JPH0837030A - 密閉形鉛蓄電池の充電方法 - Google Patents
密閉形鉛蓄電池の充電方法Info
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- JPH0837030A JPH0837030A JP6191744A JP19174494A JPH0837030A JP H0837030 A JPH0837030 A JP H0837030A JP 6191744 A JP6191744 A JP 6191744A JP 19174494 A JP19174494 A JP 19174494A JP H0837030 A JPH0837030 A JP H0837030A
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- Japan
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- charging
- current
- open circuit
- circuit voltage
- battery
- 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.)
- Pending
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-
- 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
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 密閉形鉛蓄電池の寿命性能を著しく向上させ
ることができる充電方法を提供する。 【構成】 充電、放電を繰り返す用途に用いる密閉形鉛
蓄電池の充電方法であって、充電開始前の開回路電圧Ｅ
o （単位：Ｖ／セル）を検出し、その電圧に応じた所定
の電流Ｉ（単位：ＣＡ）で充電を開始すること、さら
に、電流Ｉを、−１．０７Ｅo ＋２．３３≦Ｉ≦−４．
７Ｅo ＋１０．４の式で示される範囲にすることを特徴
とする密閉形鉛蓄電池の充電方法。
ることができる充電方法を提供する。 【構成】 充電、放電を繰り返す用途に用いる密閉形鉛
蓄電池の充電方法であって、充電開始前の開回路電圧Ｅ
o （単位：Ｖ／セル）を検出し、その電圧に応じた所定
の電流Ｉ（単位：ＣＡ）で充電を開始すること、さら
に、電流Ｉを、−１．０７Ｅo ＋２．３３≦Ｉ≦−４．
７Ｅo ＋１０．４の式で示される範囲にすることを特徴
とする密閉形鉛蓄電池の充電方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は密閉形鉛蓄電池の充電方
法の改良に関するもので、その改良により密閉形鉛蓄電
池の寿命性能の安定化および向上を図ることを目的とす
るものである。
法の改良に関するもので、その改良により密閉形鉛蓄電
池の寿命性能の安定化および向上を図ることを目的とす
るものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】ＥＶ用などのサイクルサービ
ス用電池にはこれまで正極格子にアンチモン系の鉛合金
を用いた液式電池が用いられてきた。しかし近年のメン
テナンスフリー化の要求の中で、正極にカルシウム系の
鉛合金を用いた密閉形鉛蓄電池が開発されつつある。こ
の種の電池はメンテナンスフリーという点では液式電池
よりも優れているものの、深い充放電が繰り返された
り、過充電を多く受けると、正極格子の表面に不働態皮
膜が生成して早期に容量が低下しやすいという問題点が
ある。
ス用電池にはこれまで正極格子にアンチモン系の鉛合金
を用いた液式電池が用いられてきた。しかし近年のメン
テナンスフリー化の要求の中で、正極にカルシウム系の
鉛合金を用いた密閉形鉛蓄電池が開発されつつある。こ
の種の電池はメンテナンスフリーという点では液式電池
よりも優れているものの、深い充放電が繰り返された
り、過充電を多く受けると、正極格子の表面に不働態皮
膜が生成して早期に容量が低下しやすいという問題点が
ある。
【０００３】このような早期の容量低下を防ぐ方法の一
つとして、厚い正極板を用いるとか、活物質密度の高い
正極板を用いるなどの方法があるが、これらの方法はい
ずれも電池のエネルギー密度を低下させてしまうため、
実際には適用するのが困難である。
つとして、厚い正極板を用いるとか、活物質密度の高い
