JP2001126771A

JP2001126771A - 密閉形鉛蓄電池の充電方式

Info

Publication number: JP2001126771A
Application number: JP30345299A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Matsuda; 陽介松田
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】密閉形鉛蓄電池を長寿命化し、かつ短時間での
充電が可能な充電方式を提供する。【解決手段】密閉形鉛蓄電池の放電量を測定する。そし
て、規定電圧（2.3〜2.5V/セル）まで定電流で充電（第
１充電ステップ）し、前記規定電圧で定電圧充電（第２
充電ステップ）をする。そして、前記放電量に対して、
第１充電ステップと第２充電ステップとの充電量の和を
101〜103%にし、充放電サイクル数が規定サイクルの自
然数倍に達した場合には、前記放電量の1〜3%を0.02〜
0.05CAの電流値で補充電（第３充電ステップ）する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉形鉛蓄電池の
充電方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】密閉形鉛蓄電池は安価で信頼性が高いと
いう特徴を有するため、無停電電源装置や電力貯蔵用に
使用されている。最近、これらに用いられる密閉形鉛蓄
電池の長寿命化と充電時間の短縮化とが強く要求されて
いる。

【０００３】これらの密閉形鉛蓄電池は、一般的にペー
スト式正極板及びペースト式負極板を、リテーナを介し
て積層して極板群を作製し、該極板群を電槽に挿入して
作成し、希硫酸電解液を染み込ませた状態で使用するも
のである。

【０００４】この方式の鉛蓄電池は液式の鉛蓄電池とは
異なり、充電時に水の電気分解によって正極で発生する
酸素ガスを、負極で水に還元する方式を用いているた
め、電解液が減少しにくいという特徴がある。なお、サ
イクルサービス用の密閉形鉛蓄電池は、定電流で放電量
の105〜110%を充電した場合に、最もサイクル寿命が長
くなることが一般的に知られている。しかしながら、定
電流で充電する方式を用いると、使用する充放電装置は
簡単になるものの、以下に示す理由により寿命が制限さ
れるという問題点がある。

【０００５】すなわち、この方式では上記したように放
電量に対して、常に５〜10%の過充電をしているため、
正極用集電体に用いられている鉛合金が腐食して二酸化
鉛に変化する。その結果、正極板が変形して負極板と短
絡したり、正極用活物質が集電体から脱落して放電量が
低化したりする場合が認められている。そこで、集電体
として使用している鉛合金中に、錫を添加することによ
って腐食を抑制する検討がされているが、十分な寿命の
向上には至っていないのが現状である。

【０００６】一方、過充電量を上記した範囲よりも減ら
した場合には、負極用活物質が劣化するという問題点が
ある。すなわち、過充電量を減らすと、負極に充放電さ
れにくい活物質が蓄積し、その結果、密閉形鉛蓄電池の
放電量が低下して、早期に寿命に至ることが知られてい
る。

【０００７】そこで、図２に示されるように、密閉形鉛
蓄電池の端子電圧が規定電圧に達するまでは、一定電流
で充電（第１充電ステップ）し、密閉形鉛蓄電池の端子
電圧が規定電圧に達した後は規定電圧で規定充電量まで
充電（第２充電ステップ）する方式、すなわち、定電流
・定電圧充電方式が開発されている。しかしながら、規
定電圧値を高くすると充電に要する時間は短くなるもの
の、密閉形鉛蓄電池の寿命が短くなるという問題点があ
り、規定電圧を低くすると密閉形鉛蓄電池の寿命が長く
なるものの、充電に要する時間も長くなるという問題点
が認められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、密閉
形鉛蓄電池を長寿命化できるとともに、短時間での充電
が可能な充電方式を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、第一の発明は、放電量を測定する手段と、規定
電圧まで定電流充電をする第１充電ステップと、前記規
定電圧で定電圧充電をする第２充電ステップを用いた密
閉形鉛蓄電池の充電方式において、前記放電量に対し
て、第１充電ステップと第２充電ステップとの充電量の
和を101〜103%にし、充放電サイクル数が規定サイクル
の自然数倍に達した場合には、前記放電量の1〜3%をさ
らに定電流で補充電をする第３充電ステップを有するこ
とを特徴としている。

【００１０】そして、第二の発明は、前記規定サイクル
が、10〜200サイクルであることを特徴とし、第三の発
明は、前記補充電時の電流値が、0.02〜0.05CAであるこ
とを特徴とし、第四の発明は、前記規定電圧が、2.3〜
2.5V/セルであることを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】従来から使用されている電圧が2
V、定格容量が200Ahの密閉形鉛蓄電池を用い、周囲温度
が25℃、極板群の板面が水平になるように配置した状態
で寿命試験をした。

【００１２】前記密閉形鉛蓄電池を、定電流（35A(0.17
5CA)）で理論容量の300%を充電して電槽化成をした後、
定電流（35A(0.175CA)）で放電（放電終止電圧：1.6V）
して、初期の放電量を測定する。

