パルス充電とは?鉛蓄電池に使用すると寿命が延びる?

パルス充電とは?

 

こちらのページでは電池に関する基礎的な用語であるパルス充電に関する

 

 

・パルス充電とは?鉛畜電池に使用すると寿命が延びる?

 

・パルス充電時のプロファイル

 

 

について解説しています。

 

 

パルス充電とは?鉛畜電池に使用すると寿命が延びる?

 

電池のパルス放電、充電とは充電可能な電池(二次電池:例えばリチウムイオン電池や鉛蓄電池)において、充電する方法の一つです。

 

(※充電方法の種類の概要についてはこちらで解説していますので、このページでは詳細を解説しています。)

 

パルス充電とは短い時間で大きい電流を流して充電する方法のことを指します。

 

また広義の意味でのパルス充電では、交流のよう一定の周期で、短い時間で大きい電流を流して充電することを繰り返す充電方法とも言えます。

 

そして、以下のような場面でこのパルス充電は使用されています。

 

例えばハイブリッド車や電気自動車が動作している時、発進したり止まったりなどで、電池に対してパルス充電、パルス放電が繰り返されています。

 

移動体ではかなり複雑な動作が行われるために、出力や入力の大きさも刻一刻と変化するためです。

 

他には、鉛畜電池における電池性能の回復に広義の意味の方のパルス充電が使用されています。

 

鉛蓄電池を長く使用しますと、サルフェーションと呼ばれる電解液の硫酸由来の固体が電極にこびりつくことでの劣化が起こります。

 

劣化した鉛電池に対して、広義の意味でのパルス充電を行う(短い周期で電圧を大きく振る)と、この固体をうまく取り除ける場合があり、鉛蓄電池の性能回復や長寿命化としても、パルス充電が行われています。

 

充電時のプロファイルを見ながら解説した方が理解しやすいかと思いますので、以下でプロファイルを元に解説していきます。

 

 

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パルス充電時のプロファイル

 

正極活物質にコバルト酸リチウム負極活物質に黒鉛電解液にECなどの有機電解液を使用した場合のリチウムイオン電池にパルス充電(上で紹介した前者)を行った場合の電圧や電流の変化(プロファイル)について考えていきましょう。

 

終止条件をパルス充電時間で設定している場合

 

用途により充電電流値や終止条件は様々ですが、ここではパルス充電時の充電電流を50Cで、電圧制御はなしでパルス充電をSOC0%(完全放電状態)の状態から行うとすると、以下のようなプロファイルになります。

 

 

 

パルス充電で大きな電流を通電しますと急激に電圧が上がります。

 

短い時間での充電であるためあまり心配することはありませんが、電圧が上昇しすぎると電解液の酸化分解など危険な状態になる可能性がある現象が起こるため、注意しましょう。

 

上記では電圧制御なしと記載しましたが、通常充電時より高く過充電になるおそれのある電圧より低い値で制御しておいても良いでしょう(例えば満充電時4.25Vの電池では、4.35V程度など)。

 

 

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