JP2002151138A - 集合鉛蓄電池の電解液面調整方法 - Google Patents

集合鉛蓄電池の電解液面調整方法

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JP2002151138A JP2000338437A JP2000338437A JP2002151138A JP 2002151138 A JP2002151138 A JP 2002151138A JP 2000338437 A JP2000338437 A JP 2000338437A JP 2000338437 A JP2000338437 A JP 2000338437A JP 2002151138 A JP2002151138 A JP 2002151138A
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Kiyoshi Koyama
潔 小山
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Yuasa Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電完了後に速やかに、かつ簡単な設備と方
法で電解液面位を所定の範囲に安定させ、また、液面位
のばらつきを減少させることができる集合鉛蓄電池の電
解液面の調整方法を提供する。 【構成】 本発明は、複数の鉛蓄電池を充電完了後に放
電し、その後圧縮空気を該電池内に送り込んで電槽を膨
張させた上、該電池に振動または衝撃を加え、該電池を
集合電池に組み立てた後、電解液面が所定の範囲内に位
置するように電解液量を調整することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は集合鉛蓄電池の電解
液面調整方法に関する。詳しくは、複数の鉛蓄電池を組
み込んだ集合鉛蓄電池の電解液面を所定の範囲に調整す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉛蓄電池は廉価で比較的大きな出力が得
られるため、フォ−クリフトはじめ電動車の電源に用い
られている。その場合、電気容量を消費させた鉛蓄電池
を充電することが日常的に行われるが、鉛蓄電池の特性
上、放電した電気量よりも若干多めの電気量を充電し、
放電前の状態に戻すことが通常である。そして、その際
充電量から放電量を差し引いた過充電量に相当する水分
が電気分解で気体となって電解液面下に留まり、または
電解液面から散逸する。このうち電解液面下に留まる気
体の体積分は液面を押し上げるが、これが著しいと充電
中に電池の液口栓から電解液があふれ出し、機器を腐食
させるなどの不具合につながる。このため電解液面位の
管理は厳密でなければならない。
【0003】鉛蓄電池の電解液面位は充電後に時間経過
とともに変動し、ある時間が経過すれば安定な位置にな
る。しかし、この「安定な位置」は個々の電池によって
異なるため、単電池を直列または並列に接続して組み立
てた集合電池で充電後直ちに液面位を一定に揃えても、
数日後には液面の位置がばらつく。
【0004】これを避けるため、従来は充電後、集合組
立前に1日以上電池を放置し自然に適切量の気泡が抜け
るのを待って集合組立、液面位調整を行っていた。しか
し、これは生産に要する期間を不要に長くし、かつ電池
を保管する場所を組み立て工程とは別に確保しなければ
ならず経費を上昇させる欠点がある。また、液面位のバ
ラツキの大きさが所定の範囲を超えることがあり、その
場合は出荷前に再度電解液面位を調整しなければならな
かった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであり、鉛蓄電池の充電完
了後、速やかに、かつ簡単な設備と方法で適切な量の気
泡を抜き取り電解液面位を所定の範囲内に安定させ、か
つ該電解液面位のバラツキを減少させ、以て製造に要す
る時間を短縮し製造原価を抑制する方法を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明が提案する方法は、複数の鉛蓄電池を充電完了後
に放電を実施し、その後圧縮空気を該電池内に送り込ん
で電槽を膨張させた上、該電池に振動または衝撃を加え
て電解液中の気泡の一部を抜き取り、例えば集合組立用
電池函に該電池を挿入して組み立てた後、電解液面が所
定の範囲内に位置するよう電解液を追加注入、または余
剰の電解液を抜き取ることを特徴とする集合鉛蓄電池の
電解液面調整方法である。
【0007】また、前記充電完了後の鉛蓄電池の放電に
おいて、該電池の定格容量の0.4倍以上の電流であれ
ば該電池の定格容量の0.25%以上の電気量を、また
定格容量の0.225倍以上0.4倍未満の電流であれば
定格容量の3.0%以上の電気量を、また定格容量の0.
