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クラーク数上位元素による高エネルギー密度レドックスフロー電池の研究

利用克拉克数上部元件的高能量密度氧化还原液流电池研究

基本信息

批准号：
21656243
负责人：
佐藤伊佐務
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21656243/
关键词：
高エネルギー密度クラーク数上位元素固体レドックス電池

项目摘要

増大する一方の風力発電を電力系統に接続するために、バナジウム・レドックスフロー電池は、その高速な追従性の点から開発が進んできたが、蓄電されるエネルギー密度が低い欠点がある。他方、現在優勢に開発が進むリチウム電池のリチウム資源は政情不安定な地域に多く埋蔵されていること、またリチウム電池が250Wh/kg以上のエネルギー密度を有するためには、根本的なブレイクスルーを要することが指摘されている。このようなことを背景として、広く遍く存在するクラーク数上位元素を用いた、エネルギー密度が高くリチウム電池等と比較しても競争力のあるレドックス電池を開発することを目的とした。バトラーボルマー式に基づく電池解析では、高速な電極反応により高エネルギー効率のレドックスフロー電池の構築が可能であるが、バナジウム電池の作動電圧はたかだか1.2Vである。リチウムイオン電池のように作動電圧が高くなれば、バナジウム電池の3倍の過電圧が電極で生じてもよいことに着眼した。そこで、申請者らはレドックスフロー電池の競争力を高めるために、作動電圧を現行のバナジウム電池(1.2～1.4V)の2倍、活物質濃度を現行(2mol/L)の2倍に高めることを検討し、ルテニウム錯体(2つの酸化還元電位の差は1.7V)、クロム錯体(同1.8V)等のレドックス対の検討を行った。最終的に、クラーク数上位元素として遷移元素中5番目バナジウムの多彩な酸化還元機能に焦点を絞り、濃度を7-8倍に高めた固体活物質を用いたバナジウム電池の開発に到り、特許出願を行った。この電池では重量エネルギー密度で70Wh/kg程度であり、サイクル性能は良好である。

A large wind power generation power system is connected to the battery, and the high speed power generation point is connected to the battery. The battery density is low. Other advantages include the development of battery resources in unstable regions, the development of battery density of more than 250Wh/kg, and the development of basic battery resources. This is the background to the existence of a large number of high density battery cells, such as the competitiveness of the battery cells. The basic battery analysis is based on high speed electrode reaction, high efficiency and high operating voltage. The operating voltage of the battery is high, and the overvoltage of the battery is 3 times higher than that of the electrode. For example, the applicant should increase the competitiveness of the battery, increase the operating voltage twice as high as the current battery (1.2~1.4V), increase the active substance concentration twice as high as the current battery (2mol/L), increase the acidity of the battery (2mol/L), and increase the acidity of the battery (2 mol/L). The final number of elements in the migration element is 5-fold. The color of the acidification element function is 7-8 times higher. The solid living substance is used in the development of the battery. The battery has a weight of 70Wh/kg and a density of 70Wh/kg.