JPH10255853A - 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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- JPH10255853A JPH10255853A JP9057229A JP5722997A JPH10255853A JP H10255853 A JPH10255853 A JP H10255853A JP 9057229 A JP9057229 A JP 9057229A JP 5722997 A JP5722997 A JP 5722997A JP H10255853 A JPH10255853 A JP H10255853A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- charging
- acid battery
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- lead
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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
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負極活物質のサルフェーションをなくし、密
閉形鉛蓄電池の寿命を延長できる充電方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、放電後の充電電気量を放電の
深さや放電電流の大きさに関係なく前回放電電気量の１
００〜１０５％とした、不規則な放電が繰り返されるサ
イクルサービス用途の密閉形鉛蓄電池の充電方法におい
て、電池寿命までの間に過充電を少なくとも１回以上行
うことを特徴とする。
閉形鉛蓄電池の寿命を延長できる充電方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、放電後の充電電気量を放電の
深さや放電電流の大きさに関係なく前回放電電気量の１
００〜１０５％とした、不規則な放電が繰り返されるサ
イクルサービス用途の密閉形鉛蓄電池の充電方法におい
て、電池寿命までの間に過充電を少なくとも１回以上行
うことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉形鉛蓄電池、
特に不規則な放電が繰り返されるサイクルサービス用途
の密閉形鉛蓄電池の充電方法に関するものである。
特に不規則な放電が繰り返されるサイクルサービス用途
の密閉形鉛蓄電池の充電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】補水等の電池の保守が不必要であること
を最大の特徴とする密閉形鉛蓄電池（別称、シール形鉛
蓄電池、Ｖａｌｖｅ Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ Ｌｅａｄ
Ａｃｉｄ Ｂａｔｔｅｒｙ）は、これまで、充電に必要
な電気量は放電の１１０％〜１２０％といわれ、これを
下回ると次第に容量が低下し寿命を短くすると言われて
きた。そのために常に１０％〜２０％の過充電が毎サイ
クル行われ以下のような過充電による悪影響が指摘され
てきた。
を最大の特徴とする密閉形鉛蓄電池（別称、シール形鉛
蓄電池、Ｖａｌｖｅ Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ Ｌｅａｄ
Ａｃｉｄ Ｂａｔｔｅｒｙ）は、これまで、充電に必要
な電気量は放電の１１０％〜１２０％といわれ、これを
下回ると次第に容量が低下し寿命を短くすると言われて
きた。そのために常に１０％〜２０％の過充電が毎サイ
クル行われ以下のような過充電による悪影響が指摘され
てきた。
【０００３】密閉形鉛蓄電池は、従来の液式電池とは異
なり、過充電時に正極で水の電気分解によって発生する
酸素ガスを、負極で水に還元する反応によって電解液の
減少を防止している。しかしながら、現実にはこの密閉
形鉛蓄電池における酸素ガスを水に還元する効率は完全
に１００％ではないために、過充電量の増加とともに電
池内部の電解液の量は減少していくことが知られてい
