JPH08111245A - 亜鉛−臭素電池の温度制御方法 - Google Patents
亜鉛−臭素電池の温度制御方法Info
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- JPH08111245A JPH08111245A JP24582994A JP24582994A JPH08111245A JP H08111245 A JPH08111245 A JP H08111245A JP 24582994 A JP24582994 A JP 24582994A JP 24582994 A JP24582994 A JP 24582994A JP H08111245 A JPH08111245 A JP H08111245A
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- electrode
- zinc
- battery
- bromine
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 バイポーラ型の中間電極の間にセパレータを
挟んで成る単セルを複数個積層し、該積層体の積層方向
両端に集電極を設けて一体化した電池スタック１と、正
極タンク２および負極タンク３と、電池スタック１と正
極タンク２および負極タンク３との間で電解液を循環せ
せるための配管７および正極ポンプ５、負極ポンプ６と
を備えた亜鉛−臭素電池において、電池の休止中におけ
る電極の温度上昇を抑えて電池の寿命を延ばすことがで
きるようにする。 【構成】 電池スタック１の集電極背面に温度センサＴ
２，Ｔ３を設置し、設定温度以下になるように正極ポン
プ５、負極ポンプ６のオン、オフ制御を行う。これによ
って電極の温度をコントロールすることができ、電池の
休止中に正極電極近傍に残った臭素が負極電極に電着し
た亜鉛近傍まで移動することを防ぐことが可能となる。
これによって電池スタック１の寿命が大幅に延びる。
挟んで成る単セルを複数個積層し、該積層体の積層方向
両端に集電極を設けて一体化した電池スタック１と、正
極タンク２および負極タンク３と、電池スタック１と正
極タンク２および負極タンク３との間で電解液を循環せ
せるための配管７および正極ポンプ５、負極ポンプ６と
を備えた亜鉛−臭素電池において、電池の休止中におけ
る電極の温度上昇を抑えて電池の寿命を延ばすことがで
きるようにする。 【構成】 電池スタック１の集電極背面に温度センサＴ
２，Ｔ３を設置し、設定温度以下になるように正極ポン
プ５、負極ポンプ６のオン、オフ制御を行う。これによ
って電極の温度をコントロールすることができ、電池の
休止中に正極電極近傍に残った臭素が負極電極に電着し
た亜鉛近傍まで移動することを防ぐことが可能となる。
これによって電池スタック１の寿命が大幅に延びる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力貯蔵用亜鉛−臭素電
池の温度維持制御方式に係り、特に亜鉛−臭素電池の温
度制御方法に関する。
池の温度維持制御方式に係り、特に亜鉛−臭素電池の温
度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】亜鉛−臭素電池は常温作動、電解液循環
型を特徴とする電力貯蔵用２次電池として期待されてい
る電池の１つである。１９９０年から２年間にかけて
は、九州電力今宿変電所において実系統と連系した１０
００ＫＷ級のパイロットプラント実証試験が行われた。
また１９９２年から２年間は「太陽熱利用スターリング
エンジン発電システム」の電力貯蔵用電池として沖縄県
宮古島において実証試験が行われている。
型を特徴とする電力貯蔵用２次電池として期待されてい
る電池の１つである。１９９０年から２年間にかけて
は、九州電力今宿変電所において実系統と連系した１０
００ＫＷ級のパイロットプラント実証試験が行われた。
また１９９２年から２年間は「太陽熱利用スターリング
エンジン発電システム」の電力貯蔵用電池として沖縄県
宮古島において実証試験が行われている。
【０００３】本電池の活物質である臭素は、沸点５８．
８℃の常温で液体の物質である。電池は電解液抵抗、膜
抵抗、反応抵抗および電極抵抗を含めた内部抵抗が存在
する。通電中（充電、放電）においてはこの抵抗による
ジュール熱が発生し、電池温度を上昇させる。臭素は電
解液に溶解した状態では安定しているが、ガス状になる
と反応性および腐食性が上がり、性能と寿命を大幅に低
下させる。従って通常、電池温度は４０℃以下に制御し
ている。
８℃の常温で液体の物質である。電池は電解液抵抗、膜
抵抗、反応抵抗および電極抵抗を含めた内部抵抗が存在
する。通電中（充電、放電）においてはこの抵抗による
