JPH0372189B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0372189B2 JPH0372189B2 JP57180425A JP18042582A JPH0372189B2 JP H0372189 B2 JPH0372189 B2 JP H0372189B2 JP 57180425 A JP57180425 A JP 57180425A JP 18042582 A JP18042582 A JP 18042582A JP H0372189 B2 JPH0372189 B2 JP H0372189B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- electrolyte
- valve
- pressure
- outflow
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
- H01M50/73—Electrolyte stirring by the action of gas on or in the electrolyte
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鉛蓄電池の改良に関するもので、その
目的とするところは、十分なガス発生が起こらな
い充電方式で使用される鉛蓄電池において生じる
電池内部の電解液濃度の不均一化を除くことによ
り、鉛蓄電池の長寿命化と充電効率の向上とを計
ることにある。
目的とするところは、十分なガス発生が起こらな
い充電方式で使用される鉛蓄電池において生じる
電池内部の電解液濃度の不均一化を除くことによ
り、鉛蓄電池の長寿命化と充電効率の向上とを計
ることにある。
一般にサイクルサービス用鉛蓄電池の使用にお
いて、その放電電気量は日々変化し、充電すべき
電気量も定まらないため、電圧制御法により充電
される。充電電圧が高すぎると過充電電気量が増
え、エネルギー損失が大きくなり、また電池の劣
化も加速される。一方、充電電圧が低すぎる場合
には電池が十分にガス発生しないので、電解液が
撹拌されず、電池上部の電解液濃度が薄くなり、
逆に下部では高濃度となる。この様な電解液濃度
の不均一化は、充電効率を低下させ、しかも放電
容量の低下を招く。またこの様な状態で充放電が
繰り返されると、電池内の電解液濃度の不均一化
がますます加速され、電池の早期容量低下を引起
こすことになる。
いて、その放電電気量は日々変化し、充電すべき
電気量も定まらないため、電圧制御法により充電
される。充電電圧が高すぎると過充電電気量が増
え、エネルギー損失が大きくなり、また電池の劣
化も加速される。一方、充電電圧が低すぎる場合
には電池が十分にガス発生しないので、電解液が
撹拌されず、電池上部の電解液濃度が薄くなり、
逆に下部では高濃度となる。この様な電解液濃度
の不均一化は、充電効率を低下させ、しかも放電
容量の低下を招く。またこの様な状態で充放電が
繰り返されると、電池内の電解液濃度の不均一化
がますます加速され、電池の早期容量低下を引起
こすことになる。
電池の充電量は使用される環境温度によつても
著しく影響され、20〜40℃の温度範囲で適正な充
電が行なえる電圧でも、寒冷地や冬期の使用では
ガス発生量が減少し、電解液濃度が不均一化して
電池の容量低下を招く。
著しく影響され、20〜40℃の温度範囲で適正な充
電が行なえる電圧でも、寒冷地や冬期の使用では
ガス発生量が減少し、電解液濃度が不均一化して
電池の容量低下を招く。
これらの問題を解決し、電池を著しく過充電す
ることなくしかも早期の容量低下を防ぐため、外
部から空気を送り込んで電解液を撹拌する方法が
知られている。この様にすれば電解液濃度の不均
一化を防止でき、良好な電池容量の推移が得られ
るが、以下の欠点がある。すなわち、 (1)電池への送風装置を必要とする。(2)全ての電池
を送風管で接続する必要がある。そして(3)送風装
置を作動させるためのエネルギーを必要とする。
ることなくしかも早期の容量低下を防ぐため、外
部から空気を送り込んで電解液を撹拌する方法が
知られている。この様にすれば電解液濃度の不均
一化を防止でき、良好な電池容量の推移が得られ
るが、以下の欠点がある。すなわち、 (1)電池への送風装置を必要とする。(2)全ての電池
を送風管で接続する必要がある。そして(3)送風装
置を作動させるためのエネルギーを必要とする。
本発明は電池内で発生する少量のガスによる電
