JPH0472358B2 - - Google Patents
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- JPH0472358B2 JPH0472358B2 JP61147069A JP14706986A JPH0472358B2 JP H0472358 B2 JPH0472358 B2 JP H0472358B2 JP 61147069 A JP61147069 A JP 61147069A JP 14706986 A JP14706986 A JP 14706986A JP H0472358 B2 JPH0472358 B2 JP H0472358B2
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- JP
- Japan
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- battery
- sodium
- sulfur
- discharging
- pulsation
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
-
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ナトリウム−硫黄電池の異常の有無
を診断する方法に係り、特に、最終的な破損に達
する以前において損耗の進行状態を把握して最終
破損の近いことを予知し得る方法に関するもので
ある。
を診断する方法に係り、特に、最終的な破損に達
する以前において損耗の進行状態を把握して最終
破損の近いことを予知し得る方法に関するもので
ある。
ナトリウム−硫黄電池（以下、Na／Ｓ電池と
略記することあり）はナトリウムイオンのみを通
過させる電解質管を境界として、一方に陰極活物
質である溶融ナトリウム、他方に陽極活物質であ
る溶融硫黄を配し、300〜350℃程度の温度で充放
電を行なう高温作動形の二次電池である。充放電
にともなう電池反応は次式のようになつている。
略記することあり）はナトリウムイオンのみを通
過させる電解質管を境界として、一方に陰極活物
質である溶融ナトリウム、他方に陽極活物質であ
る溶融硫黄を配し、300〜350℃程度の温度で充放
電を行なう高温作動形の二次電池である。充放電
にともなう電池反応は次式のようになつている。
2Na＋xS放電
――→
←――
充電Na2Sx（ｘ３）
すなわち、放電時には、ナトリウムは電子を遊
離してナトリウムイオンとなり、電解質管隔壁を
透過して硫黄と反応し、多硫化ナトリウム
Na2Sxなる放電生成物を生成する。また、充電
時には、電池電圧以上の送電圧を印加することに
より、前記放電時とは逆の過程になる。
離してナトリウムイオンとなり、電解質管隔壁を
透過して硫黄と反応し、多硫化ナトリウム
Na2Sxなる放電生成物を生成する。また、充電
時には、電池電圧以上の送電圧を印加することに
より、前記放電時とは逆の過程になる。
このNa／Ｓ電池の具体的な構造として、従来、
第２図に示すものが知られている。すなわち、β
アルミナ等からなる袋筒状の電解質管１は円筒状
に形成された金属製の陽極容器（外部電極）２の
中に、一定の間隙を保持させて同軸に挿入配置さ
れている。電解質管接合部３は電解質管１の上部
開口部であり、α−アルミナ等からなる絶縁材４
にガラス半田等の接続部材５にて片持梁式に固定
されている。なお、この絶縁体４を介し他方には
陰極容器６が対向して電池本体を構成している。
第２図に示すものが知られている。すなわち、β
アルミナ等からなる袋筒状の電解質管１は円筒状
に形成された金属製の陽極容器（外部電極）２の
中に、一定の間隙を保持させて同軸に挿入配置さ
れている。電解質管接合部３は電解質管１の上部
開口部であり、α−アルミナ等からなる絶縁材４
にガラス半田等の接続部材５にて片持梁式に固定
されている。なお、この絶縁体４を介し他方には
陰極容器６が対向して電池本体を構成している。
電解質管１と陰極容器６とにより密封された空
間部には、陰極活物質としてのナトリウムと、多
孔質の金属繊維とが充填されており、これらによ
つて陰極７が形成されている。
間部には、陰極活物質としてのナトリウムと、多
孔質の金属繊維とが充填されており、これらによ
つて陰極７が形成されている。
一方、電解質管１と陽極容器２とにより密封形
成される空間部には、陽極活物質としての硫黄が
含浸された多孔質のカーボンが充填されており、
これらによつて陽極８が形成されている。なお、
前記陰極７に充填された金属繊維は、電解質管１
が破壊したときに発生するナトリウムと硫黄の急
激な発熱反応を防止するためのナトリウム保持材
としての機能を有している。また、前記陽極８内
に充填されたカーボンは、硫黄に電子電導性を付
与させるためのものである。
成される空間部には、陽極活物質としての硫黄が
