特開 2023-130550 空気電池システムおよび空気二次電池を充放電させる方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023130550

(43)【公開日】2023-09-21

(54)【発明の名称】空気電池システムおよび空気二次電池を充放電させる方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 12/08 20060101AFI20230913BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

H01M12/08 K

H01M10/48 Z

H01M12/08 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022034881

(22)【出願日】2022-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000237721

【氏名又は名称】ＦＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】梶原 剛史

(72)【発明者】

【氏名】夘野木 昇平

(72)【発明者】

【氏名】井上 実紀

(72)【発明者】

【氏名】荻原 克幸

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 賢大

【テーマコード（参考）】

5H030

5H032

【Ｆターム（参考）】

5H030AA01

5H030FF51

5H032AA02

5H032AS01

5H032AS02

5H032AS03

5H032CC02

5H032CC16

5H032CC22

5H032HH00

(57)【要約】

【課題】 電解液の蒸発を防いで長期間に亘り安定した電池特性を有する空気二次電池システムを提供する。
【解決手段】 空気電池システム１００は、空気極４０及び負極６０を含む電極群８をアルカリ電解液と共に収容する空気二次電池２と、空気二次電池を充放電させるときに空気二次電池２に空気を供給するポンプ３と、空気の露点を調整する調整手段４とを備える。空気二次電池は、空気流が通過して空気極と作用するように構成された空気流路２２と、空気流路に向けて空気が導入される入口８１Ａと、空気流が排出される出口８２Ａとを備える。調整手段４は、導入される空気の露点を１次側露点として測定し、排出される前記空気流の露点を２次側露点として測定し、２次側露点に基づいて１次側露点を調整する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気極及び負極を含む電極群をアルカリ電解液と共に内部に収容する空気二次電池と、
前記空気二次電池を充電または放電させるときに前記空気二次電池の内部に空気を供給する供給手段と、
前記空気の露点を調整する調整手段と、
を備えた空気電池システムであって、
前記空気二次電池は、空気流が通過して前記空気極と作用するように構成された空気流路と、前記空気流路に向けて空気が導入される供給口と、前記空気流が排出される排出口と、を備え、
前記調整手段は、導入される空気の露点を１次側露点として測定し、排出される前記空気流の露点を２次側露点として測定し、前記２次側露点に基づいて前記１次側露点を調整する、空気電池システム。

【請求項2】

前記調整手段は、第１期間に亘り前記２次側露点を間隔毎にまたは連続的に測定して平均値を算出し、前記第１期間の後の第２期間において、前記１次側露点が前記平均値と同じになるように、前記１次側露点を調整する、請求項１記載の空気電池システム。

【請求項3】

前記調整手段は、前記１次側露点が前記２次側露点と同じになるように、前記１次側露点を調整する、請求項１記載の空気電池システム。

【請求項4】

前記調整手段は、前記空気二次電池が休止状態にあるとき、前記２次側露点が所定値より高いときは前記１次側露点を下げ、または、前記２次側露点が前記所定値より低いときは前記１次側露点を上げることにより、前記２次側露点を前記所定値に近接させる、請求項１から３のいずれか一に記載の空気電池システム。

【請求項5】

前記所定値は、前記アルカリ電解液の濃度を適正に維持可能な空気の露点である、請求項４記載の空気電池システム。

【請求項6】

アルカリ電解液と共に収容される空気極及び負極を含む電極群と、空気流が通過して前記空気極と作用するように構成された空気流路と、空気が前記空気流路に向けて導入される供給口と、前記空気流が排出される排出口と、を備える空気二次電池を充放電させる方法であって、
導入される空気の露点を１次側露点として測定する１次側測定工程と、
排出される前記空気流の露点を２次側露点として測定する２次側測定工程と、
前記２次側露点に基づいて、前記１次側露点を調整する調整工程と、を含む方法。

