JPH02119071A - 蓄電池及びその起電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、蓄電池に関し、特にその使用起電力を任意に
制御できるようにしたものに関するものである。 ［従来技術］ 一般に蓄電池の起電力は、陽・陰極物質の酸化還元電位
の差によってその最大値が決まり、また、放？！Ｓａの
増加と共に起電力は低下する。したがって、例えばポー
タプル機器類等においては、駆動源である蓄電池の起電
力低下現象を回避するため昇圧回路や定圧回路等の制御
回路が必要とされる。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらの制御回路の付帯は、起電力消費
につながってエネルギー効率を低下させることにもなっ
ていた。また、回路費用の負担増にもなっていた。 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、蓄電池の起電力をエネルギー使用効率を低下
させることなく使用期間中一定とすることを可能とする
ことにある。 ［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本出願人は先に正極材の構
成要素としてＰ型半導体物質を含有する蓄電池を開発し
たが、本発明はこれを更に改良したもので、その第１の
発明は、Ｐ型半導体物質を構成要素とする正極の前面に
、該正極への光照射量を制御するための光量制御手段を
備えたことにある。この場合前記光量制御手段として、
マトリックス型の液晶光シャッタを用いるものが好適な
例と１．て挙げられる。 また、第２の発明は、Ｐ型半導体物質を正極の構成要素
とする蓄電池を有し、該＃電池の前記正極面に照射する
光の照射量を制御するための光量制御手段を備えた蓄電
池の起電力制御装置にある。 すなわちこの場合には、蓄電池と光量制御手段とが別体
に設けられているものであるが、効果的には同じである
。この場合の光量制御手段とＩ７てもマトリックス型の
液晶シャッタが好適である。 ［作用］ 蓄電池の使用中に正極・負極間の内部抵抗の増加により
起電力が下がってくると、光シャッタを開孔してその正
極に光を照射する。そうすると起電力が上昇してくる。 光の照射量は先シャッタに起電力の値をフィードバック
してその開孔率を制御することにより決定され、これに
より所期の起電力が維持されることとなる。 ［実施例］ 以下に本発明の・一実施例を図面を参照１．て説明する
。初めに第１図に基づいてＰ型半導体物質の電位が上昇
する機構を説明する。この図は、Ｐ型半導体物質と電解
質（又は金属）との界面におりる静電ポテンシャルエネ
ルギー準位（表面準位）とＰ型半導体物質の活性状態と
の関係を示したものであるが、この界面が十分な状態密
度の表面学位にあるとすると、この表面準位にある電子
は伝導帯に移動する。その結果、界面近くの伝導電子の
濃度は増加し、界面での静電ポテンシャルは下がると共
に・、正孔濃度よりも電子濃度が高くなり、ｎ型領域の
空乏層が形成され、いわゆる逆転層が形成さイする。か
＜Ｌ、’ｒ界面の空乏層部分に逆転層が形成されている
場合に、外部から光が照射された場合、キャリアー濃度
の変化ΔＣは暗所にお１ノる濃度Ｃｏに比較して大きく
なる。そのためＰ型半導体部が電子消費反応に関与しそ
の部分の電極電位が局部的に上昇する。第２図はこの様
子を示したものであり、ここでＥｌは金属、例えばリチ
ウムの酸化還元電位、Ｅ２は活物質Ｘのリチウムイオン
のインターカレーション電位、Ｅ３は光照射時のＰ型半
導体物質Ｘ′のリチウムイオンのインターカレーション
電位である。光が照射されていない時、Ｐ型半導体物質
が反応に関与していないため、電池の起電力はΔＥ１で
ある。

【７かしＰ型半導体部に光が照射されると、Ｐ型
半導体部と活物質Ｘとの間で局部電池が形成され、電池
の起電力はΔＥ２に電位する。これは活物質Ｘのもつ起
電力のほかに、Ｐ型半導体物質Ｘ′が前述の電子消費反
応に関与することによる起電力の増加分が加味されるか
