JP2022040192A - 電池力発電 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の力で発電する発電装置を提供する。【解決手段】電池力発電装置１は蓄電部２と発電部３と電力供給制御部４とを有する。蓄電部２は単電池２ａを複数個積層した積層電池ＬＢである。発電部３は積層電池ＬＢの積層方向Ｘへの膨張により圧縮されて発電する。発電部３は積層電池ＬＢの積層方向Ｘへの収縮により当該圧縮が解かれて発電する。電力供給制御部４は、蓄電部２の充電時には、発電部３が発電した電力を蓄電部２に供給する。電力供給制御部４は、蓄電部２の放電時には、発電部３が発電した電力を外部の供給対象に供給する。単電池２ａは正電極１２ａと負電極１２ｂと混成電解質層１２ｄとを有する。混成電解質層１２ｄは固体電解質層１２ｅと半固体電解質層１２ｆ、１２ｇとを含む。固体電解質層１２ｅは固体材料のみからなる電解質層である。半固体電解質層１２ｆ、１２ｇは電解液をゲル化した電解質からなる電解質層である。【選択図】図３

Description

本発明は発電技術の分野に属する。

車両の振動などを利用して発電する技術は公知である（特許文献１）。

特開２０１０－１８３６８９号公報

本発明は電池の力を利用して発電する技術を提供する。

一実施形態の電池力発電装置は、充放電に伴い膨張収縮する電池と、前記電池の膨張時に圧縮されて発電し、前記電池の収縮時に膨張し発電する発電体と、を有する。

本発明によれば、充放電に伴い膨張収縮する電池の力を利用して発電をすることができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は第１実施形態の電池力発電装置の概念図である。（Ａ）は充電時の状態を例示している。（Ｂ）は放電時の状態を例示している。 （Ａ）及び（Ｂ）は第２実施形態の電池力発電装置の概念図である。（Ａ）は充電時の状態を例示している。（Ｂ）は放電時の状態を例示している。 （Ａ）及び（Ｂ）は第３実施形態の電池力発電装置の概念図である。（Ａ）は充電時の状態を例示している。（Ｂ）は放電時の状態を例示している。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
［構成］
図１に示すように、第１実施形態の電池力発電装置１は蓄電部２と発電部３と電力供給制御部４とを有する。電池力発電装置１は、蓄電部２に蓄えた電力を外部の電力供給対象に供給し得る。電池力発電装置１は、車両等移動体に搭載される蓄電池として使用可能である。電池力発電装置１は、定置型の蓄電池としても使用可能である。

蓄電部２は、単電池２ａを複数個積層した積層電池（組電池）ＬＢである。隣接する単電池２ａ同士は互いに直列に接続されている。

発電部３は、第１発電体３ａ及び第２発電体３ｂを含む。第１発電体３ａは、積層電池ＬＢの積層方向Ｘにおける一端に設けられている。第２発電体３ｂは、積層電池ＬＢの積層方向Ｘにおける他端に設けられている。第１発電体３ａ及び第２発電体３ｂは、それぞれ圧電素子を有して構成される。発電部３は、積層電池ＬＢの積層方向Ｘへの膨張により圧縮されて発電する。発電部３は、積層電池ＬＢの積層方向Ｘへの収縮により当該圧縮が解かれて発電する。

蓄電部２及び発電部３は、拘束体５により拘束されている。拘束体５は、蓄電部２及び発電部３を積層方向Ｘの両側から挟む一対のエンドプレート部５ａ、５ｂと、両エンドプレート部５ａ、５ｂを互いに接続し固定する連結部５ｃと、を有する。両エンドプレート部５ａ、５ｂ間の距離は、厳密な意味ではなく一定である。

電力供給制御部４は、蓄電部２の充電時には、発電部３が発電した電力を蓄電部２に供給する。電力供給制御部４は、蓄電部２の放電時には、発電部３が発電した電力を外部の供給対象に供給する。電力供給制御部４は、例えば全波整流回路を含んで構成される。

［作用］
電池力発電装置１は、外部の電力供給源からの電力を蓄電部２に蓄電（充電）し、蓄電部２の電力を外部の電力供給対象へ供給（放電）し得る。

蓄電部２は、充電時には積層方向Ｘに膨張し（図１（Ａ））、放電時には積層方向Ｘに収縮する（図１（Ｂ））。

電池力発電装置１は、充放電に伴い膨張収縮する蓄電部２の力を利用して発電する。

すなわち、電池力発電装置１は、充電時には、蓄電部２が積層方向Ｘに膨張し、それに伴って発電部３が圧縮されることにより発電する。充電時に発電部３が発電した電力は、蓄電部２に充電される。

そして、電池力発電装置１は、放電時には、蓄電部２が積層方向Ｘに収縮し、それに伴って発電部３の圧縮が解かれ、発電部３が膨張する（圧縮前の状態に戻る）ことにより発電する。充放電に発電部３が発電した電力は、外部の供給対象に供給される。

［効果］
電池力発電装置１によれば、放電時には、蓄電部２の電力を外部の電力供給対象へ供給するのみならず、発電部３が発電した電力も外部の供給対象に供給することができるので、蓄電池としての出力性能を向上できる。

