JP3291320B2 - 据置型金属−水素電池 - Google Patents
据置型金属−水素電池Info
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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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、負極、正極、及びセパ
レータからなる電極群が高さ方向に延設された電池缶に
収納され且つ該電池缶の内部圧力上昇による変形を感知
する歪み検出器を有する据置型金属−水素蓄電池の寿命
予測方法に関する。
レータからなる電極群が高さ方向に延設された電池缶に
収納され且つ該電池缶の内部圧力上昇による変形を感知
する歪み検出器を有する据置型金属−水素蓄電池の寿命
予測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、水素を可逆的に吸蔵、放出するこ
とができる水素吸蔵合金の開発が盛んに行われており、
この水素吸蔵合金を用いたニッケル−水素蓄電池につい
ての研究も盛んに行われている。そして、このニッケル
−水素蓄電池は、従来からよく用いられる鉛蓄電池、及
びニッケル−カドミウム電池等に比べて、軽量化を図る
ことができ、しかも高容量化を達成できることが可能と
なるといった利点を奏するので有望である。
とができる水素吸蔵合金の開発が盛んに行われており、
この水素吸蔵合金を用いたニッケル−水素蓄電池につい
ての研究も盛んに行われている。そして、このニッケル
−水素蓄電池は、従来からよく用いられる鉛蓄電池、及
びニッケル−カドミウム電池等に比べて、軽量化を図る
ことができ、しかも高容量化を達成できることが可能と
なるといった利点を奏するので有望である。
【０００３】ところで、上記ニッケル−水素蓄電池では
充電時にガスが発生し、電池内部圧力が上昇する。この
電池内部圧力の上昇が進むと、電池の破裂や、電解液の
飛散を招くという問題点を有している。特に、高率充電
時においては、ガス発生量が多く、上記したような電池
の破裂や、電解液の飛散等の問題を招かないためにも、
電池の充電の終了を正確に制御する必要がある。
充電時にガスが発生し、電池内部圧力が上昇する。この
電池内部圧力の上昇が進むと、電池の破裂や、電解液の
飛散を招くという問題点を有している。特に、高率充電
時においては、ガス発生量が多く、上記したような電池
の破裂や、電解液の飛散等の問題を招かないためにも、
電池の充電の終了を正確に制御する必要がある。
【０００４】据置型ニッケル−水素蓄電池の従来の充電
制御の方法としては、電圧、温度、または電池内部圧力
を測定する方法がある。
制御の方法としては、電圧、温度、または電池内部圧力
を測定する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電圧、
温度を測定する制御方法では、ガス発生が起こり電池内
部圧力が生じ充電を終了すべき時点と、電圧及び温度に
変化が生じる時点との間にずれが生じることや、充電が
進んでいく間の電圧、温度の変化が小さいことなどか
ら、正確な充電の制御を行うことができなかった。
温度を測定する制御方法では、ガス発生が起こり電池内
部圧力が生じ充電を終了すべき時点と、電圧及び温度に
変化が生じる時点との間にずれが生じることや、充電が
進んでいく間の電圧、温度の変化が小さいことなどか
ら、正確な充電の制御を行うことができなかった。
【０００６】また、電池内部圧力を測定する方法では、
正確に制御を行うことができるものの、内圧測定の為
に、電池内圧測定部の密閉性が必要とされ、装置が大き
くなり、コンパクトにできないという問題があった。ま
た、据置型ニッケル−水素蓄電池では、充放電を繰り返
すと正極が膨化し、セパレータの電解液を膨化した正極
が吸い取ってしまい、セパレータ中の電解液量が減少す
るという現象が起こる。この状態を長く続けていると、
電池内が乾燥した状態になり、セパレータの発火等の危
険性がでてくるので、電池寿命を予測する必要がある。
ところが、セパレータの膨化によって、電圧、温度、電
池内圧力の変化は起こらないため、電池寿命を予測する
ことができないのが現状であった。
正確に制御を行うことができるものの、内圧測定の為
に、電池内圧測定部の密閉性が必要とされ、装置が大き
くなり、コンパクトにできないという問題があった。ま
た、据置型ニッケル−水素蓄電池では、充放電を繰り返
すと正極が膨化し、セパレータの電解液を膨化した正極
が吸い取ってしまい、セパレータ中の電解液量が減少す
るという現象が起こる。この状態を長く続けていると、
電池内が乾燥した状態になり、セパレータの発火等の危
険性がでてくるので、電池寿命を予測する必要がある。
ところが、セパレータの膨化によって、電圧、温度、電
池内圧力の変化は起こらないため、電池寿命を予測する