らである。 次にリチウム電池を例にとり、第３図に本発明に係る蓄
電池の構成を示す。集電体３０１ａ、３０１ｂの間に、
活物質Ｖ６０，３３０５とＰ型半導体物質Ｃｏ０３０６
とを構成要素とするコンポジット正極３０２、ポリマー
電解質３０３、リチウム陰極３０４が順にサンドイッチ
構造で配置されている。また前記集電体３０１ａ、３０
１ｂの各端子間には抵抗３０８及びスイッチ３０７が配
線３０９を介して接続されている。この場合集電体３０
１ａはインジウム・錫オキサイド膜（ＩＴＯ膜）のよう
な先透過性の透明な導電性膜が用いられる。かくして該
集電体３０１ａの前面には光照射量を制御するための先
シャッタ３１０が配設されている。もちろんこの光シャ
ッタ５０１は、通電時に透明体となるようなものであり
、また光照射量を制御するために部分的に透明体となる
必要もある。この目的を満たすものとして、ドツトマト
リックスの液晶シャッタ（ＬＣＤ）等が使用できる。こ
こで第４図に示すように光シャッタ５０】の駆動電源は
本発明の蓄電池５０２を用い、電位Ａ１１ｌ定装置５０
３により蓄電池の起電力をモンタしつつ、マイクロコン
ピュータ５０４により起電カ一定になるように光シャッ
タ５０１の開孔率が調整される。 このようにして形成された電池の起電力は、光の非照射
時には第５図に示すようにΔＥ＋　　（３゜ＯＶ）であ
る。１．かじ、先に説明したように、蓄電池は放電量の
増加と共に電池の内部抵抗が増加し、起電力はΔＥ２　
　（２，５Ｖ）に低下する。この時、前述の第４図に示
すような光シャッタの制御装置で、シャツタ開孔率を制
御して、起電力をΔＥ１に戻すことができる。更に、起
電力が低下して、光の非照射時の値がΔＥ３に低下する
と同様にして、更にシャッタの開孔率を増加し起電力を
ΔＥ、に戻すことができる。 尚、第５図中Ｅ、は光照射時のＣｏｏの電極電位、Ｅ４
はそのＣｏｏの電極電位とＶ１５０１３の電極電位との
混合電位であり、光照射部領域の増減によりこのレベル
が変化する。 ［発明の効果］ 以上詳述し、たことから明らかなように、本発明の蓄電
池によれば、蓄電池の起電力を、エネルギー使用効率を
低下させることなく使用期間中に一定とすることができ
る。したがって各種機器類の駆動源に使用することは、
定圧回路等の付帯回路が不要となり、装置コストの低廉
化にも寄与できる。また、近年、高速演算機能を有する
中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺部に用いられ
るゲートアレイ等は、より高速のクロック信号を基準に
駆動されるようになってきているが、その許容範囲が狭
い駆動電源電圧にも適用できるものでその用途は広い。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示したもので、第１図はＰ型
半導体の表面ポテンシャルエネルギー準位を説明した図
、第２図はＰ型半導体物質を含有する材料の電極７３位
の変化を説明する図、第３図は本発明に係る蓄電池の構
成を示す断面図、第４図は第３図の蓄電池における光シ
ャッタの制御ブロック図、第５図はこの蓄電池の正極に
おける電極電位の具体的な変化量を説明した図である。 図中、３０２は正極、３０３は電解質、３０４は陰極、
３０５は活物質、３０６はＰ型半導体物質、５０１は光
シャッタ、５０２は蓄電池、５０３は電位測定装置、５
０４はマイクロコンピュータである。 第１図 禎３図 第２図 ｍ−〉 電流

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｐ型半導体物質を構成要素とする正極の前面に、該
   正極への光照射量を制御するための光量制御手段を備え
   たことを特徴とする蓄電池。 ２、前記光量制御手段として、マトリックス型の液晶光
   シャッタが用いられてなることを特徴とする請求項１に
   記載の蓄電池。 ３、Ｐ型半導体物質を正極の構成要素とする蓄電池を有
   し、該蓄電池の前記正極面に照射する光の照射量を制御
   するための光量制御手段を備えることを特徴とする蓄電
   池の起電力制御装置。