池の内圧上昇を利用するもので、この少量のガス
により効率的に電解液を撹拌する装置を鉛蓄電池
に取り付けることを特徴とするものである。
池の内圧上昇を利用するもので、この少量のガス
により効率的に電解液を撹拌する装置を鉛蓄電池
に取り付けることを特徴とするものである。
以下、図面を用いて本発明を具体的に説明す
る。第１図は本発明による電解液撹拌装置を備え
た鉛蓄電池の構造を示すもので、１は電槽、２は
極板群、３は電解液である。４は、液撹拌装置を
構成する容器で、電池内底部付近まで達する筒状
部５と電池内上部に位置する液だめ室６、及び開
口部７を電解液面の上部に有する電解液流出部８
とから構成されている。また、筒状部５の先端開
口部９には電解液流入弁１０を備え、流出部８に
は流出弁１１を備えている。さらに、容器４の筒
状部５の極板群２と電槽１の内壁との間に挿入さ
れ、その先端が電池内底部付近にくるように配置
しておく。１２は液だめ室６の空間部である。前
記流入弁１０は、電解液３が容器４内に流入する
場合にのみ開き、流出弁１１は電解液が容器４外
へ流出する場合にのみに開く、それぞれ逆流防止
弁である。また、電池上部には別に排気弁１３が
取り付けられているが、この弁は従来の密閉式鉛
蓄電池に使用されている構成のもので、電池内圧
が一定の気圧以上になると開放し、大気圧付近に
まで戻ると再び閉じる働きを有する。
る。第１図は本発明による電解液撹拌装置を備え
た鉛蓄電池の構造を示すもので、１は電槽、２は
極板群、３は電解液である。４は、液撹拌装置を
構成する容器で、電池内底部付近まで達する筒状
部５と電池内上部に位置する液だめ室６、及び開
口部７を電解液面の上部に有する電解液流出部８
とから構成されている。また、筒状部５の先端開
口部９には電解液流入弁１０を備え、流出部８に
は流出弁１１を備えている。さらに、容器４の筒
状部５の極板群２と電槽１の内壁との間に挿入さ
れ、その先端が電池内底部付近にくるように配置
しておく。１２は液だめ室６の空間部である。前
記流入弁１０は、電解液３が容器４内に流入する
場合にのみ開き、流出弁１１は電解液が容器４外
へ流出する場合にのみに開く、それぞれ逆流防止
弁である。また、電池上部には別に排気弁１３が
取り付けられているが、この弁は従来の密閉式鉛
蓄電池に使用されている構成のもので、電池内圧
が一定の気圧以上になると開放し、大気圧付近に
まで戻ると再び閉じる働きを有する。
次にこの装置の作動原理を説明する。今、電池
内圧が弁１３の開放弁圧以下で弁１３が閉じた状
態であるとする。このとき、容器４内圧と電池内
圧とがバランスする液面レベルに保たれている。
しかし、電池からガスが発生し出すと電池内圧は
発生ガスのため徐々に高くなり、容器４内と電池
内とで圧力差が生じるので、容器４内の気圧と電
池内圧が等しくなるまで、流入弁１０を通つて下
部の電解液が容器４内に流れ込む。この様な電解
液の流入は、排気弁１３が開放するまで、即ち電
池内圧が一定の気圧以上になるまで続き、容器４
内の空間部容積の（１−初期の電池内圧／弁１３
の開放弁圧）分が電解液で満たされることにな
る。さらに充電によつてガスが発生し続けて、電
池内圧が排気弁１３の開放弁圧を越えると、排気
弁１３が開き、電池の内圧が大気圧に戻ると共に
排気弁１３は閉じる。このとき、容器４内の気圧
は大気圧より高くなつたままであり、流入弁１０
は自動的に閉じるので、容器４内の電解液は流出
弁１１を通して開口部７より電池内の上部に流出
する。一旦閉じた排気弁は、電池内圧が一定気圧
以上になるまで開くことはない。この動作の繰返
しにより、電池下部の高濃度電解液が効率よく電
池上部に運ばれ、電解液濃度の不均一化を防止す
ることができる。
内圧が弁１３の開放弁圧以下で弁１３が閉じた状
態であるとする。このとき、容器４内圧と電池内
圧とがバランスする液面レベルに保たれている。
しかし、電池からガスが発生し出すと電池内圧は
発生ガスのため徐々に高くなり、容器４内と電池
内とで圧力差が生じるので、容器４内の気圧と電
池内圧が等しくなるまで、流入弁１０を通つて下
部の電解液が容器４内に流れ込む。この様な電解
液の流入は、排気弁１３が開放するまで、即ち電
池内圧が一定の気圧以上になるまで続き、容器４
内の空間部容積の（１−初期の電池内圧／弁１３
の開放弁圧）分が電解液で満たされることにな
る。さらに充電によつてガスが発生し続けて、電
池内圧が排気弁１３の開放弁圧を越えると、排気
弁１３が開き、電池の内圧が大気圧に戻ると共に