【請求項7】

前記２次側測定工程は、第１期間に亘り前記２次側露点を間隔毎にまたは連続的に測定して前記第１期間の平均値を算出し、前記平均値を前記２次側露点として更新する工程を含み、
前記調整工程は、前記第１期間の後の第２期間において、前記１次側露点が更新された２次側露点と同じになるように、前記１次側露点を調整する工程をさらに含む、請求項６記載の方法。

【請求項8】

前記調整工程は、前記空気二次電池が休止状態にあるとき、前記２次側露点を所定値と比較する工程と、前記２次側露点と前記所定値との比較結果に基づき、前記２次側露点が前記所定値になるまで、前記１次側露点を調整する工程とを含む、請求項６記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気電池システムおよび空気二次電池を充放電させる方法に関する。

【背景技術】

【0002】

空気電池は、空気中の酸素を正極活物質に、Ｌｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇなど種々の金属を負極に用いる電池であり、正極活物質を電池内に備える必要がないため、エネルギー密度が高く、小型化・軽量化が容易であることから注目を集めている。また、繰り返し充放電可能な空気二次電池は、電動車両などの駆動用電源や、自然エネルギーの蓄電用途としての利用が期待されている。なかでも、負極に水素吸蔵合金や金属亜鉛を用い、電解液にアルカリ水溶液を用いる空気二次電池は、高いエネルギー密度と安全性とを両立する電池として期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－２０４３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の空気二次電池は、充電時の空気極の酸化劣化や、負極金属の溶解析出に伴う容量低下、電解液の炭酸劣化などにより、長期間に亘り安定した充放電反応を行うことができなかった。また、放電時に必要な酸素（空気）を電池内部に送り込む構造やシステムの最適化はなされていなかった。

【0005】

また、空気二次電池では、供給する空気の湿度が低すぎると電解液が乾燥してアルカリ水溶液の濃度が上昇して、電池抵抗の上昇や腐食反応による材料劣化が起きることがある。一方、供給する空気の湿度が高すぎると電解液が湿潤してアルカリ水溶液の濃度が低下し、電池の電気容量の低下や電解液の漏液が生じることがある。電解液の濃度を変化させない最適な空気の湿度は、電池の周囲温度環境や、充電状態、劣化状態、または、電池が組み込まれたモジュールの動作条件などに応じて変化する。そのため、電池の充放電条件のみから調湿条件を決めるだけでは、長期に亘り安定して動作させることが難しかった。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みて、その目的は、長期間に亘って電池特性が安定する空気二次電池システム、及び空気二次電池を充放電させる方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の空気電池システムは、空気極及び負極を含む電極群をアルカリ電解液と共に内部に収容する空気二次電池と、前記空気二次電池を充電または放電させるときに前記空気二次電池の内部に空気を供給する供給手段と、前記空気の露点を調整する調整手段と、を備えた空気電池システムであって、前記空気二次電池は、空気流が通過して前記空気極と作用するように構成された空気流路と、前記空気流路に向けて空気が導入される供給口と、前記空気流が排出される排出口と、を備え、前記調整手段は、導入される空気の露点を１次側露点として測定し、排出される前記空気流の露点を２次側露点として測定し、前記２次側露点に基づいて前記１次側露点を調整する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の空気電池システムによれば、長期間に亘り安定した電池特性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態に係る空気電池システムを示すブロック図である。

【図2】図１に示す空気二次電池の構成を示す概略図である。

【図3】空気二次電池の充放電時における空気電池システムの制御を示すフローチャートである。

【図4】充放電サイクル数に対するセル電圧の変化の様子を示す。

【図5】休止状態にある空気二次電池に対する空気電池システムの制御を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本実施の形態を、図面を参照して以下に説明する。

【0011】

図１に、本実施の形態に係る空気電池システム１００の概略を示す。図１に示すように、空気電池システム１００は、空気二次電池２と、空気二次電池２に空気（酸素）を供給するポンプ３と、空気二次電池２に送る空気の温度及び湿度を調整する調整ユニット４と、を備える。

