JP2001185227A - 鉛蓄電池の保守方法 - Google Patents
鉛蓄電池の保守方法Info
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- JP2001185227A JP2001185227A JP36997899A JP36997899A JP2001185227A JP 2001185227 A JP2001185227 A JP 2001185227A JP 36997899 A JP36997899 A JP 36997899A JP 36997899 A JP36997899 A JP 36997899A JP 2001185227 A JP2001185227 A JP 2001185227A
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- charging
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 長期間放置される用途に用いられる鉛蓄電池
を長寿命化できる保守方法を提供する。 【構成】 本発明は、鉛蓄電池の放置期間中に常時充放
電を行うことを特徴とする。そして、充放電がパルス電
流で行われることが好ましい。また、充放電電流値およ
び／または充放電時間が少なくとも２種類以上かつ充電
電気量が放電電気量より大きいことが好ましい。
を長寿命化できる保守方法を提供する。 【構成】 本発明は、鉛蓄電池の放置期間中に常時充放
電を行うことを特徴とする。そして、充放電がパルス電
流で行われることが好ましい。また、充放電電流値およ
び／または充放電時間が少なくとも２種類以上かつ充電
電気量が放電電気量より大きいことが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、負極のサルフェー
ションを防止し、寿命性能を向上させた鉛蓄電池の保守
方法に関する。
ションを防止し、寿命性能を向上させた鉛蓄電池の保守
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、鉛蓄電池は、自動車のスターター
用や非常用の電源を中心として、様々な用途で使用され
ている。また近年では、環境や資源の問題などに対応し
て、電気自動車や電力貯蔵などへの応用へ向けて開発が
進められている。しかしながら、電池の周辺機器の急速
な進化に伴い、電池に対する、更なる性能の向上が求め
られている。鉛蓄電池は、同様に開発されたニッケル水
素電池やリチウムタイプの電池に対して、特に寿命に関
して劣る部分があり、このことが普及の大きな妨げとな
っている。
用や非常用の電源を中心として、様々な用途で使用され
ている。また近年では、環境や資源の問題などに対応し
て、電気自動車や電力貯蔵などへの応用へ向けて開発が
進められている。しかしながら、電池の周辺機器の急速
な進化に伴い、電池に対する、更なる性能の向上が求め
られている。鉛蓄電池は、同様に開発されたニッケル水
素電池やリチウムタイプの電池に対して、特に寿命に関
して劣る部分があり、このことが普及の大きな妨げとな
っている。
【０００３】従来の鉛蓄電池において、充放電後の長時
間放置時、あるいは、充放電サイクル使用時に不十分な
充電を繰り返した場合などに、負極の活物質中に還元さ
れにくい硫酸鉛が生成して、充電を行ってもその容量が
回復しない現象、いわゆるサルフェーションと呼ばれる
現象が発生することが知られている。
間放置時、あるいは、充放電サイクル使用時に不十分な
充電を繰り返した場合などに、負極の活物質中に還元さ
れにくい硫酸鉛が生成して、充電を行ってもその容量が
回復しない現象、いわゆるサルフェーションと呼ばれる
現象が発生することが知られている。
【０００４】これまで、サルフェーションについては、
放置期間中あるいは、充放電中に硫酸鉛結晶が成長し、
巨大化することで、反応面積が低下し、充電されにくく
なるのが原因と考えられてきた。しかしながら、充放電
で生成する結晶と同程度の大きさの結晶でも還元されに
くい場合があり、この現象については、硫酸鉛の巨大化
説だけでは説明ができなかった。実際には、充放電によ
る電気化学的反応により生成された硫酸鉛結晶は活性度
が高く、充放電で残存した硫酸鉛結晶や、あるいは自己
