JPH06260217A - 亜鉛−臭素電池の充電深度の測定方法 - Google Patents

亜鉛−臭素電池の充電深度の測定方法

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JPH06260217A
JPH06260217A JP5045620A JP4562093A JPH06260217A JP H06260217 A JPH06260217 A JP H06260217A JP 5045620 A JP5045620 A JP 5045620A JP 4562093 A JP4562093 A JP 4562093A JP H06260217 A JPH06260217 A JP H06260217A
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JP
Japan
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battery
zinc
stack
depth
bromine
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JP5045620A
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English (en)
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Yuji Hashiguchi
裕司 橋口
Hiromichi Ito
裕通 伊藤
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06260217A publication Critical patent/JPH06260217A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 亜鉛−臭素電池における充電深度を容易に測
定することができる方法を提供することを目的とする。 【構成】 電池本体と別置きにした正極側タンクから正
極室に電解液がポンプで循環され、充電時に正極で発生
した臭素が電解液に添加した臭素錯化剤と反応して正極
側タンクへ戻されるとともに、放電時は電解液がポンプ
で電池本体内へ送り込まれて還元されるようにした亜鉛
−臭素電池において、負極側の電解液タンクの重量もし
くは電池本体のスタック重量の変化を測定することによ
り、充電の進行に伴って電解液中の亜鉛が電池本体を構
成するスタックの電極側へ移動する割合を判定し、この
判定結果から電池の充電深度を求める亜鉛−臭素電池の
充電深度測定方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は亜鉛−臭素電池の充電深
度を測定する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】亜鉛−臭素電池は、正極活物質に臭素、
負極活物質に亜鉛を用いた2次電池であり、電力需要の
昼と夜のアンバランスを解消させるために夜間の余剰電
力を電池に貯蔵し、需要の多い昼間に放出するピークカ
ット用の電池である。現在は電力貯蔵用として大容量の
電池が開発されている。
【0003】この亜鉛−臭素電池の化学反応は、
【0004】
【化1】 充電時……正極:2Br-→Br2+2e-,負極:Zn
+++2e-→Zn 放電時……正極:2Br-←Br2+2e-,負極:Zn
+++2e-←Zn で表される。
【0005】電解液は電池本体と別置きにした正極側の
タンクから充放電時にポンプで循環される。そして正極
で発生した臭素は電解液に添加した臭素錯化剤(四級ア
ミン)と反応して、オイル状の沈澱物となってタンクへ
戻され、放電時はポンプでセル内へ送り込まれて還元さ
れる。電解液の成分は、3mol/lのZnBr2に液
の抵抗を下げるために約2mol/lのNH4Cl等の
塩を添加し、更に負極亜鉛のデンドライトを防止して均
一な電着を促進させる為のPb、Sn、四級アンモニウ
ム塩類、1mol/lの臭素錯化剤を添加してある。正
極と負極の間にはセパレータを用い、正極で発生した臭
素が負極へ拡散して亜鉛が自己放電することを抑制して
いる。
【0006】一般にこのような亜鉛−臭素電池への充電
電力量は、充電装置に設けた電力量計の目盛により確認
している。この充電電力量とは、電流と電圧の各平均値
に充電時間を乗じることによって求められる。
【0007】又、亜鉛−臭素電池の放電時における電池
の残存容量は、上記充電電力量に電池の効率を乗じて、
これから放電装置の電力量計の目盛を差し引いた残りの
電力量として求められる。他方で前記電解液の電導度が
充電深度によって変化することを利用して、電解液の電
導度を測定することによって充電深度を求める方法も知
られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な充放電装置の電力量計に依存した充電電力量と放電電
力量の確認手段では、亜鉛−臭素電池の充電深度を簡単
にチェックする方法がないため、放電時における電池の
残存容量とか充電時における充電完了までの時間を簡便
に求めることが出来ないという課題があった。
【0009】例えば充電時の充電電力量とか放電時の残
存容量は、前記したように充放電装置に付設された電力
量計の目盛を基準として演算により求めているため、操
