JP2006156022A - 制御弁式鉛蓄電池の充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御弁式鉛蓄電池を部分充電状態で使用した場合に、蓄電池の容量の低下や不可逆なサルフェーションが生成して蓄電池の寿命が低下する。
【解決手段】 制御弁式鉛蓄電池を部分充電状態で充放電して使用する場合に、蓄電池の放電時における放電量の全てを積算してその放電量の総量が蓄電池の定格容量の２倍から８倍になった時に蓄電池を過充電して蓄電池を１００％の充電状態にすることにより、限られた量の電解液しか使用されていない制御弁式鉛蓄電池の電解液量の消失を極力防止し、かつ不可逆なサルフェーションの発生を防止してサイクル寿命を向上させた。
【選択図】 なし

Description

本発明は、制御式鉛蓄電池の充電方法に関するものである。
特に充電状態（ＳＯＣ；State
Of Charge）が満充電状態（１００％充電）から放電され満充電状態に充電されると言う使用ではなく、例えば９０％の充電状態から５０％の充電状態に放電され、充電時は再び９０％の充電状態に充電されると言う部分充電状態（ＰＳＯＣ；Partial State Of Charge）で使用される鉛蓄電池の充電方法に関するものである。

鉛蓄電池の電槽内に、該電槽内に収納された極板群に含浸される程度の電解液を注入し、電槽内圧力が上昇した際に作動して内圧を低下させる為の安全弁装置を備える制御弁式鉛蓄電池は、安全弁装置の作動による電解液の減少を極力防止する為に、その使用法を部分充電で充放電して使用することが考えられる。この様に使用することによって鉛蓄電池の過充電を防止し従って電解液の分解による酸素ガス化を極力抑え、発生した酸素ガスは負極で吸収し、発生酸素ガスによる電槽の内圧上昇を抑え、結果安全弁の作動が殆ど無く発生酸素ガスの外部への発散を無くして電解液の減少を極力防止し得るものである。

しかしながら、この様な使用法において、充電する時は放電電気量分を充電すると言う方法であり、従って充電効率の影響により通常蓄電池は次第に容量が低下すること、負極に不可逆なサルフェーションが増大することの問題があり、更に、これら蓄電池の複数を直並列して使用した場合は、蓄電池間のバラツキが生じより早く寿命に至ると言う問題があり、十分に蓄電池の性能を引き出すことが出来ないことが判った。

これら部分充電状態で使用される蓄電池の充電方法として、容量の低下やバラツキを解決する為に、放電積算量が所定の値、具体的には定格容量の１０〜１００倍になった時に蓄電池をほぼ満充電状態とするリフレッシュ充電すると言う充電方法が提案されている

特開２００３−３４６９１１号公報

しかしながら、制御弁式鉛蓄電池の場合、積算放電量が定格容量の１０〜１００倍になった時にリフレッシュ充電すると言う方法では、十分に蓄電池の性能を引き出すことが出来ないことを見出したものである。

本発明は、部分充電状態で充放電される制御弁式鉛蓄電池において、放電量を積算してその総量が鉛蓄電池の定格容量の２倍から８倍になった時に該鉛蓄電池を１００％充電することを特徴とするものである。

本発明は、サイクル寿命を向上し得るものである。

制御弁式鉛蓄電池をある充電状態まで放電し、その状態から更に放電し再びある充電状態まで充電すると言うサイクルを繰り返し、放電時の放電量を放電量積算計で積算し、その放電量の総量が蓄電池の定格容量の２〜８倍になった時に蓄電池を１００％充電するものである。

ある部分充電状態としては定格容量の９０〜７０％の充電状態であることが好ましく、その後の放電による放電深さ（ＤＯＤ；Depth of Discharge）は１０％以上とし、定格容量の０％まで放電するよりは定格容量の１０％以上は残存するように放電するのが好ましい。

１００％充電状態にするには、ある部分充電状態までは定電圧充電により充電し、その後は定電流充電で行うのが好ましく、この１００％充電状態を得るための過充電電気量は定格容量（１０時間率容量）の１０％以下が好ましい。

活物質鉛粉を所定量の水及び希硫酸を混練してなる活物質ペーストを鉛−カルシウム系合金からなる正負の格子基板にそれぞれ塗布して正負極板を作製した。これら正負の極板を、ガラス繊維を抄造してなるリテーナマットを介して交互に積層し、同極性の極板耳を互いに溶接してストラップを形成して極板群を構成した。この極板群を内部が隔壁により仕切られた電槽のそれぞれのセル室に挿入し、各セル室内の極板群を互いに直列接続し、該電槽をそれぞれのセル室に対応してゴム弁からなる安全弁装置を備えた蓋で封口し、ゴム弁を外し、各セル内に挿入された極板群に含浸する程度の所定量の電解液を各セル室内に注液して１２Ｖで定格容量２０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作製した。

