JPH0837029A - 鉛蓄電池の充電方法 - Google Patents
鉛蓄電池の充電方法Info
- Publication number
- JPH0837029A JPH0837029A JP6191743A JP19174394A JPH0837029A JP H0837029 A JPH0837029 A JP H0837029A JP 6191743 A JP6191743 A JP 6191743A JP 19174394 A JP19174394 A JP 19174394A JP H0837029 A JPH0837029 A JP H0837029A
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- Japan
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- charging
- battery
- time
- charging time
- effective diameter
- 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.)
- Withdrawn
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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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アンチモンを含まない鉛合金格子を用いた電
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】 実質的にアンチモンを含まない鉛合金格子を
用いた、正極格子桟の有効直径が16mm以下の鉛蓄電
池を充電する方法であって、電池の正極格子桟の有効直
径をD(mm)、充電開始から充電終了までの時間(充
電時間)をT(時間)として、T≦10−0.5Dで表
わされる充電時間以内に充電を終了する、鉛蓄電池の充
電方法。
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】 実質的にアンチモンを含まない鉛合金格子を
用いた、正極格子桟の有効直径が16mm以下の鉛蓄電
池を充電する方法であって、電池の正極格子桟の有効直
径をD(mm)、充電開始から充電終了までの時間(充
電時間)をT(時間)として、T≦10−0.5Dで表
わされる充電時間以内に充電を終了する、鉛蓄電池の充
電方法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アンチモンを含まない
鉛合金格子を用いた鉛蓄電池の充電方法に関し、さらに
詳しくは、交互に充放電して用いる電池の充電方法に関
するものである。
鉛合金格子を用いた鉛蓄電池の充電方法に関し、さらに
詳しくは、交互に充放電して用いる電池の充電方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】鉛蓄電池の極板格子には、従
来より主として鉛−アンチモン系合金が用いられている
が、補水等の保守が不要な、いわゆるメンテナンスフリ
ータイプの鉛蓄電池では、電解液の水の損失を防ぐため
に、通常、鉛−カルシウム合金などのアンチモンを含ま
ない鉛合金が用いられている。
来より主として鉛−アンチモン系合金が用いられている
が、補水等の保守が不要な、いわゆるメンテナンスフリ
ータイプの鉛蓄電池では、電解液の水の損失を防ぐため
に、通常、鉛−カルシウム合金などのアンチモンを含ま
ない鉛合金が用いられている。
【0003】ところが、この種の合金を用いた電池で
は、深い充放電を繰り返すと、放電中に正極板の格子と
活物質との界面に硫酸鉛の不働態層が形成されて早期に
容量が低下することがあり、特に、格子の桟の粗い正極
板を用いた電池ではその傾向が顕著である。したがっ
て、長寿命が要求される用途では、アンチモン合金を用
いた電池に比べてかなり格子桟間隔の細かい極板を用い
なければならない。ところが格子桟の太さを変えずに格
子桟間隔を細かくしようとすると、格子重量が重くなり
電池の重量エネルギー密度が減るという問題点が生じ、
また格子重量を変えずに格子桟間隔を細かくしようとす
ると、格子桟を細くしなければならず、格子の伸びが大
きくなって寿命が短くなるという問題点があった。
は、深い充放電を繰り返すと、放電中に正極板の格子と
活物質との界面に硫酸鉛の不働態層が形成されて早期に
容量が低下することがあり、特に、格子の桟の粗い正極
板を用いた電池ではその傾向が顕著である。したがっ
て、長寿命が要求される用途では、アンチモン合金を用
いた電池に比べてかなり格子桟間隔の細かい極板を用い
なければならない。ところが格子桟の太さを変えずに格
子桟間隔を細かくしようとすると、格子重量が重くなり
電池の重量エネルギー密度が減るという問題点が生じ、
また格子重量を変えずに格子桟間隔を細かくしようとす
ると、格子桟を細くしなければならず、格子の伸びが大
きくなって寿命が短くなるという問題点があった。
【0004】また、このような早期容量低下を防止する
手段として、従来より、アンチモン合金以外でなおかつ
格子と活物質との界面に不働態層が形成されにくい合金
