JPH0419673B2 - - Google Patents
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- JPH0419673B2 JPH0419673B2 JP58229876A JP22987683A JPH0419673B2 JP H0419673 B2 JPH0419673 B2 JP H0419673B2 JP 58229876 A JP58229876 A JP 58229876A JP 22987683 A JP22987683 A JP 22987683A JP H0419673 B2 JPH0419673 B2 JP H0419673B2
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- Japan
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- secondary battery
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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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、亜鉛−ハロゲン二次電池の運転方法
に関し、更に詳しくは充電時の亜鉛の異常電着を
防ぐことができ、かつ電池システム全体のエネル
ギー効率も向上させることが可能な電解液循環型
亜鉛−ハロゲン二次電池(以下単に二次電池とも
いう)の運転方法に関するものである。 〔従来技術〕 従来、この種の二次電池においては、サイクル
寿命を長くするために、負極の亜鉛を完全に溶解
する完全放電の手法がとられている。第1図はこ
の手法を実現する回路図、第2図は運転パターン
を示す波形図である。第1図において、二次電池
1は図示してない充放電回路に接続されるもので
あり、完全放電モードにおいては、スイツチ2を
介して負荷抵抗3に電流を流し、第2図イ,ロに
示す電池電圧eV、負荷電流ILがほヾ零になるまで
完全放電を行なう。 しかしながら、このような完全放電による手法
によるものは、電池電圧eVがOボルト近傍に下が
つても、負極上の亜鉛が溶解されずに残り、次の
充電が行なわれた場合、残つていた亜鉛の上に亜
鉛が電着し、その場所からデントライトと呼ばれ
る異常電着が起り、これが正極まで伸びて電池短
絡という問題が生じる。また、電池の規模が大き
くなると、完全放電モードにおいて浪費される電
力が問題となる。 〔発明の目的〕 本発明は、充電時における亜鉛の異常電着の発
生を防ぎ、サイクル寿命を長くすることのでき、
また、電力を有効に活用できる二次電池の運転方
法を提供しようとするものである。 〔発明の概要〕 本発明は、交流電源に接続され、交流と直流の
相互の変換が可能な昇圧回路を含む交直変換手段
を用いて、放電後に電池電圧を負電圧まで降下さ
せる逆充電モード、及び逆充電モード後に電池電
圧を少なくとも零電圧まで上昇させる逆放電モー
ドを設け、逆充電モードであつて電池電圧が正電
圧から零電圧になる期間、及び逆放電モードであ
つて電池電圧が負電圧から零電圧になる期間に、
電池エネルギーを交流電源側に回生させる点を特
徴とするものである。 〔実施例〕 第3図は本発明の方法を実現するための回路
図、第4図はその運転パターンを示す波形図であ
る。第3図において、二次電池1は、昇圧回路を
含む交直変換回路5、スイツチ2を介して交流電
源4に接続されている。 本発明においては、二次電池1を充電、放電モ
ードの後、二次電池の正負を逆転させて充電を行
なう逆転充電モードを設けるようにしている。こ
れによつて、負極上の亜鉛が完全に溶解する。そ
の後、逆放電モードを設け、二次電池1を正規の
正極、負極に戻す。そして、この様な逆充放電の
後に正規の充電を行なう。昇圧回路を含む交直変
換回路5は、電池電圧の検出回路51、電流検出
回路52及びこれらの各検出回路からの信号に基
づいて昇圧回路を含む交直変換回路5(以下昇
圧、交直変換回路という)の動作を制御する制御
回路53を備えている。 第4図に示す運転パターンにおいて、はじめに
充電モードでは、昇圧・交直変換回路5は、交
流、電源4からの交流を直流に変換し、交流電源
4からのエネルギーによつて二次電池1を充電す
る。この充電モードにおける充電電圧及び充電電
流は、各検出回路51,52によつて検出され、