【００１３】本発明の充電方式を用いたフローチャート
の一例を図１に示す。密閉形鉛蓄電池を満充電状態まで
充電した後、定電流（35A(0.175CA)）で４時間放電す
る。そして、前記密閉形鉛蓄電池の端子電圧が、後述す
る規定電圧に達するまで定電流（35A(0.175CA)）で充電
（第１充電ステップ）し、前記端子電圧が後述する規定
電圧に達した後は、その規定電圧で後述する規定充電量
まで定電圧充電（第２充電ステップ）をする。そして、
これらの充放電サイクルが、後述する規定サイクルの自
然数倍に達していない場合には、再び定電流で放電する
ステップに戻る。一方、充放電サイクルが規定サイクル
の自然数倍に達した場合には、後述する補充電（第３充
電ステップ）をした後に、再び定電流で放電するステッ
プに戻る。

【００１４】なお、500サイクルごとに、35Aで放電（放
電終止電圧：1.6V）して放電量を測定し、該放電量が前
記初期の放電量の70%以下になった時点をもって、密閉
形鉛蓄電池の寿命とした。密閉形鉛蓄電池が寿命に達し
ていない場合には、満充電状態まで充電した後、再び前
記した方式で充放電サイクル試験をした。

【００１５】

【実施例】（実施例１〜３、比較例１、２）上記した手
法で、初期の放電量を測定した後、図１のフローチャー
トに従って寿命試験をした。すなわち、密閉形鉛蓄電池
を満充電状態まで充電し、定電流（35A(0.175CA)）で４
時間放電した後、第１充電ステップとして定電流（35A
(0.175CA)）で、密閉形鉛蓄電池の端子電圧が2.2V（規
定電圧）に達するまで充電する。その後、第２充電ステ
ップとして2.2Vで定電圧充電を続ける。そして、前記放
電量に対して、第１充電ステップと第２充電ステップと
の充電量の和がそれぞれ100、101、102、103、105%に達
した時点で、第２充電ステップである定電圧充電を終了
する。そして、第３充電ステップとして、250サイクル
（規定サイクル）ごとに0.07CAの定電流で放電量の3%を
補充電した後、再び定電流で放電するステップに戻り、
サイクルを繰り返した。（比較例３〜６）上記した手法で、初期の放電量を測定
した後、従来から使用されている、図２に示すフローチ
ャート（定電流・定電圧充電方式）に従って寿命試験を
した。すなわち、密閉形鉛蓄電池を満充電状態まで充電
し、35A(0.175CA)の定電流で４時間放電した後、第１充
電ステップとして定電流35A(0.175CA) で、密閉形鉛蓄
電池の端子電圧が2.2V（規定電圧）に達するまで充電す
る。その後、第２充電ステップとして2.2Vで定電圧充電
を続ける。そして、前記放電量に対して、第１充電ステ
ップと第２充電ステップとの充電量の和が、それぞれ10
0、102、105、110%に達した時点で、第２充電ステップ
である定電圧充電を終了し、定電流で放電するステップ
に戻り、前記したサイクルを繰り返した。

【００１６】表１に、これらの寿命試験結果を示す。本
発明を用いると、密閉形鉛蓄電池を長寿命化することが
できる。そして、放電量に対して、第１充電ステップと
第２充電ステップとの充電量の和を、101〜103%にする
のが好ましいことがわかる。

【００１７】

【表１】

【００１８】（実施例２、４、５、比較例４、７）上記
した手法で、初期の放電量を測定した後、図１のフロー
チャートに従って寿命試験をした。すなわち、密閉形鉛
蓄電池を満充電状態まで充電し、定電流（35A(0.175C
A)）で４時間放電した後、第１充電ステップとして定電
流（35A(0.175CA)）で、密閉形鉛蓄電池の端子電圧が2.
2V（規定電圧）に達するまで充電する。その後、第２充
電ステップとして2.2Vで定電圧充電を続ける。そして、
前記放電量に対して、第１充電ステップと第２充電ステ
ップとの充電量の和が102%に達した時点で、第２充電ス
テップである定電圧充電を終了する。そして、第３充電
ステップとして、250サイクル（規定サイクル）ごとに
0.07CAの定電流で放電量の0、1、2、3又は4%を補充電し
た後、再び定電流で放電するステップに戻り、サイクル
を繰り返した。

【００１９】表２にこれらの寿命試験結果を示す。本発
明を用いると密閉形鉛蓄電池を長寿命化することができ
る。そして、補充電量として、1〜3%にするのが好まし
いことがわかる。