含浸された多孔質のカーボンが充填されており、
これらによつて陽極８が形成されている。なお、
前記陰極７に充填された金属繊維は、電解質管１
が破壊したときに発生するナトリウムと硫黄の急
激な発熱反応を防止するためのナトリウム保持材
としての機能を有している。また、前記陽極８内
に充填されたカーボンは、硫黄に電子電導性を付
与させるためのものである。
この様にして構成されたNa／Ｓ電池において、
電池反応を容易ならしめるにはナトリウムイオン
が透過する電解質管１の隔壁の肉厚は薄い方が有
利である。
電池反応を容易ならしめるにはナトリウムイオン
が透過する電解質管１の隔壁の肉厚は薄い方が有
利である。
しかしながら、前述のようにして充放電を繰返
し実施してゆく段階において、電解質管１の微小
クラツクが進展し破壊することにより、ナトリウ
ムと硫黄とが直接反応し、電池としての機能を維
持できなくなるという現象が発生する。
し実施してゆく段階において、電解質管１の微小
クラツクが進展し破壊することにより、ナトリウ
ムと硫黄とが直接反応し、電池としての機能を維
持できなくなるという現象が発生する。
元来、ナトリウム−硫黄電池は、電力貯蔵用に
多数の電池を接合するものであり、ナトリウム−
硫黄電池の破壊により電力供給、貯蔵ができなく
なるということは、社会的に与える影響も大き
い。
多数の電池を接合するものであり、ナトリウム−
硫黄電池の破壊により電力供給、貯蔵ができなく
なるということは、社会的に与える影響も大き
い。
Na／Ｓ電池に関する最新の技術として、特開
昭47−28431が公知であるが、上記の公知技術に
おいては異常の診断に関しては別段の開示が為さ
れていない。
昭47−28431が公知であるが、上記の公知技術に
おいては異常の診断に関しては別段の開示が為さ
れていない。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、
Na／Ｓ電池が充、放電を繰返して損耗した際、
最終的な破損に至る前に、予知的に異常を発見し
得る診断方法を提供することを目的とする。
Na／Ｓ電池が充、放電を繰返して損耗した際、
最終的な破損に至る前に、予知的に異常を発見し
得る診断方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、Na／Ｓ電池が損耗して最終的
な破損時期に近づいた場合、どのような兆候を示
すかについて研究し、外部から観測し得るあらゆ
るデータを測定・解析した。その結果、次のよう
な現象を発見した。
な破損時期に近づいた場合、どのような兆候を示
すかについて研究し、外部から観測し得るあらゆ
るデータを測定・解析した。その結果、次のよう
な現象を発見した。
ナトリウム−硫黄電池を充放電させると、動作
電圧に微少なゆらぎが観測されることがある。
電圧に微少なゆらぎが観測されることがある。
長期間にわたつて膨大なデータを解析した結果
上記のゆらぎ（即ち、電圧の脈動）は、Na／Ｓ
電池が損耗して、最終的な破損に達する直前に発
生するものであることが確認された。
上記のゆらぎ（即ち、電圧の脈動）は、Na／Ｓ
電池が損耗して、最終的な破損に達する直前に発
生するものであることが確認された。
このゆらぎは電解質管１の劣化・破損と関係が
あると思われるため、電池の作動状態に対応させ
て詳細に測定し、その特徴が調査した。
あると思われるため、電池の作動状態に対応させ
て詳細に測定し、その特徴が調査した。
第３図に測定装置の系統図を示し、第４図にｘ
−ｔレコーダで測定した大局的なゆらぎの発生状
況を、第５図に電磁オシロで測定した波形例を示
す。図より以下のことがわかる。
−ｔレコーダで測定した大局的なゆらぎの発生状
況を、第５図に電磁オシロで測定した波形例を示
す。図より以下のことがわかる。
(1) 電池破損前後サイクル項から作動電圧に微小
なゆらぎが観測され、電池破損に近づくほどそ
の振幅が大きくなり、かつその発生頻度も多く
なる。
なゆらぎが観測され、電池破損に近づくほどそ
の振幅が大きくなり、かつその発生頻度も多く
なる。
(2) 放電中にくらべ、充電中の方が顕著である。
また、電池破損前の開路中には、ほとんど観測
されない。
また、電池破損前の開路中には、ほとんど観測
されない。
(3) ゆらぎの波形はパルス状であり、典型的な波
形のパルス幅は約50ｍsecである。
形のパルス幅は約50ｍsecである。
(4) 電池破損後は開路状態でも電解質管１のクラ
ツクに起因すると考えられる電圧変動が生じ
る。また図示していないが、破損後の降温時
に、活物質の凝固点付近でさらに大きな電圧変
動が生じる。
ツクに起因すると考えられる電圧変動が生じ
る。また図示していないが、破損後の降温時
に、活物質の凝固点付近でさらに大きな電圧変
動が生じる。
現時点ではこれらが発生するメカニズムは不明
であるが、電解質管１の微小クラツクの進展と何
らかの関係があると考えられる。
であるが、電解質管１の微小クラツクの進展と何