第4図、イ,ロに示すように所定の値に維持され
る。 開路モードでは、スイツチ2をオフとし、充電
モード後一時回路を開路状態とする。なお、この
開路モードは必ずしも必要ではない。放電モード
では、昇圧・交直変換回路5は、二次電池1から
の直流を昇圧したのち交流に変換し、又は直流を
交流に変換して昇圧したのち二次電池1からのエ
ネルギーを交流電源4側に供給する。交流電源4
側に流れる電流は、電流検出回路52によつて検
出され、制御回路53によつて所定の値に制御さ
れる。 逆充電モードでは、昇圧・交直変換回路5は、
二次電池1に対して正、負の極性が反転した状態
となるように接続(充電モードにおける接続とは
極性が反転する)される。この逆充電モードで
は、二次電池1の電池電圧eVは、第4図イに示す
ように負極性側に向かつて変化し、ある設定負電
圧−e1に達する。また、電池電流ILは、第4図ロ
に示すように正規の放電々流と同一方向である大
きさの逆充電電流が流れる。ここで、二次電池の
正規の放電電流の向きを正、正規の充電電流の向
きを負とすると、逆充電モードのうち、電池電圧
eVがeSから零になるまでの間は電池電圧と電流の
積が「正」、電池電圧eVが零から−eIとなるまで
の間は電池電圧と電流の積が「負」となる。電池
電圧検出回路51は、第4図イに示すように変化
する電池電圧eVを検出しており、eVが零になるま
で電池電圧と電流の積が「正」の期間は、昇圧・
交直変換回路5に直流を昇圧して交流に変換させ
る動作をさせ、二次電池1さらのエネルギーを交
流電源4側に回生する。このとき、正規の放電時
に溶解されずに負極に残存していた亜鉛が完全に
溶解される。また、eVが0からある負電圧−eIに
達するまで電池電圧と電流の積が「負」である期
間は、昇圧・交直変換回路5に交流を直流に変換
させる動作をさせ、交流電源4からのエネルギー
によつて二次電池1を逆充電する。このとき、正
極に亜鉛が析出し、エネルギーが二次電池に蓄積
される。 逆放電モードでは、昇圧・交直変換回路5は、
二次電池1に対して正極側が正極性、負極側が負
極性となるように接続される。この逆放電モード
では、二次電池1の電池電圧eVは第4図イに示す
ように正極性側に向かつて変化し、正負の極性が
元に戻り、やがて設定された正電圧eSに達する。
電池電流ILは、第4図ロに示すように正規の充
電々流と同一方向である大きさの逆放電電流が流
れる。ここで、前述した逆充電モードと同様に、
二次電池の正規の放電電流の向きを正、正規の充
電電流の向きを負とすると、逆放電モードのう
ち、電池電圧−eIから零になるまでの間は電池電
圧と電流の積が「正」、電池電圧eVが零からeSと
なるまでの間は電池電圧と電流の積が「負」とな
る。電池電圧eVが設定された負電圧−eIより零に
なるまで(電池電圧と電流の積が「正」の期間)
は、正極に析出した亜鉛が溶解し、二次電池1か
らのエネルギーが昇圧・交直変換回路5を介して
交流電源4側に回生され、また、eVが零から正規
の極正の設定電圧eSになるまで(電池電圧と電流
の積が「負」である期間)は、交流電源4からの
エネルギーが、昇圧・交直変換回路5を介して二
次電池1に供給され、負極に亜鉛が析出して、二
次電池にエネルギーが蓄積される。続いて開路モ
ードとなり、充電モードに移る。この充電モード
では、昇圧・交直変換回路5は、交流電源4から
の交流を直流に変換し、二次電池1を正規に充電
する。 なお、第4図では、逆放電モードと正規の充電
モードとの間に開路モードが存在するが、この開
路モードは必要に応じて設ければよい。また、上
記の実施例において、逆転充電モード及び逆転放
電モードでは、二次電池1の電解液循環用ポンプ
を止め、セル中の電解液を静止状態にしてもよ
い。逆、充放電モードは、正規の充電に先だつ
て、そのつどあるいは数サイクルに一度、設けら
れる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の運転方法によれ
ば、負極上の亜鉛を完全に溶解させることがで
き、二次電池のサイクル寿命を長くすることがで
きる。また、二次電池に貯えられたエネルギー
を、逆充放電モードにおいても交流電源側に回生
するもので、エネルギーの有効活用が行なえる。 次に本発明の運転方法を亜鉛−臭素電池
(24cell bipolar 積層電池、有効面積750cm2、運
転電流15A、平均電圧46.5Vで8時間充電後、放
電電流13Aで電池電圧が24Vに低下するまで放
電)で適用した場合について、実験結果を列挙す
