JP3675027B2 - 密閉形鉛蓄電池の充電方法 - Google Patents
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- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉形鉛蓄電池の充電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
密閉形鉛蓄電池は、従来の豊富な電解液を有するベント形鉛蓄電池と比較すると、充放電サイクル寿命が短いという欠点がある。その原因は、充電時に蓄電池が高温になりやすく、そのために鉛・カルシウム系合金からなる正極格子の腐食、伸びおよび活物質とのはがれなどによる正極板の劣化や、負極添加剤であるリグニンの分解や、電解液中の水が水蒸気となって電槽壁面を透過して損失することなどが促進されるためであるが、とくに正極板の劣化が顕著である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、密閉形鉛蓄電池のサイクル寿命は、充電方法によって大幅に異なり、充電電気量および蓄電池温度が一定であれば、急速充電、即ち短時間充電のほうが、小電流で長時間をかけて充電するよりも長寿命になることが判っている。しかし実際に電気自動車に蓄電池を搭載して急速充電を行うと、むしろ短寿命となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この様な背景から、充電方法を種々検討した結果、蓄電池が長寿命になる条件を見出したのが本発明であり、その要旨は、
０．３ＣＡ以上の電流で充電中に蓄電池温度が第一の所定値Ｔ１℃に達したきに０．０００５ＣＡｈ〜０．０５ＣＡｈの電気量を放電したのち蓄電池を冷却して、蓄電池温度がＴ１℃より低い第二の所定値Ｔ２℃以下に低下したとき充電を再開することを繰返す密閉形鉛蓄電池の充電方法である。ここでＣは蓄電池の公称容量をＡｈで表した数値である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
【０００６】
【実施例】
つぎに、充電方法とサイクル寿命との関係を検討した実験結果を表１に示す。
【０００７】
【表１】
試験に供した蓄電池は３時間率（ＨＲ）放電容量９０アンペア・アワー（Ａｈ）のリテーナ式密閉形の単セル鉛蓄電池で、放電は３０Ａで２．４時間（ｈ）とし、充電条件は標準的には充電電気量を放電電気量の約１１０％とし制限電流を種々に変えた２．６ボルト／セル（Ｖ／セル）の定電圧充電として、その他の条件を変えた充放電サイクルを行った。５０サイクル（回）ごとに３ＨＲ容量を求めて、初期容量の８０％（７２Ａｈ）以下に容量が低下したサイクルを寿命とした。なお試験に供した蓄電池の内容すなわち正極板、負極板、リテーナマットなどはすべて同一のものを用いた。
【０００８】
表１において、Ｎｏ．９は３．０ＣＡ×１秒間の充電と９秒間の休止とからなるパルス充電とし、Ｎｏ．１０は３．１ＣＡ×１秒間の充電と０．１ＣＡ×１秒間の放電と８秒間の休止とからなるパルス充電である。さらにＮｏ．１１〜Ｎｏ．１４は蓄電池温度の上限値を抑えるために、４５℃に達したときに充電電流を切って、ブロワーで蓄電池に空気を吹きつけて冷却し、蓄電池温度が３８℃まで低下したときに充電を再開するとを繰返したものである。Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４はそれぞれ表１に示した電流と時間だけ、充電を切った直後に放電したものであり、Ｎｏ．１２は０．０００５ＣＡｈ、Ｎｏ．１３は０．００５ＣＡｈ、Ｎｏ．１４は０．０５ＣＡｈだけそれぞれ放電したものである。
【０００９】
表１に示した実験結果から明らかなように、水槽中で充放電サイクルを行った蓄電池の最高温度は３．０ＣＡ（２７０Ａ）という大電流で充電しても４７℃であり、１０００（回）という長寿命を示したのに対して、気相中で試験したものは制限電流を大きくするにしたがって蓄電池の温度は高くなり、３．０ＣＡ（２７０Ａ）では９２℃にも達して短寿命であった。
【００１０】
またパルス充電を行ったＮｏ．９の蓄電池は平均電流が同じＮｏ．４の蓄電池と比較して温度上昇が大きく、短寿命であり、各パルス充電の直後に短時間の放電を入れてもやはり短寿命であった。
【００１１】