放電によって生成した硫酸鉛結晶が、放置中に化学的に
溶解析出反応を繰り返すことによって不活性な硫酸鉛が
生成、蓄積されることが原因であることがわかってき
た。そのため、長期間鉛蓄電池を放置あるいは充放電サ
イクル使用時に不十分な充電を繰り返した場合などに、
サルフェーションがその寿命要因となって、更なる長寿
命を達成する妨げとなっていた。このようなサルフェー
ションを防止するために、従来は、特開平１０−２５５
８５３号公報にあるように充放電サイクル使用時に不必
要な過充電や、不十分な充電、特に充電不足を繰り返さ
ないように適正な充電をすることが行われていたが、長
期間放置する場合については、特に有効な解決策が取ら
れていなかった。
放置期間中あるいは、充放電中に硫酸鉛結晶が成長し、
巨大化することで、反応面積が低下し、充電されにくく
なるのが原因と考えられてきた。しかしながら、充放電
で生成する結晶と同程度の大きさの結晶でも還元されに
くい場合があり、この現象については、硫酸鉛の巨大化
説だけでは説明ができなかった。実際には、充放電によ
る電気化学的反応により生成された硫酸鉛結晶は活性度
が高く、充放電で残存した硫酸鉛結晶や、あるいは自己
放電によって生成した硫酸鉛結晶が、放置中に化学的に
溶解析出反応を繰り返すことによって不活性な硫酸鉛が
生成、蓄積されることが原因であることがわかってき
た。そのため、長期間鉛蓄電池を放置あるいは充放電サ
イクル使用時に不十分な充電を繰り返した場合などに、
サルフェーションがその寿命要因となって、更なる長寿
命を達成する妨げとなっていた。このようなサルフェー
ションを防止するために、従来は、特開平１０−２５５
８５３号公報にあるように充放電サイクル使用時に不必
要な過充電や、不十分な充電、特に充電不足を繰り返さ
ないように適正な充電をすることが行われていたが、長
期間放置する場合については、特に有効な解決策が取ら
れていなかった。
【０００５】なお、電池の放置中にフロート充電やトリ
クル充電を行う場合があるが、この方法で形成される鉛
粒子は、活性度が低く、サルフェーションの防止には不
十分であった。また、放置期間中に自己放電によって生
成した硫酸鉛を充電生成物に戻すため、補充電を行う場
合があるが、放置中に生成した硫酸鉛は不活性なため充
分に充電することができなかった。
クル充電を行う場合があるが、この方法で形成される鉛
粒子は、活性度が低く、サルフェーションの防止には不
十分であった。また、放置期間中に自己放電によって生
成した硫酸鉛を充電生成物に戻すため、補充電を行う場
合があるが、放置中に生成した硫酸鉛は不活性なため充
分に充電することができなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたよ
うに、放置期間が長い場合にサルフェーションを防止す
る有効な解決策がなく、寿命性能が損なわれるという問
題点を有していた。本発明は、このような問題点を解決
するためになされたものであって、その目的とするとこ
ろは、長期間放置される用途に用いられる鉛蓄電池を長
寿命化できる保守方法を提供することにある。
うに、放置期間が長い場合にサルフェーションを防止す
る有効な解決策がなく、寿命性能が損なわれるという問
題点を有していた。本発明は、このような問題点を解決
するためになされたものであって、その目的とするとこ
ろは、長期間放置される用途に用いられる鉛蓄電池を長
寿命化できる保守方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決する為、鉛蓄電池の放置期間中に電気化学的充放電
を行なうことを特徴とする。これにより、電池の放置期
間中に不活性な硫酸鉛が生成、蓄積するのを防止し活物
質を常時活性な状態に維持できる。
解決する為、鉛蓄電池の放置期間中に電気化学的充放電
を行なうことを特徴とする。これにより、電池の放置期
間中に不活性な硫酸鉛が生成、蓄積するのを防止し活物
質を常時活性な状態に維持できる。
【０００８】上記充放電をパルス電流で行うと簡便にで
きるので好ましい。また、この充放電において、充放電
電流値および/ または充放電時間が少なくとも２種類以
上かつ充電電気量が放電電気量より大きくすると、結晶
性が低く結晶粒子の形状を変化させた、すなわち活性度
の高い活物質粒子が形成される。また、充電電気量を放