るが、いずれも満足すべき結果が得られている。
なお、この実験では、交流電源4は200V、昇
圧・交直変換回路5は特公昭55−49519号公報に
示す昇圧回路及びサイリスタレオナードの逆並列
接続回路を使用し、充放電の直流電流値に相当す
る電流検出は交流側で行なつている。 () 放電後、電流5Aで逆充電を開始、約120分
後、電池電圧が−24Vに達した時点で解体、負
極表面を観察したところ、表面の亜鉛は完全に
溶解されていた。 () 放電後、電流5Aで逆充電、電池電圧が−
24Vに達した時点で、電流5Aで逆放電を行な
い、電池電圧が+24Vに達した後、電流15Aで
8時間正規充電を行なつて解体、負極表面の亜
鉛電着状態を観察したところ、均一電着が見ら
れ、異常電着はなかつた。 () 逆充電モードと逆放電モードにおける交流
側での電力量を測定したところ、表1の通りと
なり、結局、逆充、放電モードで25.4WHが回
生された。 【表】
に関し、更に詳しくは充電時の亜鉛の異常電着を
防ぐことができ、かつ電池システム全体のエネル
ギー効率も向上させることが可能な電解液循環型
亜鉛−ハロゲン二次電池(以下単に二次電池とも
いう)の運転方法に関するものである。 〔従来技術〕 従来、この種の二次電池においては、サイクル
寿命を長くするために、負極の亜鉛を完全に溶解
する完全放電の手法がとられている。第1図はこ
の手法を実現する回路図、第2図は運転パターン
を示す波形図である。第1図において、二次電池
1は図示してない充放電回路に接続されるもので
あり、完全放電モードにおいては、スイツチ2を
介して負荷抵抗3に電流を流し、第2図イ,ロに
示す電池電圧eV、負荷電流ILがほヾ零になるまで
完全放電を行なう。 しかしながら、このような完全放電による手法
によるものは、電池電圧eVがOボルト近傍に下が
つても、負極上の亜鉛が溶解されずに残り、次の
充電が行なわれた場合、残つていた亜鉛の上に亜
鉛が電着し、その場所からデントライトと呼ばれ
る異常電着が起り、これが正極まで伸びて電池短
絡という問題が生じる。また、電池の規模が大き
くなると、完全放電モードにおいて浪費される電
力が問題となる。 〔発明の目的〕 本発明は、充電時における亜鉛の異常電着の発
生を防ぎ、サイクル寿命を長くすることのでき、
また、電力を有効に活用できる二次電池の運転方
法を提供しようとするものである。 〔発明の概要〕 本発明は、交流電源に接続され、交流と直流の
相互の変換が可能な昇圧回路を含む交直変換手段
を用いて、放電後に電池電圧を負電圧まで降下さ
せる逆充電モード、及び逆充電モード後に電池電
圧を少なくとも零電圧まで上昇させる逆放電モー
ドを設け、逆充電モードであつて電池電圧が正電
圧から零電圧になる期間、及び逆放電モードであ
つて電池電圧が負電圧から零電圧になる期間に、
電池エネルギーを交流電源側に回生させる点を特
徴とするものである。 〔実施例〕 第3図は本発明の方法を実現するための回路
図、第4図はその運転パターンを示す波形図であ
る。第3図において、二次電池1は、昇圧回路を
含む交直変換回路5、スイツチ2を介して交流電
源4に接続されている。 本発明においては、二次電池1を充電、放電モ
ードの後、二次電池の正負を逆転させて充電を行
なう逆転充電モードを設けるようにしている。こ
れによつて、負極上の亜鉛が完全に溶解する。そ
の後、逆放電モードを設け、二次電池1を正規の
正極、負極に戻す。そして、この様な逆充放電の
後に正規の充電を行なう。昇圧回路を含む交直変
換回路5は、電池電圧の検出回路51、電流検出
回路52及びこれらの各検出回路からの信号に基
づいて昇圧回路を含む交直変換回路5(以下昇
圧、交直変換回路という)の動作を制御する制御
回路53を備えている。 第4図に示す運転パターンにおいて、はじめに
充電モードでは、昇圧・交直変換回路5は、交
流、電源4からの交流を直流に変換し、交流電源
4からのエネルギーによつて二次電池1を充電す
る。この充電モードにおける充電電圧及び充電電
流は、各検出回路51,52によつて検出され、
第4図、イ,ロに示すように所定の値に維持され
る。 開路モードでは、スイツチ2をオフとし、充電
モード後一時回路を開路状態とする。なお、この
開路モードは必ずしも必要ではない。放電モード
では、昇圧・交直変換回路5は、二次電池1から
の直流を昇圧したのち交流に変換し、又は直流を
交流に変換して昇圧したのち二次電池1からのエ
ネルギーを交流電源4側に供給する。交流電源4
側に流れる電流は、電流検出回路52によつて検