さらに、制限電流１．０ＣＡ（９０Ａ）としたときに蓄電池温度を抑えるために、４５℃に達したときに充電電流を切り、３８℃に冷却されたときに充電を再開することを繰返したＮｏ．１１は短寿命であったが、充電電流を切った直後に少ない電気量だけ放電して蓄電池が３８℃に冷却されたときに充電を再開することを繰返したＮｏ．１２とＮｏ．１３は、いずれも長寿命であった。Ｎ０．１５，Ｎｏ．１６は制限電流を０．３ＣＡ（２７Ａ）とした場合であるが、この場合にも蓄電池温度が４５℃になったときに０．００５ＣＡｈ放電したのち冷却、放置したＮｏ．１６は、寿命性能の改善が認められた。
【００１２】
この様な結果が得られた原因を明らかにするために、制限電流を１．０ＣＡ（９０Ａ）とした場合の充電中の蓄電池端子電圧の変化を測定した。その結果を図１に示す。
【００１３】
図１において充電電流を切った後の端子電圧は、放電しない蓄電池Ｎｏ．１１では徐々に低下し、約３０分で蓄電池温度が４５℃から３８℃まで冷却される間、端子電圧は高かった。これは主として正極板の電位変化によるものであり、充電電流を切っても正極板の電位は長い間、貴に保たれたことを示している。それに対して、充電電流を切った直後に０．０００５ＣＡｈ〜０．０５ＣＡｈ放電した蓄電池では、端子電圧は短時間で低下して平衡電圧に近づいている。即ち正極板は平衡電位に近くなって貴に分極されることはほとんどない。この差、即ち正極板が長い時間にわたって貴に分極していることが、格子の腐食や伸びを促進し、正極板を早期に劣化させたものと考えられる。
【００１４】
本発明になる充電方法では、充電電流を切った直後に僅かな電気量だけ放電することによって、正極板が貴に分極するのは充電電流が流れている間だけであり、蓄電池を冷却する間は格子の腐食や伸びが生じないために、蓄電池温度が高温になることを抑えたこととあいまって、長寿命化が達成されたものと考えられる。
【００１５】
また、表１には制限電流を０．３ＣＡ〜１．０ＣＡとの場合だけを示したが、これより大電流であっても同様な効果が期待できる。充電電流は、完全に一定である必要はなく、脈流あるいはパルス電流であってもよく、その場合には実効値が０．３ＣＡ以上であればよい。さらに充電電流を切ったあとの放電は、例えば１分間以下のような短時間を経過してから行ってもよい。
【００１６】
なお、蓄電池は放置するだけでも冷却されて温度が低下するから、強制的な冷却手段を用いない場合でもよい。また温度が第一の所定値Ｔ１℃に達したとき放電する電気量は０．０００５ＣＡｈ未満では、正極板の貴な電位への分極を打消す効果が少なく、０．０５ＣＡｈ超では、蓄電池の充放電に対するエネルギー効率が低下するので好ましくない。
【００１７】
さらに、温度の第一の所定値Ｔ１℃と第二の所定値Ｔ２℃の値は、蓄電池容や使用目的および環境温度によって、一定の値を明示することができない。しかしＴ１として４０℃〜６０℃が、またＴ２としてはＴ１よりも５〜１５℃低い値とするのが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように密閉形鉛蓄電池の充電方法において、０．３ＣＡ以上の電流で充電中に蓄電池温度が第一の所定値Ｔ１℃に達したときに、０．０００５ＣＡｈ〜０．０５ＣＡｈの電気量を放電したのち蓄電池を冷却して、蓄電池温度がＴ１より低い第二の所定値Ｔ２℃以下に低下したときに充電を再開することを繰返す充電方法とすることによって、充放電サイクル寿命を増大することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】制限電流１．０ＣＡのときの２．６Ｖ／セルの定電圧充電特性。
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉形鉛蓄電池の充電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