らかの関係があると考えられる。
これらの現象を計測することにより、ナトリウ
ム硫黄電池の破損を容易に予知することができ
る。
ム硫黄電池の破損を容易に予知することができ
る。
上記の原理に基づいて前述の目的（予知的な異
常の診断）を達成するため、本発明の診断方法
は、陽極活物質として多孔質電気伝導性物質に浸
した溶融硫黄、若しくは多孔質電気伝導性物質に
浸した多硫化ナトリウムを用い、かつ、陰極活物
質としてナトリウムを用いたナトリウム−硫黄電
池の異常の有無を診断する方法において、該ナト
リウム−硫黄電池の充放電時における動作電圧を
観測し、電圧に微小な脈動が発生し、しかも、該
脈動が放電時よりも充電時に顕著であり、その上
充放電の繰返しによつて脈動の振幅及び脈動発生
頻度が増加した場合、電池に損耗を生じていて、
最終的な破損を近いものと判断する。
常の診断）を達成するため、本発明の診断方法
は、陽極活物質として多孔質電気伝導性物質に浸
した溶融硫黄、若しくは多孔質電気伝導性物質に
浸した多硫化ナトリウムを用い、かつ、陰極活物
質としてナトリウムを用いたナトリウム−硫黄電
池の異常の有無を診断する方法において、該ナト
リウム−硫黄電池の充放電時における動作電圧を
観測し、電圧に微小な脈動が発生し、しかも、該
脈動が放電時よりも充電時に顕著であり、その上
充放電の繰返しによつて脈動の振幅及び脈動発生
頻度が増加した場合、電池に損耗を生じていて、
最終的な破損を近いものと判断する。
このように観測してこのように判断することに
より、Na／Ｓ電池が最終的な破損を生じる以前
に（例えば充、放電サイクルで数えて数サイクル
前）予知することができ、事前に適切な対処をす
ることが可能となる。
より、Na／Ｓ電池が最終的な破損を生じる以前
に（例えば充、放電サイクルで数えて数サイクル
前）予知することができ、事前に適切な対処をす
ることが可能となる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明す
る。
る。
複数個のナトリウム−硫黄電池９を並列に接続
したサブモジユール１０を直列に接合し、温度を
一定に保つように温度計１１ヒータ１２と保温材
１３とを設置しモジユール１４を構成する。この
モジユール１４を直列に接続して、電力貯蔵シス
テムの単位１５を構成している。
したサブモジユール１０を直列に接合し、温度を
一定に保つように温度計１１ヒータ１２と保温材
１３とを設置しモジユール１４を構成する。この
モジユール１４を直列に接続して、電力貯蔵シス
テムの単位１５を構成している。
この内の最小の制御単位であるサブモジユール
１０の両端に電圧計１６を接続し、充放電実施時
の動作電圧の微小なゆらぎを観測することにより
電池破損、及び、その前兆を容易に発見できる。
１０の両端に電圧計１６を接続し、充放電実施時
の動作電圧の微小なゆらぎを観測することにより
電池破損、及び、その前兆を容易に発見できる。
これにより、多数のNa／Ｓ電池が破壊に至る
前に、該当するサブモジユール１０の交換及び修
理が可能となり、Na／Ｓ電池を用いた電力貯蔵
システム全体の信頼性向上に貢献し得る。
前に、該当するサブモジユール１０の交換及び修
理が可能となり、Na／Ｓ電池を用いた電力貯蔵
システム全体の信頼性向上に貢献し得る。
以上に詳述したように、本発明の方法によれば
Na／Ｓ電池が充放電を繰返して損耗した際、最
終的な破損に至る前に、予知的に異常を発見する
ことができるという優れた実用的効果を奏し、
Na／Ｓ電池を用いた電力貯蔵システムの信頼性
向上に貢献するところ多大である。
Na／Ｓ電池が充放電を繰返して損耗した際、最
終的な破損に至る前に、予知的に異常を発見する
ことができるという優れた実用的効果を奏し、
Na／Ｓ電池を用いた電力貯蔵システムの信頼性
向上に貢献するところ多大である。
第１図はNa／Ｓ電池を用いた電力貯蔵システ
ムの系統図、第２図はNa／Ｓ電池の断面図に部
分拡大図を付記した図、第３図は電圧脈動の測定
系統図、第４図は電圧の脈動を示す図表、第５図
は電圧脈動を示すオツシログラフ図表である。 １……電解質管、２……陽極容器、３……電解
質管接合部、４……絶縁材、６……陰極容器、７
……陰極、８……陽極、９……Na／Ｓ電池、１
０……サブモジユール。
ムの系統図、第２図はNa／Ｓ電池の断面図に部
分拡大図を付記した図、第３図は電圧脈動の測定
系統図、第４図は電圧の脈動を示す図表、第５図
は電圧脈動を示すオツシログラフ図表である。 １……電解質管、２……陽極容器、３……電解
質管接合部、４……絶縁材、６……陰極容器、７
……陰極、８……陽極、９……Na／Ｓ電池、１
０……サブモジユール。
Claims (1)
- １ 陽極活物質として多孔質電気伝導性物質に浸
した溶融硫黄及び多孔質電気伝導性物質に浸した
多硫化ナトリウムの少なくとも何れか一方を用
い、かつ、陰極活物質としてナトリウムを用いた
ナトリウム−硫黄電池の異常の有無を診断する方
