JP2001135348A - ナトリウム−硫黄電池の充電方法 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池の充電方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ナトリウム−硫黄電池の充電方法において、
夜間の深夜電力による充電を正常な単電池が故障しない
程度の浅い深度まで短時間で充電し、昼間の放電に際し
大きな放電容量を確保する。 【解決手段】 ナトリウム−硫黄電池の単電池を所定数
直列接続してストリングを構成し、このストリングを所
定数並列に接続してブロックを構成し、そのブロックを
基本単位として所定数直列に接続した集合電池を、単電
池の開放電圧と電流×抵抗で表わすオーミック電圧と充
電末分極電圧で規定される充電末カット電圧まで充電す
る充電方法であって、第１段階として主充電した後、主
充電時の電力よりも低い電力で段階的に順次補充電す
る。
夜間の深夜電力による充電を正常な単電池が故障しない
程度の浅い深度まで短時間で充電し、昼間の放電に際し
大きな放電容量を確保する。 【解決手段】 ナトリウム−硫黄電池の単電池を所定数
直列接続してストリングを構成し、このストリングを所
定数並列に接続してブロックを構成し、そのブロックを
基本単位として所定数直列に接続した集合電池を、単電
池の開放電圧と電流×抵抗で表わすオーミック電圧と充
電末分極電圧で規定される充電末カット電圧まで充電す
る充電方法であって、第１段階として主充電した後、主
充電時の電力よりも低い電力で段階的に順次補充電す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 この発明は、二次電池とし
て電力貯蔵などに利用されるナトリウム−硫黄電池の充
電方法に関するものである。
て電力貯蔵などに利用されるナトリウム−硫黄電池の充
電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 ナトリウム−硫黄電池（以下、「Ｎａ
Ｓ電池」という。）は、昼夜間の格差の大きい電力需要
を平準化するための装置、特に夏期の電力需要の急増す
る時間帯へ電力を供給するいわゆるピークカット用の電
力貯蔵装置として、実用の段階まで開発が進められてき
た。
Ｓ電池」という。）は、昼夜間の格差の大きい電力需要
を平準化するための装置、特に夏期の電力需要の急増す
る時間帯へ電力を供給するいわゆるピークカット用の電
力貯蔵装置として、実用の段階まで開発が進められてき
た。
【０００３】 ＮａＳ電池は、実用的には所定数の単電
池を直列に接続してストリングを構成し、このストリン
グを所定数並列に接続してブロックを構成し、そのブロ
ックを基本単位として所定数直列に接続した集合電池と
して、インバータ等と共に回路を構成することで、Ｎａ
Ｓ電池電力貯蔵システムとして使用されている。
池を直列に接続してストリングを構成し、このストリン
グを所定数並列に接続してブロックを構成し、そのブロ
ックを基本単位として所定数直列に接続した集合電池と
して、インバータ等と共に回路を構成することで、Ｎａ
Ｓ電池電力貯蔵システムとして使用されている。
【０００４】 このようなＮａＳ電池の運転方法として
は、深夜に所定時間充電し、昼間の所定時間に放電する
充放電サイクルを毎日繰り返す方法が行われている。昼
間の放電容量を多く確保するためには夜間の深夜電力に
よる充電を単電池が故障しない程度の深度まで充電する
必要がある。
は、深夜に所定時間充電し、昼間の所定時間に放電する
充放電サイクルを毎日繰り返す方法が行われている。昼
間の放電容量を多く確保するためには夜間の深夜電力に
よる充電を単電池が故障しない程度の深度まで充電する
必要がある。
【０００５】 この要求を解決する充電方法として特開
平７−２３５３３１号公報が開示する充電方法が提案さ
れている。このＮａＳ電池の充電方法は、第１段階で充
電を行い、所定電圧に達した後、第２段階で前記第１段
階の充電電流よりも低い電流を通電してさらに充電を行