【0012】

図２に示すように、空気二次電池２は、例えば３つの空気二次電池セル（以下、電池セルと称す）１が積層されて直列接続され、電池ケース５に収容されている。各電池セル１は、正極側から負極側に向けて、順に、流路板２０、撥水膜３０、空気極（正極）４０、セパレータ５０、負極６０、負極集電板７０を備える。空気極（正極）４０は、セパレータ５０を介して負極６０と対向する。

【0013】

流路板２０は、矩形のステンレス板からなる。流路板２０は、空気極４０と対向する面に、フォトエッチング加工により空気流路２２が形成される。空気流路２２には、空気極４０と反応する空気が面内方向に沿って流れる。さらに、流路板２０は、ニッケルがメッキされて導電性を呈する。空気流路２２は、面内において平面視がサーペンタイン形状の溝である。また、流路板２０は、空気流路２２に空気を導入する供給路２３と、空気流路２２を流れた空気が外部に排出される排出路２４とが形成されている。供給路２３及び排出路２４は、それぞれ流路板２０を厚み方向に貫通する。流路板２０は、電池ケース５の正極端子板１１側に位置する。

【0014】

さらに、撥水膜３０が、流路板２０の面に対し、枠体３２によってガス拡散膜３１と共に固定される。撥水膜３０は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる微多孔性樹脂フィルムであり、空気流路２２を流れる空気を空気極４０へ通過させると共に、空気極４０側にあるアルカリ電解液の空気流路２２への漏出を防止する。詳細には、撥水膜３０は、空気流路２２の面上の溝として形成された開口を閉塞しながらも、供給路２３及び排出路２４を被覆せずに流路板２０に固定される。

【0015】

ガス拡散膜３１は、ポリオレフィン繊維からなる不織布からなり、空気流路２２を流れて空気極４０の充放電反応に必要な空気を、空気極４０全体に行き渡らせる。

【0016】

枠体３２は、矩形のステンレス板から作製され、フォトエッチング加工の後、ニッケルメッキが行わる。枠体３２は、撥水膜３０に対向する枠面が平面状であり、撥水膜３０及びガス拡散膜３１を流路板２０に固定すると共に、枠体３２の内側に空気極４０を包囲する。

【0017】

空気極４０は、多数の空孔を有する導電性の極板基材と、空孔内及び極板基材の表面に保持される空気極合剤（正極合剤）とからなる。このような極板基材としては、例えば、発泡ニッケルやニッケルメッシュが用いられる。空気極合剤は、酸化還元触媒、導電剤及びフッ素樹脂を含む。酸化還元触媒としては、酸化還元の二元機能を有するものであれば特に限定されない。好ましい酸化還元触媒としては、パイクロア型のビスマスルテニウム酸化物が用いられる。

【0018】

セパレータ５０は、空気極４０及び負極６０の間に配置されて空気極４０及び負極６０を電気的に絶縁する。セパレータ５０は、親水化処理を施したポリアミド繊維製の不織布又はポリオレフィン繊維製の不織布にて作成され、アルカリ電解液を内部に含む。アルカリ電解液は、５ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液である。

【0019】

負極６０は、多数の空孔を有する導電性の負極基材と、空孔内及び負極基材の表面に保持された負極合剤とからなる。負極基材としては、例えば発泡ニッケルが用いられる。負極合剤は、負極活物質としての水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金粒子からなる水素吸蔵合金粉末と、導電剤と、結着剤とを含む。導電剤としては、黒鉛、カーボンブラック等を用いることができる。水素吸蔵合金粒子を構成する水素吸蔵合金としては、例えば、希土類－Ｍｇ－Ｎｉ系水素吸蔵合金が用いられる。

【0020】

負極集電板７０は、導電性部材からなり、一方の面が負極６０に電気的に接続され、多方の面が直列接続される隣接する電池セル１の正極側に、または電池ケース５の負極端子板１２に電気的に接続される。