【００２０】

【表２】

【００２１】（実施例５〜９）上記した手法で、初期の
放電量を測定した後、図１のフローチャートに従って寿
命試験をした。すなわち、密閉形鉛蓄電池を満充電状態
まで充電し、定電流（35A(0.175CA)）で４時間放電した
後、第１充電ステップとして定電流（35A(0.175CA)）
で、密閉形鉛蓄電池の端子電圧が2.2V（規定電圧）に達
するまで充電する。その後、第２充電ステップとして2.
2Vで定電圧充電を続ける。そして、前記放電量に対し
て、第１充電ステップと第２充電ステップとの充電量の
和が102%に達した時点で、第２充電ステップである定電
圧充電を終了する。そして、第３充電ステップとして、
それぞれ10、20、50、200、250サイクル（規定サイク
ル）ごとに0.07CAの定電流で放電量の2%を補充電した
後、再び定電流で放電するステップに戻り、サイクルを
繰り返した。

【００２２】表３にこれらの結果を示す。本発明を用い
ると密閉形鉛蓄電池を長寿命化することができる。そし
て、補充電を行う規定サイクルとして、10〜200サイク
ルが好ましいことがわかる。

【００２３】

【表３】

【００２４】（実施例８、１０〜１２）上記した手法
で、初期の放電量を測定した後、図１のフローチャート
に従って寿命試験をした。すなわち、密閉形鉛蓄電池を
満充電状態まで充電し、定電流（35A(0.175CA)）で４時
間放電した後、第１充電ステップとして定電流（35A(0.
175CA)）で、密閉形鉛蓄電池の端子電圧が2.2V（規定電
圧）に達するまで充電する。その後、第２充電ステップ
として2.2Vで定電圧充電をする。そして、前記放電量に
対して、第１充電ステップと第２充電ステップとの充電
量の和が102%の時点で、第２充電ステップである定電圧
充電を終了する。そして、第３充電ステップとして、そ
れぞれ50サイクル（規定サイクル）ごとにそれぞれ0.0
2、0.04、0.05、0.07CAの定電流で放電量の2%を補充電
した後、再び定電流で放電するステップに戻り、サイク
ルを繰り返した。

【００２５】表４にこれらの結果を示す。本発明を用い
ると密閉形鉛蓄電池を長寿命化することができる。そし
て、補充電時の電流値として、0.02〜0.05CAにするのが
好ましいことがわかる。

【００２６】

【表４】

【００２７】（実施例１２〜１６）上記した手法で、初
期の放電量を測定した後、図１のフローチャートに従っ
て寿命試験をした。すなわち、密閉形鉛蓄電池を満充電
状態まで充電し、定電流（35A(0.175CA)）で４時間放電
した後、第１充電ステップとして定電流（35A(0.175C
A)）で、密閉形鉛蓄電池の端子電圧が、それぞれ2.2、
2.3、2.4、2.5、2.6V（規定電圧）に達するまで充電す
る。その後、第２充電ステップとして前記規定電圧で定
電圧充電を続ける。そして、前記放電量に対して、第１
充電ステップと第２充電ステップとの充電量の和が102%
の時点で、第２充電ステップである定電圧充電を終了す
る。そして、第３充電ステップとして、それぞれ50サイ
クル（規定サイクル）ごとに、0.05CAの定電流で放電量
の2%を補充電した後、再び定電流で放電するステップに
戻り、サイクルを繰り返した。なお、前記規定電圧とし
て、2.6Vを選択した場合には、定電流充電である第１充
電ステップで、放電量の102%を超える量が充電されるた
め本発明を用いることができなかった。

【００２８】表５にこれらの結果を示す。本発明を用い
ると密閉形鉛蓄電池を長寿命化することができるととも
に、短時間で充電できる。そして、規定電圧として2.3
〜2.5Vがさらに好ましいことがわかる。

【００２９】

【表５】

【００３０】

【発明の効果】上述したように、本発明の充電方式は、
密閉形鉛蓄電池を長寿命化でき、短時間での充電が可能
となり優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充電方式を示すフローチャートであ
る。

【図２】従来の充電方式を示すフローチャートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電量を測定する手段と、規定電圧まで定
電流充電をする第１充電ステップと、前記規定電圧で定
電圧充電をする第２充電ステップを用いた密閉形鉛蓄電
池の充電方式において、前記放電量に対して、第１充電
ステップと第２充電ステップとの充電量の和を101〜103
%にし、充放電サイクル数が規定サイクルの自然数倍に
達した場合には、前記放電量の１〜3%をさらに定電流で
補充電をする第３充電ステップを有することを特徴とす
る密閉形鉛蓄電池の充電方式。
【請求項２】前記規定サイクルが、10〜200サイクルで
あることを特徴とする請求項１記載の密閉形鉛蓄電池の
充電方式。
【請求項３】前記補充電時の電流値が、0.02〜0.05CAで
あることを特徴とする請求項１又は２記載の密閉形鉛蓄
電池の充電方式。
【請求項４】前記規定電圧が、2.3〜2.5V/セルであるこ
とを特徴とする請求項１、２又は３記載の密閉形鉛蓄電
池の充電方式。