正極板を用いるなどの方法があるが、これらの方法はい
ずれも電池のエネルギー密度を低下させてしまうため、
実際には適用するのが困難である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、電池の
エネルギー密度を損なうことなく寿命性能の向上を図る
ことにあり、その要旨は、充電前に検出した開回路電圧
に応じて、充電電流を変えるということにある。
エネルギー密度を損なうことなく寿命性能の向上を図る
ことにあり、その要旨は、充電前に検出した開回路電圧
に応じて、充電電流を変えるということにある。
【０００５】我々は、前述したような早期容量低下を防
止するには、充電初期の電流を大きくして、短時間に充
電を完了させることが有効であることを見いだし、既に
発表を行っている（第１１回電気自動車シンポジウ
ム）。その後種々の実験を重ね、このような早期容量低
下の防止の効果は充電時に生成する鉛、二酸化鉛結晶の
大きさ（細かさ）に起因していることを見いだし、その
結果、深い放電などにより電池内の電解液比重が低い場
合、すなわち充電前の開回路電圧が低い場合には鉛イオ
ンの溶解度が大きいため充電電流を従来以上に大きくし
て、生成する活物質粒子を粗大化させないようにし、逆
に開回路電圧が高い場合には充電効率が悪いため充電電
流を下げるようにして、開回路電圧に応じた所定の電流
で充電を開始すること、特にこの所定の電流Ｉを、−
１．０７Ｅo ＋２．３３≦Ｉ≦−４．７Ｅo ＋１０．４
の式で示す範囲にすることを特徴とする。以下の実施例
にその結果のいくつかを示す。
止するには、充電初期の電流を大きくして、短時間に充
電を完了させることが有効であることを見いだし、既に
発表を行っている（第１１回電気自動車シンポジウ
ム）。その後種々の実験を重ね、このような早期容量低
下の防止の効果は充電時に生成する鉛、二酸化鉛結晶の
大きさ（細かさ）に起因していることを見いだし、その
結果、深い放電などにより電池内の電解液比重が低い場
合、すなわち充電前の開回路電圧が低い場合には鉛イオ
ンの溶解度が大きいため充電電流を従来以上に大きくし
て、生成する活物質粒子を粗大化させないようにし、逆
に開回路電圧が高い場合には充電効率が悪いため充電電
流を下げるようにして、開回路電圧に応じた所定の電流
で充電を開始すること、特にこの所定の電流Ｉを、−
１．０７Ｅo ＋２．３３≦Ｉ≦−４．７Ｅo ＋１０．４
の式で示す範囲にすることを特徴とする。以下の実施例
にその結果のいくつかを示す。
【０００６】
（実施例１）２．４ｍｍ厚さのペースト式正極板７枚と
１．４ｍｍ厚さのペースト式負極板８枚と微細ガラスマ
ットセパレータとからなる約６３Ａｈ（３ｈＲ）−１２
Ｖのリテーナ式密閉形鉛蓄電池を通常の製法にならって
製作し、それらを種々の放電深さ（ＤＯＤ４０％：Ａ、
ＤＯＤ６０％：Ｂ、ＤＯＤ８０％：Ｃ）で放電を行い、
表１に示す種々の電流の２段定電流充電を行なう寿命試
験に供した。なお電解液比重には、ＥＶ用などでは一般
的に１．３００（２０℃）〜１．３４０（２０℃）の比
重の硫酸が用いられているため、その平均値として１．
３２０（２０℃）のものを用いた。
１．４ｍｍ厚さのペースト式負極板８枚と微細ガラスマ
ットセパレータとからなる約６３Ａｈ（３ｈＲ）−１２
Ｖのリテーナ式密閉形鉛蓄電池を通常の製法にならって
製作し、それらを種々の放電深さ（ＤＯＤ４０％：Ａ、
ＤＯＤ６０％：Ｂ、ＤＯＤ８０％：Ｃ）で放電を行い、
表１に示す種々の電流の２段定電流充電を行なう寿命試
験に供した。なお電解液比重には、ＥＶ用などでは一般
的に１．３００（２０℃）〜１．３４０（２０℃）の比
重の硫酸が用いられているため、その平均値として１．
３２０（２０℃）のものを用いた。
【０００７】
【表１】
【０００８】充電１段目の電流の大きさと寿命に至るま
でのサイクル数との関係を図１に示す。放電が浅い場合
は、充電電流の大小によらず比較的寿命性能は良好であ
るが、放電が深くなると、特に充電電流が小さい場合、
寿命性能が良くないことがわかる。またいずれの場合も
充電電流が２ＣＡと最大の場合は、早期に容量が低下し
た。以上のことから基本的には、放電が深い場合には、
充電初期の電流を大きくした方が寿命性能が向上するこ
と、しかし所定の値以上の電流で充電を開始すると、お
そらく電池内のガス発生量が多くなりすぎたり、充電中
の電池温度が著しく上昇するなどして、電池内の電解液
量が減少しすぎるなどの現象が起こり、早期に容量が低