密閉形鉛蓄電池は、従来の豊富な電解液を有するベント形鉛蓄電池と比較すると、充放電サイクル寿命が短いという欠点がある。その原因は、充電時に蓄電池が高温になりやすく、そのために鉛・カルシウム系合金からなる正極格子の腐食、伸びおよび活物質とのはがれなどによる正極板の劣化や、負極添加剤であるリグニンの分解や、電解液中の水が水蒸気となって電槽壁面を透過して損失することなどが促進されるためであるが、とくに正極板の劣化が顕著である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、密閉形鉛蓄電池のサイクル寿命は、充電方法によって大幅に異なり、充電電気量および蓄電池温度が一定であれば、急速充電、即ち短時間充電のほうが、小電流で長時間をかけて充電するよりも長寿命になることが判っている。しかし実際に電気自動車に蓄電池を搭載して急速充電を行うと、むしろ短寿命となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この様な背景から、充電方法を種々検討した結果、蓄電池が長寿命になる条件を見出したのが本発明であり、その要旨は、
０．３ＣＡ以上の電流で充電中に蓄電池温度が第一の所定値Ｔ１℃に達したきに０．０００５ＣＡｈ〜０．０５ＣＡｈの電気量を放電したのち蓄電池を冷却して、蓄電池温度がＴ１℃より低い第二の所定値Ｔ２℃以下に低下したとき充電を再開することを繰返す密閉形鉛蓄電池の充電方法である。ここでＣは蓄電池の公称容量をＡｈで表した数値である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
【０００６】
【実施例】
つぎに、充電方法とサイクル寿命との関係を検討した実験結果を表１に示す。
【０００７】
【表１】
【０００８】
表１において、Ｎｏ．９は３．０ＣＡ×１秒間の充電と９秒間の休止とからなるパルス充電とし、Ｎｏ．１０は３．１ＣＡ×１秒間の充電と０．１ＣＡ×１秒間の放電と８秒間の休止とからなるパルス充電である。さらにＮｏ．１１〜Ｎｏ．１４は蓄電池温度の上限値を抑えるために、４５℃に達したときに充電電流を切って、ブロワーで蓄電池に空気を吹きつけて冷却し、蓄電池温度が３８℃まで低下したときに充電を再開するとを繰返したものである。Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４はそれぞれ表１に示した電流と時間だけ、充電を切った直後に放電したものであり、Ｎｏ．１２は０．０００５ＣＡｈ、Ｎｏ．１３は０．００５ＣＡｈ、Ｎｏ．１４は０．０５ＣＡｈだけそれぞれ放電したものである。
【０００９】
表１に示した実験結果から明らかなように、水槽中で充放電サイクルを行った蓄電池の最高温度は３．０ＣＡ（２７０Ａ）という大電流で充電しても４７℃であり、１０００（回）という長寿命を示したのに対して、気相中で試験したものは制限電流を大きくするにしたがって蓄電池の温度は高くなり、３．０ＣＡ（２７０Ａ）では９２℃にも達して短寿命であった。
【００１０】
またパルス充電を行ったＮｏ．９の蓄電池は平均電流が同じＮｏ．４の蓄電池と比較して温度上昇が大きく、短寿命であり、各パルス充電の直後に短時間の放電を入れてもやはり短寿命であった。
【００１１】
さらに、制限電流１．０ＣＡ（９０Ａ）としたときに蓄電池温度を抑えるために、４５℃に達したときに充電電流を切り、３８℃に冷却されたときに充電を再開することを繰返したＮｏ．１１は短寿命であったが、充電電流を切った直後に少ない電気量だけ放電して蓄電池が３８℃に冷却されたときに充電を再開することを繰返したＮｏ．１２とＮｏ．１３は、いずれも長寿命であった。Ｎ０．１５，Ｎｏ．１６は制限電流を０．３ＣＡ（２７Ａ）とした場合であるが、この場合にも蓄電池温度が４５℃になったときに０．００５ＣＡｈ放電したのち冷却、放置したＮｏ．１６は、寿命性能の改善が認められた。
【００１２】
この様な結果が得られた原因を明らかにするために、制限電流を１．０ＣＡ（９０Ａ）とした場合の充電中の蓄電池端子電圧の変化を測定した。その結果を図１に示す。
【００１３】
図１において充電電流を切った後の端子電圧は、放電しない蓄電池Ｎｏ．１１では徐々に低下し、約３０分で蓄電池温度が４５℃から３８℃まで冷却される間、端子電圧は高かった。これは主として正極板の電位変化によるものであり、充電電流を切っても正極板の電位は長い間、貴に保たれたことを示している。それに対して、充電電流を切った直後に０．０００５ＣＡｈ〜０．０５ＣＡｈ放電した蓄電池では、端子電圧は短時間で低下して平衡電圧に近づいている。即ち正極板は平衡電位に近くなって貴に分極されることはほとんどない。この差、即ち正極板が長い時間にわたって貴に分極していることが、格子の腐食や伸びを促進し、正極板を早期に劣化させたものと考えられる。
【００１４】