る。この様な電解液の減少は電解液に占める硫酸濃度の
増加や内部抵抗の増加を招き、その結果電池のサイクル
寿命を短くする原因となっていた。
なり、過充電時に正極で水の電気分解によって発生する
酸素ガスを、負極で水に還元する反応によって電解液の
減少を防止している。しかしながら、現実にはこの密閉
形鉛蓄電池における酸素ガスを水に還元する効率は完全
に１００％ではないために、過充電量の増加とともに電
池内部の電解液の量は減少していくことが知られてい
る。この様な電解液の減少は電解液に占める硫酸濃度の
増加や内部抵抗の増加を招き、その結果電池のサイクル
寿命を短くする原因となっていた。
【０００４】さらに、鉛蓄電池を過充電する際には、正
極の集電体（あるいは格子体）に用いられている鉛合金
が腐食して二酸化鉛に変化するため、集電体の導電性や
強度の低下、あるいは初期の形状からの変形等が発生
し、やはり電池のサイクル寿命を短くする大きな原因と
なっていた。これまで、この過充電による集電体の腐食
を抑制するために、合金に錫を添加する等の組成面での
改良が加えられ、寿命延長に対する効果が得られている
が、現状以上の寿命延長を達成するためには十分とはい
えなかった。
極の集電体（あるいは格子体）に用いられている鉛合金
が腐食して二酸化鉛に変化するため、集電体の導電性や
強度の低下、あるいは初期の形状からの変形等が発生
し、やはり電池のサイクル寿命を短くする大きな原因と
なっていた。これまで、この過充電による集電体の腐食
を抑制するために、合金に錫を添加する等の組成面での
改良が加えられ、寿命延長に対する効果が得られている
が、現状以上の寿命延長を達成するためには十分とはい
えなかった。
【０００５】また、鉛蓄電池の特徴として過充電時に
は、電池の電圧が大きく立ち上がるために充電に使用さ
れる電力（Ｗｈ＝充電電流×電池電圧）が大きくなり、
電力効率（放電電力／充電電力）が悪くなるという問題
もあった。
は、電池の電圧が大きく立ち上がるために充電に使用さ
れる電力（Ｗｈ＝充電電流×電池電圧）が大きくなり、
電力効率（放電電力／充電電力）が悪くなるという問題
もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
るために、本発明者らは、特願平９−３９３４３号にお
いて、放電後の充電電気量を放電の深さや放電電流の大
きさに関係なく前回放電電気量の１００％を超えて１０
５％以下とすることを特徴とする密閉形鉛蓄電池の充電
方法を提案した。この充電方法は、密閉形鉛蓄電池の寿
命を従来の充電方法よりも２〜３倍に延長するという効
果を奏するものであったが、サイクルが進むにつれて充
電不足による負極活物質のサルフェーションが少しずつ
進行するため、その電池の容量が徐々に低下していくと
いう新たな問題点が発生した。
るために、本発明者らは、特願平９−３９３４３号にお
いて、放電後の充電電気量を放電の深さや放電電流の大
きさに関係なく前回放電電気量の１００％を超えて１０
５％以下とすることを特徴とする密閉形鉛蓄電池の充電
方法を提案した。この充電方法は、密閉形鉛蓄電池の寿
命を従来の充電方法よりも２〜３倍に延長するという効
果を奏するものであったが、サイクルが進むにつれて充
電不足による負極活物質のサルフェーションが少しずつ
進行するため、その電池の容量が徐々に低下していくと
いう新たな問題点が発生した。
【０００７】本発明は、上記新たな問題点を解消するた
めになされたものであって、その目的とするところは、
負極活物質のサルフェーションをなくし、密閉形鉛蓄電
池の寿命を延長できる充電方法を提供することにある。
めになされたものであって、その目的とするところは、
負極活物質のサルフェーションをなくし、密閉形鉛蓄電
池の寿命を延長できる充電方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は密閉形鉛蓄電池
の性能を損なうことなく、その充電方法を制御すること
によって電池の寿命性能を向上させることにあり、放電
後の充電電気量（Ａｈ）を放電の深さや放電電流の大き
さに関係なく前回放電電気量の１００％以上１０５％以
下とした、不規則な放電が繰り返されるサイクルサービ
ス用途の密閉形鉛蓄電池の充電方法において、電池の寿
命までの間に過充電を少なくとも１回以上行うことを特
徴とするものである。