う充電方法である。
平７−２３５３３１号公報が開示する充電方法が提案さ
れている。このＮａＳ電池の充電方法は、第１段階で充
電を行い、所定電圧に達した後、第２段階で前記第１段
階の充電電流よりも低い電流を通電してさらに充電を行
う充電方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、近年
になり、単位電池容量当たりの単電池の製作コストを低
減する目的で大型単電池を使用したＮａＳ電池の使用が
増加してきた。また、実用期に入り、充放電サイクルの
進んだ長期にわたって使用してきたＮａＳ電池の使用が
増加してきた。かかる大型単電池を使用したＮａＳ電池
や長期にわたって使用してきたＮａＳ電池は充電に多く
の時間を必要とするため、前記公知の充電方法では夜間
の所定の時間内に所定の充電量を確保することが困難で
あるとの問題が生じてきた。
になり、単位電池容量当たりの単電池の製作コストを低
減する目的で大型単電池を使用したＮａＳ電池の使用が
増加してきた。また、実用期に入り、充放電サイクルの
進んだ長期にわたって使用してきたＮａＳ電池の使用が
増加してきた。かかる大型単電池を使用したＮａＳ電池
や長期にわたって使用してきたＮａＳ電池は充電に多く
の時間を必要とするため、前記公知の充電方法では夜間
の所定の時間内に所定の充電量を確保することが困難で
あるとの問題が生じてきた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上述した従
来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、夜間の深夜電力による充電を正常な単電池
が故障しない程度の深度まで短時間で充電し、昼間の放
電に際し大きな放電容量を確保するＮａＳ電池の充電方
法を提供することにある。
来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、夜間の深夜電力による充電を正常な単電池
が故障しない程度の深度まで短時間で充電し、昼間の放
電に際し大きな放電容量を確保するＮａＳ電池の充電方
法を提供することにある。
【０００８】 即ち、本発明によれば、ナトリウム−硫
黄電池の単電池を所定数直列接続してストリングを構成
し、このストリングを所定数並列に接続してブロックを
構成し、そのブロックを基本単位として所定数直列に接
続した集合電池を単電池の開放電圧と電流×抵抗で表わ
すオーミック電圧と充電末のＮａ欠乏にともなう抵抗増
を電圧値として表わした充電末分極電圧で規定される充
電末カット電圧まで充電する充電方法において、第１段
階として主充電した後、主充電時の電力よりも低い電力
で段階的に順次補充電することを特徴とするナトリウム
−硫黄電池の充電方法が提供される。
黄電池の単電池を所定数直列接続してストリングを構成
し、このストリングを所定数並列に接続してブロックを
構成し、そのブロックを基本単位として所定数直列に接
続した集合電池を単電池の開放電圧と電流×抵抗で表わ
すオーミック電圧と充電末のＮａ欠乏にともなう抵抗増
を電圧値として表わした充電末分極電圧で規定される充
電末カット電圧まで充電する充電方法において、第１段
階として主充電した後、主充電時の電力よりも低い電力
で段階的に順次補充電することを特徴とするナトリウム
−硫黄電池の充電方法が提供される。
【０００９】 本発明においては、上記段階的に順次補
充電するに際し、少なくともいずれかの段階における充
電末分極電圧が主充電段階又は他の補充電段階で設定し
た充電末分極電圧とは異なる充電末分極電圧であること
が好ましい。
充電するに際し、少なくともいずれかの段階における充
電末分極電圧が主充電段階又は他の補充電段階で設定し
た充電末分極電圧とは異なる充電末分極電圧であること
が好ましい。
【００１０】 本発明においては、上記補充電段階にお
いて、最終の補充電段階における単電池当たりの充電末
分極電圧が０．０５ボルトであることが好ましい。
いて、最終の補充電段階における単電池当たりの充電末
分極電圧が０．０５ボルトであることが好ましい。