ことができないのが現状であった。
【０００７】上記問題点を解決するために、本発明の据
置型金属−水素蓄電池の寿命予測方法では、電池内圧を
直接測定した場合と遜色無くばらつきの少ない状態で電
池寿命を予測しようとするものである。
置型金属−水素蓄電池の寿命予測方法では、電池内圧を
直接測定した場合と遜色無くばらつきの少ない状態で電
池寿命を予測しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、負極、正極、及びセパレータからなる電
極群が高さ方向に延設された電池缶に収納され且つ該電
池缶の内部圧力上昇による変形を感知する歪み検出器を
有する据置型金属−水素蓄電池の寿命予測方法であっ
て、充放電の繰り返しによる上記電池缶及び正極の体積
変化を歪み検出器により感知し、電池缶の歪みを測定す
ることによって電池寿命を予測することを特徴とするも
のである。
に、本発明は、負極、正極、及びセパレータからなる電
極群が高さ方向に延設された電池缶に収納され且つ該電
池缶の内部圧力上昇による変形を感知する歪み検出器を
有する据置型金属−水素蓄電池の寿命予測方法であっ
て、充放電の繰り返しによる上記電池缶及び正極の体積
変化を歪み検出器により感知し、電池缶の歪みを測定す
ることによって電池寿命を予測することを特徴とするも
のである。
【０００９】
【作用】上記のように構成することにより、以下のよう
な作用が得られる。即ち、上記方法では、ガス発生によ
る電池内部圧力の上昇の影響を直接うける電池缶の体積
変化による歪みを測定しているため、充電を終了させる
べき時点に遅れることなく正確に制御を行うことができ
る。加えて、電圧、温度の変化に比べて歪みの変化は大
きいため充電の制御を行いやすい。
な作用が得られる。即ち、上記方法では、ガス発生によ
る電池内部圧力の上昇の影響を直接うける電池缶の体積
変化による歪みを測定しているため、充電を終了させる
べき時点に遅れることなく正確に制御を行うことができ
る。加えて、電圧、温度の変化に比べて歪みの変化は大
きいため充電の制御を行いやすい。
【００１０】また、歪みゲージは電池缶の外に設けられ
ているため、密閉性の問題がなくコンパクトな装置で制
御を行うことができる。さらに、歪みゲージを用いるこ
とにより、正極の膨化による体積変化を測定することが
できるため、電池寿命の予測を行うことが可能である。
ているため、密閉性の問題がなくコンパクトな装置で制
御を行うことができる。さらに、歪みゲージを用いるこ
とにより、正極の膨化による体積変化を測定することが
できるため、電池寿命の予測を行うことが可能である。
【００１１】
〔実施例〕図１は、本発明の一実施例にかかる据置型ニ
ッケル−水素アルカリ蓄電池の部分断面斜視図であり、
電池缶１内には、ニッケル正極２と水素吸蔵合金（Ｍｍ
Ｎｉ3.1 Ｃｏ0.9 Ａｌ0.2 Ｍｎ0.5 ）を含む負極３とが
交互に重ねられており、且つこれら正負両極２、３と正
負両極間に介挿されたセパレータ４とからなる電極群５
が設けられている。そして、この電極群５はそれぞれ絶
縁シート６に囲まれている。
ッケル−水素アルカリ蓄電池の部分断面斜視図であり、
電池缶１内には、ニッケル正極２と水素吸蔵合金（Ｍｍ
Ｎｉ3.1 Ｃｏ0.9 Ａｌ0.2 Ｍｎ0.5 ）を含む負極３とが
交互に重ねられており、且つこれら正負両極２、３と正
負両極間に介挿されたセパレータ４とからなる電極群５
が設けられている。そして、この電極群５はそれぞれ絶
縁シート６に囲まれている。
【００１２】また、上記電極缶１の上面１ａには、正極
端子７と安全弁８と負極端子９とが設けられており、正
極端子７は上記正極２と、負極端子９は上記負極３とそ
れぞれ接続されている。更に、上記のような構成の電池
缶１は図２に示すように、当該電池缶１の両側面に設け
た締め付け板１０と、この締め付け板１０を固定するた
めに電池缶１の上下に設けられたタイロット１１とによ
って締め付けられており、電池缶１と締め付け板１０の
間には、電池缶１の内部圧力上昇による変形を感知する
ための歪みゲージ１２が設けられている。
端子７と安全弁８と負極端子９とが設けられており、正
極端子７は上記正極２と、負極端子９は上記負極３とそ
れぞれ接続されている。更に、上記のような構成の電池
缶１は図２に示すように、当該電池缶１の両側面に設け
た締め付け板１０と、この締め付け板１０を固定するた
めに電池缶１の上下に設けられたタイロット１１とによ
って締め付けられており、電池缶１と締め付け板１０の
間には、電池缶１の内部圧力上昇による変形を感知する
ための歪みゲージ１２が設けられている。
【００１３】尚、この電池の公称容量は５０Ａｈであ
る。このような電池を、以下（Ａ）電池と称する。 〔比較例１〕図示しないが、上記電池において、充電制
御のために歪みゲージの代わり電池内部の圧力が測定で
きるように電池上部に圧力センサを配管する以外は、上
記実施例と同様に電池を作製した。