【0021】

空気極４０、セパレータ５０及び負極６０は、電極群８を構成し、ガスケット３３により流路板２０に固定され、一つの電池セル１を構成する。ガスケット３３は、矩形のポリプロピレンシートに対して打ち抜き、端部にエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）またはシリコンゴムのシート（不図示）を重ねて作製される。

【0022】

さらに、流路板２０の供給路２３及び排出路２４は、それぞれ一の電池セル１内において、流路板２０から負極集電板７０にかけて線条に延びて、電池セル１内の吸気路８１及び排気路８２をそれぞれ形成する。吸気路８１では、ポンプ３により入口８１Ａを介して流れ込む空気が空気流路２２に向けて流れる。一方、排気路８２では、空気流路２２を流れた空気流が出口８２Ａより外部に排出される。

【0023】

３つの電池セル１が直列接続されて空気二次電池２を構成し、電池ケース５に収納される。電池ケース５の一端に正極端子板１１が、他端に負極端子板１２が電気的に接続される。さらに、空気電池システム１００は、空気二次電池２の充放電を制御するメイン制御ユニット９０を有する。メイン制御ユニット９０は、空気二次電池２の充電、放電、及び休止のいずれかを選択するスイッチ（不図示）を含む。なお、本開示において「空気二次電池の休止状態」とは、空気二次電池２に対し充電及び放電のどちらも行われていない状態を意味する。

【0024】

ポンプ３は、供給手段として、１次側流路４１を介して空気二次電池２の吸気路８１と連通する。ポンプ３は、外気を取込み、取込んだ外気を空気流として空気二次電池２に向けて吐出する。ポンプ３は、本実施の形態では、取込んだ空気を加圧して送出するコンプレッサーからなる。ポンプ３は、空気二次電池２の充放電時に加え、空気二次電池２の休止時においても、空気二次電池２に空気を送出することが可能である。

【0025】

調整ユニット４は、調整手段として、１次側露点計１４と、２次側露点計１５と、露点制御ユニット１３と、を備える。１次側露点計１４は、１次側流路４１において、ポンプ３と空気二次電池２の吸気路８１の入口８１Ａとの間に配置される。１次側露点計１４は、静電容量式や鏡面冷却式等の適宜の種類の露点計からなり、温度と相対湿度とから露点を計算するものでも構わない。１次側露点計１４は、空気二次電池２の入口８１Ａに吸い込まれる直前の空気の露点を測定し、測定された露点を１次側露点として露点制御ユニット１３に出力する。２次側露点計１５は、１次側露点計１４と同じ種類の露点計からなり、空気二次電池２の排気路８２の出口８２Ａ近傍に配置される。２次側露点計１５は、空気二次電池２から外に排出される空気流の露点を測定し、２次側露点として露点制御ユニット１３に出力する。２次側露点計１５を通過した空気流は、空気電池システム１００の外部に放出される。露点は、空気中で物体が冷却していって表面に露ができはじめるときの表面の温度をいい（理化学辞典）、空気流の温度、及び空気流に含まれる単位体積当たりの絶対水分量に依存する。

【0026】

露点制御ユニット１３は、１次側流路４１においてポンプ３と１次側露点計１４との間に配置される。露点制御ユニット１３は、ヒーター、冷却器、加湿器、及び乾燥器を含み、測定された１次側露点及び２次側露点に基づき、ポンプ３から送出されてくる空気流を加熱もしくは冷却し、または加湿若しくは乾燥させて、空気流の露点、すなわち１次側露点を調整して空気二次電池２に向けて供給する。

【0027】

次に、空気二次電池２を充電または放電させるときの空気電池システム１００の動作について、図３を参照しながら説明する。メイン制御ユニット９により空気二次電池２の充電または放電が開始されると（ステップＳ１）、ポンプ３が稼働して空気二次電池２へと空気流を供給する（ステップＳ２）。供給される空気は、室温環境下の空気を、コンプレッサーで加圧した後、ソーダライムを通してＣＯ_２を除去し、マスフローメーターで流量を制御し、温度調節されたイオン交換水中をバブリング通気させることで湿度を調整する。また、イオン交換水の温度はチラーを用いて制御する。このように湿度が調節された空気流を、２５℃の恒温槽に配置した充電中または放電中の空気二次電池２に導入する。