の性能を損なうことなく、その充電方法を制御すること
によって電池の寿命性能を向上させることにあり、放電
後の充電電気量（Ａｈ）を放電の深さや放電電流の大き
さに関係なく前回放電電気量の１００％以上１０５％以
下とした、不規則な放電が繰り返されるサイクルサービ
ス用途の密閉形鉛蓄電池の充電方法において、電池の寿
命までの間に過充電を少なくとも１回以上行うことを特
徴とするものである。
【０００９】
【作用】上記手段によって、不規則な放電が繰り返され
るサイクルサービス用途の密閉形鉛蓄電池の充電不足を
完全に充電することができるため、サイクル経過中の容
量低下を防止することができ、かつ過充電量を最小限に
抑えるために、電解液の減少および集電体の腐食を最小
限にし、密閉形鉛蓄電池の寿命性能を向上させることが
できる。また、この様な充電方法を行うことにより、過
充電に伴う電力ロスを小さく抑えることができるため、
充放電時の電力効率を高めることができる。
るサイクルサービス用途の密閉形鉛蓄電池の充電不足を
完全に充電することができるため、サイクル経過中の容
量低下を防止することができ、かつ過充電量を最小限に
抑えるために、電解液の減少および集電体の腐食を最小
限にし、密閉形鉛蓄電池の寿命性能を向上させることが
できる。また、この様な充電方法を行うことにより、過
充電に伴う電力ロスを小さく抑えることができるため、
充放電時の電力効率を高めることができる。
【００１０】
（実施例１）１２Ｖ系で３時間率公称容量が３０Ａｈの
リテーナー式ペースト式密閉形鉛蓄電池を組み立て、温
度２５℃にて表１の条件で充放電を行った。
リテーナー式ペースト式密閉形鉛蓄電池を組み立て、温
度２５℃にて表１の条件で充放電を行った。
【００１１】その試験結果を図１に示す。なお、図中の
数字は表１の条件の番号を示す。
数字は表１の条件の番号を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】図１より電池の３時間率容量が、初期容量
に対して８０％以下になった時点で寿命とすると、条件
１の電池が最も早く寿命となった。これは、放電電気量
に対して、１００％の充電を行っても充電不足の状態と
なったものと考えられる。条件２および条件３のもの
は、どちらも６００サイクルを超える寿命性能が得ら
れ、同じ仕様の電池を１１０％から１２０％の充電を行
った場合の２００サイクルから３００サイクルの寿命性
能と比較した場合、より長い寿命となったが、その容量
推移は寿命までの間に徐々に低下していく傾向を持って
いた。この様な寿命推移も、進行の速度が遅いながらも
充電不足状態になっていったためであると推測された。
に対して８０％以下になった時点で寿命とすると、条件
１の電池が最も早く寿命となった。これは、放電電気量
に対して、１００％の充電を行っても充電不足の状態と
なったものと考えられる。条件２および条件３のもの
は、どちらも６００サイクルを超える寿命性能が得ら
れ、同じ仕様の電池を１１０％から１２０％の充電を行
った場合の２００サイクルから３００サイクルの寿命性
能と比較した場合、より長い寿命となったが、その容量
推移は寿命までの間に徐々に低下していく傾向を持って
いた。この様な寿命推移も、進行の速度が遅いながらも
充電不足状態になっていったためであると推測された。
【００１４】これらに対して、通常のサイクル中の充電
条件は同じながらも、２０サイクルに１回の割合で７Ａ
ｈの過充電を行った条件１´から条件３´の電池は全て
６５０サイクルから８００サイクルの寿命性能となり、
かつ放電容量の低下が寿命直前まで少なかった。
条件は同じながらも、２０サイクルに１回の割合で７Ａ
ｈの過充電を行った条件１´から条件３´の電池は全て
６５０サイクルから８００サイクルの寿命性能となり、
かつ放電容量の低下が寿命直前まで少なかった。
【００１５】また、解体後、これらの電池の寿命原因を
調査した結果、条件１では正極の集電体の腐食がほとん
ど見られなかったが、両極の活物質中から放電生成物で
ある硫酸鉛が３０％以上と多量に検出され、特に負極の
硫酸鉛の結晶が粗大化していわゆるサルフェーションを
生じていた。また、条件２と条件３でも、程度が条件１
程ではないにしてもその寿命原因は負極活物質の硫酸鉛
化であり、やはり充電不足の状態が少しずつ進んだこと
が裏付けられた。