作及び演算が煩瑣であり、特に電池が不規則な充放電運
転パターンに基づいて使用されている場合には、演算に
よって残存容量と充電電力量を求めることは困難であ
る。更に亜鉛−臭素電池が自己放電量が多くなるような
運転パターンに基づいて使用されている場合には、この
自己放電量が充放電装置の電力量計にカウントされない
ため、正確な充電電力量と残存容量を確認することがで
きない。
【0010】従って亜鉛−臭素電池の充電深度を簡単に
チェックする方法がないため、電池が消耗した際の充電
時にあとどのくらい充電すれば満充電(Full Charge)
になるかが推測出来ず、そのまま充電を継続することに
よって過充電(Over Charge)になってしまい、電池の
性能や寿命に多大な悪影響を及ぼす惧れがある。
【0011】又、放電時においても電池の残存容量が不
明な場合には、あとどのくらいで放電が終了するのかわ
からず、従って電池をポータブル機器用の電源として使
用した際の機器の使用可能時間を推定することができず
に作業上での支障が生じてしまうという難点がある。
【0012】前記電力量計から求めた充電深度には、自
己放電分の誤差が必ず含まれており、且つ電位が高い電
池の場合には、充電電力量の測定時に絶縁対策に留意す
る必要がある。更に電解液の電導度と充電深度との関係
を利用して、電導度計から得られる値から充電深度を求
める場合には、電解液の温度に対する補正という煩瑣な
操作が必要である。
【0013】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、上記した煩瑣な操作を必要とせずに亜鉛−臭素電
池の充電深度を容易に測定可能な方法を提供することを
目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、充放電時に電池本体と別置きにした正極側
タンクから正極室に電解液がポンプで循環され、充電時
に正極で発生した臭素が電解液に添加した臭素錯化剤と
反応して正極側タンクへ戻されるとともに、放電時は該
電解液がポンプで電池本体内へ送り込まれて還元される
ようにした亜鉛−臭素電池において、負極側の電解液タ
ンクの重量もしくは電池本体のスタック重量の変化を測
定することにより、充電の進行に伴って電解液中の亜鉛
が電池本体を構成するスタックの電極側へ移動する割合
を判定し、この判定結果から電池の充電深度を求めるよ
うにした亜鉛−臭素電池の充電深度の測定方法を提供す
る。具体的な方法として、負極側の電解液タンクの下
部、もしくは電池本体のスタックの下部に圧電素子を配
置しておき、該電解液タンクの重量変化もしくはスタッ
クの重量変化を該圧電素子の検知した電気信号に基づい
て常時チェックする。
【0015】更に圧電素子の検知信号と実際の充電深度
との相関を実験的に求めたグラフを作成しておき、定期
的に圧電素子の検知信号をチェックすることにより、相
関グラフから電池の充電状況を確認する方法とか、電池
本体のスタックが置かれた架台に歪ゲージを貼付して、
この歪ゲージの検知信号によってスタックの重量変化も
しくは撓み量を測定し、この測定結果から電池の充電深
度を常時チェックする方法を用いる。
【0016】
【作用】亜鉛−臭素電池では、充電の進行に伴って電解
液中の亜鉛が電池本体を構成するスタックの電極側へ移
動するので、負極側の電解液タンクの重量もしくは電池
本体のスタック重量の変化を測定することにより、電池
の充電深度が容易に求められる。具体的な手段として、
負極側の電解液タンクの下部とか電池本体のスタックの
下部に圧電素子を配置し、電解液タンクもしくはスタッ
クの重量変化を圧電素子の検知した電気信号に基づいて
常時チェックする方法をその実現手段としている。
【0017】又、圧電素子の検知信号と実際の充電深度
との相関を実験的に求めたグラフを作成しておくことに
より、定期的にチェックした圧電素子の検知信号に基づ
いて相関グラフから電池の充電状況を簡単に確認するこ
とが出来る。上記圧電素子に代えて、スタックが置かれ
た架台に添付した歪ゲージの検知信号によってスタック
の重量変化もしくは撓み量を測定し、この測定結果から
上記と同様に充電深度を確認することができる。
【0018】
【実施例】以下に本発明にかかる亜鉛−臭素電池の充電
深度の測定方法の具体的な実施例を説明する。本実施例
では、亜鉛−臭素電池の充電深度を知る方法として、電
解液のタンク重量もしくは電池本体のスタック重量を測
定する方法を採用したことが大きな特徴となっている。
【0019】例えば電解液100リットルを用いる亜鉛
−臭素電池の場合には、この電解液の比重を1.4g/
cm3とすると、電解液の総重量は100×1.4=1
40kgとなる。一方、臭化亜鉛の濃度を2mol/l
とすると、電解液中に亜鉛が2(mol/l)×100
(l)=200mol存在することになるが、電池の利
用率を50%とすれば、200mol×0.5=100
molの亜鉛が充電されることによって亜鉛イオンから
金属亜鉛に変化することになる。
【0020】即ち、充電の進行に伴って電解液中の亜鉛
100molが電池本体を構成するスタックの電極側へ
移動する。亜鉛は1molの重量が約65gであるか
ら、100molでは略6.5kgとなる。
【0021】上記の観点に基づいて、負極側の電解液タ
ンクの重量もしくは電池本体のスタック重量の変化を測
定することにより、電池の充電深度を求めることができ
るという知見が得られた。