【0028】

空気流は、各電池セル１の空気流路２２を流れ、排気路８２から２次側露点計１５を経て空気二次電池２の外部に排出される。このとき、空気二次電池２の内部では、以下の反応が生じる。
正極（空気極）：１／２Ｏ_２ ＋ Ｈ_２Ｏ ＋ ２ｅ^－ ⇔ ２ＯＨ^－
負極： ２ＭＨ ＋ ２ＯＨ^－ ⇔ ２Ｈ_２Ｏ ＋ ２Ｍ ＋ ２ｅ^－
全反応： ２ＭＨ ＋ １／２Ｏ_２ ⇔ ２Ｍ ＋ Ｈ_２Ｏ
なお、上式において、Ｍは水素吸蔵合金である。

【0029】

空気二次電池２は放電されるとき、空気極４０で酸素を還元して水酸化物イオンを生成し、負極６０の水素吸蔵合金から放出されたプロトンと反応するので、アルカリ電解液に含まれる水分量が増加する。一方、空気二次電池２を充電するときは、上記とは逆の反応が生じる。則ち、空気二次電池２の充放電に伴いアルカリ電解液の濃度変化が起きる。

【0030】

また、アルカリ電解液は、空気流そのものの湿度によっても濃度は変化する。アルカリ水溶液を電解液として使用する電池では、電導度を高めるために、１０ｍｏｌ／ｋｇ程度の濃度の水溶液を用いることが一般的である。このとき、アルカリ水溶液の分圧は、純水の分圧に対し約５０％となる。例えば、相対湿度８０％の空気を電池２に供給すると電解液は湿潤し、相対湿度２０％の空気を電池に供給すれば電解液は乾燥する。この電解液の濃度変化は、１次側露点及び２次側露点をそれぞれ測定する（ステップＳ３）ことで定量化できる。１次側露点は、電池ケース５の入口８１Ａに入る直前の空気流から測定する。一方、２次側露点は、電池ケース５の出口８２Ａから排出された直後の空気流から測定する。

【0031】

ここで、２次側露点は、周囲温度環境や充電状態、劣化状態、また電池が組み込まれたモジュールの動作条件（例えば充放電時の電流値）などに応じて変化する。すなわち、電池が満充電状態に近いほど電解液の濃度が上昇しているため２次側露点は低下し、周囲の温度が高く充放電のレートが早い場合には電池温度の上昇で２次側露点は上昇する。

【0032】

次に、測定された１次側露点Ｔ１と２次側露点Ｔ２とを比較する（ステップＳ４）。１次側露点Ｔ１と２次側露点Ｔ２との間の差異は、供給した空気からアルカリ電解液への水の授受を示すので、アルカリ電解液の状態を把握することができる。

【0033】

２次側露点Ｔ２が１次側露点Ｔ１よりも高い場合、２次側露点Ｔ２と同じになるように、露点制御ユニット１３により空気流の１次側露点Ｔ１を上げて、露点の高い空気流を空気流路２２に供給する（ステップＳ５）。

【0034】

一方、２次側露点Ｔ２が１次側露点Ｔ１よりも低い場合、２次側露点Ｔ２と同じになるように、露点制御ユニット１３により空気流の１次側露点Ｔ１を下げて、露点の低い空気流を空気流路２２に供給する（ステップＳ６）。

