モニターセル３が第１電池セル１の開放電圧を検出し、第２モニターセル４が第２電池セル２の開放電圧を検出する。

【0022】

本実施形態の制御部１０は、第１モニターセル３と第２モニターセル４とのそれぞれにより取得された電池セル１，２の充電状態および変換器２０の電圧を取得する。制御部１０は、取得した電池セル１，２の充電状態に応じて、充電中または放電中の電池セル１，２のそれぞれの充電電流または放電電流を制御する。具体的には、制御部１０は、充電中または放電中の電池セル１，２のそれぞれの電圧が水の電気分解が始まる１．５５Ｖ（ボルト）以下になるように、充電電流および放電電流を制御する。本実施形態では、制御部１０は、充電電流または放電電流を電流Ｉとした場合に、第１モニターセル３の検出電圧（第１電圧）から第２モニターセル４の検出電圧（第２電圧）を差し引いた電圧値を電流Ｉで除すことにより、第１電池セル１の抵抗Ｒ１を算出する。制御部１０は、算出した抵抗Ｒ１を用いて、下記関係式（４）を満たすように電流Ｉを制御する。

【0023】

【数5】

【0024】

制御部１０は、電池セル１，２の充電時に、第１電池セル１の電圧Ｖ_C1が予め設定された電圧（開放電圧）に達した場合に第１電池セル１の充電を終了する。なお、本実施形態では、制御部１０は、第２モニターセル４の充電電圧が１．５５Ｖ以下になるように、充電電流を制御し、第１電池セル１の充電終了と同時に第２電池セル２の充電も終了する。

【0025】

図２および図３は、充放電時の電圧変化についての説明図である。図２には、充電から放電へと変化した場合に変換器２０により検出される電圧Ｖ_C1（実線）の変化と、第１モニターセル３の検出電圧Ｖ_M1（一点鎖線）の変化と、第２モニターセル４の検出電圧Ｖ_M2（破線）の変化とが示されている。図３には、図２における領域ＡＲ１を拡大したグラフが示されている。充電中の電池セル１，２では、電解液中のバナジウムイオンを用いて充電が行われるため、電解液中のバナジウムイオンのイオン濃度が大きいほど、電池セル１，２の抵抗Ｒが小さくなる。第１モニターセル３に流入する電解液中のイオン濃度よりも、第１モニターセル３の下流側に位置する第２モニターセル４に流入するイオン濃度は小さくなる。そのため、図２に示されるように、第２モニターセル４の検出電圧Ｖ_M2は、第１モニターセル３の検出電圧Ｖ_M1より大きくなる。充電中の第１電池セル１では、充電のための抵抗Ｒに起因する電圧増加分があるため、電圧Ｖ_C1は、モニターセル３，４の検出電圧Ｖ_M1，Ｖ_M2よりも大きくなる。なお、電池セル１，２の状態が充電から放電へと変化すると、放電状態の各電圧Ｖ_C1，Ｖ_M1，Ｖ_M2の大小関係は、充電状態の反対になる。

【0026】

図４は、電解液中に含まれるイオンと電圧との関係についての説明図である。図４には、第１電池セル１に正極電解液タンク５から供給される電解液中の４価のバナジウムイオンの割合（％）に応じて変化し、ネルンスト（Nernst）の式から算出される充電時の電位Ｖｅ（電圧）が示されている。図４に示されるように、充電時では、４価のバナジウムイオンの濃度が高いほど、第１電池セル１の電圧が高くなる。本実施形態のレドックスフロー電池１００では、例えば、第２電池セル２の電圧が１．４２Ｖの場合には、第２電池セル２が充電可能なバナジウムイオンが電解液中に５０％ほど残っている。第２電池セル２の電圧が１．４７Ｖの場合には、第２電池セル２が充電可能なバナジウムイオンが電解液中に７０％ほど残っている。そのため、第２電池セル２では、第１電池セル１の充電で用いられなかったバナジウムイオンが充電に利用される。

【0027】

図５は、電解液のモル濃度変化に対する電圧と電流との関係についての説明図である。図５には、充電時の第１電池セル１に対して異なるモル濃度の電解液が供給された場合に、制御部１０により制御される充電電流の電流密度（Ａ／ｍ²）と、第１電池セル１に加わる電圧（Ｖ）との関係が示されている。具体的には、バナジウムイオンのモル濃度が５００ｍｏｌ／ｍ³の電圧変化が黒丸と実線とにより示され、モル濃度が８５０ｍｏｌ／ｍ³の電圧変化が白抜きの三角と破線とにより示され、モル濃度が１６００ｍｏｌ／ｍ³の電圧変化が白抜きの四角と一点鎖線とにより示されている。なお、ポンプ７，８により制御される電解液の流量は、６．３ｍｌ／ｍｉｎである。