ジュール熱が発生し、電池温度を上昇させる。臭素は電
解液に溶解した状態では安定しているが、ガス状になる
と反応性および腐食性が上がり、性能と寿命を大幅に低
下させる。従って通常、電池温度は４０℃以下に制御し
ている。
【０００４】従来の亜鉛−臭素電池の冷却装置は例えば
図１のように構成されていた。図１において１は、電解
液を循環させるための流路および枠体を有したバイポー
ラ型の中間電極の間にセパレータを挟んで成る単セルを
複数個積層し、該積層体の積層方向両端に集電極を設け
て一体化した電池スタックである。２は正極電解液を貯
蔵する正極タンク、３は負極電解液を貯蔵する負極タン
ク、４はファン、ポンプ、熱交換器等から成る冷却装置
である。５、６は前記電池スタック１と正極タンク２、
負極タンク３の間で電解液を循環させるための正極ポン
プ、負極ポンプである。７は配管、８は四方バルブ、９
は錯化物バルブである。
図１のように構成されていた。図１において１は、電解
液を循環させるための流路および枠体を有したバイポー
ラ型の中間電極の間にセパレータを挟んで成る単セルを
複数個積層し、該積層体の積層方向両端に集電極を設け
て一体化した電池スタックである。２は正極電解液を貯
蔵する正極タンク、３は負極電解液を貯蔵する負極タン
ク、４はファン、ポンプ、熱交換器等から成る冷却装置
である。５、６は前記電池スタック１と正極タンク２、
負極タンク３の間で電解液を循環させるための正極ポン
プ、負極ポンプである。７は配管、８は四方バルブ、９
は錯化物バルブである。
【０００５】上記のように構成された装置は、電池スタ
ック１と正極タンク２、負極タンク３間で電解液を循環
させるものであるから、電解液を熱媒体とする熱交換器
とみなすことができる。これにより電池スタック１、正
極タンク２、負極タンク３のうちいずれか１つを冷却す
ると、残りの２つも冷却されることになる。
ック１と正極タンク２、負極タンク３間で電解液を循環
させるものであるから、電解液を熱媒体とする熱交換器
とみなすことができる。これにより電池スタック１、正
極タンク２、負極タンク３のうちいずれか１つを冷却す
ると、残りの２つも冷却されることになる。
【０００６】従って通常は図示のように腐食性の強い臭
素の希薄な負極タンク３に熱交換器を投入し、そこに冷
却水を流す方式を採用している。この時の制御は、負極
タンク３内の電解液温度Ｔ１を検知し、所定の温度を超
えないように、温度が上がれば冷却水を循環し、下がれ
ば止めるという制御を行っている。
素の希薄な負極タンク３に熱交換器を投入し、そこに冷
却水を流す方式を採用している。この時の制御は、負極
タンク３内の電解液温度Ｔ１を検知し、所定の温度を超
えないように、温度が上がれば冷却水を循環し、下がれ
ば止めるという制御を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記のような温度制御
方式は、電解液ポンプが動作している時は有効である
が、充電終了から放電開始までの休止中（通常夜間充電
し、昼間放電を行うため、数時間ある）はポンプ５、６
が止まっているため、タンク２、３中の電解液温度は下
がっているが、電池スタック１では所定の温度を超える
というケースがある。
方式は、電解液ポンプが動作している時は有効である
が、充電終了から放電開始までの休止中（通常夜間充電
し、昼間放電を行うため、数時間ある）はポンプ５、６
が止まっているため、タンク２、３中の電解液温度は下
がっているが、電池スタック１では所定の温度を超える
というケースがある。
【０００８】これは休止中に電池スタック１内の正極電
極近傍に残った臭素（Ｂｒ2）がセパレータを通して対
極の負極電極に電着した亜鉛近傍まで移動し、自己放電
反応を起こし、Ｂｒ2＋Ｚｎ→２Ｂｒ-＋Ｚｎ2+＋（熱）
のように発熱が生じることが原因である。これは残留臭
素量の大小にもよるが、多い時は電極寿命を大幅に縮め
てしまうという問題を含んでいる。従来はこれに対する
良い対策が無いものであった。
極近傍に残った臭素（Ｂｒ2）がセパレータを通して対
極の負極電極に電着した亜鉛近傍まで移動し、自己放電
反応を起こし、Ｂｒ2＋Ｚｎ→２Ｂｒ-＋Ｚｎ2+＋（熱）
のように発熱が生じることが原因である。これは残留臭
素量の大小にもよるが、多い時は電極寿命を大幅に縮め
てしまうという問題を含んでいる。従来はこれに対する
良い対策が無いものであった。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、電池の休止中における電極の温度上昇を抑
えて電池の寿命を延ばすことができる亜鉛−臭素電池の
温度制御方法を提供することにある。
その目的は、電池の休止中における電極の温度上昇を抑