下することがわかった。
でのサイクル数との関係を図１に示す。放電が浅い場合
は、充電電流の大小によらず比較的寿命性能は良好であ
るが、放電が深くなると、特に充電電流が小さい場合、
寿命性能が良くないことがわかる。またいずれの場合も
充電電流が２ＣＡと最大の場合は、早期に容量が低下し
た。以上のことから基本的には、放電が深い場合には、
充電初期の電流を大きくした方が寿命性能が向上するこ
と、しかし所定の値以上の電流で充電を開始すると、お
そらく電池内のガス発生量が多くなりすぎたり、充電中
の電池温度が著しく上昇するなどして、電池内の電解液
量が減少しすぎるなどの現象が起こり、早期に容量が低
下することがわかった。
【０００９】鉛電池では、電解液は放電量に応じて消費
されるためため、放電が深くなると、電解液比重は低下
し、その結果、開回路電圧もほぼ直線的に低下する。図
１で５００サイクル以上の寿命性能を示した電池の充電
開始電流値と、充電前の開回路電圧との関係を図２に示
す。斜線部は寿命性能が良好な充電条件であることを示
している。長寿命化のためには、放電が深いほど、すな
わち充電開始前の開回路電圧が低いほど、充電１段目開
始電流はある程度高くする必要があることがわかる。今
回の実験で得られた結果をもとに、長寿命化を達成する
ための充電開始前の開回路電圧Ｅo （単位：Ｖ）と充電
初期（１段目）電流Ｉ（単位：ＣＡ）との関係を計算す
ると、以下の式が得られた。
されるためため、放電が深くなると、電解液比重は低下
し、その結果、開回路電圧もほぼ直線的に低下する。図
１で５００サイクル以上の寿命性能を示した電池の充電
開始電流値と、充電前の開回路電圧との関係を図２に示
す。斜線部は寿命性能が良好な充電条件であることを示
している。長寿命化のためには、放電が深いほど、すな
わち充電開始前の開回路電圧が低いほど、充電１段目開
始電流はある程度高くする必要があることがわかる。今
回の実験で得られた結果をもとに、長寿命化を達成する
ための充電開始前の開回路電圧Ｅo （単位：Ｖ）と充電
初期（１段目）電流Ｉ（単位：ＣＡ）との関係を計算す
ると、以下の式が得られた。
【００１０】 −１．０７Ｅo ＋２．３３≦Ｉ≦−４．７Ｅo ＋１０．４ （１） （実施例２）実施例１と同じ構成の電池を製作し、これ
を図３に示すように１６個を１セットにして、組電池の
状態で気相中でサイクル寿命試験を行なった。図におい
て１は充電器、２は密閉形鉛蓄電池、３は接続ケーブ
ル、４は端子、５は電池仕切板（箱）である。この試験
は、実際に電気自動車に組電池を搭載した場合、それの
放電深さは使用条件等によって不均一であり、実施例１
に示した充電が適用できるのかどうかを確かめるもので
あり、充電開始前にこの組電池全体の開回路電圧を測定
して、その電圧に応じた電流で充電を開始するという寿
命試験を行なった。
を図３に示すように１６個を１セットにして、組電池の
状態で気相中でサイクル寿命試験を行なった。図におい
て１は充電器、２は密閉形鉛蓄電池、３は接続ケーブ
ル、４は端子、５は電池仕切板（箱）である。この試験
は、実際に電気自動車に組電池を搭載した場合、それの
放電深さは使用条件等によって不均一であり、実施例１
に示した充電が適用できるのかどうかを確かめるもので
あり、充電開始前にこの組電池全体の開回路電圧を測定
して、その電圧に応じた電流で充電を開始するという寿
命試験を行なった。
【００１１】寿命試験は、放電をＤＯＤ８０％で１０サ
イクル、ＤＯＤ６０％で次の１０サイクル、ＤＯＤ４０
％でさらに次の１０サイクルと順に放電深さを変えて行
い（放電電流：２１Ａ）、充電は２段定電流で行なっ
た。１段目の充電電流は充電開始前に測定した開回路電
圧を、（１）式に当てはめて算出した最低許容電流値で
充電を行なった。なお２段目の充電は電流を０．０５Ｃ
Ａに設定し、総充電量が定格容量の１０５％になるまで
充電を行なった（試験Ｄ）。また比較のために別の組電
池を用いて、１段目の充電電流を０．１ＣＡに固定した
場合（試験Ｅ）、１．０ＣＡに固定した場合（試験Ｆ）
についても試験を行なった。
イクル、ＤＯＤ６０％で次の１０サイクル、ＤＯＤ４０
％でさらに次の１０サイクルと順に放電深さを変えて行
い（放電電流：２１Ａ）、充電は２段定電流で行なっ
た。１段目の充電電流は充電開始前に測定した開回路電
圧を、（１）式に当てはめて算出した最低許容電流値で
充電を行なった。なお２段目の充電は電流を０．０５Ｃ
Ａに設定し、総充電量が定格容量の１０５％になるまで
