JPS634570A - ナトリウム−硫黄電池の異常診断方法 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池の異常診断方法Info
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- JPS634570A JPS634570A JP61147069A JP14706986A JPS634570A JP S634570 A JPS634570 A JP S634570A JP 61147069 A JP61147069 A JP 61147069A JP 14706986 A JP14706986 A JP 14706986A JP S634570 A JPS634570 A JP S634570A
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- battery
- discharging
- sulfur
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- 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
-
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- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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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。
め要約のデータは記録されません。
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。
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、Ｎ ａ ／ Ｓ電池と略
記することあ！ｌｌ）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、−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
、３００〜３５０Ｃ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。
記することあ！ｌｌ）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、−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
、３００〜３５０Ｃ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っている。
すなわち、放電時には、ナトリウムは電子全遊離してナ
トリウムイオンとなシ、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Ｎａ２８ｘなる放電生成物を
生成する。ま九、充電時には、電池電圧以上の送電圧を
印加することによシ、前記放電時とは逆の過程になる。
トリウムイオンとなシ、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Ｎａ２８ｘなる放電生成物を
生成する。ま九、充電時には、電池電圧以上の送電圧を
印加することによシ、前記放電時とは逆の過程になる。
このＮ ａ ／ ８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、−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の上部開口部でちシ、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、−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の上部開口部でちシ、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とによシ密封され九空間部には
、陰極活物質としてのナトリウムと、多孔質の金Ｒ繊維
とが充填されておシ、これらによって陰極７が形成され
ている。
、陰極活物質としてのナトリウムと、多孔質の金Ｒ繊維
とが充填されておシ、これらによって陰極７が形成され
ている。
一方、電解質管１と陽極容器２とによシ密封形成される
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、これらによって陽極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が破壊し之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。ま九、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。
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、これらによって陽極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が破壊し之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。ま九、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。
この様セして構成されたＮ ａ ／ 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の微小クラックが進展
し破壊することによシ、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。
てゆく段階において、電解質管１の微小クラックが進展
し破壊することによシ、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） ＋７ウムー硫黄電池は、電力貯蔵用に多数
の電池を接合するものでろシ、ナトリウム−硫黄電池の
破壊によシミ力供給、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。
の電池を接合するものでろシ、ナトリウム−硫黄電池の
破壊によシミ力供給、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。
Ｎ ａ ／ Ｓ電池に関する最新の技術として、特開昭
４７−２８４３１が公知でおるが、上記の公知技術にお
いては異常の診断に関しては別設の開示が為されていな
い。
４７−２８４３１が公知でおるが、上記の公知技術にお
いては異常の診断に関しては別設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、Ｎ ａ
／ Ｓ電池が充、放電を繰返して損耗した際。
／ 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？提供することを目的とする。
断方法？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
期に近づい念場合、どのような兆候と示すかについて研
究し、外部から観測し得るあらゆるデータを測定拳解祈
した。その結果、次のような現象を発見した。
期に近づい念場合、どのような兆候と示すかについて研
究し、外部から観測し得るあらゆるデータを測定拳解祈
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。
少なゆらぎが観測されることがある。
長期間にわたっ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／８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。
らぎ（即ち、電圧の脈動）は、Ｎａ／８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
、その特徴を調査した。
われるため、電池の作動状態に対応させて詳細に測定し
、その特徴を調査した。
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。図よプ以下のこと
がわかる。
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。図よプ以下のこと
がわかる。
（１）電池破損前後サイクル環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
くなシ、かつその発生頻度も多くなる。
らぎが観測され、電池破損に近づくほどその振幅が大き
くなシ、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。
ま九、電池破損前の開路中には、は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５９ｍ５ｅｃである。
パルス幅は約５９ｍ５ｅｃである。
（４）電池破損後は開路状態でも電解質管１のクラック
に起因すると考えられる電圧変動が生じる。
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。
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の微小クラックの進展と何らかの関係があ
る°と考えられる。
、電解質管１の微小クラッ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シ、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。
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
によっ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。
）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
によっ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。
このように観測してこのように判断することにより、Ｎ
ａ／３電池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。
ａ／３電池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。
複数個のナトリウム−硫黄電池９を並列に接続したサブ
モジュール１０を真列に接合し、温度を一定に保つよう
に温度計１１ヒータ１２と保温材１３とを設置しモジュ
ール１４を構成する。このモジュール１４と直列に接続
して、電力貯蔵システムの単位１５を構成している。
モジュール１０を真列に接合し、温度を一定に保つよう
に温度計１１ヒータ１２と保温材１３とを設置しモジュ
ール１４を構成する。このモジュール１４と直列に接続
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ュール１０の両
端に電圧計１６と接続し、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シミ池破損、及び、その
前兆を容易に発見できる。
端に電圧計１６と接続し、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シミ池破損、及び、その
前兆を容易に発見できる。
これによシ、多数のＮ ａ ／ ８電池が破壊に至る前
に、該当するサブモジュール１０の交換及び修理が可能
となシ、Ｎ ａ ／ Ｓ電池を用い比電力貯蔵システム
全体の信頼性向上に貢献し得る。
に、該当するサブモジュール１０の交換及び修理が可能
となシ、Ｎ ａ ／ Ｓ電池を用い比電力貯蔵システム
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、Ｎ ａ ／ 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。
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、Ｎ ａ ／ 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／５１Ｊｉ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／３電池、１０・
・・サブモジュール。
図、第２図はＮａ／５１Ｊｉ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／３電池、１０・
・・サブモジュール。
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 |
| 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. |
| US07/066,208 US4881026A (en) | 1986-06-25 | 1987-06-25 | Method and apparatus for diagnosing abnormal state of sodium (NA)--sulfur (S) cell |
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 true JPS634570A (ja) | 1988-01-09 |
| JPH0472358B2 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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998042039A1 (fr) * | 1997-03-17 | 1998-09-24 | Hitachi, Ltd. | Accumulateur sodium-soufre |
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|---|---|---|---|---|
| AU680210B2 (en) * | 1993-01-29 | 1997-07-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Electric power accumulating apparatus and electric power system |
| 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 |
| JP7314990B2 (ja) * | 2019-04-24 | 2023-07-26 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電システムの保守方法及びコンピュータプログラム |
| 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)
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| 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 EP EP87109118A patent/EP0251198B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-25 US US07/066,208 patent/US4881026A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-25 DE DE87109118T patent/DE3785392T2/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998042039A1 (fr) * | 1997-03-17 | 1998-09-24 | Hitachi, Ltd. | Accumulateur sodium-soufre |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0251198A2 (en) | 1988-01-07 |
| US4881026A (en) | 1989-11-14 |
| JPH0472358B2 (ja) | 1992-11-18 |
| DE3785392D1 (de) | 1993-05-19 |
| EP0251198B1 (en) | 1993-04-14 |
| DE3785392T2 (de) | 1993-09-30 |
| EP0251198A3 (en) | 1988-03-30 |
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