電電気量より大きくすることで、自己放電により生成し
た硫酸鉛結晶が、放置中に化学反応により不活性化する
以前に活性な金属鉛粒子に変えることができる。
きるので好ましい。また、この充放電において、充放電
電流値および/ または充放電時間が少なくとも２種類以
上かつ充電電気量が放電電気量より大きくすると、結晶
性が低く結晶粒子の形状を変化させた、すなわち活性度
の高い活物質粒子が形成される。また、充電電気量を放
電電気量より大きくすることで、自己放電により生成し
た硫酸鉛結晶が、放置中に化学反応により不活性化する
以前に活性な金属鉛粒子に変えることができる。
【０００９】本発明に係る保守方法を用いて鉛蓄電池を
保守管理すると、負極の活物質中に還元されにくい硫酸
鉛が生成、蓄積されるのを防止し、充電を行ってもその
容量が回復しない現象、いわゆるサルフェーションを防
止し、さらに活物質を常時活性な状態に維持でき、鉛蓄
電池を長寿命にできる。
保守管理すると、負極の活物質中に還元されにくい硫酸
鉛が生成、蓄積されるのを防止し、充電を行ってもその
容量が回復しない現象、いわゆるサルフェーションを防
止し、さらに活物質を常時活性な状態に維持でき、鉛蓄
電池を長寿命にできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。
明する。
【００１１】１２Ｖ系で３時間率公称容量が３０Ａｈの
リテーナー式ペースト式密閉形鉛蓄電池を常法により組
み立て、温度２５℃にて放電条件を１０Ａ×２時間、充
電条件を１段目が１０Ａ×１時間３６分、２段目が１．
５Ａ×３時間４分の２段定電流充電（放電電気量の１０
３％）でサイクル試験をおこなった。ここで、２０サイ
クル毎に１０日間の放置を入れ、充放電休止中および放
置中に表１の条件でパルス充放電を行った。放置後２５
℃にて１０Ａで９．９Ｖまで放電した後、１段目が１０
Ａ／１４．４Ｖ、２段目が１．５Ａでトータル充電量が
公称容量の１１０％になるまで２段定電流充電を行っ
た。さらに前記と同条件で放電し、このときの放電容量
が、初期容量に対して８０％以上のときはサイクル試験
を継続し、８０％以下になった時点で寿命とした。な
お、電流値と時間は、自己放電の電力量以上が充放電で
きる組み合わせとした。
リテーナー式ペースト式密閉形鉛蓄電池を常法により組
み立て、温度２５℃にて放電条件を１０Ａ×２時間、充
電条件を１段目が１０Ａ×１時間３６分、２段目が１．
５Ａ×３時間４分の２段定電流充電（放電電気量の１０
３％）でサイクル試験をおこなった。ここで、２０サイ
クル毎に１０日間の放置を入れ、充放電休止中および放
置中に表１の条件でパルス充放電を行った。放置後２５
℃にて１０Ａで９．９Ｖまで放電した後、１段目が１０
Ａ／１４．４Ｖ、２段目が１．５Ａでトータル充電量が
公称容量の１１０％になるまで２段定電流充電を行っ
た。さらに前記と同条件で放電し、このときの放電容量
が、初期容量に対して８０％以上のときはサイクル試験
を継続し、８０％以下になった時点で寿命とした。な
お、電流値と時間は、自己放電の電力量以上が充放電で
きる組み合わせとした。
【００１２】
【表１】 電池の３時間率容量が、初期容量に対して８０％以下に
なった時点で寿命とすると、通常の条件である、休止お
よび放置中にパルス充放電を行わなかった条件１、２で
は３００、３２０サイクルで寿命となったのに対し、条
件３から条件６までの、パルス充放電を行った条件では
約４００から６００サイクルで寿命となった。また、条
件６の放電電気量＜充電電気量のものは最も寿命推移は
良く、６００サイクルで寿命となった。
なった時点で寿命とすると、通常の条件である、休止お
よび放置中にパルス充放電を行わなかった条件１、２で
は３００、３２０サイクルで寿命となったのに対し、条
件３から条件６までの、パルス充放電を行った条件では
約４００から６００サイクルで寿命となった。また、条
件６の放電電気量＜充電電気量のものは最も寿命推移は
良く、６００サイクルで寿命となった。
【００１３】これらの電池について、試験終了後に解体
し、電池の寿命原因を調査した結果、条件１、２では、
各セル負極の活物質中から放電生成物である硫酸鉛がそ
れぞれ４０％、３０％と多量に検出され、その結晶は、
巨大かつ結晶性が高く、いわゆるサルフェーションが進
行していた。さらに、条件３から条件５では、寿命原因