【００１１】 更に、上記の主充電段階を、充電末分極
電圧０．１５ボルトで規定される充電末カット電圧Ｖ0
まで定格電力Ｐ0で充電した後、３段階で補充電し、最
初の補充電段階と次の補充電段階における充電末分極電
圧が共に０．１５ボルトであって、かつそれぞれの充電
電力を定格電力Ｐ0の３／４及び２／４の電力で充電
し、かつ最終補充電段階における電力を定格電力Ｐ0の
１／４の電力で充電すると共に、充電末分極を０．０５
ボルトで規定される充電末カット電圧Ｖｆまで充電する
ことが好ましい。
電圧０．１５ボルトで規定される充電末カット電圧Ｖ0
まで定格電力Ｐ0で充電した後、３段階で補充電し、最
初の補充電段階と次の補充電段階における充電末分極電
圧が共に０．１５ボルトであって、かつそれぞれの充電
電力を定格電力Ｐ0の３／４及び２／４の電力で充電
し、かつ最終補充電段階における電力を定格電力Ｐ0の
１／４の電力で充電すると共に、充電末分極を０．０５
ボルトで規定される充電末カット電圧Ｖｆまで充電する
ことが好ましい。
【００１２】 又、本発明によれば、ナトリウム−硫黄
電池の単電池をＳ個直列に接続してストリングを構成
し、このストリングをＰ列並列に接続してブロックを構
成し、そのブロックを基本単位として所定数直列に接続
した集合電池を充電末分極電圧で規定される充電末カッ
ト電圧まで充電する充電方法において、第１段階として
主充電した後、多段階に補充電する充電方法であって、
各段階における充電電力Ｐｎ、充電末分極電圧αｎ、及
び充電末カット電圧Ｖｎが、Ｐ0＞Ｐ1＞Ｐ2…＞Ｐｆの
関係にあって、かつ、ストリング中の正常な単電池にか
かる過電圧Ｖｓ＝（２．０７５＋αｎ）×Ｓ＋Ｉｎ×Ｒ
ｐ−２．０７５×（Ｓ−２）と単電池の過充電破壊電圧
Ｖｄとの関係が、Ｖｓ＜Ｖｄの条件を満足する範囲の充
電末分極電圧αｎを設定して規定される充電末カット電
圧Ｖｎまで充電することを特徴とするナトリウム−硫黄
電池の充電方法が提供される。（ここで、ｎは充電段階
を示す。ｎ＝０は主充電段階、ｎ＝１は最初の補充電段
階、ｎ＝ｆは最終の補充電段階をそれぞれ示す。Ｉｎは
ブロックに流れる電流、Ｒｐはブロックの抵抗を示す。
Ｖｄは単電池の過充電破壊電圧であって、実験で求めら
れる設定値である。）
電池の単電池をＳ個直列に接続してストリングを構成
し、このストリングをＰ列並列に接続してブロックを構
成し、そのブロックを基本単位として所定数直列に接続
した集合電池を充電末分極電圧で規定される充電末カッ
ト電圧まで充電する充電方法において、第１段階として
主充電した後、多段階に補充電する充電方法であって、
各段階における充電電力Ｐｎ、充電末分極電圧αｎ、及
び充電末カット電圧Ｖｎが、Ｐ0＞Ｐ1＞Ｐ2…＞Ｐｆの
関係にあって、かつ、ストリング中の正常な単電池にか
かる過電圧Ｖｓ＝（２．０７５＋αｎ）×Ｓ＋Ｉｎ×Ｒ
ｐ−２．０７５×（Ｓ−２）と単電池の過充電破壊電圧
Ｖｄとの関係が、Ｖｓ＜Ｖｄの条件を満足する範囲の充
電末分極電圧αｎを設定して規定される充電末カット電
圧Ｖｎまで充電することを特徴とするナトリウム−硫黄
電池の充電方法が提供される。（ここで、ｎは充電段階
を示す。ｎ＝０は主充電段階、ｎ＝１は最初の補充電段
階、ｎ＝ｆは最終の補充電段階をそれぞれ示す。Ｉｎは
ブロックに流れる電流、Ｒｐはブロックの抵抗を示す。
Ｖｄは単電池の過充電破壊電圧であって、実験で求めら
れる設定値である。）
【００１３】
【発明の実施の形態】 本発明を図１に基づいて説明す
る。図１は電力需要の平準化用電力貯蔵装置として使用
されるＮａＳ電池を本発明による充電方法によって運転
した充放電サイクルを示す。即ち、昼間電力需要の大き
い時間帯に放電し、夜間余剰電力としての深夜電力で所
定時間内に充電する１日１サイクルの運転状況の１例を
示す。放電開始時点を基点に放電−待機−充電−待機の
充放電サイクルが毎日繰り返されて、週末までこのサイ
クルが続けられる。
る。図１は電力需要の平準化用電力貯蔵装置として使用
されるＮａＳ電池を本発明による充電方法によって運転
した充放電サイクルを示す。即ち、昼間電力需要の大き