225倍未満の電流であれば定格容量の5.0%以上の
電気量を放電することを特徴とする。
【0008】また、前記圧縮空気は、1.8気圧以上で
あることを特徴とする。
【0009】以上の構成のうち、充電完了後に放電を実
施することは、電解液中の気体の発生を抑制する。ま
た、電槽を膨張させ、電池に振動等を加えることは、電
解液中の余分な気体を取り除く。なお、余分な気体と
は、後述するように電池を静置しておくと自然に電池内
から脱する気体であり、例えば電解液中に浮遊する、あ
るいは電槽壁等に付着する気泡である。これに対する気
体は、極板の多孔質の活物質内等に存在し、静置してお
いても自然に電池内から抜け出ない気泡である。本発明
は、該余分な気体の発生を抑制すると共に短時間で抜き
取る方法を提供するものである。そして、本発明によっ
て液面調整された集合鉛蓄電池の電解液面位は長期保管
中も所定の範囲内に留まり安定する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0011】定格容量200Ah、電槽外寸が幅157
mm、奥行き57mm、高さ490mmの単電池を24
個直列に接続する集合鉛蓄電池において、本発明の実施
形態とその効果を他の幾つかの方法と比較して説明す
る。 ただし実験の経済性より、集合電池の規模は本来
の24セル直列の3分の1、電池8セルの直列とした。
【0012】従来法では単電池は充電後、集合組立用電
池函に挿入され液面位を調整されるが、その後の液面位
の変動は図1のように所定の位置から低下し、かつ8個
の単電池の間で低下量が一様でないため、7日後には上
下4.0mmの差が生じた。
【0013】この原因は、充電によって電池内に気泡が
溜まり、これが充電完了後数日をかけて抜けること、お
よび電池の活物質の自己放電などにより充電後にも新た
に気体が電池内で発生し、これが電池内に留まることに
ある。これら電池内の気体体積の変動に相当するだけの
電解液面位が上下し、かつバラツキを生じる。
【0014】そこで、液面位調整前に気体を電池から抜
き取ること、また自己放電などによる新たな気体発生を
できるだけ少なくすることが液面位を安定させるという
効果をもたらすと期待できる。 しかし、その一つとし
て減圧で一律に全ての気体を抜き取る方法を採用する
と、図1に示すように液面位調整後に新たな気体が溜ま
り、7日後には液面位が大幅に上昇した。 これは減圧
で気体を抜いた場合には極板の多孔質な活物質内の気体
も抜けてしまうが、放置中に自己放電により発生した気
体が極板の活物質内にたまり、液面位を押し上げたため
である。一般的には液面位変動の値が大きいとそのバラ
ツキも大きくなるので、図1に示すような、現行の数倍
も液面位が変動するような方法では必然的にバラツキも
大きくなり、好ましくない。
【0015】そこで、余分な、即ち本来は充電後数日を
かけて電池内から脱する気体は短時間で抜き取るが、極
板内の気体はほとんど抜かないであろう方法を試みた。
【0016】その結果、ある範囲の高さからの自然落下
に相当する衝撃、またはある範囲の加速度を持つ正弦波
振動に、圧縮空気による電池内の加圧を加味することで
効果を得られることがわかった。以下詳しく説明する。
【0017】表1に示すように、充電完了後直ちにA〜
Iの処理を施し、集合組立、液面位調整を行った。この
結果は、効果的な振動、衝撃にはある適切な程度があ
り、それより小さくても大きくても余分な気泡が残った
り、逆に本来抜くべきでない気泡まで抜いてしまうこと
がわかった。また、振動や衝撃を大きくすると電槽の白
化や電解液の懸濁をもたらし電池性能に有害となった。
【0018】
【表1】 次に、上記のうち効果が見られ、電池のダメ−ジが小さ
い処理法C〜E、J〜Lと同時に1.5気圧〜2.2気圧
の圧縮空気で電池を内部から加圧する方法で気泡を抜
き、液面位の安定度を調べた。その結果を表2に示す。
【0019】
【表2】 表2のように、液面位調整後の変動値のバラツキを従来
法よりも小さくさせる効果を期待できるのは、1.8気
圧以上での加圧だった。これは電槽を膨張させて電池内
の隙間を大きくし、余分な気泡を除きやすくしたためで
ある。また、本来抜いてはいけない気泡はその半径が加
圧によって小さくなり、極板に付着しやすくなる効果も
考えられる。一方、自己放電による気体発生の速度は充
