JPH0363179B2 - - Google Patents
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- JPH0363179B2 JPH0363179B2 JP56001842A JP184281A JPH0363179B2 JP H0363179 B2 JPH0363179 B2 JP H0363179B2 JP 56001842 A JP56001842 A JP 56001842A JP 184281 A JP184281 A JP 184281A JP H0363179 B2 JPH0363179 B2 JP H0363179B2
- Authority
- JP
- Japan
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- battery
- electrolyte
- concentration
- electromotive force
- stirring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、充放電を繰り返して使用される鉛電
池の充放電効率の向上と寿命性能の向上とを計る
ため、電池内における電解液の濃度差を検出する
濃淡電池と電解液を循環または撹拌する装置をと
りつけ、濃淡電池の起電力が規定値以上になると
撹拌装置を動作させることを特徴とするものであ
る。
池の充放電効率の向上と寿命性能の向上とを計る
ため、電池内における電解液の濃度差を検出する
濃淡電池と電解液を循環または撹拌する装置をと
りつけ、濃淡電池の起電力が規定値以上になると
撹拌装置を動作させることを特徴とするものであ
る。
近年電力需要は増加の傾向をたどり特に民生
用、業務用需要の拡大が著しい。これは電力の負
荷率（平均電力需要／最大電力需要）を一段と低
下させることになる。これがため適切な電力貯蔵
装置を用いて負荷曲線をできるだけ平滑にし、ベ
ース用電源の運転を容易にすることが行なわれて
いる。この目的にかなう技術として多くのものが
提案されているが、電力用に適したものに鉛電池
のような二次電池が挙げられる。
用、業務用需要の拡大が著しい。これは電力の負
荷率（平均電力需要／最大電力需要）を一段と低
下させることになる。これがため適切な電力貯蔵
装置を用いて負荷曲線をできるだけ平滑にし、ベ
ース用電源の運転を容易にすることが行なわれて
いる。この目的にかなう技術として多くのものが
提案されているが、電力用に適したものに鉛電池
のような二次電池が挙げられる。
鉛電池は二次電池の中では最も広く用いられて
おり、また最も完成度の高い電池であるので、現
時点で電力貯蔵用に使用できる唯一の電池であ
る。このような用途に使用する鉛電池に対しては
種々な特性が要求されるが、なかでも効率が良く
寿命の長いことが特に重要である。
おり、また最も完成度の高い電池であるので、現
時点で電力貯蔵用に使用できる唯一の電池であ
る。このような用途に使用する鉛電池に対しては
種々な特性が要求されるが、なかでも効率が良く
寿命の長いことが特に重要である。
鉛電池の効率は充放電の仕方、特に充電時の過
充電量によつて大きく変る。典型的な充放電曲線
を第１図に示す。これによれば、充電開始ととも
に端子電圧は曲線ABにそつてゆるやかに上昇し
Ｂ点（放電電気量のほゞ90％充電された時点）に
近づくとガス発生が激しくなり、電圧が急上昇し
てＣに達する。この図で充放電によるエネルギー
損失は斜線部分の面積に対応しているから、これ
をできるだけ少なくするためには、充電時の端子
電圧の上昇特に過充電によるガス発生領域での電
圧の急上昇を防がねばならない。これには充電曲
線のＢ点で充電を終るようにすれば充放電時のエ
ネルギー損失はかなり小さくできる。
充電量によつて大きく変る。典型的な充放電曲線
を第１図に示す。これによれば、充電開始ととも
に端子電圧は曲線ABにそつてゆるやかに上昇し
Ｂ点（放電電気量のほゞ90％充電された時点）に
近づくとガス発生が激しくなり、電圧が急上昇し
てＣに達する。この図で充放電によるエネルギー
損失は斜線部分の面積に対応しているから、これ
をできるだけ少なくするためには、充電時の端子
電圧の上昇特に過充電によるガス発生領域での電
圧の急上昇を防がねばならない。これには充電曲