えて電池の寿命を延ばすことができる亜鉛−臭素電池の
温度制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、（１）電解液
を循環させるための流路および枠体を有したバイポーラ
型の中間電極の間にセパレータを挟んで成る単セルを複
数個積層し、該積層体の積層方向両端に集電極を設けて
一体化した電池スタックと、正極液貯蔵槽および負極液
貯蔵槽と、前記電池スタックと正極液貯蔵槽および負極
液貯蔵槽との間で電解液を循環させるための配管および
電解液ポンプとを備えた亜鉛−臭素電池において、前記
電池スタックの集電極の温度を所定の温度検出手段によ
って検出し、該検出温度が設定温度を超えないように前
記電解液ポンプのオン、オフ制御を行うことを特徴と
し、（２）前記温度検出手段は、集電極の背面に設けた
温度センサにより測定するものであることを特徴とし、
（３）前記温度検出手段は、集電極の背面に、集電端子
とは絶縁された熱伝導性の良い金属板を設け、該金属板
の温度を測定するものであることを特徴とし、（４）前
記電解液ポンプのオン、オフ制御を行う際は、臭素錯化
剤を循環させるための正極貯蔵槽側の錯化物バルブを閉
じて行うことを特徴とし、（５）前記電解液ポンプのオ
ン、オフ制御を行う際は、電解液ポンプモータへの入力
電圧又は周波数を下げて行うことを特徴としている。
を循環させるための流路および枠体を有したバイポーラ
型の中間電極の間にセパレータを挟んで成る単セルを複
数個積層し、該積層体の積層方向両端に集電極を設けて
一体化した電池スタックと、正極液貯蔵槽および負極液
貯蔵槽と、前記電池スタックと正極液貯蔵槽および負極
液貯蔵槽との間で電解液を循環させるための配管および
電解液ポンプとを備えた亜鉛−臭素電池において、前記
電池スタックの集電極の温度を所定の温度検出手段によ
って検出し、該検出温度が設定温度を超えないように前
記電解液ポンプのオン、オフ制御を行うことを特徴と
し、（２）前記温度検出手段は、集電極の背面に設けた
温度センサにより測定するものであることを特徴とし、
（３）前記温度検出手段は、集電極の背面に、集電端子
とは絶縁された熱伝導性の良い金属板を設け、該金属板
の温度を測定するものであることを特徴とし、（４）前
記電解液ポンプのオン、オフ制御を行う際は、臭素錯化
剤を循環させるための正極貯蔵槽側の錯化物バルブを閉
じて行うことを特徴とし、（５）前記電解液ポンプのオ
ン、オフ制御を行う際は、電解液ポンプモータへの入力
電圧又は周波数を下げて行うことを特徴としている。
【００１１】
（１）請求項１〜請求項５に記載の発明において、電池
の充電終了から放電開始までの休止中であっても電解液
ポンプがオン、オフ制御されるので、正極電極近傍の臭
素が、負極電極に電着した亜鉛近傍に移動して自己放電
を起こすことは無い。このため電極部における温度上昇
を抑えることができ、電極および電池の寿命が延びる。
の充電終了から放電開始までの休止中であっても電解液
ポンプがオン、オフ制御されるので、正極電極近傍の臭
素が、負極電極に電着した亜鉛近傍に移動して自己放電
を起こすことは無い。このため電極部における温度上昇
を抑えることができ、電極および電池の寿命が延びる。
【００１２】（２）請求項３に記載の発明において、集
電極の温度を、熱伝導性の良い金属板を介して測定して
いるので、温度のばらつきによる局部発熱は早期に検知
される。
電極の温度を、熱伝導性の良い金属板を介して測定して
いるので、温度のばらつきによる局部発熱は早期に検知
される。
【００１３】（３）請求項４に記載の発明において、錯
化物バルブを閉じることにより正極側臭素濃度は低くな
る。このため一度電解液ポンプを作動した後の温度上昇
は遅くなる。これによって自己放電が少なくなるととも
に、電池効率が向上する。
化物バルブを閉じることにより正極側臭素濃度は低くな
る。このため一度電解液ポンプを作動した後の温度上昇
は遅くなる。これによって自己放電が少なくなるととも
に、電池効率が向上する。
【００１４】（４）請求項５に記載の発明において、電
解液ポンプモータへの入力電圧又は周波数を下げること
により正極液貯蔵槽内の撹拌は抑えられ、正極側臭素濃
度は低くなる。このため一度電解液ポンプを作動した後
の温度上昇は遅くなる。これによって自己放電が少なく
なるとともに、電池効率が向上する。
解液ポンプモータへの入力電圧又は周波数を下げること
により正極液貯蔵槽内の撹拌は抑えられ、正極側臭素濃
度は低くなる。このため一度電解液ポンプを作動した後
の温度上昇は遅くなる。これによって自己放電が少なく
なるとともに、電池効率が向上する。
【００１５】
【実施例】以下図１を参照しながら本発明の一実施例を
説明する。 （実施例１）電池スタック１の集電極背面に温度センサ
