JP2001157376A - 密閉形鉛蓄電池の充電方式 - Google Patents

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
充電が可能となる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。次
に、規定電圧（2.3〜2.5V/セル）まで定電流で充電し、
前記規定電圧に達した後は電流値を減少させて充電する
ステップを、前記放電量に対して101〜103%の充電量に
なるまで繰り返す。そして、充放電サイクル数が規定サ
イクルの自然数倍（10〜200サイクル）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
電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。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、希硫酸電解液を該極板群に染み込ませた状態で使用
するものである。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く、補水が不要であるという
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。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下したりする場合
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。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。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
充電し、密閉形鉛蓄電池の端子電圧が規定電圧に達した
後は、電流値を減らして充電する方式が開発されてい
る。すなわち、密閉形鉛蓄電池の端子電圧が規定電圧に
達した後は、充電電流値を最初の50%程度まで減らして
再び充電することを繰り返し、規定充電量まで充電する
方式である。なお、前記規定電圧値を高くすると、大電
流で充電する期間が多くなるために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
う問題点がある。一方、規定電圧を低くすると、その逆
に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。

【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
が可能となる充電方式を提供することである。

【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、放電量を測定するステップと、
規定電圧まで最初に設定された電流値で定電流充電をす
るステップと、前記規定電圧に達した後は前記電流値よ
りも減少させた電流値で充電するステップを、規定充電
量に達するまで繰り返す充放電サイクルをする密閉形鉛
蓄電池の充電方式において、前記規定充電量を前記放電
量の101〜103%にし、前記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ことを特徴としている。
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。

【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、極板群が
水平になるように配置して、周囲温度が25℃の雰囲気で
以下の実験をした。前記密閉形鉛蓄電池を、35Aの定電
流で理論容量の300%を充電して電槽化成をした後、35A
で放電（放電終止電圧：1.6V）して、初期の放電容量を
測定する。初期の放電容量を測定した後に、後述する充
電方式で寿命試験をした。なお、500サイクルの充放電
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。そし
て、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。

【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、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、前記定電流（35A(0.175CA)）の50%の電流
値（28A（0.14CA））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。これらのステ
ップを規定充電量として、それぞれ放電量の100、101、
102、103、105%に達するまで繰り返した。そして、規定
サイクルとして250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、充放電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
ャートの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、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、最初の電流値（35A(0.175CA)）
の50%の電流値（28A（0.14CA））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。こ
れらのステップを規定充電量として、それぞれ放電量の
100、102、105、110%に達するまで繰り返す。そして、
再び定電流で放電するステップに戻る充放電サイクルを
繰り返した。表１に、これらの寿命試験結果を示す。本
発明を用いたもの及び比較例５，６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、前記規定充電量として101〜103%にするのが好
ましいことがわかる。なお、本実施例では、規定電圧に
達した後の充電電流値を50%の減少率にした例を示した
が、充電電流値を20〜60%の範囲で減少させても同様の
結果が得られた。なお、充電電流値を20%以下に減少さ
せた場合には、充電時間が長くなるため好ましくない。
また、充電電流値の減少率を60%以上にした場合には、
密閉形鉛蓄電池の端子電圧が短時間に規定電圧に達して
しまい、充電電流の切り換え頻度が多くなり好ましくな
い。

【表１】 （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(0.175CA)）で４時間放
電した後、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、最初の電流値（35A(0.175CA)）の50%の電流値
（28A（0.0875CA））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。これらのステ
ップを図１に示すように、規定充電量である放電量の10
2%に達するまで繰り返す。そして、再び定電流で放電す
るステップに戻り、前記したサイクルを繰り返した。そ
して、規定サイクルとして250サイクルごとに0.07CAの
定電流で放電量の0、1、2、3又は5%を補充電した後、再
び定電流で放電するステップに戻るサイクルを繰り返し
た。表２にこれらの寿命試験結果を示す。補充電量とし
て、1〜3%にすると密閉形鉛蓄電池を長寿命化すること
ができ、好ましいことがわかる。

【表２】 （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、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、最初の電
流値（35A(0.175CA)）の50%の電流値（28A（0.14CA））
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。これらのステップを図１に示すよう
に、規定充電量である放電量の102%に達するまで繰り返
す。そして、再び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。そして、規定サイクルと
して、それぞれ10、20、50、200、250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るサイクルを繰り返した。表３
にこれらの結果を示す。補充電を行うための規定サイク
ルとして、10〜200サイクルにすると、密閉形鉛蓄電池
をさらに長寿命化でき、好ましいことがわかる。

【表３】 （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、最初の電流値（35A(0.175CA)）の
50%の電流値（28A（0.14CA））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。これ
らのステップを図１に示すように規定充電量である放電
量の102%に達するまで繰り返す。そして、再び定電流で
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。そして、それぞれ規定サイクルとして50サイクルご
とに、それぞれ0.02、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。表４にこれらの結果
を示す。補充電時の電流値として、0.02〜0.05CAにする
と密閉形鉛蓄電池を長寿命化することができ、好ましい
ことがわかる。

【表４】 （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、定電
流（35A(0.175CA)）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、最初の電流値（35A(0.175C
A)）の50%の電流値（28A（0.14CA））で、密閉形鉛蓄電
池の端子電圧が各規定電圧に達するまで充電する。これ
らのステップを図１に示すように、規定充電量である放
電量の102%に達するまで繰り返す。そして、再び定電流
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。そして、規定サイクルとしてそれぞれ50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。表５にこれらの結果を示す。規定電圧
として2.3〜2.5Vにすると、密閉形鉛蓄電池を長寿命化
することができるとともに６時間以内で充電でき、さら
に好ましいことがわかる。

【表５】

【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るとともに、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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電量を測定するステップと、規定電圧ま
   で最初に設定された電流値で定電流充電をするステップ
   と、前記規定電圧に達した後は前記電流値よりも減少さ
   せた電流値で充電するステップを、規定充電量に達する
   まで繰り返す充放電サイクルをする密閉形鉛蓄電池の充
   電方式において、前記規定充電量を前記放電量の101〜1
   03%にし、前記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ことを特徴とする密閉形鉛蓄電池の
   充電方式。
2. 【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。
3. 【請求項３】前記補充電時の定電流の値が、0.02〜0.05
   CA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。
4. 【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。