本発明になる充電方法では、充電電流を切った直後に僅かな電気量だけ放電することによって、正極板が貴に分極するのは充電電流が流れている間だけであり、蓄電池を冷却する間は格子の腐食や伸びが生じないために、蓄電池温度が高温になることを抑えたこととあいまって、長寿命化が達成されたものと考えられる。
【００１５】
また、表１には制限電流を０．３ＣＡ〜１．０ＣＡとの場合だけを示したが、これより大電流であっても同様な効果が期待できる。充電電流は、完全に一定である必要はなく、脈流あるいはパルス電流であってもよく、その場合には実効値が０．３ＣＡ以上であればよい。さらに充電電流を切ったあとの放電は、例えば１分間以下のような短時間を経過してから行ってもよい。
【００１６】
なお、蓄電池は放置するだけでも冷却されて温度が低下するから、強制的な冷却手段を用いない場合でもよい。また温度が第一の所定値Ｔ１℃に達したとき放電する電気量は０．０００５ＣＡｈ未満では、正極板の貴な電位への分極を打消す効果が少なく、０．０５ＣＡｈ超では、蓄電池の充放電に対するエネルギー効率が低下するので好ましくない。
【００１７】
さらに、温度の第一の所定値Ｔ１℃と第二の所定値Ｔ２℃の値は、蓄電池容や使用目的および環境温度によって、一定の値を明示することができない。しかしＴ１として４０℃〜６０℃が、またＴ２としてはＴ１よりも５〜１５℃低い値とするのが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように密閉形鉛蓄電池の充電方法において、０．３ＣＡ以上の電流で充電中に蓄電池温度が第一の所定値Ｔ１℃に達したときに、０．０００５ＣＡｈ〜０．０５ＣＡｈの電気量を放電したのち蓄電池を冷却して、蓄電池温度がＴ１より低い第二の所定値Ｔ２℃以下に低下したときに充電を再開することを繰返す充電方法とすることによって、充放電サイクル寿命を増大することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】制限電流１．０ＣＡのときの２．６Ｖ／セルの定電圧充電特性。
Claims (1)
- 密閉型鉛蓄電池の充電方法において、０．３ＣＡ以上の電流で充電中に蓄電池温度が第一の所定値Ｔ１℃に達したときに、０．０００５ＣＡｈ〜０．０５ＣＡｈの電気量を放電したのち蓄電池を冷却して、蓄電池温度がＴ１℃より低い第二の所定値Ｔ２℃以下に低下したときに充電を再開することをくり返す密閉型鉛蓄電池の充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09306296A JP3675027B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09306296A JP3675027B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09259931A JPH09259931A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3675027B2 true JP3675027B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=14072039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09306296A Expired - Fee Related JP3675027B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3675027B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106058327B (zh) * | 2016-06-30 | 2018-12-14 | 济源市万洋绿色能源有限公司 | 一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法 |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP09306296A patent/JP3675027B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09259931A (ja) | 1997-10-03 |
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