としては負極活物質の硫酸鉛化であったが、その量は１
０％以下と少なく、また、結晶の大きさも条件３から条
件５にいくに従って小さくなった。条件６では、条件１
から条件５のような負極のサルフェーションはほとんど
見られなかった。
し、電池の寿命原因を調査した結果、条件１、２では、
各セル負極の活物質中から放電生成物である硫酸鉛がそ
れぞれ４０％、３０％と多量に検出され、その結晶は、
巨大かつ結晶性が高く、いわゆるサルフェーションが進
行していた。さらに、条件３から条件５では、寿命原因
としては負極活物質の硫酸鉛化であったが、その量は１
０％以下と少なく、また、結晶の大きさも条件３から条
件５にいくに従って小さくなった。条件６では、条件１
から条件５のような負極のサルフェーションはほとんど
見られなかった。
【００１４】段階的に電流を変化させた条件５および条
件６の電池は、負極の活物質の粒子形態が均一でなく不
定形で、また大小の様々な結晶形態に変化していること
がわかった。この様な結晶形態が活物質の活性度を維持
しているため、特に寿命末期における容量の確保を可能
にしていると考えられる。電流値は、本実施例に限定さ
れるものではなく、電力消費量を節減するため自己放電
電流程度の電流値であっても、サルフェーション抑制効
果や放電容量維持効果が得られる。また、結晶形態を変
えるために段階的に充放電時間および電流を変化させて
も同様の効果が得られる。さらに、パルス充放電中に電
力消費量を節減するため休止をいれた場合でも、放置の
みまたは補充電を行う場合に比較して、サルフェーショ
ン抑制効果が得られる。
件６の電池は、負極の活物質の粒子形態が均一でなく不
定形で、また大小の様々な結晶形態に変化していること
がわかった。この様な結晶形態が活物質の活性度を維持
しているため、特に寿命末期における容量の確保を可能
にしていると考えられる。電流値は、本実施例に限定さ
れるものではなく、電力消費量を節減するため自己放電
電流程度の電流値であっても、サルフェーション抑制効
果や放電容量維持効果が得られる。また、結晶形態を変
えるために段階的に充放電時間および電流を変化させて
も同様の効果が得られる。さらに、パルス充放電中に電
力消費量を節減するため休止をいれた場合でも、放置の
みまたは補充電を行う場合に比較して、サルフェーショ
ン抑制効果が得られる。
【００１５】これらのことから、充放電休止中、および
放置中にパルス充放電をおこなうと、負極のサルフェー
ションを抑制し活物質の活性度を維持するので、その結
果、密閉形鉛蓄電池のサイクル寿命を延長できることが
わかった。
放置中にパルス充放電をおこなうと、負極のサルフェー
ションを抑制し活物質の活性度を維持するので、その結
果、密閉形鉛蓄電池のサイクル寿命を延長できることが
わかった。
【００１６】また、充放電電流が大きい条件４は、充放
電電流が小さい条件３より生成する活物質粒子が小さく
その分活性度がよくなることから、高いサルフェーショ
ン抑制効果と活物質の活性度維持効果が得られることが
わかった。さらに、充放電電流および時間の異なる条件
５は生成する活物質粒子の形態が均一でなく不定形で、
大小の様々な結晶形態に変化しており活性度が高く、条
件３，４より高い効果が得られることがわかった。
電電流が小さい条件３より生成する活物質粒子が小さく
その分活性度がよくなることから、高いサルフェーショ
ン抑制効果と活物質の活性度維持効果が得られることが
わかった。さらに、充放電電流および時間の異なる条件
５は生成する活物質粒子の形態が均一でなく不定形で、
大小の様々な結晶形態に変化しており活性度が高く、条
件３，４より高い効果が得られることがわかった。
【００１７】さらに、過充電を伴う条件６は、充電と放
電の電気量が同じ条件３から条件５より高い効果が得ら
れることがわかった。
電の電気量が同じ条件３から条件５より高い効果が得ら
れることがわかった。
【００１８】以上本実施例に述べた効果は、実験に用い
たリテーナー式ペースト式鉛蓄電池以外に、容量の大
小、集電体が鋳造格子体またはエキスパンド式格子体、
ゲル式またはその他の電解液保持方式等の鉛蓄電池の形
式の如何にかかわらず同様に得られた。
たリテーナー式ペースト式鉛蓄電池以外に、容量の大
小、集電体が鋳造格子体またはエキスパンド式格子体、
ゲル式またはその他の電解液保持方式等の鉛蓄電池の形