い時間帯に放電し、夜間余剰電力としての深夜電力で所
定時間内に充電する１日１サイクルの運転状況の１例を
示す。放電開始時点を基点に放電−待機−充電−待機の
充放電サイクルが毎日繰り返されて、週末までこのサイ
クルが続けられる。
【００１４】 昼間の放電容量を多く確保するには、深
夜電力によって制限された時間内で放電容量に相当する
程度まで充電容量を確保する必要がある。本発明の充電
方法の特徴は、第１段階として主充電した後、多段階に
補充電するに際し、補充電段階の内少なくともいずれか
の段階で充電末分極電圧（以下、「分極電圧」とい
う。）を変更する点にある。このことにより正常な単電
池を故障させることなく、所定の充電容量まで短時間で
充電できるとの効果が得られる。
夜電力によって制限された時間内で放電容量に相当する
程度まで充電容量を確保する必要がある。本発明の充電
方法の特徴は、第１段階として主充電した後、多段階に
補充電するに際し、補充電段階の内少なくともいずれか
の段階で充電末分極電圧（以下、「分極電圧」とい
う。）を変更する点にある。このことにより正常な単電
池を故障させることなく、所定の充電容量まで短時間で
充電できるとの効果が得られる。
【００１５】 図２は図１の充放電サイクルにおける放
電容量と本発明の充電方法による充電容量の状況を示
す。面積Ｓｄは放電容量を示し、面積Ｓｃは主充電と３
段階の補充電による充電容量の和を示す。本発明の充電
方法によればＳｄとＳｃは同等か又はほぼ近似した関係
が得られる。
電容量と本発明の充電方法による充電容量の状況を示
す。面積Ｓｄは放電容量を示し、面積Ｓｃは主充電と３
段階の補充電による充電容量の和を示す。本発明の充電
方法によればＳｄとＳｃは同等か又はほぼ近似した関係
が得られる。
【００１６】 以下、本発明を更に詳しく説明する。図
３は単電池を８個直列に接続してストリングを構成し、
このストリングを６列並列に接続して構成したブロック
を示す。ＮａＳモジュール電池は、このブロックを基本
単位として所定数直列に接続した集合電池を断熱容器内
に収容し、２８０〜３６０℃の高温にて２次電池として
作動させるものである。
３は単電池を８個直列に接続してストリングを構成し、
このストリングを６列並列に接続して構成したブロック
を示す。ＮａＳモジュール電池は、このブロックを基本
単位として所定数直列に接続した集合電池を断熱容器内
に収容し、２８０〜３６０℃の高温にて２次電池として
作動させるものである。
【００１７】 ブロック電圧Ｖｂを監視電圧として放電
時の放電末カット電圧及び充電時の充電末カット電圧
（以下「カット電圧」という。）を制御する。
時の放電末カット電圧及び充電時の充電末カット電圧
（以下「カット電圧」という。）を制御する。
【００１８】 一般に、カット電圧Ｖｎは次式で規定さ
れる。 Ｖｎ＝（２．０７５＋α）×Ｓ＋ＩＲｐ ここで、Ｓは単電池の直列数、Ｉは充電電流、Ｒｐはブ
ロックの抵抗、αは充電末分極電圧である。
れる。 Ｖｎ＝（２．０７５＋α）×Ｓ＋ＩＲｐ ここで、Ｓは単電池の直列数、Ｉは充電電流、Ｒｐはブ
ロックの抵抗、αは充電末分極電圧である。
【００１９】 正常な単電池を故障させることなく、出
来るだけ大きな充電量を、出来るだけ短時間で充電する
との課題を解決するには、充電電流と分極電圧と残留容
量に関する知見を得ることが重要であると発明者らは考
え、実験を繰り返してこれらの関係を求めた。その結果
を図４に示す。
来るだけ大きな充電量を、出来るだけ短時間で充電する
との課題を解決するには、充電電流と分極電圧と残留容
量に関する知見を得ることが重要であると発明者らは考
え、実験を繰り返してこれらの関係を求めた。その結果
を図４に示す。
【００２０】 図４からわかるように、充電電流を低く
するほど浅い残量容量まで充電できる。又、分極電圧は
大きいほど浅い残留容量まで充電できる。但し、低い電
流（定格電流の１／４以下の電流）で充電した場合、充
電末分極電圧αを０．０５Ｖ以上で充電すればより浅い
深度まで充電可能であるが、これが繰り返されると単電
