JPS6113577A - 電池計測法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は電池計測法に関し、特に液透過型の多孔質電極
を用いた単電池の外部回路を流れる電気量を測定して正
極および／または負極の活物質温度を求める電池計測法
に関する。

（発明の背景） 溶液状態の形で電池活物質を貯蔵する電池においては、
溶液の緒特性を測定することにより、出力量（Ｗｈ、ワ
ット時）を推定することができる。

例えば鉄、クロム系レドックス・フロー型二次電池にお
いては、フロー・クーロメトリ−によるクロム２価イオ
ンの定量、吸光光埠法によるクロム２価イオンの定量や
電池開路電圧の測定等によって充電深度を求め、残存出
力量を推定する方法が行われている。しかし、従来の方
法には次のような欠点がある。

（１）電池回路電圧を測定する方法は、まず、精度が十
分でなく、また一方の極の電池活物質の種類が一つでな
く、それらが互いに平衡に近い状態を保つ場合などは、
開路電圧に反映する電気化学種の各成分の寄与率が複雑
になり、開路電圧より、電池の充放電状態を知ることは
難しい。

（２）フロー・クーロメトリ−による活物質定量法は精
度は非常によいが、操作が繁雑、コストアップおよび測
定に時間がかるという欠点がある。

（３）吸光光度法やポルタンメトリー等の方法は、精度
的に不十分であり、コストも高くなる。

（発明の目的） 本発明の目的は、極めて容易な方法で、かつ正確に電池
の残存出力量を推測する電池針側法を提供することにあ
る。

（発明の概要） 本発明は、溶液透過型の多孔質電極を正極および／また
は負極とし、該正、負極を有する電極室を分離する隔膜
をもつ単電池に、それぞれ正極活物質溶液および／また
は負極活物質溶液を流通せしめ、該単電池の開路電圧を
測定する電池計測方法において、該単電池の正極側およ
び／または負極側溶液流入出孔部に流路開閉弁を設け、
該開閉弁により該正、負極を連結する外部回路を閉じ、
該外部回路を流れる電気量を測定して、該電池の正極お
よび／または負極活物質濃度を求めることを特徴とする
。

すなわち、本発明は、電解液流入出孔部に停止弁くスト
ップ・パルプ、以下、単に弁と称する）を設けた小型の
単電池に電池活物質溶液（電解液）を流通せしめ、該電
解液流通時は開路電圧（単電池の電流を流さない状態で
の起電力で、主に平衡電位差からなる）を測定し、弁に
よって電解液の流れを停止させた時点で、該単電池の外
部回路を短絡させ、流れる電流を積算することにより電
池反応を起こした活物質量を電気量として求めるように
したものである。この場合、正極液側の活物質濃度を求
めるときは負極液側は弁を閉めず、負極液を流したまま
にしてもよく、逆に負極液側の活物質濃度を求めるとき
は、正極液側は流通させておいてもよい。（いずれにし
ても、少なくとも濃度を求める方の電解液は単電池内に
おいて弁により閉鎖される必要がある。）次に実施例に
より本発明の詳細な説明する。

（発明の実施例） 実施例１ 第１図に示す小型電池の定量システムを製作した。電極
１ａ、ｌｂは共に厚さ１１のカーボンクロス電極、隔膜
２は陽イオン交換膜、集電板３ａ、３ｂはフェノール樹
脂結着カーボンプレートに銅板を外側に貼りつけたもの
であり、このプレートを通して電解液の流入出孔７ａ、
７ｂ、８ａ、８ｂが設けられている。実施例１において
は、負極側に弁４ａ、４ｂが設けられ、これらはコント
ローラ１０により弁駆動部６を介して連動し開閉するよ
うになっている。電圧、電気量測定部９は開路電圧測定
と、電気量の測定を行うもので、これもコントローラ１
０によって制御される。なお、図中、ｌｌａ、ｌｌｂは
リード線である。

次に第２図は、第１図の電池計測システムを組み込んだ
電池システムを示す図である。図は電解液流路のみを図
示してあり、本計測器の小型電池は検出セル１２として
示されている。

このような電池システムにおいて、正、負極液タンク１
４ｂ、１４ａには４規定塩酸酸性、１モル／１塩化鉄、
１モル／１塩化クロム水溶液を入れ、電解セル本体１３
に送液して充放電反応を行った。１５ａ、１５ｂはポン
プ、１６ａ、１６ｂはそれぞれ負、正極側配管を示す。