調査した結果、条件１では正極の集電体の腐食がほとん
ど見られなかったが、両極の活物質中から放電生成物で
ある硫酸鉛が３０％以上と多量に検出され、特に負極の
硫酸鉛の結晶が粗大化していわゆるサルフェーションを
生じていた。また、条件２と条件３でも、程度が条件１
程ではないにしてもその寿命原因は負極活物質の硫酸鉛
化であり、やはり充電不足の状態が少しずつ進んだこと
が裏付けられた。
【００１６】一方、２０サイクルに１回の割合で過充電
を行った条件１´から条件３´ではこのような負極のサ
ルフェーションはほとんど見られず、その寿命原因は正
極の格子体の劣化と電解液の減少による内部抵抗の増加
によるものであった。この寿命原因は、放電後の充電を
１１０％から１２０％行った通常の密閉形鉛蓄電池のも
のと同じであるが、そのサイクル寿命を２倍から３倍に
延長できたことは、その電池の劣化速度を明らかに低減
しているといえる。また、条件１と条件１´では、この
過充電を伴う充電方法の効果がより明確であることか
ら、充電不足になりやすい条件下での効果はより大きい
といえる。
を行った条件１´から条件３´ではこのような負極のサ
ルフェーションはほとんど見られず、その寿命原因は正
極の格子体の劣化と電解液の減少による内部抵抗の増加
によるものであった。この寿命原因は、放電後の充電を
１１０％から１２０％行った通常の密閉形鉛蓄電池のも
のと同じであるが、そのサイクル寿命を２倍から３倍に
延長できたことは、その電池の劣化速度を明らかに低減
しているといえる。また、条件１と条件１´では、この
過充電を伴う充電方法の効果がより明確であることか
ら、充電不足になりやすい条件下での効果はより大きい
といえる。
【００１７】これらのことから、充電電気量を放電電気
量の１００％以上１０５％以下とし、電池の寿命までの
間に過充電をおこなった密閉形鉛蓄電池では、そのサイ
クル寿命を、これまでの２倍から３倍に延長し、かつ寿
命までの容量低下を抑制できることがわかった。
量の１００％以上１０５％以下とし、電池の寿命までの
間に過充電をおこなった密閉形鉛蓄電池では、そのサイ
クル寿命を、これまでの２倍から３倍に延長し、かつ寿
命までの容量低下を抑制できることがわかった。
【００１８】さらに、条件１から条件３の電池の電力効
率と比較して、条件１´から条件３´もこの程度の過充
電では、１％程度しか低下せず、８０％以上の高い充放
電の電力効率が得られることがわかった。
率と比較して、条件１´から条件３´もこの程度の過充
電では、１％程度しか低下せず、８０％以上の高い充放
電の電力効率が得られることがわかった。
【００１９】但し、このサイクル中の過充電は、徐々に
進む負極の硫酸鉛化の回復が目的であるため、大過剰な
過充電による正極集電体の腐食・劣化や電解液の減少、
あるいは、電力効率の悪化等の悪影響を引き起こさない
ように、過充電１回当たりの過充電電気量はその電池容
量の３０％以下程度とし、寿命までの放電電気量に対す
る充電電気量が１１０％以下とするのが望ましい。
進む負極の硫酸鉛化の回復が目的であるため、大過剰な
過充電による正極集電体の腐食・劣化や電解液の減少、
あるいは、電力効率の悪化等の悪影響を引き起こさない
ように、過充電１回当たりの過充電電気量はその電池容
量の３０％以下程度とし、寿命までの放電電気量に対す
る充電電気量が１１０％以下とするのが望ましい。
【００２０】また、電池の温度を特願平９−３９３４３
号と同様、１０℃以上５０℃以下にすることによって、
この充電方法による効果を高めることができる。
号と同様、１０℃以上５０℃以下にすることによって、
この充電方法による効果を高めることができる。
【００２１】上述のような充電量の制御は、電池の放電
および充電の回路に挿入した電量計からの情報を用いて
容易に自動で行うことができる。
および充電の回路に挿入した電量計からの情報を用いて
容易に自動で行うことができる。
【００２２】なお、電池駆動車のように回制充電の行わ
れる用途では、その充電電気量は放電電気量の５〜１５
％程度であるから、その量をその時の放電電気量から差
し引いて計算するものとする。短時間（数分ないし３０
分）の放電休止時間に行われる小電気量の補充電もこれ
と同様な扱いとする。
れる用途では、その充電電気量は放電電気量の５〜１５
％程度であるから、その量をその時の放電電気量から差
し引いて計算するものとする。短時間（数分ないし３０