【0035】

さらに、２次側露点Ｔ２が１次側露点Ｔ１と同じ場合は、露点制御ユニット１３による空気流の１次側露点Ｔ１の調整は行わずに、空気流を空気流路２２に供給する。

【0036】

空気二次電池２の充放電中は、継続的にまたは所定周期毎に１次側露点Ｔ１及び２次側露点Ｔ２を測定して、１次側露点Ｔ１が２次側露点Ｔ２と同じになるように調整する。ステップＳ３及びステップＳ４以降の動作を、空気二次電池２の充放電を停止するまで継続する。

【0037】

上記のように、１次側露点Ｔ１が２次側露点Ｔ２と同じになるように電池セル１に導入される空気流を調整することによって、アルカリ電解液の濃度、及び絶対量の変化を抑制し、空気二次電池２の内部抵抗の増加を抑制する。すなわち、アルカリ電解液の濃度変化を長期に亘り抑制することで、電池寿命を延ばすことが可能となる。

【0038】

＜実施例１＞
充放電は、負極に含まれる水素吸蔵合金重量から推定される最大容量の８０％に相当する１０Ａｈを１Ｉｔとし、０．１Ｉｔ×１０時間の充電と、０．２Ｉｔの放電（終止電圧１．２Ｖ）とを行い、電池容量を確認した。その後、空気二次電池２のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）が４０％から６０％までの範囲にあるように、０．３Ｉｔで９０サイクルの充放電を行う。そのとき、放電時の酸素利用率を２０％とするために、空気流の流量は５００ｍＬ／分とした。本実施例では、出口８２Ａから排出される空気の露点の平均値は２２℃だったので、入口８１Ａでの空気が露点２２℃となるように調整ユニット４により露点を調整した。

【0039】

＜比較例＞
実施例の空気二次電池を、初期温度が２０℃の環境に置き、１次側露点および２次側露点のいずれも測定せず且つ露点を調整せずに、実施例と同様に、０．１Ｉｔ×１０時間の充電と０．２Ｉｔの放電とを１サイクルとする充放電を３０回行った。

【0040】

＜結果＞
実施例の電池２では、９０サイクルの充放電を行っても、電気容量を含む電池２の保存特性は安定していた。一方、比較例の電池では、充電・放電共にサイクル数が増えるに従い過電圧が上昇した。図４に実施例の電池と比較例の電池との時間経過に伴う過電圧の変化の様子を示す。実施例の電池では、電池に供給する空気流の露点は、排出空気の露点の平均値である２２℃であった。一方、比較例の電池では、供給される空気の露点は２０℃であったが、排出されるときの露点の平均値は２２℃に上昇した。すなわち、比較例の電池では、露点の差分に相当する水分量がアルカリ電解液から排出していると推定される。具体的には、露点２２℃の空気と２０℃の空気との絶対湿度の差は、２．１３ｇ／ｍ^３である。従って、比較例では、空気流を５００ｍＬ／分で６０時間流すと、３．８３ｇの水がアルカリ電解液から蒸発する。これは、アルカリ電解液の重量の１０％に相当する。

【0041】

なお、比較例の電池は、３０サイクルの充放電後に電池重量は減少し、１ｋＨｚの交流抵抗は上昇した。

【0042】

空気流の入口での露点調整を行わない比較例の電池は、３０サイクルの充放電後に過電圧が上昇すると共に、アルカリ電解液の重量比で１０％の蒸発が発生した。これに対し、本実施例の電池では、９０サイクルの充放電後であっても、保存特性は安定し、空気流の露点が吸気路８１および排気路８２で同一となるため、アルカリ電解液の濃度変化が抑制される。このように、空気流の露点を電池の入口及び出口で測定し且つ同一になるように調整することにより、空気二次電池の電池特性を長期間に亘り安定させることができる。本実施例では、供給される空気流の露点は２２℃が適正として調整したが、周囲の温度、充放電のレート、ＳＯＣに応じて、適正な露点は変化する。従って、空気二次電池の充放電の条件、または空気二次電池の設置環境に応じて、適宜、供給される空気流の露点を制御することが好ましい。