線のＢ点で充電を終るようにすれば充放電時のエ
ネルギー損失はかなり小さくできる。
なおこのような充電では、電池は約90％充電状
態になつているので、一週間毎あるいは半月毎と
いつた適当な間隔で均等充電をおこない電池を完
全充電状態にもどす必要がある。
態になつているので、一週間毎あるいは半月毎と
いつた適当な間隔で均等充電をおこない電池を完
全充電状態にもどす必要がある。
つぎにこのような充電法で充放電を繰り返した
場合の電池の放電終期電圧の推移を第２図に示
す。図は完全充電状態の電池を0.2C(A)×3h放電→
2h休止→0.18C(A)×3h充電という充放電条件（温
度30℃）でサイクルを繰り返した時の放電終期
（３時間目）の電圧を示す。この充放電条件では、
充電量は放電量の90％である。なお電池Ｘ，Ｙは
どちらも容量約100Ahのクラツド式鉛電池である
が、電池Ｘは電解液を撹拌せずに寿命試験をおこ
なつたものであり、一方本発明による電池Ｙは電
池内に電解液を撹拌する装置と電池内の上下間の
電解液濃度の差を検出する装置とを組込み、電解
液の濃度差が一定値以上になると撹拌装置を作動
させまた一定値以下になるとそれぞれ停止させる
ようになつている。これによつて寿命試験中電池
中の上、下間の電解液の濃度差を一定範囲内に保
つことができる。これを第３図第４図で説明すれ
ば、１は電槽、２は極板群、３は電解液である希
硫酸、４，５はそれぞれ正極および負極端子であ
る。６は簡単には電池内に上下方向に配置した円
筒管の内部下端付近にガスを吹き込むことにより
気泡を吹き出し、その気泡上昇時の流れによつて
電解液を下部から吸上げ上部で吐出する構造の電
解液撹拌装置である。７は電池内の上、下間の電
解液濃度差を測定する度電池でプラスチツク支持
枠７ａに一対の電極７ｂ，７ｃが埋め込まれてい
る。電極７ｂは極板群の上部付近に位置し、電極
７ｃは極板群２の下端付近に位置するように設け
てある。なお電極７ｂ，７ｃは起電力が安定して
おりかつ濃度の変化に対し電位差が大きく変化す
るのがよい。この目的にはPbやPbO2電極が用い
られる。本発明ではPb電極を用いたが、この電
極系では電極７ｂ，７ｃ間の希硫酸の比重差が
0.1あると約35mVの電位差が生じる。電極７ｂ，
７ｃ間の電位はリード線７ｄ，７ｅによつて検出
器８に送られる。検出器８は濃淡電池７の起電力
が所定の値（約35mV）以上になると電解液撹拌
装置６の作動させ逆に起電力がある値以下（約
15mV）になると撹捏装置６を停止させる信号を
発生させる。９は検出器８からの信号を受けて電
解液撹拌装置を作動または停止させるスイツチン
グ装置である。
場合の電池の放電終期電圧の推移を第２図に示
す。図は完全充電状態の電池を0.2C(A)×3h放電→
2h休止→0.18C(A)×3h充電という充放電条件（温
度30℃）でサイクルを繰り返した時の放電終期
（３時間目）の電圧を示す。この充放電条件では、
充電量は放電量の90％である。なお電池Ｘ，Ｙは
どちらも容量約100Ahのクラツド式鉛電池である
が、電池Ｘは電解液を撹拌せずに寿命試験をおこ
なつたものであり、一方本発明による電池Ｙは電
池内に電解液を撹拌する装置と電池内の上下間の
電解液濃度の差を検出する装置とを組込み、電解
液の濃度差が一定値以上になると撹拌装置を作動
させまた一定値以下になるとそれぞれ停止させる
ようになつている。これによつて寿命試験中電池
中の上、下間の電解液の濃度差を一定範囲内に保
つことができる。これを第３図第４図で説明すれ
ば、１は電槽、２は極板群、３は電解液である希
硫酸、４，５はそれぞれ正極および負極端子であ
る。６は簡単には電池内に上下方向に配置した円
筒管の内部下端付近にガスを吹き込むことにより
気泡を吹き出し、その気泡上昇時の流れによつて
電解液を下部から吸上げ上部で吐出する構造の電
解液撹拌装置である。７は電池内の上、下間の電
解液濃度差を測定する度電池でプラスチツク支持
枠７ａに一対の電極７ｂ，７ｃが埋め込まれてい
る。電極７ｂは極板群の上部付近に位置し、電極
７ｃは極板群２の下端付近に位置するように設け
てある。なお電極７ｂ，７ｃは起電力が安定して
おりかつ濃度の変化に対し電位差が大きく変化す
るのがよい。この目的にはPbやPbO2電極が用い
られる。本発明ではPb電極を用いたが、この電