電によるそれより遙かに小さいので、一旦抜けた余分な
気体が自己放電による発生気体では補充されることは殆
どない。これらが本発明によって液面位が安定し、バラ
ツキが小さくなる根拠である。
【0020】今までは余分な気泡を速やかに抜き取り、
抜いてはいけない気泡はなるべく残すような方法を説明
してきたが、次に液面位調整後に新たに発生する気体を
減少させる方法を説明する。
【0021】鉛蓄電池では充電完了直後に比較的多くの
気体が発生し、発生速度は漸次減少し10時間以降はほ
ぼ一定の速度で気体が発生する。また、この気体発生速
度と電池の開路電圧の間には緊密な関係があると言われ
ている。そこで充電完了直後の気体発生を抑えるには比
較的大きな電流で放電を施し、該電池の開路電圧を低下
させればよいと考えた。その適切な条件をつかむために
電流と放電時間を変えて放電を行い、放電完了後の電池
からの気体発生量と放電完了1分目の開路電圧とを測定
した。この結果を表3,4および図2,3に該電池の開
路電圧と気体発生速度の相関として示す。なお、図2,
3の気体発生の速度は放電直後から1時間目までの気体
発生量で表した。
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】 図2,3で1時間当たりの気体発生量の下限はおよそ4
cm3であったが、これはこの機種の電池の自己放電のみ
による気体発生の速度と考えられる。従って1時間当た
りの気体発生量を4cm3に近づける条件を探せばよい。
【0024】図2からは放電電流が80A以上の場合、
放電終了1分後の開路電圧が2.130V以下となる放
電条件のもとで気体発生量は1時間当たりほぼ6cm3
下に、また2.120V以下となる放電条件下では気体
発生量は1時間当たりほぼ5cm3以下であった。開路電
圧がこれ以上になると気体発生量は急激に増加した。実
験のバラツキを考慮して、放電後の開路電圧を2.12
0V〜2.130Vの間に納める条件は、80A以上の
電流で該電池の定格容量の0.25%以上を放電するこ
と、特に効果を確実にするためには定格容量の0.45
%以上を放電することが好ましい。
【0025】なお、実験結果より、放電電流が大きいほ
ど放電電気量と放電時間は少なくてすむようであり、8
0Aで放電の場合、0.45%以上の放電をするには5
5秒以上の放電が必要である。 一方、80A以下の放
電電流では所定の範囲に電圧を抑えるために放電する電
気量が急に大きくなる。
【0026】次に、図3から、放電電流が45A以上6
0A以下の場合、放電終了1分後の開路電圧が2.13
0V以下となる放電条件のもとで気体発生量は1時間当
たりほぼ5cm3以下の値に落ち着いた。開路電圧がこれ
以上になると気体発生量は急激に増加した。実験のバラ
ツキを考慮して、この範囲に放電後の開路電圧を定める
条件は、45A以上60A以下の電流で該電池の定格容
量の3.0%以上を放電することであるが、図3と表4
の結果を鑑み十分条件をとって、放電電流が60A以上
80A未満の場合も定格容量の3.0%以上を放電すれ
ば開路電圧を上記の範囲内に低下させられる。 従っ
て、この2つをあわせると、45A以上80A未満の電
流で該電池の定格容量の3.0%以上を放電すると放電
終了後1分目の開路電圧は確実に2.130V以下に抑
えられ、気体発生速度をほぼ5cm3/H以下に抑制でき
る。
【0027】また図3から、放電電流が30A以下の場
合も放電終了1分後の開路電圧が2.130V以下とな
る放電条件のもとで気体発生量は1時間当たりほぼ5cm
3以下の値に落ち着いた。開路電圧がこれ以上になると
気体発生量は急激に増加した。実験のバラツキを考慮し
て、この範囲に放電後の開路電圧を定める条件は、30
A以下の電流で該電池の定格容量の5.0%以上を放電
することであるが、図3と表4の結果を鑑み十分条件を
選び、放電電流45A未満の場合は該電池の定格容量の
5.0%以上を放電すれば、放電終了後1分目の開路電
圧は確実に2.130V以下に抑えられ、気体発生速度
をほぼ5cm3/H程度に抑制できる。
【0028】以上の結果は他の機種にも適用できた。そ
こで充電完了後の放電の条件を以下のように一般化して
定めればよいことがわかった。
【0029】放電電流が鉛蓄電池の定格容量の0.4
倍(以下0.4CAと表す)以上であれば放電電気量は
該電池の定格容量の0.25%以上、より好ましくは0.