電解液は正極側を過剰にした。この電池の充電反応は正
極が鉄（２価）の酸化、負極がクロム（３価）の還元で
あり、放電反応は正極が鉄（３価）の還元、負極がクロ
ム（２価）の酸化である。本実施例では負極側のみ弁を
設けて負極液中のクロム（２価）の濃度の測定を行った
。同時に波長７５５ｎｍの光を用いて、クロム（２価）
の濃度を連続的に吸光光度分析し、これらの結果を電解
セル本体への通電量より計算したクロム（２価）濃度と
比較した。

結果を第１表に示す。電解セル本体では副反応や漏洩電
流のため、電気量効率１００％で電池反応を行わせるこ
とができず、実際に反応した量は通電量より下まわる０
本発明方法はこの現象を捕らえているのに対し、吸光光
度法では、ばらつきが大きく、事実上クロム（２価）の
半定量が可能であるに過ぎなかった。

第１表 註二数値はクロム（２価）濃度 実施例２ 実施例１と同様の電池システムを用いて、同しく鉄−ク
ロム系二次電池の充放電実験を行った。

本実施例においては、正、負極両方に弁を設けて、正、
負極の両電解液を測定した。正極側測定時は負極液は流
通状態にあり、負極測定時は正極液は流通状態とした。

実施例１と同じように、充放電における負極液中のクロ
ム２価、正極液中の鉄３価を定量すると共に、従来の分
析法としてクロム２価をフローセルによる吸光光度法、
鉄３価をフローセルによる金電極を指示極とするボルタ
ツメ１−リーで測定した。結果を第２表に示す。第２表
から明らかなように、実施例１と同しく、クロム（２価
）および鉄（３価）の濃度を極めて精度よく、かつ簡便
に測定することができた。

第２表 鉄、クロム系二次電池においては、充電時、負極側で、
クロム３価の還元のほかに、プロトン還元による水素ガ
ス発生が副反応として生じる場合があり、このときは、
正極液側が負極液側に対して過充電の状態になる。この
ため鉄３価イオンを還元するなどして、両電解液の充放
電状態を調整する必要があるが、実施例２においては、
本発明方法により、十分な精度をもって、簡便に、この
調整量を決定することができる。

本発明は、鉄−クロム系電池に限らず鉄−ハロゲン電池
など、他のフロー型二次電池や化学的に電池活物質を生
成する溶液フロー型燃料電池にも同様に通用することが
できる。

（発明の効果） 本発明によれば、下記のような効果が得られるる。

（１）従来の回路電圧測定法の延長で電池活物質濃度を
高精度で定量することができる。

（２）正極液、負極液それぞれの活物質濃度を求めるこ
とが可能なので、両極液の活物質量のアンバランスも検
出することができる。電解液に対しリバランス装置を有
する電池に対しては極めて簡便かつ高精度のりバランス
量決定方法を提供することができる。

（３）多方弁など機械的に複雑、かつ故障の原因となり
やすい要素を用いていないので、保守性の点で優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法に用いる電池計測器の一実施例を
示す図、第２図は、本発明方法を組み込んだ二次電池の
システム構成を示す図である。 １ａ・・・負極側電極、１ｂ・・・正極側電極、２・・
・隔膜、３ａ・・・負極側集電板、３ｂ・・・正極側電
極、４ａ・・・電解液流入側弁、４ｂ・・・電解液流出
側弁、５・・・昇速動線、６・・・弁駆動部、７ａ・・
・負極側電解液流入路、７ｂ・・・正極側電解液流入路
、８ａ・・・負極側電解液流出路、８ｂ・・・正極側電
解液流出路、９・・・電圧、電気量測定部、１０・・・
コントローラ、１１ａ、ｌｌｂ・・・リード線、１２・
・・検出セル、１３・・・電解セル本体、１４ａ・・・
負極側タンク、１４ｂ・・・正極側タンク、１５ａ、１
５ｂ・・・ポンプ、１６ａ・・・負極側配管、１６ｂ・
・・正極側配管。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶液透過型の多孔質電極を正極および／または負
   極とし、該正、負極を有する電極室を分離する隔膜をも
   つ単電池に、それぞれ正極活物質溶液および／または負
   極活物質溶液を流通せしめ、該単電池の開路電圧を測定
   する電池計測方法において、該単電池の正極側および／
   または負極側溶液流入出孔部に流路開閉弁を設け、該開
   閉弁により該正、負極を連結する外部回路を閉じ、該外
   部回路を流れる電気量を測定して、該電池の正極および
   ／または負極活物質濃度を求めることを特徴とする電池
   計測法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、正極活物質また
   は負極活物質の濃度を測定する際、該被測定側でない電
   極に該被測定側でない電池活物質溶液を流通せしめた状
   態にしておくことを特徴とする電池計測法。