極系では電極７ｂ，７ｃ間の希硫酸の比重差が
0.1あると約35mVの電位差が生じる。電極７ｂ，
７ｃ間の電位はリード線７ｄ，７ｅによつて検出
器８に送られる。検出器８は濃淡電池７の起電力
が所定の値（約35mV）以上になると電解液撹拌
装置６の作動させ逆に起電力がある値以下（約
15mV）になると撹捏装置６を停止させる信号を
発生させる。９は検出器８からの信号を受けて電
解液撹拌装置を作動または停止させるスイツチン
グ装置である。
第２図に示したように電解液を撹拌しない電池
Ｘでは、過充電しない充放電条件の場合は充電中
ガスがほとんど発生しないので、電解液の撹拌や
循環がおこらず電池下部には比重の高い電解液が
上部には比重の低い電解液の層が形成される。こ
のような電解液度の著しい差は正極煩の軟化や活
物質の脱落を促進し、また負極板に対しては自己
放電やサルフエーシヨンの原因となる。
Ｘでは、過充電しない充放電条件の場合は充電中
ガスがほとんど発生しないので、電解液の撹拌や
循環がおこらず電池下部には比重の高い電解液が
上部には比重の低い電解液の層が形成される。こ
のような電解液度の著しい差は正極煩の軟化や活
物質の脱落を促進し、また負極板に対しては自己
放電やサルフエーシヨンの原因となる。
このためわずか約20サイクルで急激に容量が低
下してしまう。これに対し電池Ｙでは電池内の
上、下間の電解液濃度差が一定値以上にならない
ようになつているので電池Ｘで見られたような早
期容量低下が起らず寿命は約65サイクルと電池Ｘ
の３倍以上であつた。また本発明による電池Ｙ
は、電池内の上下間の電解液の比重差が約0.1以
上（Pb濃淡電池の起電力で約35mV以上）になる
と撹拌し、それが約0.05以下（起電力で約15mV
以下）になると撹拌を停止するものであるから、
たとえば充電期間中だけ撹拌装置を作動させるよ
うな方式にくらべ電解液の撹拌に必要なエネルギ
ーが少なくてよいのでシステムとしての効率が良
いという特徴がある。なお電池内の上、下間の電
解液の濃度差が約0.1に達すると撹拌する理由は、
これ以上の濃度差のもとで正・負極板を充放電す
ると充放電反応が極めて不均一となり、正極では
活物質の軟化やPbSO4の蓄積、負極では極板下部
の活物質のサルフエーシヨンをおこして、急速な
劣化を招くからである。また濃度差が0.05程度以
下になるとほとんど正・負極板に悪影響をおよぼ
さないので、濃度差が０になるまで電解液の撹拌
を継続する必要はない。なお、電池内の電解液の
上下間の濃度を検出する方法としては、浮子（フ
ロート）による方法や電解液の光の屈折率を測定
する方法などがあるが、いずれも可動部分がある
ことや汚染などの問題があり、さらに装置の小形
化が困難である。これに対し、電解液の濃度差を
濃淡電池装置を用いて検出すればこの様な問題も
なく、直接電気信号として得られるので、本願発
明のように電解液濃度差の大小により撹拌装置を
作動あるいは停止させるには最も適している。
下してしまう。これに対し電池Ｙでは電池内の
上、下間の電解液濃度差が一定値以上にならない
ようになつているので電池Ｘで見られたような早
期容量低下が起らず寿命は約65サイクルと電池Ｘ
の３倍以上であつた。また本発明による電池Ｙ
は、電池内の上下間の電解液の比重差が約0.1以
上（Pb濃淡電池の起電力で約35mV以上）になる
と撹拌し、それが約0.05以下（起電力で約15mV
以下）になると撹拌を停止するものであるから、
たとえば充電期間中だけ撹拌装置を作動させるよ
うな方式にくらべ電解液の撹拌に必要なエネルギ
ーが少なくてよいのでシステムとしての効率が良
いという特徴がある。なお電池内の上、下間の電
解液の濃度差が約0.1に達すると撹拌する理由は、
これ以上の濃度差のもとで正・負極板を充放電す
ると充放電反応が極めて不均一となり、正極では
活物質の軟化やPbSO4の蓄積、負極では極板下部
の活物質のサルフエーシヨンをおこして、急速な
劣化を招くからである。また濃度差が0.05程度以
下になるとほとんど正・負極板に悪影響をおよぼ
さないので、濃度差が０になるまで電解液の撹拌
を継続する必要はない。なお、電池内の電解液の
上下間の濃度を検出する方法としては、浮子（フ
ロート）による方法や電解液の光の屈折率を測定
する方法などがあるが、いずれも可動部分がある
ことや汚染などの問題があり、さらに装置の小形