充電を行なった（試験Ｄ）。また比較のために別の組電
池を用いて、１段目の充電電流を０．１ＣＡに固定した
場合（試験Ｅ）、１．０ＣＡに固定した場合（試験Ｆ）
についても試験を行なった。
【００１２】図４に示すように、試験Ｄを行なった電池
は１０００サイクルまで容量の低下が最も少なく、単電
池の場合とほぼ同等の寿命性能が得られた。
は１０００サイクルまで容量の低下が最も少なく、単電
池の場合とほぼ同等の寿命性能が得られた。
【００１３】また本試験はすべて、充電を定電流で行な
ったが、定電流−定電圧充電で行っても、定電流−定電
圧−定電流充電で行っても、その本質は同じであり、本
特許の有効性が変わるものではない。
ったが、定電流−定電圧充電で行っても、定電流−定電
圧−定電流充電で行っても、その本質は同じであり、本
特許の有効性が変わるものではない。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の密閉形鉛蓄
電池の充電方法は、従来の充電方法に比べ、電池のサイ
クル寿命性能を著しく良好にするもので、その工業的価
値は非常に大きい。
電池の充電方法は、従来の充電方法に比べ、電池のサイ
クル寿命性能を著しく良好にするもので、その工業的価
値は非常に大きい。
【図１】充電電流および放電深さと寿命性能との関係を
示す特性図
示す特性図
【図２】寿命性能が良好になる充電開始電流値と充電開
始前の開回路電圧との関係を示す特性図
始前の開回路電圧との関係を示す特性図
【図３】組電池試験を行なった際の電池群の構成を示す
模式図
模式図
【図４】本発明の充電を行なった組電池の寿命性能を示
す特性図
す特性図
Claims (2)
- 【請求項１】 充電、放電を繰り返す用途に用いる密閉
形鉛蓄電池の充電方法であって、充電開始前の開回路電
圧Ｅo （単位：Ｖ／セル）を検出し、その電圧に応じた
所定の電流Ｉ（単位：ＣＡ）で充電を開始することを特
徴とする密閉形鉛蓄電池の充電方法。 - 【請求項２】 所定の電流Ｉが以下の式で示す電流であ
ることを特徴とする請求項１記載の密閉形鉛蓄電池の充
電方法。 −１．０７Ｅo ＋２．３３≦Ｉ≦−４．７Ｅo ＋１０．
４
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6191744A JPH0837030A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6191744A JPH0837030A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837030A true JPH0837030A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=16279785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6191744A Pending JPH0837030A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0837030A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6275006B1 (en) | 1998-05-27 | 2001-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for charging secondary battery |
-
1994
- 1994-07-21 JP JP6191744A patent/JPH0837030A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6275006B1 (en) | 1998-05-27 | 2001-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for charging secondary battery |
| USRE40223E1 (en) * | 1998-05-27 | 2008-04-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for charging secondary battery |
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