JPH0837031A - 鉛蓄電池の充電方法 - Google Patents
鉛蓄電池の充電方法Info
- Publication number
- JPH0837031A JPH0837031A JP6193633A JP19363394A JPH0837031A JP H0837031 A JPH0837031 A JP H0837031A JP 6193633 A JP6193633 A JP 6193633A JP 19363394 A JP19363394 A JP 19363394A JP H0837031 A JPH0837031 A JP H0837031A
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- JP
- Japan
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- charging
- battery
- positive electrode
- active material
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- 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- Withdrawn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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
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
の正極格子重量Ｇ（ｇ）と正極活物質の重量Ｐ（ｇ）と
の比Ｇ／Ｐをα、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≦７．５α−０．２５
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
の正極格子重量Ｇ（ｇ）と正極活物質の重量Ｐ（ｇ）と
の比Ｇ／Ｐをα、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≦７．５α−０．２５
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、特に正極板の活物質量に対
する格子重量の比率が小さい、すなわち格子対活物質重
量比の小さい極板を用いた高エネルギー密度の電池では
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、かなり格子の重量比の大きい極板を用いざ
るを得ず、重量エネルギー密度が低くなってしまうとい
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、特に正極板の活物質量に対
する格子重量の比率が小さい、すなわち格子対活物質重
量比の小さい極板を用いた高エネルギー密度の電池では
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、かなり格子の重量比の大きい極板を用いざ
るを得ず、重量エネルギー密度が低くなってしまうとい
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、電池の正極板
の格子と活物質の重量比に適した充電時間を選択するこ
とにある。具体的には、充電する電池の正極格子重量の
対活物質重量比をα、充電時間をＴ時間として、Ｔ≦
７．５α−０．２５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、電池の正極板
の格子と活物質の重量比に適した充電時間を選択するこ
とにある。具体的には、充電する電池の正極格子重量の
対活物質重量比をα、充電時間をＴ時間として、Ｔ≦
７．５α−０．２５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と活
物質の重量比と、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
定の格子対活物質重量比の正極板を用いた電池では、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と活
物質の重量比と、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
定の格子対活物質重量比の正極板を用いた電池では、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板の格子
対活物質重量比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板の格子
対活物質重量比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）鉛−０．１％カルシウム合金格子に、正極
格子重量と完全充電状態での正極活物質の乾燥重量の
比、すなわち正極格子対活物質重量比が０．７（α＝
０．７）になるよう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−６Ａｈ
の密閉形鉛蓄電池を作製した。
格子重量と完全充電状態での正極活物質の乾燥重量の
比、すなわち正極格子対活物質重量比が０．７（α＝
０．７）になるよう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−６Ａｈ
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≦７．５α−０．２５＝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≦７．５α−０．２５＝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の場合と同じ格子対活物質重
量比０．７の正極板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の場合と同じ格子対活物質重
量比０．７の正極板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、格子対活物質重量比が０．５、
０．９、１．１（α＝０．５、０．９、１．１）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、電池の正極格子対活物質重量比
をα、充電時間をＴ時間とすると、α＝０．５のときＴ
≦３．５、α＝０．７のときＴ≦５、α＝０．９のとき
Ｔ≦６．５、α＝１．１のときＴ≦８の条件で充電すれ
ば、すなわち、格子対活物質重量比αの正極板を用いた
電池を充電する場合に（７．５α−０．２５）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、格子対活物質重量比が０．５、
０．９、１．１（α＝０．５、０．９、１．１）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、電池の正極格子対活物質重量比
をα、充電時間をＴ時間とすると、α＝０．５のときＴ
≦３．５、α＝０．７のときＴ≦５、α＝０．９のとき
Ｔ≦６．５、α＝１．１のときＴ≦８の条件で充電すれ
ば、すなわち、格子対活物質重量比αの正極板を用いた
電池を充電する場合に（７．５α−０．２５）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】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。
【００１７】
【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】正極格子対活物質重量比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
充電時間と寿命サイクル数との関係を示す図
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
電池の正極格子重量Ｇ（ｇ）と正極活物質の重量Ｐ
（ｇ）との比Ｇ／Ｐをα、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≦７．５α−
０．２５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 |
|---|---|---|---|
| JP6193633A JPH0837031A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 鉛蓄電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6193633A JPH0837031A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 鉛蓄電池の充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837031A true JPH0837031A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=16311194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6193633A Withdrawn JPH0837031A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 鉛蓄電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0837031A (ja) |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP6193633A patent/JPH0837031A/ja not_active Withdrawn
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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 |