分）の放電休止時間に行われる小電気量の補充電もこれ
と同様な扱いとする。
【００２３】また、時にこの余の充電方法、例えば急速
充電設備による充電があっても、寿命までの間、８割以
上の充電回数に本発明の方法が適用されれば、効果が認
められるものであり、本発明に含まれるものとする。
充電設備による充電があっても、寿命までの間、８割以
上の充電回数に本発明の方法が適用されれば、効果が認
められるものであり、本発明に含まれるものとする。
【００２４】以上実施例に述べた効果は、実験に用いた
密閉形鉛蓄電池以外に、容量の大小、集電体が鋳造格子
体またはエキスパンド式格子体、ゲル式またはその他の
電解液保持方式の等の、密閉形鉛蓄電池等の形式の如何
にかかわらず同様に得られた。
密閉形鉛蓄電池以外に、容量の大小、集電体が鋳造格子
体またはエキスパンド式格子体、ゲル式またはその他の
電解液保持方式の等の、密閉形鉛蓄電池等の形式の如何
にかかわらず同様に得られた。
【００２５】また、過充電の間隔は上述の様な２０サイ
クル毎に限らず、電池寿命までの間に１回以上入れるこ
とによってその効果が得られることがわかった。さらに
その過充電の間隔は、予め決められたサイクル数毎であ
っても、残存容量以下になった場合においてもその効果
は同様であった。
クル毎に限らず、電池寿命までの間に１回以上入れるこ
とによってその効果が得られることがわかった。さらに
その過充電の間隔は、予め決められたサイクル数毎であ
っても、残存容量以下になった場合においてもその効果
は同様であった。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば密閉
形鉛蓄電池の構造や構成を変えることなく、充電方法を
制御することのみによって、密閉形鉛蓄電池の性能を損
なうことなく、その寿命性能を向上させることができ、
さらに電池の充放電にともなう電力のロスを小さくでき
る。
形鉛蓄電池の構造や構成を変えることなく、充電方法を
制御することのみによって、密閉形鉛蓄電池の性能を損
なうことなく、その寿命性能を向上させることができ、
さらに電池の充放電にともなう電力のロスを小さくでき
る。
【図１】実施形態の表１の条件下で充電電気量を変化さ
せたときの、３時間率容量の推移を示したグラフであ
る。
せたときの、３時間率容量の推移を示したグラフであ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 放電後の充電電気量を放電の深さや放電
電流の大きさに関係なく前回放電電気量の１００％以上
１０５％以下とした、不規則な放電が繰り返されるサイ
クルサービス用途の密閉形鉛蓄電池の充電方法におい
て、電池の寿命までの間に過充電を少なくとも１回以上
行うことを特徴とする密閉形鉛蓄電池の充電方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9057229A JPH10255853A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9057229A JPH10255853A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10255853A true JPH10255853A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13049708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9057229A Withdrawn JPH10255853A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10255853A (ja) |
-
1997
- 1997-03-12 JP JP9057229A patent/JPH10255853A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050622 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20051219 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070305 |