【0043】

なお、上記実施の形態では、排出される空気流の露点を測定し、測定された露点と同じになるように、導入される空気流の露点を露点制御ユニット１３によってフィードバック制御した。

【0044】

他の実施の形態において、所定期間、例えば１日の２次側露点Ｔ２の平均値を、次の所定期間、例えば翌日の１次側露点Ｔ１の目標値として空気二次電池の充放電を行うこともできる。

【0045】

次に、空気二次電池２が休止状態にあるときの空気電池システム１００の動作について、図５を参照しながら説明する。

【0046】

メイン制御ユニット９は、空気二次電池２の休止を検出したときであっても（ステップＳ１１）、ポンプ３を稼働さて空気二次電池２へと空気流を供給する（ステップＳ１２）。供給される空気は、空気二次電池２を充放電するときと同様に、調整ユニット４によって露点が調節されて空気二次電池２に導入される。

【0047】

次に、２次側露点Ｔ２を測定する（ステップＳ１３）。２次側露点Ｔ２は、電池ケース５の出口８２Ａから排出された直後の空気流から測定する。次に、測定された２次側露点Ｔ２を所定値Ｐと比較する（ステップＳ１４）。

【0048】

アルカリ電解液の適正な濃度は、空気二次電池２の規格に応じて設定される。アルカリ電解液の濃度を適正に維持可能とする露点が所定値Ｐに設定される。例えば、電池の高出力化を求める場合や構成部材の劣化を抑制する場合は、アルカリ電解液濃度を薄く設計するので、休止中の空気二次電池２から排出される空気の相対湿度は、６０％～８０％ＲＨとするのが好ましい。一方、保存特性や充電受け入れ性を重視する場合は、アルカリ電解液濃度を濃く設計するので、排出される空気の相対湿度は、４０～６０％ＲＨとするのが好ましい。これらの相対湿度を維持可能とする露点が所定値Ｐとして設定される。

【0049】

２次側露点Ｔ２が所定値Ｐよりも大きい場合（Ｔ２ ＞ Ｐ）、排出空気に含まれる水蒸気量が多く、アルカリ電解液の濃度が高いことを示す。従って、測定された１次側露点Ｔ１よりも露点を下げた空気、例えば乾燥した空気を供給することにより、２次側露点Ｔ２を下げるように制御する（ステップＳ１５）。

【0050】

一方、２次側露点Ｔ２が所定値Ｐよりも小さい場合（Ｔ２ ＜ Ｐ）、排出される空気の水蒸気量が少なく、アルカリ電解液の濃度が低いことを示す。従って、測定された１次側露点Ｔ１よりも露点を上げた空気、例えば湿潤空気を供給することにより２次側露点Ｔ２が上がるように制御する（ステップＳ１６）。

【0051】

２次側露点Ｔ２が所定値Ｐと同じ場合（Ｔ２ ＝ Ｐ）、空気流路２２に導入される空気流の１次側露点Ｔ１を調整しない（ステップＳ１７）。

【0052】

上記のように、休止状態にある空気二次電池２を流れる空気流の露点を測定し調整することによって、空気二次電池２を流れる空気流の露点を、空気二次電池２の使用開始前の初期状態に回復させることができる。

【0053】

以上から、空気二次電池２が充電、放電または休止状態にあるときに、空気流路２２を流れる空気流の吸気側及び排気側のそれぞれの露点を測定して吸気側の露点を調整することにより、空気二次電池２に含まれるアルカリ電解液の蒸発を防いで、長期に亘り安定した電池特性を維持することができる。

【0054】

なお、本発明は、上記実施の形態として記載した水素吸蔵合金を負極に用いる水素空気二次電池のみならず、アルカリ電解液を用いる適宜の種類の空気電池に適用可能である。

【符号の説明】

【0055】

２ 空気二次電池
３ 供給手段
４ 調整手段
２２ 空気流路
４０ 空気極
６０ 負極
８１Ａ 入口
８２Ａ 出口
１００ 空気電池システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】