排気弁１３は閉じる。このとき、容器４内の気圧
は大気圧より高くなつたままであり、流入弁１０
は自動的に閉じるので、容器４内の電解液は流出
弁１１を通して開口部７より電池内の上部に流出
する。一旦閉じた排気弁は、電池内圧が一定気圧
以上になるまで開くことはない。この動作の繰返
しにより、電池下部の高濃度電解液が効率よく電
池上部に運ばれ、電解液濃度の不均一化を防止す
ることができる。
次に本発明の一実施例について詳述する。
容量330Ah（8hR）、高さ約50cmの電気車用鉛蓄
電池に第１図に示した電解液撹拌装置を取り付
け、環境温度を５℃に設定し、8hR電流で完全放
電し、2.40Vの定電圧で５時間充電をするという
充放電サイクルを行なつた（電池記号Ａ）。ここ
で排気弁の開放弁圧はゲージ圧で１気圧とした。
なお比較のため、液撹拌装置を取り付けていない
従来の電池（記号Ｂ）、およびプラスチツクパイ
プを電池内に挿入し、充電中、外部からコンプレ
ツサーで空気を400c.c.／minの速度で送り込んで
液撹拌した電池（記号Ｃ）についても試験した。
これらの電池のサイクル中の充電量は、いずれも
前回放電量の102.6〜105.0％の範囲内であつた。
またこれらの電池の電解液比重および放電時間の
充放電サイクル中の推移を第２図に示す。液撹拌
装置を取り付けていない従来型の電池Ｂでは、次
第に電解液濃度が不均一となり、電池上部の電解
液比重は充放電25サイクルで1.11にまで低下し
た。
電池に第１図に示した電解液撹拌装置を取り付
け、環境温度を５℃に設定し、8hR電流で完全放
電し、2.40Vの定電圧で５時間充電をするという
充放電サイクルを行なつた（電池記号Ａ）。ここ
で排気弁の開放弁圧はゲージ圧で１気圧とした。
なお比較のため、液撹拌装置を取り付けていない
従来の電池（記号Ｂ）、およびプラスチツクパイ
プを電池内に挿入し、充電中、外部からコンプレ
ツサーで空気を400c.c.／minの速度で送り込んで
液撹拌した電池（記号Ｃ）についても試験した。
これらの電池のサイクル中の充電量は、いずれも
前回放電量の102.6〜105.0％の範囲内であつた。
またこれらの電池の電解液比重および放電時間の
充放電サイクル中の推移を第２図に示す。液撹拌
装置を取り付けていない従来型の電池Ｂでは、次
第に電解液濃度が不均一となり、電池上部の電解
液比重は充放電25サイクルで1.11にまで低下し
た。
また放電時間も充放電サイクルにより著しく減
少し、25サイクルで初期容量の約1/3に低下した。
少し、25サイクルで初期容量の約1/3に低下した。
これに対し本発明による液撹拌装置を取り付け
た鉛蓄電池Ａでは、充放電を50回繰返しても、電
池上部の電解液比重の低下は約0.02であり、容量
低下も数％と、外部から空気を送風して液撹拌し
た場合とほとんど同程度の効果が得られた。
た鉛蓄電池Ａでは、充放電を50回繰返しても、電
池上部の電解液比重の低下は約0.02であり、容量
低下も数％と、外部から空気を送風して液撹拌し
た場合とほとんど同程度の効果が得られた。
本試験電池の電解液量は4.6であり、一方こ
の充放電での平均過充電量4.0％によるガス発生
量は8.3となり、この撹拌装置の効率が100％と
すれば全電解液量の1.8倍の量が１回の充電中に
電池下部から上部に運ばれることになり、このこ
とから見ても、第２図に示した良好な撹拌効果は
十分納得できるものである。なお、本実施例で
は、排気弁の開放弁圧はゲージ圧で１気圧とした
が、排気弁の開放弁圧は原理的には、大気圧以上
であればよい。しかし、電池内圧がゲージ圧３
Kg／cm2以上になると、電槽やその他の部品の強度
の面で問題が生じ、またゲージ圧0.5Kg／cm2以下
では圧力ロスなどにより液の循環効率が悪くなる
ので、排気弁の開放圧力は0.5Kg／cm2〜３Kg／cm2
程度が好ましい。
の充放電での平均過充電量4.0％によるガス発生
量は8.3となり、この撹拌装置の効率が100％と
すれば全電解液量の1.8倍の量が１回の充電中に
電池下部から上部に運ばれることになり、このこ
とから見ても、第２図に示した良好な撹拌効果は
十分納得できるものである。なお、本実施例で
は、排気弁の開放弁圧はゲージ圧で１気圧とした
が、排気弁の開放弁圧は原理的には、大気圧以上
であればよい。しかし、電池内圧がゲージ圧３
Kg／cm2以上になると、電槽やその他の部品の強度
の面で問題が生じ、またゲージ圧0.5Kg／cm2以下
では圧力ロスなどにより液の循環効率が悪くなる