組成について種々検討がなされているが、アンチモン合
金に匹敵するような合金は未だに開発されておらず、短
寿命の問題を克服するにはいたっていない。
手段として、従来より、アンチモン合金以外でなおかつ
格子と活物質との界面に不働態層が形成されにくい合金
組成について種々検討がなされているが、アンチモン合
金に匹敵するような合金は未だに開発されておらず、短
寿命の問題を克服するにはいたっていない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、アンチモン
を含まない正極格子の界面における不働態層生成の防止
方法について鋭意研究を重ねた結果、従来から検討され
てきた格子合金組成の改良によってではなく、格子が腐
食下におかれる条件を最適化すること、すなわち充電方
法を最適化することによって不働態層の生成を防ぎ、電
池の寿命性能を著しく向上させることができることを見
いだし、本発明に到達した。その要旨は、電池の正極格
子の桟の粗さ、すなわち有効直径に適した充電時間を選
択することにある。ここで有効直径とは正極格子桟の中
心線で囲まれた部分の面積を周の長さの4分の1で割っ
た値で、例えば図7に示す格子の場合には[2ab/
(a+b)]で表される。充電する電池の正極格子桟の
有効直径をDmm、充電時間をT時間として、T≦10
−0.5Dで表わされる充電時間以内に充電することに
ある。
を含まない正極格子の界面における不働態層生成の防止
方法について鋭意研究を重ねた結果、従来から検討され
てきた格子合金組成の改良によってではなく、格子が腐
食下におかれる条件を最適化すること、すなわち充電方
法を最適化することによって不働態層の生成を防ぎ、電
池の寿命性能を著しく向上させることができることを見
いだし、本発明に到達した。その要旨は、電池の正極格
子の桟の粗さ、すなわち有効直径に適した充電時間を選
択することにある。ここで有効直径とは正極格子桟の中
心線で囲まれた部分の面積を周の長さの4分の1で割っ
た値で、例えば図7に示す格子の場合には[2ab/
(a+b)]で表される。充電する電池の正極格子桟の
有効直径をDmm、充電時間をT時間として、T≦10
−0.5Dで表わされる充電時間以内に充電することに
ある。
【0006】アンチモンを含まない鉛合金格子を用いた
正極板の格子と活物質の界面に硫酸鉛の不働態層が形成
される原因は、格子腐食層が活物質に比べて反応性が高
く、放電時に活物質が充分放電される前に腐食層が放電
されることによるものである。一方、アンチモン合金格
子の腐食層は、活物質に比べて放電しにくく安定であ
る。このような腐食層の反応性の違いは腐食層の組成や
構造の違いによって生ずるものと考えられる。
正極板の格子と活物質の界面に硫酸鉛の不働態層が形成
される原因は、格子腐食層が活物質に比べて反応性が高
く、放電時に活物質が充分放電される前に腐食層が放電
されることによるものである。一方、アンチモン合金格
子の腐食層は、活物質に比べて放電しにくく安定であ
る。このような腐食層の反応性の違いは腐食層の組成や
構造の違いによって生ずるものと考えられる。
【0007】腐食層の組成や構造は合金の組成や結晶構
造によって異なるが、それ以外に、格子界面の電位、電
流密度、水素イオン濃度(pH)などの、格子が腐食下
におかれる条件や、その腐食条件下におかれる時間とい
った電気化学的な条件によっても大きく変化する。
造によって異なるが、それ以外に、格子界面の電位、電
流密度、水素イオン濃度(pH)などの、格子が腐食下
におかれる条件や、その腐食条件下におかれる時間とい
った電気化学的な条件によっても大きく変化する。
【0008】本発明者は、このような腐食層が形成され
る条件に着目し、研究を重ねた結果、腐食層の反応性に
は、格子界面の電流密度と密接に関係している格子の有
効直径と、格子界面が高い電位にさらされている時間、
すなわち充電時間が大きく影響しており、ある一定の有
効直径の正極格子を用いた電池では、一定時間以上高い
電位にさらされると反応性に富んだ腐食層が形成される
ことを見いだした。
る条件に着目し、研究を重ねた結果、腐食層の反応性に
は、格子界面の電流密度と密接に関係している格子の有
効直径と、格子界面が高い電位にさらされている時間、
すなわち充電時間が大きく影響しており、ある一定の有
効直径の正極格子を用いた電池では、一定時間以上高い
電位にさらされると反応性に富んだ腐食層が形成される
ことを見いだした。
【0009】本発明は、この研究結果をふまえ、反応性
が高い腐食層の形成を防止する充電条件を正極格子の有
効直径との関係において詳細に検討して、その最適値を
見いだしたものである。本発明になる充電方法を用い
て、反応性に富んだ腐食層が形成される前に充電を終了
することによって、不働態層の生成を防ぎ、電池の寿命
性能を著しく向上させることが可能となる。その詳細に
ついて、以下に実施例を用いて説明する。
が高い腐食層の形成を防止する充電条件を正極格子の有
効直径との関係において詳細に検討して、その最適値を
見いだしたものである。本発明になる充電方法を用い
て、反応性に富んだ腐食層が形成される前に充電を終了
することによって、不働態層の生成を防ぎ、電池の寿命
性能を著しく向上させることが可能となる。その詳細に
ついて、以下に実施例を用いて説明する。
【0010】
(実施例1)有効直径10mm(D=10)の鉛−0.