電池力発電装置１によれば、充電時には、外部の電力供給源からの電力を蓄電部２に充電するのみならず、発電部３が発電した電力を蓄電部２に充電することができるので、蓄電池としての充電性能を向上できる。

［第２実施形態］
以下の説明では、既に説明した構成要素と共通する構成要素については同符号を付して、その説明を適宜省略する。

［構成］
図２に示すように、第２実施形態の電池力発電装置１１は蓄電部２と発電部３と電力供給制御部４とを有する。

蓄電部２は、単電池２ａを複数個積層した積層電池（組電池）ＬＢである。

蓄電部２及び発電部３は、拘束体５により拘束されている。

単電池２ａは、正電極１２ａと、負電極１２ｂと、半固体電解質層１２ｃと、を有する。

正電極１２ａは、正極層と正極集電体とを含む。正極層は、正極集電体と半固体電解質層１２ｃとの間に介在する。

負電極１２ｂは、負極層と負極集電体とを含む。負極層は、負極集電体と半固体電解質層１２ｃとの間に介在する。

半固体電解質層１２ｃは、電解液をゲル化剤で半固体化（ゲル化）した電解質からなる電解質層である。

［作用］
蓄電部２は、拘束体５で拘束されているが、発電部３が膨張収縮する範囲で積層方向Ｘに膨張収縮し得る。
単電池２ａの内部では、正電極１２ａ及び負電極１２ｂのうちの少なくとも一方が積層方向Ｘに膨張収縮する。それに伴い、半固体電解質層１２ｃは、正電極１２ａ及び負電極１２ｂとの接触を保ちつつ積層方向Ｘに膨張収縮する。

［効果］
電池力発電装置１１によれば、半固体電解質層１２ｃは、正電極１２ａ及び負電極１２ｂとの接触を保ちつつ積層方向Ｘに膨張収縮するので、蓄電池としての出力性能を比較的に向上できる。比較的とは、半固体電解質層１２ｃに代えて固体電解質層（固体材料のみからなる電解質層）を使用した場合と比較してという意味である。すなわち、固体電解質層の場合、放電時に、例えば、正電極１２ａの収縮により、正極活物質と固体電解質との接点を維持することができず出力特性が低下してしまうことがあるが、半固体電解質層１２ｃを使用することで正極活物質と電解質との接点を維持し、蓄電池としての出力特性の低下を抑制し得る。
その他の効果は第１実施形態と同様である。

［第３実施形態］

［構成］
図３に示すように、第３実施形態の電池力発電装置２１は蓄電部２と発電部３と電力供給制御部４とを有する。

蓄電部２は、単電池２ａを複数個積層した積層電池（組電池）ＬＢである。

蓄電部２及び発電部３は、拘束体５により拘束されている。

単電池２ａは、正電極１２ａと、負電極１２ｂと、混成電解質層１２ｄと、を有する。

正電極１２ａは、正極層と正極集電体とを含む。正極層は、正極集電体と混成電解質層１２ｄとの間に介在する。

負電極１２ｂは、負極層と負極集電体とを含む。負極層は、負極集電体と混成電解質層１２ｄとの間に介在する。

混成電解質層１２ｄは、固体電解質層１２ｅと一対の半固体電解質層１２ｆ、１２ｇとを含む。

固体電解質層１２ｅは、固体材料のみからなる電解質層である。

半固体電解質層１２ｆ、１２ｇは、電解液をゲル化剤で半固体化（ゲル化）した電解質からなる電解質層である。

一方の半固体電解質層１２ｆは、正電極１２ａと固体電解質層１２ｅとの間に介在する。

他方の半固体電解質層１２ｇは、負電極１２ｂと固体電解質層１２ｅとの間に介在する。
［作用］
蓄電部２は、拘束体５で拘束されているが、発電部３が膨張収縮する範囲で積層方向Ｘに膨張収縮し得る。
単電池２ａ内部では、正電極１２ａ及び負電極１２ｂのうちの少なくとも一方が積層方向Ｘに膨張収縮する。それに伴い、半固体電解質層１２ｆ、１２ｇは、正電極１２ａ及び負電極１２ｂとの接触を保ちつつ積層方向Ｘに膨張収縮する。

［効果］
電池力発電装置２１によれば、半固体電解質層１２ｆ、１２ｇは、正電極１２ａ及び負電極１２ｂとの接触を保ちつつ積層方向Ｘに膨張収縮するので、蓄電池としての出力性能を比較的に向上できる。比較的にとは、混成電解質層１２ｄに代えて固体電解質層のみを使用した場合と比較してという意味である。すなわち、固体電解質層のみの場合、放電時に、例えば、正電極１２ａの収縮により、正極活物質と固体電解質との接点を維持することができず出力特性が低下してしまうことがあるが、混成電解質層１２ｄすなわち固体電解質層１２ｅと半固体電解質層１２ｆ、１２ｇとを含む電解質層を使用することで正極活物質と電解質との接点を維持し、蓄電池としての出力特性の低下を抑制し得る。
その他の効果は第１実施形態と同様である。