る。このような電池を、以下（Ａ）電池と称する。 〔比較例１〕図示しないが、上記電池において、充電制
御のために歪みゲージの代わり電池内部の圧力が測定で
きるように電池上部に圧力センサを配管する以外は、上
記実施例と同様に電池を作製した。
【００１４】このように作製した電池を、以下（Ｘ1 ）
電池と称する。 〔比較例２〕図示しないが、上記電池において、充電制
御のために歪みゲージに変えて、電池缶の外表面に温度
測定のための熱電対を張りつけた以外は、上記実施例と
同様に電池を作製した。
電池と称する。 〔比較例２〕図示しないが、上記電池において、充電制
御のために歪みゲージに変えて、電池缶の外表面に温度
測定のための熱電対を張りつけた以外は、上記実施例と
同様に電池を作製した。
【００１５】この様に作製した電池を、以下（Ｘ2 ）電
池と称する。 〔比較例３〕図示しないが、上記電池において、充電制
御のために歪みゲージを設けずに、上記実施例と同様に
電池を作製した。このように作製した電池を、以下（Ｘ
3 ）電池と称する。 〔実験１〕本発明の（Ａ）電池、比較例の電池（Ｘ1 ）
〜（Ｘ3 ）電池を用いて、電池の充電をおこなう際の、
充電量の変化に対する本発明の（Ａ）電池については歪
みの変化、比較例の（Ｘ1 ）電池については内圧の変化
を、比較例の（Ｘ2 ）電池については温度の変化を、比
較例の（Ｘ3 ）電池については電圧の変化をそれぞれ測
定したので、その結果を図３に示す。
池と称する。 〔比較例３〕図示しないが、上記電池において、充電制
御のために歪みゲージを設けずに、上記実施例と同様に
電池を作製した。このように作製した電池を、以下（Ｘ
3 ）電池と称する。 〔実験１〕本発明の（Ａ）電池、比較例の電池（Ｘ1 ）
〜（Ｘ3 ）電池を用いて、電池の充電をおこなう際の、
充電量の変化に対する本発明の（Ａ）電池については歪
みの変化、比較例の（Ｘ1 ）電池については内圧の変化
を、比較例の（Ｘ2 ）電池については温度の変化を、比
較例の（Ｘ3 ）電池については電圧の変化をそれぞれ測
定したので、その結果を図３に示す。
【００１６】図３から明らかなように、電池内圧、歪み
の値の変化に比べて、電圧、温度の変化は値の変化量が
小さいため、制御を行いにくいことがわかる。 〔実験２〕本発明の（Ａ）電池、比較例の電池（Ｘ1 ）
〜（Ｘ3 ）電池、それぞれの電池を用いて、歪み、温
度、圧力、電圧、電圧差による充電制御を行った際の電
池容量のばらつきと、サイクル数を測定したので、その
結果を図４〜８と表１に示す。
の値の変化に比べて、電圧、温度の変化は値の変化量が
小さいため、制御を行いにくいことがわかる。 〔実験２〕本発明の（Ａ）電池、比較例の電池（Ｘ1 ）
〜（Ｘ3 ）電池、それぞれの電池を用いて、歪み、温
度、圧力、電圧、電圧差による充電制御を行った際の電
池容量のばらつきと、サイクル数を測定したので、その
結果を図４〜８と表１に示す。
【００１７】尚、実験条件は、１Ｃでそれぞれの制御方
法において設定した終止値に達するまで充電を行い、電
圧が１０Ｖとなるまで放電をおこなった。それぞれの終
止値については、表１に記載した条件で行った。尚、サ
イクル寿命は、電池容量が初期容量の１／２になった時
点とした。
法において設定した終止値に達するまで充電を行い、電
圧が１０Ｖとなるまで放電をおこなった。それぞれの終
止値については、表１に記載した条件で行った。尚、サ
イクル寿命は、電池容量が初期容量の１／２になった時
点とした。
【００１８】
【表１】
【００１９】図４〜８から明らかなように、電圧、電圧
差、温度による制御では、制御した時点での充電容量の
値に大きな差があり、正確に制御を行うことができな
い。したがって電池のサイクル寿命も短い。一方、本発
明の電池では、正確に充電制御を行うことができる電池
内圧を直接測定した場合と遜色なく、制御した時点での
容量のばらつきが少ない、したがって正確に制御を行う
ことが可能となり、電池のサイクル寿命も伸びる。
差、温度による制御では、制御した時点での充電容量の
値に大きな差があり、正確に制御を行うことができな
い。したがって電池のサイクル寿命も短い。一方、本発
明の電池では、正確に充電制御を行うことができる電池
内圧を直接測定した場合と遜色なく、制御した時点での
容量のばらつきが少ない、したがって正確に制御を行う
ことが可能となり、電池のサイクル寿命も伸びる。
【００２０】サイクル寿命の予測を行うことが可能にな
る。 〔実験３〕本発明の（Ａ）電池を用いて、充放電を繰り
返した際の歪みの変化を測定したので、その結果を図９
に示す。図９から明らかなように、充放電を繰り返すこ
とによって生じる電池缶の体積変化（正極の体積変化）
によって、歪みの測定値に変化が生じるため、電池寿命
を予想することが可能である。 〔その他の事項〕上記実施例では、歪みゲージを締め付
け板と電池缶の間に設けていたがこれに限ることなく、
耐食処理を施した後、電池缶内に挿入する方法や、タイ
ロット内に引っ張り力を測定することにできる歪みゲー