【0028】

図５に示されるように、電解液のモル濃度に関わらず、制御部１０による充電電流が増加すると、第１電池セル１の電圧も増加する。また、電解液のモル濃度が高いほど、充電時の抵抗が低くなるため、同じ充電電流であっても、第１電池セル１の電圧が低くなる。本実施形態の制御部１０は、電池セル１，２のそれぞれの電圧が１．５５Ｖを超えないように、充電電流を制御する。

【0029】

図６は、レドックスフロー電池１００の充電時の制御方法のフローチャートである。図６に示されるように、レドックスフロー電池１００の充電時の制御フローでは、初めに、制御部１０は、ポンプ７，８を稼働させて、電池セル１，２のそれぞれに充電電流を流し始めて充電を開始する（ステップＳ１）。本実施形態では、レドックスフロー電池１００を事前に稼働させることにより、充電時に第１電池セル１に流す初期の充電電流Ｉ₁₀と、第２電池セル２に流す初期の充電電流Ｉ₂₀とが設定されている。なお、初期の充電電流Ｉ₁₀，Ｉ₂₀は、予めレドックスフロー電池１００を稼働させることにより得られたデータを用いて、電池セル１，２のそれぞれの電圧が１．５５Ｖを超えない範囲の電流値に設定されている。

【0030】

制御部１０は、モニターセル３，４を用いてそれぞれに流入する電解液の電圧を検出する状態取得工程を行う（ステップＳ２）。第１モニターセル３の検出電圧Ｖ_M1は、第１電池セル１に流入する電解液の電圧と同じである。同じように、第２モニターセル４により検出される電解液の検出電圧Ｖ_M2は、第２電池セル２の電圧と同じである。以降では、モニターセル３，４は、電解液の電圧を検出し続ける。なお、ステップＳ２の状態取得工程は、第１状態取得工程および第２状態取得工程に相当する。

【0031】

制御部１０は、検出されたモニターセル３，４のそれぞれの電圧Ｖ_M1，Ｖ_M2と、電池セル１，２のそれぞれの充電電流Ｉ₁₀，Ｉ₂₀とを用いて、第１電池セル１の抵抗Ｒ１と、第２電池セル２の抵抗Ｒ２とを算出する（ステップＳ３）。制御部１０は、算出した電池セル１，２の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、検出されたモニターセル３，４のそれぞれの電圧Ｖ_M1，Ｖ_M2とを、式（４）に代入することにより、電池セル１，２のそれぞれの電圧が１．５５Ｖ以下となるそれぞれの充電電流を算出する（ステップＳ４）。制御部１０は、電池セル１，２の充電電流Ｉ₁₀，Ｉ₂₀を算出した充電電流に変更する（ステップＳ５）。なお、ステップＳ３からステップＳ５までの処理は、制御工程に相当する。

【0032】

制御部１０は、レドックスフロー電池１００の充電を終了するか否かを判定する（ステップＳ６）。本実施形態では、制御部１０は、第１電池セル１の電圧が予め設定された電圧に達したか否かにより充電の終了判定を行う。制御部１０は、第１電池セル１の電圧が予め設定された電圧に達していないと判定した場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ３以降の処理を繰り返す。制御部１０は、第１電池セル１の電圧が予め設定された電圧に達したと判定した場合には、レドックスフロー電池１００の充電時の制御フローを終了する。