本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、発電部３は第１発電体３ａ及び第２発電体３ｂを含んでいるが、第１発電体３ａ及び第２発電体３ｂのうちの一方は省略可能である。

この明細書は少なくとも以下の構成を開示するものである。
膨張したり収縮したりする物体と、前記物体の膨張時に圧縮されて発電し、前記物体の収縮時に膨張し発電する発電体と、を有する発電装置。
この構成によれば、膨張したり収縮したりする物体の力を利用して発電をすることができる。

充放電に伴い膨張収縮する蓄電部と、前記蓄電部の膨張時に圧縮されて発電し、前記蓄電部の収縮時に膨張し発電する発電部と、を有する電池力発電装置。
この構成によれば、充放電に伴い膨張収縮する蓄電部の力を利用して発電をすることができる。

充放電に伴い膨張収縮する蓄電部と、前記蓄電部の膨張時に圧縮されて発電し、前記蓄電部の収縮時に膨張し発電する発電部と、を有し、
前記蓄電部は、複数個の単電池を積層した積層電池（組電池）であり、
前記発電部は、前記積層電池の積層方向の膨張により圧縮されて発電し、前記積層電池の積層方向の収縮により当該圧縮が解かれて発電する、電池力発電装置。
この構成によれば、充放電に伴い膨張収縮する蓄電部の力を利用して発電をすることができる。

充放電に伴い膨張収縮する蓄電部と、
前記蓄電部の膨張時に圧縮されて発電し、前記蓄電部の収縮時に膨張し発電する発電部と、
前記蓄電部の充電時には、前記発電部が発電した電力を前記蓄電部に供給し、前記蓄電部の放電時には、前記発電部が発電した電力を外部の供給対象に供給するための電力供給制御部と、を有する、電池力発電装置。
この構成によれば、放電時には、蓄電部の電力を外部の電力供給対象へ供給するのみならず、発電部が発電した電力も外部の供給対象に供給することができるので、蓄電池としての出力性能を向上できる。そして、充電時には、外部の電力供給源からの電力を蓄電部に充電するのみならず、発電部が発電した電力を蓄電部に充電することができるので、蓄電池としての充電性能を向上できる。

充放電に伴い膨張収縮する蓄電部と、前記蓄電部の膨張時に圧縮されて発電し、前記蓄電部の収縮時に膨張し発電する発電部と、を有し、
前記蓄電部の電解質層は、半固体電解質を含む、電池力発電装置。
この構成によれば、蓄電部の電解質層が固体電解質のみからなる場合と比較して、電極活物質と電解質との接点を安定に維持し得るので、蓄電池としての出力性能を向上できる。

充放電に伴い膨張収縮する蓄電部と、前記蓄電部の膨張時に圧縮されて発電し、前記蓄電部の収縮時に膨張し発電する発電部と、を有し、
前記蓄電部の電解質層は、固体電解質と半固体電解質とを含む、電池力発電装置。
この構成によれば、蓄電部の電解質層が固体電解質のみからなる場合と比較して、電極活物質と電解質との接点を安定に維持し得るので、蓄電池としての出力性能を向上できる。

固体電解質と半固体電解質とを含む電解質層を有する蓄電池。
この構成によれば、電解質層が固体電解質のみからなる蓄電池と比較して、電極活物質と電解質との接点を安定に維持し得るので、蓄電池の出力性能を向上できる。

１ 電池力発電装置
２ 蓄電部
２ａ 単電池（蓄電池）
３ 発電部
３ａ 第１発電体
３ｂ 第２発電体
４ 電力供給制御部
５ 拘束体
５ａ エンドプレート部
５ｂ エンドプレート部
５ｃ 連結部
１１ 電池力発電装置
１２ｃ 半固体電解質層
１２ｄ 混成電解質層
１２ｅ 固体電解質層
１２ｆ 半固体電解質層
１２ｇ 半固体電解質層
２１ 電池力発電装置
ＬＢ 積層電池（組電池）
Ｘ 積層方向

Claims (6)

1. 充放電に伴い膨張収縮する蓄電部と、
   前記蓄電部の膨張時に圧縮されて発電し、前記蓄電部の収縮時に膨張し発電する発電部と、を有する電池力発電装置。
2. 前記蓄電部は、複数個の単電池を積層した積層電池であり、
   前記発電部は、前記積層電池の積層方向の膨張により圧縮されて発電し、前記積層電池の積層方向の収縮により当該圧縮が解かれて発電する、請求項１の電池力発電装置。
3. 前記蓄電部の充電時には、前記発電部が発電した電力を前記蓄電部に供給し、
   前記蓄電部の放電時には、前記発電部が発電した電力を外部の供給対象に供給するための電力供給制御部を有する、請求項２の電池力発電装置。
4. 前記蓄電部の電解質層は、半固体電解質を含む、請求項１乃至３のいずれか一の電池力発電装置。
5. 前記蓄電部の電解質層は、固体電解質と半固体電解質とを含む、請求項１乃至３のいずれか一の電池力発電装置。
6. 固体電解質と半固体電解質とを含む電解質層を有する蓄電池。

Images