池内のβアルミナ管故障に至らせることを発明者は実験
結果から得ており、最終段はα＝０．０５Ｖが良好であ
るとの知見を得ている。
するほど浅い残量容量まで充電できる。又、分極電圧は
大きいほど浅い残留容量まで充電できる。但し、低い電
流（定格電流の１／４以下の電流）で充電した場合、充
電末分極電圧αを０．０５Ｖ以上で充電すればより浅い
深度まで充電可能であるが、これが繰り返されると単電
池内のβアルミナ管故障に至らせることを発明者は実験
結果から得ており、最終段はα＝０．０５Ｖが良好であ
るとの知見を得ている。
【００２１】 図４のデータに基づいて、例えば、主充
電電力Ｐ0、分極電圧α0＝０．１０で主充電し、次い
で、充電電力３／４×Ｐ0、分極電圧α1＝０．１５で第
１段階の補充電をし、充電電力２／４×Ｐ0、分極電圧
α2＝０．１５で第２段階の補充電をし、充電電力１／
４×Ｐ0、分極電圧αｆ＝０．０５で最終段階の補充電
をすれば、所定の浅い残量容量のレベルまで充電するに
要する補充電時間は4時間で達成できる。
電電力Ｐ0、分極電圧α0＝０．１０で主充電し、次い
で、充電電力３／４×Ｐ0、分極電圧α1＝０．１５で第
１段階の補充電をし、充電電力２／４×Ｐ0、分極電圧
α2＝０．１５で第２段階の補充電をし、充電電力１／
４×Ｐ0、分極電圧αｆ＝０．０５で最終段階の補充電
をすれば、所定の浅い残量容量のレベルまで充電するに
要する補充電時間は4時間で達成できる。
【００２２】 一方、同じく主充電電力Ｐ0、分極電圧
α0＝０．１０で主充電し、次いで、前記と同じレベル
の残留容量まで充電電力１／４×Ｐ0、分極電圧α1＝
０．０５で補充電した場合は補充電時間に１０時間以上
を要する。
α0＝０．１０で主充電し、次いで、前記と同じレベル
の残留容量まで充電電力１／４×Ｐ0、分極電圧α1＝
０．０５で補充電した場合は補充電時間に１０時間以上
を要する。
【００２３】 即ち、本発明の充電方法の特徴である補
充電段階において補充電段数を増加し、その２段毎に分
極電圧を変更することにより、より早く、目的の残留容
量のレベルまで充電することが出来るとの効果が得られ
る。
充電段階において補充電段数を増加し、その２段毎に分
極電圧を変更することにより、より早く、目的の残留容
量のレベルまで充電することが出来るとの効果が得られ
る。
【００２４】 更に、主充電も含めた充電段階におい
て、分極電圧を設定するにあたって正常な単電池を故障
させない充電方法が重要である。以下、図３に示したブ
ロックに基づいて説明する。左端のストリングに１個の
単電池が故障電池として存在し、抵抗が０Ωの場合、そ
して正常な直列単電池の一個のみが抵抗上昇して、その
単電池に電圧集中が起こると、その集中電圧ＶｓはＶｓ
＝（２．０７５＋α）×８＋ＩＲ−２．０７５×６で示
される。即ち、Ｖｓ＝８α＋ＩＲ＋２．０７５×２で示
される。尚、一般式として直列数Ｓ、並列数Ｐのブロッ
クで示せば、Ｖｓ＝（２．０７５＋α）×Ｓ＋ＩＲ−
２．０７５×（Ｓ−２）、即ちＶｓ＝Ｓ×α＋ＩＲ＋
２．０７５×２で示される。
て、分極電圧を設定するにあたって正常な単電池を故障
させない充電方法が重要である。以下、図３に示したブ
ロックに基づいて説明する。左端のストリングに１個の
単電池が故障電池として存在し、抵抗が０Ωの場合、そ
して正常な直列単電池の一個のみが抵抗上昇して、その
単電池に電圧集中が起こると、その集中電圧ＶｓはＶｓ
＝（２．０７５＋α）×８＋ＩＲ−２．０７５×６で示
される。即ち、Ｖｓ＝８α＋ＩＲ＋２．０７５×２で示
される。尚、一般式として直列数Ｓ、並列数Ｐのブロッ
クで示せば、Ｖｓ＝（２．０７５＋α）×Ｓ＋ＩＲ−
２．０７５×（Ｓ−２）、即ちＶｓ＝Ｓ×α＋ＩＲ＋
２．０７５×２で示される。
【００２５】 この単電池の集中電圧（過電圧）と分極
電圧αと充電電流Ｉの関係を図５に示す。一方、単電池
の過充電破壊電圧Ｖｄと故障確率（故障発生率）との関
係を図６に示す。図５及び図６から主充電段階における
充電電力Ｐ0に相当する充電末電流Ｉ0の場合、分極電圧
αは０．１５Ｖ以下であれば正常な単電池にかかる過電