電槽内に挿入された極板群は４０ｋｇｆ／ｄｍ²の押圧力（群圧）が掛かる様に電槽のセル室内寸法を極板群厚みより小さくなるようにし、極板群を加圧しながら各セル室内に挿入した。使用したリテーナマットは２０ｋｇｆ／ｄｍ²の加圧を掛けた時の厚みが１．４ｍｍとなるものを用いた。

上記により作製した蓄電池を満充電して２５℃の恒温槽内に入れて、０．１Ｃ電流で定格容量の１０％を放電して９０％の充電状態とした。この状態で０．５０Ｃの電流で０．８時間放電して５０％の充電状態とした。放電深さは４０％である。次いで２．４Ｖ／セルの定電圧で充電状態が９０％となるように積算電力計で計測して充電した。即ち放電量に見合う様に定格容量の４０％の充電量を積算電力計で計測して充電した。これを１サイクルとして充放電を繰り返し実施した。この間積算放電量計により、放電量の積算を行い、その総量が定格容量の２倍になった時点で、２．４Ｖ／セルの定電圧で充電状態が９０％になるまで充電後更に０．２５Ｃの定電流で充電し、蓄電池の充電状態が１０５％になるまで、即ち定格容量の１５％の電気量で過充電し、１００％の充電状態とした。なお、この際最大電圧は３．０Ｖ／セルとした。

そして、ほぼ１００サイクル繰り返した後の最初の過充電後に０．１Ｃの電流で放電容量試験を行い、放電容量が定格容量の７０％に達した時点を寿命とした。

放電量の積算値が定格容量の４倍になった時点で１０５％の過充電を行った以外は実施例１と同様の充放電を繰り返した。

放電量の積算値が定格容量の６倍になった時点で１０５％の過充電を行った以外は実施例１と同様の充放電を繰り返した。

放電量の積算値が定格容量の８倍になった時点で１０５％の過充電を行った以外は実施例１と同様の充放電を繰り返した。

（比較例１〜４）比較例として、放電量の積算値が定格容量の０．４倍になった時点（比較例１）、０．８倍になった時点（比較例２）、１０倍になった時点（比較例３）、２０倍になった時点（比較例４）の各時点で１０５％の過充電を行ったこと以外は実施例１と同様の充放電を繰り返した。

（比較例５）更に、部分充電状態で充放電ではなく、満充電状態から６０％の充電状態へ実施例１と同じ０．５０Ｃの放電電流で放電し、２．４Ｖ／セルの定電圧で９０％充電状態まで充電後０．２５Ｃの定電流で蓄電池の充電状態が１０５％になるまで過充電する充放電を１サイクルとし、１００サイクル毎に０．１Ｃの電流で放電試験を行った。実施例および比較例のサイクル試験の結果を表１に示す。

表１より明らかな通り、本発明実施例１〜４においてサイクル寿命は７０００回を超え優れていることが分かる。一方、積算放電量が定格容量の２倍未満である０．４倍（比較例１）および０．８倍（比較例２）になった時に１００％充電した場合の寿命は６０００回未満で、１００％充電の回数が多いために減液が大きくこれが寿命要因であった。

更に、積算放電容量が定格容量の１０倍になった時に１００％充電した場合（比較例３）は約６０００回と低下した。また積算放電容量が定格容量の２０倍になった時に１００％充電した場合（比較例４）の寿命は約４０００回となり、常に１００％に充電する場合（比較例５）よりも悪くなった。比較例３と４はいずれも１００％充電の頻度がすくないために負極サルフェーションが寿命要因であった。

この様に、部分充電状態で充放電される制御弁式鉛蓄電池を放電量を積算してその総量が鉛蓄電池の定格容量の２倍から８倍になった時に該鉛蓄電池を１００％充電すると言う充電方法を採ることによりサイクル寿命を向上させることができ、蓄電池の性能を十分に引き出すことができる。

Claims (1)

1. 部分充電状態で充放電される制御弁式鉛蓄電池の充電方法において、放電量を積算してその総量が鉛蓄電池の定格容量の２倍から８倍になった時に該鉛蓄電池を１００％充電することを特徴とする制御弁式鉛蓄電池の充電方法。