ので、排気弁の開放圧力は0.5Kg／cm2〜３Kg／cm2
程度が好ましい。
以上詳述したように、本発明によれば簡単な液
撹拌装置を取り付けるだけで、鉛蓄電池から発生
する少量のガスにより効率的に液が撹拌され、電
解液濃度の電池内での不均一化による容量低下を
防ぐことができる。また本発明では、外部の送風
装置やそれを作動させるエネルギーを必要とせ
ず、また各電池へ送風するための配管も不要とな
り、その工業的価値は大である。
撹拌装置を取り付けるだけで、鉛蓄電池から発生
する少量のガスにより効率的に液が撹拌され、電
解液濃度の電池内での不均一化による容量低下を
防ぐことができる。また本発明では、外部の送風
装置やそれを作動させるエネルギーを必要とせ
ず、また各電池へ送風するための配管も不要とな
り、その工業的価値は大である。
第１図は本発明による液撹拌装置を取り付けた
鉛蓄電池の一実施例の構造を示す概略断面図、第
２図は本発明品と従来品の電解液比重および放電
時間の充放電サイクル中の推移を示す特性図であ
る。 １……電槽、２……極板群、３……電解液、４
……容器、５……筒状部、６……液だめ室、８…
…流出部、１０……流入弁、１１……流出弁、１
３……排気弁。
鉛蓄電池の一実施例の構造を示す概略断面図、第
２図は本発明品と従来品の電解液比重および放電
時間の充放電サイクル中の推移を示す特性図であ
る。 １……電槽、２……極板群、３……電解液、４
……容器、５……筒状部、６……液だめ室、８…
…流出部、１０……流入弁、１１……流出弁、１
３……排気弁。
Claims (1)
- １ 電池内上部に位置する液だめ室と、上部が液
だめ室と連通し下部が電池内底部付近まで達し先
端部が開口した筒状部と、液だめ室の下部と連通
し電解液面の上部に開口部を有する電解液流出部
とから構成される容器を電池内に設け、また、前
記筒状部には電解液流入弁を備え、前記流出部に
は電解液流出弁を備え、さらに、前記筒状部は極
板群と電槽内壁との間に挿入配置され、かつ電池
内圧が大気圧以上の一定気圧になるまで開放しな
い排気弁を電池上部に備えることを特徴とする液
撹拌装置を備えた鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57180425A JPS5971257A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 液撹「はん」装置を備えた鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57180425A JPS5971257A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 液撹「はん」装置を備えた鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5971257A JPS5971257A (ja) | 1984-04-21 |
| JPH0372189B2 true JPH0372189B2 (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=16083027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57180425A Granted JPS5971257A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 液撹「はん」装置を備えた鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5971257A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6136961U (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-07 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用二次電池 |
-
1982
- 1982-10-13 JP JP57180425A patent/JPS5971257A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5971257A (ja) | 1984-04-21 |
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