JPH0697258B2 - 鉛蓄電池の電解液比重検出方法 - Google Patents
鉛蓄電池の電解液比重検出方法Info
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- JPH0697258B2 JPH0697258B2 JP58218437A JP21843783A JPH0697258B2 JP H0697258 B2 JPH0697258 B2 JP H0697258B2 JP 58218437 A JP58218437 A JP 58218437A JP 21843783 A JP21843783 A JP 21843783A JP H0697258 B2 JPH0697258 B2 JP H0697258B2
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- electrolyte
- electrode
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- 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
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/484—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring electrolyte level, electrolyte density or electrolyte conductivity
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は鉛蓄電池の電解液比重を電極を用いて検出する
電極式の電解液比重検出方法の改良に関するもので、そ
の目的とするところは応答速度の早い比重センサを得る
ことにある。
電極式の電解液比重検出方法の改良に関するもので、そ
の目的とするところは応答速度の早い比重センサを得る
ことにある。
鉛蓄電池は周知のように充電状態が電解液比重に現われ
る。したがって硫酸比重を検出して電気信号として取出
すことができれば、充電状態を自動的にコントロールす
ることができる。従来、電解液の比重センサとして、鉛
電極と二酸化鉛電極との組合せからなる電極式比重セン
サが提案されているが、これらの電極はいずれも多孔性
電極を使用しているため、硫酸の拡散に遅れがあり、こ
れが応答の遅れの原因となっていた。一方、応答を速く
するために表面が平滑な電極を用いることが考えられる
が、この場合は短時間で表面が硫酸鉛で覆われ、電気化
学的に不活性化してしまって安定した電位を示さなくな
ってしまう欠点があった。
る。したがって硫酸比重を検出して電気信号として取出
すことができれば、充電状態を自動的にコントロールす
ることができる。従来、電解液の比重センサとして、鉛
電極と二酸化鉛電極との組合せからなる電極式比重セン
サが提案されているが、これらの電極はいずれも多孔性
電極を使用しているため、硫酸の拡散に遅れがあり、こ
れが応答の遅れの原因となっていた。一方、応答を速く
するために表面が平滑な電極を用いることが考えられる
が、この場合は短時間で表面が硫酸鉛で覆われ、電気化
学的に不活性化してしまって安定した電位を示さなくな
ってしまう欠点があった。
本発明は上記した欠点を解消したもので、イオン選択性
電界効果トランジスタからなる水素イオン濃度検出電極
と参照電極（補助電極）とを用いて鉛蓄電池の電解液比
重を検出する方法を提供するものである。即ち、本発明
は鉛蓄電池の電解液である希硫酸がH2SO42H+＋SO4 2-
のように解離することから、従来の電極式比重センサが
アニオンのSO4 2-の濃度を測定していたのに対し、カチ
オンのH+の濃度をイオン選択性電界効果トランジスタ
（以下、ISFETという）により検出して硫酸比重を知ろ
うとするものである。SO4 2-に対してH+は拡散速度が大
きいので応答性の点からは優れている。
電界効果トランジスタからなる水素イオン濃度検出電極
と参照電極（補助電極）とを用いて鉛蓄電池の電解液比
重を検出する方法を提供するものである。即ち、本発明
は鉛蓄電池の電解液である希硫酸がH2SO42H+＋SO4 2-
のように解離することから、従来の電極式比重センサが
アニオンのSO4 2-の濃度を測定していたのに対し、カチ
オンのH+の濃度をイオン選択性電界効果トランジスタ
（以下、ISFETという）により検出して硫酸比重を知ろ
うとするものである。SO4 2-に対してH+は拡散速度が大
きいので応答性の点からは優れている。
ISFETの動作原理は従来の電極式比重センサのように物
質変化を伴う化学反応によるものではなく物質変化を伴
わない電界効果という物理作用を用いているため、応答
速度が速い。ISFETの応答時間は電気回路的なものと感
応層自体の電気化学的なものとからなり、前者は10-3秒
以下、後者は電気化学的熱平衡条件で定まり、およそ10
0〜102秒かかるが、従来の比重センサと比較しても極め
て応答速度が速い。
質変化を伴う化学反応によるものではなく物質変化を伴
わない電界効果という物理作用を用いているため、応答
速度が速い。ISFETの応答時間は電気回路的なものと感
応層自体の電気化学的なものとからなり、前者は10-3秒
以下、後者は電気化学的熱平衡条件で定まり、およそ10
0〜102秒かかるが、従来の比重センサと比較しても極め
て応答速度が速い。
以下、本発明を図面を用いて説明する。
第１図はISFETを用いた本発明による比重センサの測定
原理を示すもので、１は容器、２は希硫酸からなる電解
液、３は水銀／硫酸第一水銀からなる参照電極（補助電
極）、４は基板がシリコン結晶からなるISFET、５はISF
ETのイオン感応層、６はISFETのソース、７はISFETのド
レイン、８は電池、９はドレイン電流を計測する電流計
である。このドレイン電流の大きさは抵抗を通して出力
電圧の大きさとして取り出すこともできる。10は酸化ケ
イ素、窒化ケイ素などからなるゲート絶縁膜、6aはソー
ス電極部、7aはドレイン電極部である。
原理を示すもので、１は容器、２は希硫酸からなる電解
液、３は水銀／硫酸第一水銀からなる参照電極（補助電
極）、４は基板がシリコン結晶からなるISFET、５はISF
ETのイオン感応層、６はISFETのソース、７はISFETのド
レイン、８は電池、９はドレイン電流を計測する電流計
である。このドレイン電流の大きさは抵抗を通して出力
電圧の大きさとして取り出すこともできる。10は酸化ケ
イ素、窒化ケイ素などからなるゲート絶縁膜、6aはソー
ス電極部、7aはドレイン電極部である。
イオン感応層５の材料としては、酸化アルミニウム、酸
化タンタル、酸化ケイ素、窒化ケイ素などの電気絶縁性
物質が用いられる。
化タンタル、酸化ケイ素、窒化ケイ素などの電気絶縁性
物質が用いられる。
かかる原理図において、イオン感応層５と電解液２との
界面電位がドレイン電流の変化として検出される。この
界面電位は電解液中のH+の活量によって決まるものであ
る。