【0022】本実施例の具体的な手段として、圧電素子
を利用する方法が有効である。即ち、圧電素子は検知し
た重量を電気信号に変換することが可能であり、従って
この電気信号の大小によって電池の充電状態を推定する
ことが出来る。
【0023】一例として、負極側の電解液タンクの下部
に圧電素子を配置しておいて、この電解液タンクの重量
変化を圧電素子の検知した電気信号に基づいて常時チェ
ックする方法、もしくは電池本体のスタックの下部に圧
電素子を配置しておき、該スタックの重量変化を圧電素
子の検知した電気信号に基づいて常時チェックする方法
がある。
【0024】実施に際しては、圧電素子の検知信号と実
際の充電深度との相関を実験的に求めたグラフを作成し
ておき、定期的に前記圧電素子の検知信号をチェックす
ることにより、相関グラフから電池の充電状況を簡単に
確認することが出来る。
【0025】更に他の方法として、電池本体のスタック
が置かれた架台に歪ゲージを貼付しておき、この歪ゲー
ジの検知信号からスタックの重量変化もしくは撓み量を
測定し、この測定結果から前記した作動原理に基づいて
電池の充電深度を常時チェックする方法も有効である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は充電の進
行に伴って電解液中の亜鉛が電池本体を構成するスタッ
クの電極側へ移動することを利用して、負極側の電解液
タンクの重量もしくは電池本体のスタック重量の変化を
測定することにより、亜鉛−臭素電池の充電深度を簡単
に求めることができる。
【0027】又、重量の測定に圧電素子を利用すること
によって重量測定操作が簡易化され、しかも該圧電素子
の検知信号と実際の充電深度との相関を実験的に求めた
グラフを作成しておくことにより、定期的に前記圧電素
子の検知信号をチェックすることにより、相関グラフか
ら電池の充電状況を簡単に確認することが出来る。
【0028】上記の測定操作は比較的簡単に行える上、
電池が不規則な充放電運転パターンとか、もしくは自己
放電量が多くなるような運転パターンに基づいて使用さ
れている場合にあっても何等問題なく充電深度及び残存
容量を測定可能であり、充電時における過充電(Over C
harge)が防止されて電池の性能や寿命に悪影響を及ぼ
すことがない。
【0029】特に測定に圧電素子を使用したことによ
り、電位が高い電池に適用する場合にも絶縁対策を留意
する必要がなく、電解液の温度補正等の煩瑣な操作は不
要である。更に電池の放電時においても電池の残存容量
が容易に推定できるので、特にポータブル機器用の電源
として使用した際の電池の使用可能時間が明確となり、
作業遂行がスムーズになるという効果が得られる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充放電時に電池本体と別置きにした正極
    側タンクから正極室に電解液がポンプで循環され、充電
    時に正極で発生した臭素が電解液に添加した臭素錯化剤
    と反応して正極側タンクへ戻されるとともに、放電時は
    該電解液がポンプで電池本体内へ送り込まれて還元され
    るようにした亜鉛−臭素電池において、 負極側の電解液タンクの重量もしくは電池本体のスタッ
    ク重量の変化を測定することにより、充電の進行に伴っ
    て電解液中の亜鉛が電池本体を構成するスタックの電極
    側へ移動する割合を判定し、この判定結果から電池の充
    電深度を求めることを特徴とする亜鉛−臭素電池の充電
    深度の測定方法。
  2. 【請求項2】 負極側の電解液タンクの下部、もしくは
    電池本体のスタックの下部に圧電素子を配置しておき、
    該電解液タンクの重量変化もしくはスタックの重量変化
    を該圧電素子の検知した電気信号に基づいて常時チェッ
    クすることを特徴とする請求項1記載の亜鉛−臭素電池
    の充電深度の測定方法。
  3. 【請求項3】 前記圧電素子の検知信号と実際の充電深
    度との相関を実験的に求めたグラフを作成しておき、定
    期的に圧電素子の検知信号をチェックすることにより、
    相関グラフから電池の充電状況を確認することを特徴と
    する請求項1,2記載の亜鉛−臭素電池の充電深度の測
    定方法。
  4. 【請求項4】 電池本体のスタックが置かれた架台に歪
    ゲージを貼付して、この歪ゲージの検知信号によってス
    タックの重量変化もしくは撓み量を測定し、この測定結
    果から電池の充電深度を常時チェックすることを特徴と
    する請求項1,2記載の亜鉛−臭素電池の充電深度の測
    定方法。
JP5045620A 1993-03-08 1993-03-08 亜鉛−臭素電池の充電深度の測定方法 Pending JPH06260217A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010032349A (ja) * 2008-07-29 2010-02-12 Toyota Motor Corp 充電深度計測機構及び計測方法、並びに該計測機構を備える二次電池
WO2021220886A1 (ja) * 2020-05-01 2021-11-04 国立研究開発法人物質・材料研究機構 金属空気電池用の評価装置、評価方法、および、プログラム

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