圧が単電池の破損最低電圧７Ｖを超えることはない。
電圧αと充電電流Ｉの関係を図５に示す。一方、単電池
の過充電破壊電圧Ｖｄと故障確率（故障発生率）との関
係を図６に示す。図５及び図６から主充電段階における
充電電力Ｐ0に相当する充電末電流Ｉ0の場合、分極電圧
αは０．１５Ｖ以下であれば正常な単電池にかかる過電
圧が単電池の破損最低電圧７Ｖを超えることはない。
【００２６】 従って、図４と図３のデータに基づい
て、主充電段階における分極電圧αを０．１５Ｖとし、
主充電電力Ｐ0で主充電し、次いで、充電電力３／４×
Ｐ0、分極電圧α1＝０．１５で第１段階の補充電をし、
充電電力２／４×Ｐ 0、分極電圧α2＝０．１５で第２段
階の補充電をし、充電電力１／４×Ｐ0、分極電圧αｆ
＝０．０５で最終段階の補充電をすれば、ストリング中
に仮に故障単電池が存在していたとしても、正常な単電
池を故障させることなく、より早く、より浅い残留容量
まで充電できるから好ましい。
て、主充電段階における分極電圧αを０．１５Ｖとし、
主充電電力Ｐ0で主充電し、次いで、充電電力３／４×
Ｐ0、分極電圧α1＝０．１５で第１段階の補充電をし、
充電電力２／４×Ｐ 0、分極電圧α2＝０．１５で第２段
階の補充電をし、充電電力１／４×Ｐ0、分極電圧αｆ
＝０．０５で最終段階の補充電をすれば、ストリング中
に仮に故障単電池が存在していたとしても、正常な単電
池を故障させることなく、より早く、より浅い残留容量
まで充電できるから好ましい。
【００２７】 前記の一般式で示せば、Ｖｓ＝（２．０
７５＋α）×Ｓ＋ＩＲ−２．０７５×（Ｓ−２）で示さ
れる単電池にかかる集中電圧ＶｓがＶｓ≦７の関係にあ
る分極電圧αを設定すれば、ストリング中に仮に故障単
電池が存在していたとしても、正常な単電池を故障させ
ることなく、より早く、目的の残留容量まで充電でき
る。
７５＋α）×Ｓ＋ＩＲ−２．０７５×（Ｓ−２）で示さ
れる単電池にかかる集中電圧ＶｓがＶｓ≦７の関係にあ
る分極電圧αを設定すれば、ストリング中に仮に故障単
電池が存在していたとしても、正常な単電池を故障させ
ることなく、より早く、目的の残留容量まで充電でき
る。
【００２８】 尚、計測系の誤差、遅れ等を考慮して、
単電池の破損最低電圧を６Ｖに設定すればより安全性が
高まり、好ましい。又、最終段階の補充電において、補
充電電力Ｐｆを１／４×Ｐ0とし、分極電圧αｆを０．
０５Ｖに設定した深度で充電を停止しているから、更に
浅い深度まで充電を繰り返し単電池のベータアルミナ固
体電解質管に過電圧がかかって、構造を徐々に弱体化
し、最後に破壊させるような現象を防止するため好まし
い。以上、本発明の充電方法について、３段階の補充電
の例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定
されるものではない。
単電池の破損最低電圧を６Ｖに設定すればより安全性が
高まり、好ましい。又、最終段階の補充電において、補
充電電力Ｐｆを１／４×Ｐ0とし、分極電圧αｆを０．
０５Ｖに設定した深度で充電を停止しているから、更に
浅い深度まで充電を繰り返し単電池のベータアルミナ固
体電解質管に過電圧がかかって、構造を徐々に弱体化
し、最後に破壊させるような現象を防止するため好まし
い。以上、本発明の充電方法について、３段階の補充電
の例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定
されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の充電方
法によれば、ストリング中にたとえ故障電池が存在して
いても、他の正常な単電池が故障しない程度の浅い深度
まで短時間で充電できるから、制限された時間内での深
夜電力による充電によって、昼間の放電に対応する、大
きな充電容量を確保することができる。
法によれば、ストリング中にたとえ故障電池が存在して
いても、他の正常な単電池が故障しない程度の浅い深度
まで短時間で充電できるから、制限された時間内での深
夜電力による充電によって、昼間の放電に対応する、大