化が困難である。これに対し、電解液の濃度差を
濃淡電池装置を用いて検出すればこの様な問題も
なく、直接電気信号として得られるので、本願発
明のように電解液濃度差の大小により撹拌装置を
作動あるいは停止させるには最も適している。
第１図は鉛電池の典型的な充放電時の電圧特性
第２図は完全には充電されない状態で充放電を繰
り返した場合のサイクル中の放電終止電圧の推移
を示す。第３図、第４図は本発明による鉛電池の
基本構成を示すものである。 １……電槽、２……極板群、３……電解液、
４，５……端子、６……電解液撹拌装置、７……
濃淡電池、８……電位差検出器、９……スイツチ
ング装置。
第２図は完全には充電されない状態で充放電を繰
り返した場合のサイクル中の放電終止電圧の推移
を示す。第３図、第４図は本発明による鉛電池の
基本構成を示すものである。 １……電槽、２……極板群、３……電解液、
４，５……端子、６……電解液撹拌装置、７……
濃淡電池、８……電位差検出器、９……スイツチ
ング装置。
Claims (1)
- １ 過充電によつて発生したガスによる電解液の
撹拌が実質的に起こらない充放電条件で用いられ
る鉛蓄電池において、該蓄電池内に電解液撹拌装
置と濃淡電池装置とを備え、該濃淡電池を構成す
る一対の電極はそれぞれ前記鉛蓄電池内の極板群
の上端部および下端部に位置するように配置する
とともに、該濃淡電池の起電力を検出して、その
検出した信号により撹拌装置を作動または停止さ
せるスイツチング装置を設け、電池内の上下間の
電解液比重差が約0.1に相当する起電力以上にな
るとその信号を上記スイツチング装置に送り撹拌
装置を作動させ、電解液比重差が約0.05に相当す
る起電力以下になるとその信号を上記スイツチン
グ装置に送り撹拌装置を停止させることを特徴と
する鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56001842A JPS57115760A (en) | 1981-01-08 | 1981-01-08 | Lead battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56001842A JPS57115760A (en) | 1981-01-08 | 1981-01-08 | Lead battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57115760A JPS57115760A (en) | 1982-07-19 |
| JPH0363179B2 true JPH0363179B2 (ja) | 1991-09-30 |
Family
ID=11512797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56001842A Granted JPS57115760A (en) | 1981-01-08 | 1981-01-08 | Lead battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57115760A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS601755A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-07 | Japan Storage Battery Co Ltd | 鉛蓄電池の電解液撹拌方法 |
| IT1294982B1 (it) | 1996-04-26 | 1999-04-27 | Olimpio Stocchiero | Metodo per ottenere l'agitazione dell'elettrolita all'interno di un accumulatore al piombo. |
-
1981
- 1981-01-08 JP JP56001842A patent/JPS57115760A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57115760A (en) | 1982-07-19 |
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