法において、該ナトリウム−硫黄電池の充放電時
における動作電圧を観測し、電圧に微小な脈動が
発生し、しかも、該脈動が放電時よりも充電時に
顕著であり、その上充放電の繰返しによつて脈動
の振幅及び脈動発生頻度が増加した場合、電池に
損耗を生じていて、最終的な破損が近いものと判
断することを特徴とする、ナトリウム−硫黄電池
の異常診断方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61147069A JPS634570A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | ナトリウム−硫黄電池の異常診断方法 |
| US07/066,208 US4881026A (en) | 1986-06-25 | 1987-06-25 | Method and apparatus for diagnosing abnormal state of sodium (NA)--sulfur (S) cell |
| EP87109118A EP0251198B1 (en) | 1986-06-25 | 1987-06-25 | Apparatus for diagnosing abnormal state of sodium (na) - sulfur (s) cell |
| DE87109118T DE3785392T2 (de) | 1986-06-25 | 1987-06-25 | Vorrichtung zum Diagnostizieren eines anomalen Zustandes einer Natrium(Na)-Schwefel(S)-Zelle. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61147069A JPS634570A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | ナトリウム−硫黄電池の異常診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS634570A JPS634570A (ja) | 1988-01-09 |
| JPH0472358B2 true JPH0472358B2 (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=15421774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61147069A Granted JPS634570A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | ナトリウム−硫黄電池の異常診断方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4881026A (ja) |
| EP (1) | EP0251198B1 (ja) |
| JP (1) | JPS634570A (ja) |
| DE (1) | DE3785392T2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0609101B1 (en) * | 1993-01-29 | 2002-06-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Electric power accumulating apparatus and electric power system |
| WO1998042039A1 (fr) * | 1997-03-17 | 1998-09-24 | Hitachi, Ltd. | Accumulateur sodium-soufre |
| JPH1118322A (ja) * | 1997-06-24 | 1999-01-22 | Okamura Kenkyusho:Kk | ターンオン機能を持つ並列モニタ |
| JP3505124B2 (ja) * | 2000-03-28 | 2004-03-08 | 東京電力株式会社 | 非常用電源システム及びそのシステムに用いられる電池内の単電池故障有無を自動検出するシステム |
| US7778736B2 (en) * | 2000-06-14 | 2010-08-17 | Marvell International Ltd. | Apparatus, method, and computer program for sprinkler control |
| KR100385357B1 (ko) * | 2001-06-01 | 2003-05-27 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬-황 전지 |