45%以上であること。
【0030】電流が0.225CA以上0.4CA未満
であれば放電電気量は該電池の定格容量の3.0%以上
であること。
【0031】電流が0.225CA未満であれば放電
電気量は該電池の定格容量の5.0%以上であること。
【0032】以上の条件を満たせば充電完了後の気体発
生速度を自己放電によるそれの程度に抑制できる。ただ
し、放電電流を大きくするには放電設備を大きくしなけ
ればならず設備面で原価を押し上げる欠点がある。ま
た、電流を小さくすると放電時間が長くなるが、工場の
24時間の倍数を1サイクルとする生産工程では、放電
時間をあまり長くすると充電時間を短くするか、充放電
完了後の工程を短縮せねばならず、生産には不都合が生
じる。一方放電電気量を大きくすると該電池使用時の有
効エネルギ−が減ってしまい好ましくない。そこで、放
電条件は電池の定格容量や設備、電池使用者の要求を鑑
みて決めねばならない。
【0033】加圧と振動または衝撃を与えることと放電
を組み合わせた場合の効果を確認するため、上記の方法
での放電を条件J"'に施した場合の電解液面位変動の様
子を、同条件で放電を実施しない場合および現行法での
場合の液面位変動と比較した結果を図4,5に示す。前
者の場合、明らかに液面の変動が小さくなり、そのバラ
ツキも小さくなったことがわかる。
【0034】そこで、以上の結果をもとに通常の規模の
集合電池(24セル直列)で本発明の効果を確認する実
験を行った。実験の条件は表5の通りである。
【0035】
【表5】 また、液面位調整の際、電解液を追加注入あるいは余分
な電解液を抜き取るが、24セル直列集合電池の出荷時
の液面位の所定の範囲は注液口下55mm以上61mm以下
である。
【0036】測定結果を図6,7に示すが、従来法
(A)では液面位の範囲が規格の限度いっぱいに広ある
ことがあるのに対し、本発明の方法では範囲が約1/2
になって液面位のバラツキ抑制に効果が確認できた。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
によれば鉛蓄電池の電解液面位を所定の範囲に納めるた
めの時間と場所を節約でき、また、液面に調整後の液面
変動のバラツキを小さく抑えることが可能となり、長期
保管後に再度液面位を調整し直す必要が大いに減少し
た。このために電池製造の原価を低減できる効果は大き
い。
【0038】また、請求項2によれば、放電電流に応じ
た適切な放電電気量を設定できる。
【0039】さらに、請求項3によれば、電解液面を調
整した後の液面位の変動値のばらつきを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来法と、本発明の減圧で気泡を抜いた後の集
合鉛蓄電池の電解液面位の変動を示すグラフである。
【図2】鉛蓄電池を80A以上の電流で放電した後の開
路電圧と該電池からの気体発生速度との関係を示すグラ
フである。
【図3】鉛蓄電池を60A以下の電流で放電した後の開
路電圧と該電池からの気体発生速度との関係を示すグラ
フである。
【図4】従来法および本発明の方法で8個の集合鉛蓄電
池の液面位を調整した後の変動(平均値)を示すグラフ
である。
【図5】従来法および本発明の方法で8個の集合鉛蓄電
池の液面位を調整した後の変動(ばらつき)を示すグラ
フである。
【図6】従来法および本発明の方法で24個の集合鉛蓄
電池の液面位を調整した後の液面位の注液口からの距離
(平均値)を示すグラフである。
【図7】従来法および本発明の方法で24個の集合鉛蓄
電池の液面位を調整した後の液面位の変動(ばらつき)
を示すグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解液面が所定の範囲に位置するよう電
    解液量を調整する集合鉛蓄電池の電解液面調整方法にお
    いて、複数の鉛蓄電池を充電完了後に放電し、その後圧
    縮空気を該電池内に送り込んで電槽を膨張させた上、該
    電池に振動また衝撃を加え、該電池を集合電池に組み立
    てた後、電解液面が所定の範囲内に位置するよう電解液
    量を調整することを特徴とする集合鉛蓄電池の電解液面
    調整方法。
  2. 【請求項2】 前記放電における電流は、該電池の定格
    容量の0.4倍以上であれば該電池の定格容量の0.25
    %以上の電気量を、定格容量の0.225倍以上0.4倍
    未満であれば定格容量の3.0%以上の電気量を、また
    定格容量の0.225倍未満であれば定格容量の5.0%
    以上の電気量を放電することを特徴とする請求項1記載
    の集合鉛蓄電池の電解液面調整方法。
  3. 【請求項3】 前記圧縮空気が1.8気圧以上であるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の集合鉛蓄電池の
    電解液面調整方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008078635A1 (ja) * 2006-12-27 2008-07-03 Calsonic Kansei Corporation 車両用バッテリ冷却システム
JP2008177040A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Furukawa Battery Co Ltd:The 電解液の液面調整方法

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WO2008078635A1 (ja) * 2006-12-27 2008-07-03 Calsonic Kansei Corporation 車両用バッテリ冷却システム
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