1%カルシウム合金格子に活物質を充填した正極板と負
極板とを微細ガラス繊維セパレータを介し交互に積層し
て極板群を形成し、硫酸を吸収、保持させて、2V−6
Ahの密閉形鉛蓄電池を作製した。
1%カルシウム合金格子に活物質を充填した正極板と負
極板とを微細ガラス繊維セパレータを介し交互に積層し
て極板群を形成し、硫酸を吸収、保持させて、2V−6
Ahの密閉形鉛蓄電池を作製した。
【0011】この電池を用いて、室温(25℃)中にて
種々の充電条件で充放電サイクル寿命試験を行った。放
電は、2Aで1.65Vまでとし、充電は定電流−定電
圧方式(3A−2.4V)とした。本発明になる充電方
法(T≦10−0.5D=5)の実施例として充電時間
(T)を3、4、5時間とした場合、また比較例として
充電時間(T)を6、8、10時間とした場合について
試験を行った結果を図1に示す。この結果から明らかな
ように、本発明になる充電方法、すなわち充電時間を5
時間以内とした場合には良好な容量推移を示すが、5時
間を超えて充電した場合には充電時間を長くするほど容
量低下が激しくなることがわかる。
種々の充電条件で充放電サイクル寿命試験を行った。放
電は、2Aで1.65Vまでとし、充電は定電流−定電
圧方式(3A−2.4V)とした。本発明になる充電方
法(T≦10−0.5D=5)の実施例として充電時間
(T)を3、4、5時間とした場合、また比較例として
充電時間(T)を6、8、10時間とした場合について
試験を行った結果を図1に示す。この結果から明らかな
ように、本発明になる充電方法、すなわち充電時間を5
時間以内とした場合には良好な容量推移を示すが、5時
間を超えて充電した場合には充電時間を長くするほど容
量低下が激しくなることがわかる。
【0012】容量低下の原因を明らかにするため、5時
間を超えて充電した電池について容量が初期の50%と
なった時点で電池を解体調査したところ、正極板の格子
と活物質との界面に不働態層が形成されていることが確
認された。また、充電時間を5時間以内としたものにつ
いては、500サイクルの時点で電池を解体調査した
が、不働態層の形成はみられなかった。
間を超えて充電した電池について容量が初期の50%と
なった時点で電池を解体調査したところ、正極板の格子
と活物質との界面に不働態層が形成されていることが確
認された。また、充電時間を5時間以内としたものにつ
いては、500サイクルの時点で電池を解体調査した
が、不働態層の形成はみられなかった。
【0013】なお、充電時間を3時間としたものについ
ては、初期から容量が低めに推移しているが、これは電
池が満充電されていないことを示しており、必要に応じ
て補充電を行なえば容量は回復し、寿命性能上特に問題
はないものである。 (実施例2)実施例1と同様の試験を充電電圧を2.5
V、2.3Vとした場合についても実施した。充電電圧
を2.5Vとした場合の結果を図2に、2.3Vとした
場合の結果を図3に示す。この結果から明らかなよう
に、いずれの充電電圧でも、充電時間(T)を5時間以
内とした場合には良好な容量推移を示しているが、5時
間を超えて充電した場合には充電時間を長くするほど容
量低下が激しくなることがわかる。 (実施例3)実施例1、2の場合と同じ有効直径10m
mの正極格子を用いた電池を用いて、電流、時間を変え
た充電条件で同様のサイクル寿命試験を行った。なお、
充電方式は定電流−定電圧方式とし、いずれもほぼ満充
電になるように充電条件を設定した。試験の結果を図4
に示す。
ては、初期から容量が低めに推移しているが、これは電
池が満充電されていないことを示しており、必要に応じ
て補充電を行なえば容量は回復し、寿命性能上特に問題
はないものである。 (実施例2)実施例1と同様の試験を充電電圧を2.5
V、2.3Vとした場合についても実施した。充電電圧
を2.5Vとした場合の結果を図2に、2.3Vとした
場合の結果を図3に示す。この結果から明らかなよう
に、いずれの充電電圧でも、充電時間(T)を5時間以
内とした場合には良好な容量推移を示しているが、5時
間を超えて充電した場合には充電時間を長くするほど容
量低下が激しくなることがわかる。 (実施例3)実施例1、2の場合と同じ有効直径10m