ジを設ける方法等を行ってもよい。
る。 〔実験３〕本発明の（Ａ）電池を用いて、充放電を繰り
返した際の歪みの変化を測定したので、その結果を図９
に示す。図９から明らかなように、充放電を繰り返すこ
とによって生じる電池缶の体積変化（正極の体積変化）
によって、歪みの測定値に変化が生じるため、電池寿命
を予想することが可能である。 〔その他の事項〕上記実施例では、歪みゲージを締め付
け板と電池缶の間に設けていたがこれに限ることなく、
耐食処理を施した後、電池缶内に挿入する方法や、タイ
ロット内に引っ張り力を測定することにできる歪みゲー
ジを設ける方法等を行ってもよい。
【００２１】また、複数の電池缶を用いて電池を作製す
ることもでき、この場合、歪みゲージを電池缶と電池缶
の間に設けることができる。
ることもでき、この場合、歪みゲージを電池缶と電池缶
の間に設けることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上、本発明によれば、歪みゲージがガ
ス発生による電池内部圧力の上昇を感知し電池の充電終
了を正確に制御すると共に、正極の膨化を感知すること
により、据置型金属−水素蓄電池の内圧を直接測定した
場合と遜色無くばらつきの少ない状態で電池寿命を予測
することができ、その工業的価値は極めて大きい。
ス発生による電池内部圧力の上昇を感知し電池の充電終
了を正確に制御すると共に、正極の膨化を感知すること
により、据置型金属−水素蓄電池の内圧を直接測定した
場合と遜色無くばらつきの少ない状態で電池寿命を予測
することができ、その工業的価値は極めて大きい。
【図１】本発明の一例に係る据置型ニッケル−水素アル
カリ蓄電池の要部断面斜視図である。
カリ蓄電池の要部断面斜視図である。
【図２】本発明の一例に係る据置型ニッケル−水素アル
カリ蓄電池を示す概略図である。
カリ蓄電池を示す概略図である。
【図３】充電容量の変化に対する、歪み、電池内部圧
力、温度、電圧の変化を示したグラフである。
力、温度、電圧の変化を示したグラフである。
【図４】本発明の歪みゲージによる制御方法で充電制御
を行った場合のサイクル数の変化と、充電終了後の充電
容量の幅を示したグラフである。
を行った場合のサイクル数の変化と、充電終了後の充電
容量の幅を示したグラフである。
【図５】電池内部圧力による制御方法で充電制御を行っ
た場合のサイクル数の変化と、充電終了後の充電容量の
幅を示したグラフである。
た場合のサイクル数の変化と、充電終了後の充電容量の
幅を示したグラフである。
【図６】電池内温度による制御方法で充電制御を行った
場合のサイクル数の変化と、充電終了後の充電容量の幅
を示したグラフである。
場合のサイクル数の変化と、充電終了後の充電容量の幅
を示したグラフである。
【図７】電圧による制御方法で充電制御を行った場合の
サイクル数の変化と、充電終了後の充電容量の幅を示し
たグラフである。
サイクル数の変化と、充電終了後の充電容量の幅を示し
たグラフである。
【図８】電圧降下量による制御方法で充電制御を行った
場合のサイクル数の変化と、充電終了後の充電容量の幅
を示したグラフである。
場合のサイクル数の変化と、充電終了後の充電容量の幅
を示したグラフである。
【図９】サイクルによる歪みの変化を示すグラフであ
る。
る。
２ 正極 ３ 負極 １２ 歪みゲージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 古川 修弘 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−326027（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/48 H01M 10/24 - 10/34
Claims (1)
- 【請求項１】 負極、正極、及びセパレータからなる電
極群が高さ方向に延設された電池缶に収納され且つ該電
池缶の内部圧力上昇による変形を感知する歪み検出器を
有する据置型金属−水素蓄電池の寿命予測方法であっ
て、 充放電の繰り返しによる上記電池缶及び正極の体積変化
を歪み検出器により感知し、電池缶の歪みを測定するこ
とによって電池寿命を予測することを特徴とする据置型