きな充電容量を確保することができる。
【図１】 ナトリウム−硫黄電池を本発明の充電方法に
よって運転した充放電サイクルを示すグラフである。
よって運転した充放電サイクルを示すグラフである。
【図２】 充放電サイクルにおける放電容量と本発明の
充電方法による充電容量の状況を示すグラフである。
充電方法による充電容量の状況を示すグラフである。
【図３】 ８直列×６並列からなるブロックの回路図を
示す。
示す。
【図４】 充電電流と充電末分極電圧と残存容量の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】 正常な単電池にかかる集中電圧（過電圧）と
充電末分極電圧と充電電流の関係を示すグラフである。
充電末分極電圧と充電電流の関係を示すグラフである。
【図６】 単電池の過充電破壊電圧と故障確率（故障発
生率）との関係を示すグラフである。
生率）との関係を示すグラフである。
Ｉ0…主充電段階における充電電流、Ｖ0…主充電段階に
おける充電末カット電圧、Ｖ1…第１段階の補充電にお
ける充電末カット電圧、Ｖ2…第２段階の補充電におけ
る充電末カット電圧、Ｖｆ…最終段階の補充電における
充電末カット電圧、Ｓｄ…放電容量、Ｓｃ…主充電段階
と補充電段階で充電された充電容量の総量、Ｖｂ…ブロ
ック監視電圧、α…充電末分極電圧、Ｖｄ…単電池の過
充電破壊電圧。
おける充電末カット電圧、Ｖ1…第１段階の補充電にお
ける充電末カット電圧、Ｖ2…第２段階の補充電におけ
る充電末カット電圧、Ｖｆ…最終段階の補充電における
充電末カット電圧、Ｓｄ…放電容量、Ｓｃ…主充電段階
と補充電段階で充電された充電容量の総量、Ｖｂ…ブロ
ック監視電圧、α…充電末分極電圧、Ｖｄ…単電池の過
充電破壊電圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 一人 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 高木 春実 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA02 CA11 DA04 FA08 5H029 AJ02 AJ05 AJ14 AK05 AL13 AM15 BJ02 BJ06 CJ16 HJ17 HJ18 HJ19 HJ20 5H030 AA02 AA03 AS01 BB02 BB04 FF44
Claims (5)
- 【請求項１】 ナトリウム−硫黄電池の単電池を所定数
直列接続してストリングを構成し、このストリングを所
定数並列に接続してブロックを構成し、そのブロックを
基本単位として所定数直列に接続した集合電池を単電池
の開放電圧と電流×抵抗で表わすオーミック電圧と充電
末分極電圧で規定される充電末カット電圧まで充電する
充電方法において、 第１段階として主充電した後、主充電時の電力よりも低
い電力で段階的に順次補充電することを特徴とするナト
リウム−硫黄電池の充電方法。 - 【請求項２】 前記段階的に順次補充電するに際し、少
なくともいずれかの段階における充電末分極電圧が主充
電段階又は他の補充電段階で設定した充電末分極電圧と
は異なる充電末分極電圧であることを特徴とする請求項
１に記載のナトリウム−硫黄電池の充電方法。 - 【請求項３】 前記補充電段階において、最終の補充電
段階における単電池当たりの充電末分極電圧が０．０５
ボルトであることを特徴とする請求項１に記載のナトリ
ウム−硫黄電池の充電方法。 - 【請求項４】 前記主充電段階を、単電池当たりの充電
末分極電圧０．１５ボルトで規定される充電末カット電
圧Ｖ0まで定格電力Ｐ0で充電した後、３段階で補充電
し、最初の補充電段階と次の補充電段階における充電末
分極電圧が共に０．１５ボルトであって、かつそれぞれ
の充電電力を定格電力Ｐ0の３／４及び２／４の電力で
充電し、かつ最終補充電段階における電力を定格電力Ｐ
0の１／４の電力で充電すると共に、単電池当たりの充
電末分極を０．０５ボルトで規定される充電末カット電
圧Ｖｆまで充電することを特徴とする請求項１に記載の