mの正極格子を用いた電池を用いて、電流、時間を変え
た充電条件で同様のサイクル寿命試験を行った。なお、
充電方式は定電流−定電圧方式とし、いずれもほぼ満充
電になるように充電条件を設定した。試験の結果を図4
に示す。
【0014】なお、図4においてaは充電条件を10A
−2.4Vで2時間、bは5A−2.4Vで3時間、c
は3A−2.4Vで4時間、dは2A−2.4Vで5時
間、eは1.5A−2.4Vで6時間、fは1A−2.
4Vで8時間、gは0.8A−2.4Vで10時間とし
た場合である。
−2.4Vで2時間、bは5A−2.4Vで3時間、c
は3A−2.4Vで4時間、dは2A−2.4Vで5時
間、eは1.5A−2.4Vで6時間、fは1A−2.
4Vで8時間、gは0.8A−2.4Vで10時間とし
た場合である。
【0015】この結果から明らかなように、充電電流を
大きくして充電時間を短くするほど寿命性能が大きく向
上し、特に充電時間を5時間以内とした場合には良好な
容量推移を示すことがわかる。 (実施例4)実施例1〜3に示した試験の温度条件を1
0〜40℃まで変えて行なった場合の試験結果を充電時
間と寿命サイクル数との関係としてまとめて図5に示
す。なお、ここで寿命サイクル数は、初期の容量の50
%を切った時点とした。この結果から明らかなように、
サイクル寿命性能は充電時間を短くするほど向上し、特
に充電時間を5時間以内とした場合には良好な容量推移
を示すことがわかる。 (実施例5)さらに、有効直径が8mm、12mm、1
4mm(D=8、12、14)の正極板を用いて電池を
製作し、種々の充電条件で実施例1〜4に示した試験と
同様のサイクル寿命試験を行った。試験結果を実施例4
の結果と合わせて図6に示す。試験結果から明らかなよ
うに、電池の正極格子の有効直径をDmm、充電時間を
T時間とすると、D=14のときT≦3、D=12のと
きT≦4、D=10のときT≦5、D=8のときT≦6
の条件で充電すれば、すなわち、有効直径Dmmの正極
格子を用いた電池を充電する場合に(10−0.5D)
時間以内に充電すれば、寿命性能が著しく向上すること
がわかる。
大きくして充電時間を短くするほど寿命性能が大きく向
上し、特に充電時間を5時間以内とした場合には良好な
容量推移を示すことがわかる。 (実施例4)実施例1〜3に示した試験の温度条件を1
0〜40℃まで変えて行なった場合の試験結果を充電時
間と寿命サイクル数との関係としてまとめて図5に示
す。なお、ここで寿命サイクル数は、初期の容量の50
%を切った時点とした。この結果から明らかなように、
サイクル寿命性能は充電時間を短くするほど向上し、特
に充電時間を5時間以内とした場合には良好な容量推移
を示すことがわかる。 (実施例5)さらに、有効直径が8mm、12mm、1
4mm(D=8、12、14)の正極板を用いて電池を
製作し、種々の充電条件で実施例1〜4に示した試験と
同様のサイクル寿命試験を行った。試験結果を実施例4
の結果と合わせて図6に示す。試験結果から明らかなよ
うに、電池の正極格子の有効直径をDmm、充電時間を
T時間とすると、D=14のときT≦3、D=12のと
きT≦4、D=10のときT≦5、D=8のときT≦6
の条件で充電すれば、すなわち、有効直径Dmmの正極
格子を用いた電池を充電する場合に(10−0.5D)
時間以内に充電すれば、寿命性能が著しく向上すること
がわかる。
【0016】さらに、格子の有効直径が一様でない格子
ではその相加平均、すなわち平均有効直径を有効直径の
代表値として用いて本発明になる充電方法によって充電
を行なえば同様の効果を得ることができた。
ではその相加平均、すなわち平均有効直径を有効直径の
代表値として用いて本発明になる充電方法によって充電
を行なえば同様の効果を得ることができた。
【0017】なお、実施例では充電方式として定電流−
定電圧方式を用いたが、定電流−定電圧−定電流方式、
段別定電流方式、準定電圧方式など、他の充電方式を用
いた場合でも、本発明になる充電方法によって充電を行
なえば同様の効果を得ることができる。
定電圧方式を用いたが、定電流−定電圧−定電流方式、
段別定電流方式、準定電圧方式など、他の充電方式を用