界面電位がドレイン電流の変化として検出される。この
界面電位は電解液中のH+の活量によって決まるものであ
る。
第２図は電解液である希硫酸のpHと本発明による比重セ
ンサの出力電圧との関係を示したものである。pH当りの
出力電圧の変化は56mVであった。
ンサの出力電圧との関係を示したものである。pH当りの
出力電圧の変化は56mVであった。
第３図は電解液である希硫酸のpHと電解液比重との関係
を示した図で、この図と第２図より比重センサの出力電
圧の測定により硫酸比重を知ることができる。
を示した図で、この図と第２図より比重センサの出力電
圧の測定により硫酸比重を知ることができる。
本発明方法により鉛蓄電池の電解液を比重1.05〜1.30の
範囲にわたって計測したときの応答時間はいずれも10秒
以内で、従来の鉛−二酸化鉛系比重センサの応答時間が
約20分であるのに対し、極めて優れたものである。この
ように応答速度が速いので、電気自動車用電池やフォー
クリフト用電池などの急速充放電を行うものにも充電状
態を検出するのに使用することができる。
範囲にわたって計測したときの応答時間はいずれも10秒
以内で、従来の鉛−二酸化鉛系比重センサの応答時間が
約20分であるのに対し、極めて優れたものである。この
ように応答速度が速いので、電気自動車用電池やフォー
クリフト用電池などの急速充放電を行うものにも充電状
態を検出するのに使用することができる。
以上述べたように本発明による比重センサは鉛蓄電池に
対し、従来にない応答速度の速さでもって電解液比重を
検出できるものである。
対し、従来にない応答速度の速さでもって電解液比重を
検出できるものである。
第１図は本発明による鉛蓄電池用比重センサの測定原理
を示す原理図、第２図は本発明による鉛蓄電池用比重セ
ンサの出力電圧と電解液である希硫酸のpHとの関係を示
す特性図、第３図は鉛蓄電池の電解液比重とpHとの関係
を示す特性図である。 １…容器、２…電解液、３…参照電極、４…ISFET、５
…イオン反応層、 ６…ISFETのソース、6a…ソース電極部、７…ISFETのド
レイン、 7a…ドレイン電極部、８…電池、９…電流計、10…ゲー
ト絶縁膜。
を示す原理図、第２図は本発明による鉛蓄電池用比重セ
ンサの出力電圧と電解液である希硫酸のpHとの関係を示
す特性図、第３図は鉛蓄電池の電解液比重とpHとの関係
を示す特性図である。 １…容器、２…電解液、３…参照電極、４…ISFET、５
…イオン反応層、 ６…ISFETのソース、6a…ソース電極部、７…ISFETのド
レイン、 7a…ドレイン電極部、８…電池、９…電流計、10…ゲー
ト絶縁膜。
Claims (1)
- 【請求項１】ソースと接続された参照電極と電解液層を
介してイオン感応層にゲート電圧を印加し、ドレイン電
流の変化から水素イオン濃度を検出する、イオン選択性
電界効果トランジスタを用いて、鉛蓄電池の電解液中の
水素イオン濃度を検出することにより、電解液比重を検
出する、鉛蓄電池の電解液比重検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58218437A JPH0697258B2 (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 鉛蓄電池の電解液比重検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58218437A JPH0697258B2 (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 鉛蓄電池の電解液比重検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60112266A JPS60112266A (ja) | 1985-06-18 |
| JPH0697258B2 true JPH0697258B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=16719894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58218437A Expired - Lifetime JPH0697258B2 (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 鉛蓄電池の電解液比重検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697258B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4888098A (en) * | 1986-02-20 | 1989-12-19 | Raychem Corporation | Method and articles employing ion exchange material |
| US5045163A (en) * | 1986-02-20 | 1991-09-03 | Raychem Corporation | Electrochemical method for measuring chemical species employing ion exchange material |
| US5074988A (en) * | 1986-02-20 | 1991-12-24 | Raychem Corporation | Apparatus for monitoring an electrolyte |
| US5193067A (en) * | 1988-12-05 | 1993-03-09 | Nippondenso Co., Ltd. | Battery condition detecton apparatus |
| US5288563A (en) * | 1991-02-18 | 1994-02-22 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Hydrogen ion concentration sensor and lead-acid battery having the sensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5672340A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-16 | Kuraray Co Ltd | Usage of fet sensor |
| JPS585245U (ja) * | 1981-07-01 | 1983-01-13 | 株式会社東海理化電機製作所 | スイツチ |
-
1983
- 1983-11-18 JP JP58218437A patent/JPH0697258B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60112266A (ja) | 1985-06-18 |
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