| JP5486822B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2014-05-07 | 株式会社日立製作所 | 電池システム |
| US10375901B2 (en) | 2014-12-09 | 2019-08-13 | Mtd Products Inc | Blower/vacuum |
| US12259776B2 (en) * | 2019-04-24 | 2025-03-25 | Gs Yuasa International Ltd. | Maintenance method for energy storage system and computer program |
| CN114019383B (zh) * | 2021-09-24 | 2024-03-29 | 浙江安力能源有限公司 | 一种钠镍电池单体的筛选方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3519842A (en) * | 1964-12-17 | 1970-07-07 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Voltage switching device |
| US3661748A (en) * | 1970-04-07 | 1972-05-09 | Instrumentation Labor Inc | Fault sensing instrumentation |
| FR2137038B1 (ja) * | 1971-05-12 | 1974-03-22 | Comp Generale Electricite | |
| US4274043A (en) * | 1978-12-21 | 1981-06-16 | The Dow Chemical Company | Efficient, high power battery module; D.C. transformers and multi-terminal D.C. power networks utilizing same |
| US4368423A (en) * | 1981-01-13 | 1983-01-11 | Liburdy Robert P | Apparatus for determining cell membrane dielectric breakdown |
| JPS5897273A (ja) * | 1981-12-02 | 1983-06-09 | Yuasa Battery Co Ltd | 組電池装置 |
| JPS58153183A (ja) * | 1982-03-08 | 1983-09-12 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 電気トリ−劣化による絶縁破壊予知方法 |
| FR2537785A1 (fr) * | 1982-12-13 | 1984-06-15 | Electricite De France | Dispositif de controle de la capacite d'une batterie d'elements d'accumulateur |
| JPS59151777A (ja) * | 1983-02-18 | 1984-08-30 | Hitachi Ltd | ナトリウム−イオウ電池 |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP61147069A patent/JPS634570A/ja active Granted
-
1987
- 1987-06-25 US US07/066,208 patent/US4881026A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-25 EP EP87109118A patent/EP0251198B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-25 DE DE87109118T patent/DE3785392T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0251198A2 (en) | 1988-01-07 |
| JPS634570A (ja) | 1988-01-09 |
| EP0251198A3 (en) | 1988-03-30 |
| DE3785392D1 (de) | 1993-05-19 |
| EP0251198B1 (en) | 1993-04-14 |
| US4881026A (en) | 1989-11-14 |
| DE3785392T2 (de) | 1993-09-30 |
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