いた場合でも、本発明になる充電方法によって充電を行
なえば同様の効果を得ることができる。
【0018】
【発明の効果】本発明になる充電方法を用いることによ
り、アンチモンを含まない鉛合金格子を用いた電池の寿
命性能を著しく向上させることができる。さらに、本発
明により、従来短寿命で実用にならなかった高性能の電
池を用いることも可能となって、その工業的価値は非常
に大きい。
り、アンチモンを含まない鉛合金格子を用いた電池の寿
命性能を著しく向上させることができる。さらに、本発
明により、従来短寿命で実用にならなかった高性能の電
池を用いることも可能となって、その工業的価値は非常
に大きい。
【図1】実施例1の寿命試験結果を示す図
【図2】実施例2において充電電圧を2.5Vとしたと
きの寿命試験結果を示す図
きの寿命試験結果を示す図
【図3】実施例2において充電電圧を2.3Vとしたと
きの寿命試験結果を示す図
きの寿命試験結果を示す図
【図4】実施例3の寿命試験結果を示す図
【図5】充電時間と寿命サイクル数との関係を示す図
【図6】格子有効直径の異なる極板における充電時間と
寿命サイクル数との関係を示す図
寿命サイクル数との関係を示す図
【図7】格子の有効直径を説明するための図
Claims (1)
- 【請求項1】 実質的にアンチモンを含まない鉛合金格
子を用いた、正極格子桟の有効直径が16mm以下の鉛
蓄電池を充電する方法であって、充電する電池の正極格
子桟の有効直径をD(mm)、充電開始から充電終了ま
での時間(充電時間)をT(時間)として、T≦10−
0.5Dで表わされる充電時間以内に充電を終了するこ
とを特徴とする鉛蓄電池の充電方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6191743A JPH0837029A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 鉛蓄電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6191743A JPH0837029A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 鉛蓄電池の充電方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0837029A true JPH0837029A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=16279767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6191743A Withdrawn JPH0837029A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 鉛蓄電池の充電方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0837029A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109216811A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-01-15 | 天能电池集团有限公司 | 一种铅蓄电池的内化成工艺 |
-
1994
- 1994-07-21 JP JP6191743A patent/JPH0837029A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109216811A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-01-15 | 天能电池集团有限公司 | 一种铅蓄电池的内化成工艺 |
CN109216811B (zh) * | 2018-09-11 | 2020-04-10 | 天能电池集团股份有限公司 | 一种铅蓄电池的内化成工艺 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040206 |