式の如何にかかわらず同様に得られた。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次に
記載する効果を奏する。
記載する効果を奏する。
【００２０】（１）請求項１によれば、鉛蓄電池の構造
や構成を変えることなく、充放電休止中および放置中に
電池を常時充放電することによって、鉛蓄電池の性能を
損なうことなく、その寿命性能を向上させることができ
る。 （２）請求項２によれば、定電流の常時充放電を簡便に
実施でき、上記（１）の効果を向上させることができ
る。 （３）請求項３によれば、請求項１の効果をさらに向上
できる。
や構成を変えることなく、充放電休止中および放置中に
電池を常時充放電することによって、鉛蓄電池の性能を
損なうことなく、その寿命性能を向上させることができ
る。 （２）請求項２によれば、定電流の常時充放電を簡便に
実施でき、上記（１）の効果を向上させることができ
る。 （３）請求項３によれば、請求項１の効果をさらに向上
できる。
Claims (3)
- 【請求項１】 鉛蓄電池の放置期間中に、常時充放電を
行なうことを特徴とする鉛蓄電池の保守方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の充放電をパルス電流で行
なうことを特徴とする鉛蓄電池の保守方法。 - 【請求項３】 充放電電流値および/ または充放電時間
が少なくとも２種類以上かつ充電電気量が放電電気量よ
り大きいことを特徴とする請求項１または２記載の鉛蓄
電池の保守方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36997899A JP2001185227A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 鉛蓄電池の保守方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36997899A JP2001185227A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 鉛蓄電池の保守方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001185227A true JP2001185227A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18495779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36997899A Pending JP2001185227A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 鉛蓄電池の保守方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001185227A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103943901A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-07-23 | 超威电源有限公司 | 一种铅酸蓄电池电流采集系统及其方法 |
| JP2016219287A (ja) * | 2015-05-21 | 2016-12-22 | 古河電気工業株式会社 | 電源装置および電源装置の制御方法 |
-
1999
- 1999-12-27 JP JP36997899A patent/JP2001185227A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103943901A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-07-23 | 超威电源有限公司 | 一种铅酸蓄电池电流采集系统及其方法 |
| JP2016219287A (ja) * | 2015-05-21 | 2016-12-22 | 古河電気工業株式会社 | 電源装置および電源装置の制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20051219 |