金属−水素蓄電池の寿命予測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20150992A JP3291320B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 据置型金属−水素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20150992A JP3291320B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 据置型金属−水素電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0652901A JPH0652901A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3291320B2 true JP3291320B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=16442230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20150992A Expired - Fee Related JP3291320B2 (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 据置型金属−水素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3291320B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4518591B2 (ja) * | 1999-05-31 | 2010-08-04 | 三洋電機株式会社 | 薄型電池を内蔵するパック電池 |
| JPWO2002099922A1 (ja) | 2001-06-05 | 2004-09-24 | 日本電池株式会社 | 組電池装置及びそれを用いた電源装置 |
| JP4529516B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2010-08-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 電源 |
| JP4655568B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2011-03-23 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の状態推定方法およびシステム |
| KR100579377B1 (ko) | 2004-10-28 | 2006-05-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
| JP5320953B2 (ja) * | 2008-10-02 | 2013-10-23 | 日産自動車株式会社 | 組電池の性能検出装置及び制御装置 |
| US8395519B2 (en) | 2010-11-19 | 2013-03-12 | General Electric Company | Device and method of determining safety in a battery pack |
| DE112011101585B4 (de) | 2010-11-30 | 2016-03-10 | Sumitomo Riko Company Limited | Elektrizitätssammelvorrichtung |
| JP5693302B2 (ja) * | 2011-03-09 | 2015-04-01 | 三菱重工業株式会社 | 電池システム |
| JP5881593B2 (ja) * | 2012-12-17 | 2016-03-09 | 三菱重工業株式会社 | 電池システム、電池監視装置及び電池監視方法 |
| WO2014100937A1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-07-03 | Schneider Electric It Corporation | Method for monitoring battery gas pressure and adjusting charging parameters |
| US9356325B1 (en) | 2015-01-22 | 2016-05-31 | Ford Global Technologies, Llc | Electrified vehicle battery pack monitoring assembly and method |
| JP7244746B2 (ja) * | 2019-02-22 | 2023-03-23 | ミツミ電機株式会社 | 電子機器及びその状態判定方法 |
| KR102276780B1 (ko) * | 2019-12-04 | 2021-07-12 | 중앙대학교 산학협력단 | 이차 전지 또는 연료 전지의 수명을 예측하는 방법 |
-
1992
- 1992-07-28 JP JP20150992A patent/JP3291320B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0652901A (ja) | 1994-02-25 |
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