出され、制御回路53によつて所定の値に制御さ
れる。 逆充電モードでは、昇圧・交直変換回路5は、
二次電池1に対して正、負の極性が反転した状態
となるように接続(充電モードにおける接続とは
極性が反転する)される。この逆充電モードで
は、二次電池1の電池電圧eVは、第4図イに示す
ように負極性側に向かつて変化し、ある設定負電
圧−e1に達する。また、電池電流ILは、第4図ロ
に示すように正規の放電々流と同一方向である大
きさの逆充電電流が流れる。ここで、二次電池の
正規の放電電流の向きを正、正規の充電電流の向
きを負とすると、逆充電モードのうち、電池電圧
eVがeSから零になるまでの間は電池電圧と電流の
積が「正」、電池電圧eVが零から−eIとなるまで
の間は電池電圧と電流の積が「負」となる。電池
電圧検出回路51は、第4図イに示すように変化
する電池電圧eVを検出しており、eVが零になるま
で電池電圧と電流の積が「正」の期間は、昇圧・
交直変換回路5に直流を昇圧して交流に変換させ
る動作をさせ、二次電池1さらのエネルギーを交
流電源4側に回生する。このとき、正規の放電時
に溶解されずに負極に残存していた亜鉛が完全に
溶解される。また、eVが0からある負電圧−eIに
達するまで電池電圧と電流の積が「負」である期
間は、昇圧・交直変換回路5に交流を直流に変換
させる動作をさせ、交流電源4からのエネルギー
によつて二次電池1を逆充電する。このとき、正
極に亜鉛が析出し、エネルギーが二次電池に蓄積
される。 逆放電モードでは、昇圧・交直変換回路5は、
二次電池1に対して正極側が正極性、負極側が負
極性となるように接続される。この逆放電モード
では、二次電池1の電池電圧eVは第4図イに示す
ように正極性側に向かつて変化し、正負の極性が
元に戻り、やがて設定された正電圧eSに達する。
電池電流ILは、第4図ロに示すように正規の充
電々流と同一方向である大きさの逆放電電流が流
れる。ここで、前述した逆充電モードと同様に、
二次電池の正規の放電電流の向きを正、正規の充
電電流の向きを負とすると、逆放電モードのう
ち、電池電圧−eIから零になるまでの間は電池電
圧と電流の積が「正」、電池電圧eVが零からeSと
なるまでの間は電池電圧と電流の積が「負」とな
る。電池電圧eVが設定された負電圧−eIより零に
なるまで(電池電圧と電流の積が「正」の期間)
は、正極に析出した亜鉛が溶解し、二次電池1か
らのエネルギーが昇圧・交直変換回路5を介して
交流電源4側に回生され、また、eVが零から正規
の極正の設定電圧eSになるまで(電池電圧と電流
の積が「負」である期間)は、交流電源4からの
エネルギーが、昇圧・交直変換回路5を介して二
次電池1に供給され、負極に亜鉛が析出して、二
次電池にエネルギーが蓄積される。続いて開路モ
ードとなり、充電モードに移る。この充電モード
では、昇圧・交直変換回路5は、交流電源4から
の交流を直流に変換し、二次電池1を正規に充電
する。 なお、第4図では、逆放電モードと正規の充電
モードとの間に開路モードが存在するが、この開
路モードは必要に応じて設ければよい。また、上
記の実施例において、逆転充電モード及び逆転放
電モードでは、二次電池1の電解液循環用ポンプ
を止め、セル中の電解液を静止状態にしてもよ
い。逆、充放電モードは、正規の充電に先だつ
て、そのつどあるいは数サイクルに一度、設けら
れる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の運転方法によれ
ば、負極上の亜鉛を完全に溶解させることがで
き、二次電池のサイクル寿命を長くすることがで
きる。また、二次電池に貯えられたエネルギー
を、逆充放電モードにおいても交流電源側に回生
するもので、エネルギーの有効活用が行なえる。 次に本発明の運転方法を亜鉛−臭素電池
(24cell bipolar 積層電池、有効面積750cm2、運
転電流15A、平均電圧46.5Vで8時間充電後、放
電電流13Aで電池電圧が24Vに低下するまで放
電)で適用した場合について、実験結果を列挙す
るが、いずれも満足すべき結果が得られている。
なお、この実験では、交流電源4は200V、昇
圧・交直変換回路5は特公昭55−49519号公報に
示す昇圧回路及びサイリスタレオナードの逆並列
接続回路を使用し、充放電の直流電流値に相当す
る電流検出は交流側で行なつている。 () 放電後、電流5Aで逆充電を開始、約120分
後、電池電圧が−24Vに達した時点で解体、負
極表面を観察したところ、表面の亜鉛は完全に