Ｔ２，Ｔ３を設置し、設定温度以下になるように正極ポ
ンプ５、負極ポンプ６のオン、オフ制御を行った。この
ため電極の温度をコントロールすることができ、熱によ
る電極へのアタック、すなわち正極電極近傍に残った臭
素が負極電極に電着した亜鉛近傍まで移動することを防
ぐことが可能となる。これによって電池スタック１の寿
命が大幅に延びた。
説明する。 （実施例１）電池スタック１の集電極背面に温度センサ
Ｔ２，Ｔ３を設置し、設定温度以下になるように正極ポ
ンプ５、負極ポンプ６のオン、オフ制御を行った。この
ため電極の温度をコントロールすることができ、熱によ
る電極へのアタック、すなわち正極電極近傍に残った臭
素が負極電極に電着した亜鉛近傍まで移動することを防
ぐことが可能となる。これによって電池スタック１の寿
命が大幅に延びた。
【００１６】（実施例２）集電極背面に集電端子と絶縁
された金属板を熱伝導シートの目的で配置し、その部分
の温度を温度センサＴ２、Ｔ３により測定し、前記実施
例１と同様に設定温度以下になるように正極ポンプ５、
負極ポンプ６のオン、オフ制御を行った。これにより集
電極背面の場所による温度のばらつき（局部発熱）を早
期に検知することが可能となり、電池スタック１の寿命
が延びた。
された金属板を熱伝導シートの目的で配置し、その部分
の温度を温度センサＴ２、Ｔ３により測定し、前記実施
例１と同様に設定温度以下になるように正極ポンプ５、
負極ポンプ６のオン、オフ制御を行った。これにより集
電極背面の場所による温度のばらつき（局部発熱）を早
期に検知することが可能となり、電池スタック１の寿命
が延びた。
【００１７】（実施例３）前記実施例１、２において、
集電極温度上昇時に電解液ポンプをオン、オフ制御する
際、錯化物バルブ９を閉じて臭素錯化剤を循環させない
制御を行った。これにより正極側臭素濃度を低くするこ
とができ、一度ポンプが作動した後の温度上昇を遅くす
ることが可能となった。また同時に自己放電が少なくな
り、電池効率が向上した。
集電極温度上昇時に電解液ポンプをオン、オフ制御する
際、錯化物バルブ９を閉じて臭素錯化剤を循環させない
制御を行った。これにより正極側臭素濃度を低くするこ
とができ、一度ポンプが作動した後の温度上昇を遅くす
ることが可能となった。また同時に自己放電が少なくな
り、電池効率が向上した。
【００１８】（実施例４）前記実施例１、２、３におい
て、集電極温度上昇時に電解液ポンプをオン、オフ制御
する際、電解液ポンプ（５）のモータへの入力電圧また
は周波数を下げる制御を行った。これにより正極タンク
２内の撹拌を抑えることができ、結果として循環液中の
臭素濃度を下げることが可能となった。従って一度ポン
プが作動した後の温度上昇を遅くすることが可能となっ
た。また同時に自己放電が少なくなり、電池効率が向上
した。
て、集電極温度上昇時に電解液ポンプをオン、オフ制御
する際、電解液ポンプ（５）のモータへの入力電圧また
は周波数を下げる制御を行った。これにより正極タンク
２内の撹拌を抑えることができ、結果として循環液中の
臭素濃度を下げることが可能となった。従って一度ポン
プが作動した後の温度上昇を遅くすることが可能となっ
た。また同時に自己放電が少なくなり、電池効率が向上
した。
【００１９】
【発明の効果】以上のように請求項１、２、３に記載の
発明によれば、電池スタックの集電極の温度を所定の温
度検出手段によって検出し、該検出温度が設定温度を超
えないように電解液ポンプのオン、オフ制御を行うよう
にしたので、充電後の休止中における電極の温度上昇を
抑えることが可能となり、電極の寿命および電池の寿命
を延ばすことができる。
発明によれば、電池スタックの集電極の温度を所定の温
度検出手段によって検出し、該検出温度が設定温度を超
えないように電解液ポンプのオン、オフ制御を行うよう
にしたので、充電後の休止中における電極の温度上昇を
抑えることが可能となり、電極の寿命および電池の寿命
を延ばすことができる。
【００２０】また請求項４、５に記載の発明によれば、
前記電解液ポンプのオン、オフ制御を行う際は、臭素錯
化剤を循環させるための正極貯蔵槽側の錯化物バルブを
閉じて行うとともに、電解液ポンプモータへの入力電圧
又は周波数を下げて行うようにしたので、集電極温度上
昇に伴う電解液ポンプの作動時の循環液中の臭素濃度を
低く抑えることが可能となり、それに伴う自己放電ロス
を小さくすることができる。これに伴って電池効率を向
上させることができる。
前記電解液ポンプのオン、オフ制御を行う際は、臭素錯
化剤を循環させるための正極貯蔵槽側の錯化物バルブを
閉じて行うとともに、電解液ポンプモータへの入力電圧
又は周波数を下げて行うようにしたので、集電極温度上