ナトリウム−硫黄電池の充電方法。 - 【請求項５】 ナトリウム−硫黄電池の単電池をＳ個直
列に接続してストリングを構成し、このストリングをＰ
列並列に接続してブロックを構成し、そのブロックを基
本単位として所定数直列に接続した集合電池を充電末分
極電圧で規定される充電末カット電圧まで充電する充電
方法において、第１段階として主充電した後、多段階に
補充電する充電方法であって、 各段階における充電電力Ｐｎ、充電末分極電圧αｎ、及
び充電末カット電圧Ｖｎが、Ｐ0＞Ｐ1＞Ｐ2…＞Ｐｆの
関係にあって、かつ、ストリング中の正常な単電池にか
かる過電圧Ｖｓ＝（２．０７５＋αｎ）×Ｓ＋Ｉｎ×Ｒ
ｐ−２．０７５×（Ｓ−２）と単電圧の過充電破壊電圧
Ｖｄとの関係が、Ｖｓ＜Ｖｄの条件を満足する範囲の充
電末分極電圧αｎを設定して規定される充電末カット電
圧Ｖｎまで充電することを特徴とするナトリウム−硫黄
電池の充電方法。（ここで、ｎは充電段数を示す。ｎ＝
０は主充電段階、ｎ＝１は最初の補充電段階、ｎ＝ｆは
最終の補充電段階をそれぞれ示す。Ｉｎはブロックに流
れる電流、Ｒｐはブロックの抵抗を示す。）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31377699A JP3505116B2 (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | ナトリウム−硫黄電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31377699A JP3505116B2 (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | ナトリウム−硫黄電池の充電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001135348A true JP2001135348A (ja) | 2001-05-18 |
| JP3505116B2 JP3505116B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=18045394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31377699A Expired - Lifetime JP3505116B2 (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | ナトリウム−硫黄電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3505116B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100782868B1 (ko) * | 2000-05-16 | 2007-12-06 | 소니 가부시끼 가이샤 | 비수 전해질 2차 전지를 충전하기 위한 충전 방법 |
| JP2010108717A (ja) * | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム−硫黄電池の充電方法 |
| KR101559722B1 (ko) | 2014-09-16 | 2015-10-15 | 전자부품연구원 | 나트륨-이산화황계 이차 전지의 충전 방법 |
| WO2023026697A1 (ja) * | 2021-08-23 | 2023-03-02 | 株式会社日立製作所 | 組電池システム及びエネルギー貯蔵システム |
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-
1999
- 1999-11-04 JP JP31377699A patent/JP3505116B2/ja not_active Expired - Lifetime
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