溶解されていた。 () 放電後、電流5Aで逆充電、電池電圧が−
24Vに達した時点で、電流5Aで逆放電を行な
い、電池電圧が+24Vに達した後、電流15Aで
8時間正規充電を行なつて解体、負極表面の亜
鉛電着状態を観察したところ、均一電着が見ら
れ、異常電着はなかつた。 () 逆充電モードと逆放電モードにおける交流
側での電力量を測定したところ、表1の通りと
なり、結局、逆充、放電モードで25.4WHが回
生された。 【表】
第1図は従来の手法を説明するための回路図、
第2図はその運転パターンを示す波形図、第3図
は本発明の手法を説明するための回路図、第4図
はその運転パターンを示す波形図である。 1……2次電池、2……スイツチ、4……交流
電源、5……昇圧回路を含む交直変換回路。
第2図はその運転パターンを示す波形図、第3図
は本発明の手法を説明するための回路図、第4図
はその運転パターンを示す波形図である。 1……2次電池、2……スイツチ、4……交流
電源、5……昇圧回路を含む交直変換回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 亜鉛−ハロゲン二次電池の運転方法であつ
て、二次電池の放電モード後、再充電モード前に
負極に残存する亜鉛を強制的に溶解する完全放電
を行う亜鉛−ハロゲン二次電池の運転方法におい
て、 交流電源に接続され、交流と直流の相互の変換
が可能な昇圧回路を含む交直変換手段を用い、放
電モード後に前記昇圧回路を含む交直変換手段に
よつて前記二次電池の正、負極性を逆転させて充
電を行う逆充電モードを設けるとともに、前記二
次電池の正、負極性をもとに戻すための逆放電モ
ードを設け、二次電池の電圧が負電圧に降下する
まで、逆充電モードを行い、その後二次電池の電
圧が少なくとも零電圧に上昇するまで逆放電モー
ドを行うとともに、前記逆充電モードであつて前
記二次電池電圧が正電圧から零電圧になるまでの
期間及び前記逆放電モードであつて前記二次電池
電圧が負電圧から零電圧になるまでの期間、それ
ぞれ二次電池エネルギーを前記交流電源側に回生
させるようにしたことを特徴とする亜鉛−ハロゲ
ン二次電池の運転方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58229876A JPS60124372A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 二次電池の運転方法 |
US06/736,213 US4691158A (en) | 1983-12-07 | 1985-05-20 | Method of operating a secondary battery to recondition the battery |
EP85303944A EP0204038B1 (en) | 1983-12-07 | 1985-06-04 | Method of operating a secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58229876A JPS60124372A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 二次電池の運転方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60124372A JPS60124372A (ja) | 1985-07-03 |
JPH0419673B2 true JPH0419673B2 (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=16899085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58229876A Granted JPS60124372A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 二次電池の運転方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4691158A (ja) |
EP (1) | EP0204038B1 (ja) |
JP (1) | JPS60124372A (ja) |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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