昇に伴う電解液ポンプの作動時の循環液中の臭素濃度を
低く抑えることが可能となり、それに伴う自己放電ロス
を小さくすることができる。これに伴って電池効率を向
上させることができる。
【図１】亜鉛−臭素電池の冷却装置の構成を示す構成
図。
図。
１…電池スタック ２…正極タンク ３…負極タンク ４…冷却装置 ５…正極ポンプ ６…負極ポンプ ７…配管 ９…錯化物バルブ
Claims (5)
- 【請求項１】 電解液を循環させるための流路および枠
体を有したバイポーラ型の中間電極の間にセパレータを
挟んで成る単セルを複数個積層し、該積層体の積層方向
両端に集電極を設けて一体化した電池スタックと、正極
液貯蔵槽および負極液貯蔵槽と、前記電池スタックと正
極液貯蔵槽および負極液貯蔵槽との間で電解液を循環さ
せるための配管および電解液ポンプとを備えた亜鉛−臭
素電池において、 前記電池スタックの集電極の温度を所定の温度検出手段
によって検出し、該検出温度が設定温度を超えないよう
に前記電解液ポンプのオン、オフ制御を行うことを特徴
とする亜鉛−臭素電池の温度制御方法。 - 【請求項２】 前記温度検出手段は、集電極の背面に設
けた温度センサにより測定するものであることを特徴と
する請求項１に記載の亜鉛−臭素電池の温度制御方法。 - 【請求項３】 前記温度検出手段は、集電極の背面に、
集電端子とは絶縁された熱伝導性の良い金属板を設け、
該金属板の温度を測定するものであることを特徴とする
請求項１に記載の亜鉛−臭素電池の温度制御方法。 - 【請求項４】 前記電解液ポンプのオン、オフ制御を行
う際は、臭素錯化剤を循環させるための正極貯蔵槽側の
錯化物バルブを閉じて行うことを特徴とする請求項１又
は２又は３に記載の亜鉛−臭素電池の温度制御方法。 - 【請求項５】 前記電解液ポンプのオン、オフ制御を行
う際は、電解液ポンプモータへの入力電圧又は周波数を
下げて行うことを特徴とする請求項１又は２又は３又は
４に記載の亜鉛−臭素電池の温度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24582994A JPH08111245A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | 亜鉛−臭素電池の温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24582994A JPH08111245A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | 亜鉛−臭素電池の温度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08111245A true JPH08111245A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17139479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24582994A Pending JPH08111245A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | 亜鉛−臭素電池の温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08111245A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103000922A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-03-27 | 青海百能汇通新能源科技有限公司 | 一种集成换热功能的电解液储罐及其控制方法 |
| JP2013541157A (ja) * | 2010-09-23 | 2013-11-07 | ハーエー３デーアー エス．エル．オー． | リチウム蓄電池 |
-
1994
- 1994-10-12 JP JP24582994A patent/JPH08111245A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013541157A (ja) * | 2010-09-23 | 2013-11-07 | ハーエー３デーアー エス．エル．オー． | リチウム蓄電池 |
| CN103000922A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-03-27 | 青海百能汇通新能源科技有限公司 | 一种集成换热功能的电解液储罐及其控制方法 |
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