【0033】

以上説明したように、本実施形態のレドックスフロー電池１００では、第２電池セル２は、第１電池セル１から排出された電解液を用いて充電および放電を行う。第１モニターセル３は、第１電池セル１に供給される電解液の起電力を測定することにより、第１電池セル１の充電状態を取得する。第２モニターセル４は、第２電池セル２に供給される電解液の起電力を測定することにより、第２電池セル２の充電状態を取得する。制御部１０は、取得した電池セル１，２の充電状態に応じて、充電中または放電中の電池セル１，２のそれぞれの充電電流または放電電流を制御する。第１電池セル１の充放電時において、電解液の水分解を発生させないために、第１電池セル１の電圧は、１．５５Ｖ以下に制御される必要がある。そのため、第１電池セル１に供給される電解液中のバナジウムイオンの一部は、充電に利用されずに排出される。本実施形態では、第２電池セル２は、第１電池セル１から排出された電解液中のバナジウムイオンを利用して、充電できる。これにより、充電に用いられなかったバナジウムイオンのうち、ポンプ７，８により再循環するバナジウムイオンの量が抑制され、ポンプ動力を低減できる。すなわち、本実施形態のレドックスフロー電池１００によれば、充電または放電を効率的に行うことができる。

【0034】

また、本実施形態の制御部１０は、充電中または放電中の電池セル１，２のそれぞれの電圧が水の電気分解が始まる１．５５Ｖ（ボルト）以下になるように、充電電流および放電電流を制御する。これにより、電池セル１，２の充放電中に水の電気分解が生じないため、充放電を効率化できる。

【0035】

また、本実施形態の制御部１０は、充電電流または放電電流を電流Ｉとした場合に、第１モニターセル３の検出電圧（第１電圧）から第２モニターセル４の検出電圧（第２電圧）を差し引いた電圧値を電流Ｉで除すことにより、第１電池セル１の抵抗Ｒ１を算出する。制御部１０は、算出した抵抗Ｒ１を用いて、上記関係式（４）を満たすように電流Ｉを制御する。すなわち、制御部１０は、算出した抵抗Ｒ１を用いて水の電気分解が起こらない範囲で充放電時の電流Ｉを決定できる。これにより、電池セル１，２の充放電中に水の電気分解が生じないため、充放電を効率化できる。

【0036】

＜上記実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0037】

上記実施形態では、レドックスフロー電池１００の一例として、バナジウムレドックスフロー電池を挙げたが、レドックスフロー電池は、バナジウムイオン以外のイオンを用いる周知のレドックスフロー電池であってもよい。レドックスフロー電池が備える構成および実行する制御については、図１に示される構成のレドックスフロー電池１００に示される電池に限られず変形可能である。例えば、レドックスフロー電池１００は、３つ以上の電池セルを備えていてもよく、電池セルの数に合わせたモニターセルを備えていてもよい。

【0038】

本実施形態の制御部１０は、充電時および放電時の電池セル１，２のそれぞれの電流を、電池セル１，２の充放電時の電圧が１．５５Ｖ以下になるように制御したが、異なる制御を行ってもよい。例えば、制御部１０は、充電時の第１電池セル１のみの電流を制御してもよい。この場合に、制御部１０は、第２電池セル２の充電電流を、第１電池セル１の充電電流と同じに設定してもよい。制御部１０は、上記関係式（１）を用いることにより抗値Ｒ１を算出した上で第１電池セル１の電流を制御したが、異なる制御により第１電池セル１の充電電流を制御してもよい。例えば、制御部１０は、予め作成された、第１モニターセル３の検出電圧と、第１電池セル１の電圧が１．５５Ｖ以下になる電流との対応マップを備えており、当該対応マップを用いて充電電流を制御してもよい。

【0039】

上記実施形態のレドックスフロー電池１００は、電池セル１，２のそれぞれの充電状態を取得するための構成としてのモニターセル３，４を備えていたが、他の構成により充電状態を取得してもよい。電池セル１，２の充電状態は、電圧計が測定した電解液の電位により取得されてもよいし、分光光度計が測定した電解液の色相、透明度、および吸光度により取得されてもよい。

【0040】

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

【符号の説明】

【0041】

１…第１電池セル
２…第２電池セル
３…第１モニターセル
４…第２モニターセル
５…正極電解液タンク（電解液タンク）
６…負極電解液タンク（電解液タンク）
７…正極側ポンプ（ポンプ）
８…負極側ポンプ（ポンプ）
９…循環配管
１０…制御部
２０…直流／交流変換器
１００…レドックスフロー電池
ＡＲ１…領域
Ｉ…電流
Ｉ₁₀…第１電池セルの初期の充電電流
Ｉ₂₀…第２電池セルの初期の充電電流
Ｒ１…第１電池セルの抵抗
Ｒ２…第２電池セルの抵抗
Ｖ_C1…直流／交流変換器の電圧
Ｖ_M1…第１モニターセルの検出電圧
Ｖ_M2…第２モニターセルの検出電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】