二次電池

質問

今二次電池の初期特性について調べているんですが、大体の二次電池は使い始めの２～３回はあまり電池の性能が発揮されないと聞きました。
そのため、二次電池の使い始めの２～３回より何回か充電してから使った方が電池の性能として十分発揮されるんですよね？
今、その二次電池の特性を測定しているんですが、その測定はおもに入力電圧を100Ｖから20Ｖずつ下げていったときの電池電圧と磁束密度を測定しています。充電方法としては一次側コイルから二次側コイルに電圧を誘導する電磁誘導を採用しています。電池はニッケル水素を使用しています。
その結果、電池電圧は入力電圧を下げていけば同じ時間だけ充電した場合にはその分電圧も下がるというまともな結果になりましたけど、磁束密度の方は入力電圧を下げていくと逆に大きくなっていきます。これは電圧が下がれば電流も下がるので磁束密度も下がるという結果のま逆になってしまいました。
そのため、この原因を調べているのですが、二次電池は充電初期はあまりうまく機能しないという初期特性（？）が原因なのでしょうか？そうだとしたら、その初期特性（？）というものはどういうものなんでしょうか？よければ教えて下さい。よろしくお願いします。

回答No.2

KEN_2

回答番号：No.1 です。

細部のご説明で、実験回路の概要が理解できました。

電動歯ブラシなどで利用されている、誘導コイル式のトリクル充電のチヤージャですね？
急速充電のシエーバーや電話の子機では充電電流が多き過ぎて採用できませんので・・・

＞磁束密度の方は入力電圧を下げていくと逆に大きくなっていきます。
たぶん、
＞一次側の円柱の間にテスラメータのセンサを入れて磁束密度を測定しています。
から二次側の逆起電力で打ち消されて、磁束密度が減少していると推定されます。
＃　試しに二次側コイルを遠ざけると、磁束密度が増加しませんか？
　↑　であれば、トランスの原理と同じで入力電圧が下がれば磁束密度が増加します。

内部の電子回路の仕組みは、『4つのダイオードで整流して』で一次回路の制御回路用の
電源に利用しています。
二次側はシンプルな二次巻き線の巻き線抵抗で、電圧ドロップを利用した半波整流の
充電回路です。

＞ニッケル水素電池を使用しています。
から、一次側で負荷側を判断して駆動電流を制御していると判断されます。

＞入力電圧を100Ｖから20Ｖずつ下げていったときの・・・
商用のＡＣ100V機器であればAC90V動作で、余裕でAC85V動作すればよいのではないですか？
入力電圧が低過ぎれば、制御回路が動作不安定になります。
（余計な心配ですが、フエールセーフの動作に考慮されていると思いますが・・・・）

回答No.1

KEN_2

二次電池の活性化の話で、充電・放電特性の差が初期の電池と活性化後で異なるだけです。
初期は充電量も放電量も定格性能を発揮できないだけで、実験には気にする必要はありません。

＞・・・・・電池電圧と磁束密度を測定しています。
具体的にどういう部分の磁束密度を測定されていますか？

＞充電方法としては一次側コイルから二次側コイルに電圧を誘導する電磁誘導を採用しています。
交流をトランス結合で変換して、直流に変換する整流回路と電圧制御回路の方式で、二次側の変換
動作が影響していると推定されます。

＃ もしかして二次側にインバーターの変換回路を使用していませんか？
＃ インバーターの変換回路では入力電圧が低下すれば出力を一定にするために、入力電流（電力）
　が増加します。
＃　磁束密度だけでなく、入力電力を測定されたらいかがですか？

お礼

ご回答ありがとうございます。

(1)磁束密度はなんて言うんですかね・・・この実験に使用している機器が一次側は円柱で円の直径が8.5ｃｍくらいのもので、二次側は単三電池なのです。一次側の円柱の中に単三電池を入れて電磁誘導で充電しているのですが、電池と一次側の円柱の間にテスラメータのセンサを入れて磁束密度を測定しています。

(2)一次側の構造は交流電源からきたのを4つのダイオードで整流して二次側にエネルギーを送ります。一次側はちょっとこれしか分かりませんでした・・・。二次側は一次側からきたエネルギーをコイルによって伝わり、コイルから逆流防止用のダイオードを通して、一つは「抵抗を通して発行ダイオードに電流を流す（これは充電中に光るようにしているためです）」、二つ目に「バッテリーに電流を流しています」、三つ目に「コンデンサに電荷をためています」これらが並列に接続されていて最後に二次側のコイルに繋がっています。（二次側は単四電池にコイルが巻いてあるという感じです。）電池の種類といたしましてニッケル水素電池を使用しています。
なので二次側はインバータ変換回路ではないような気がするんですが・・・。
ちなみに一次側はコイルの巻き数が160回、二次側は60回です。

(3)測定しているのは実際には一次側の入力電圧・電流・電力・コイル電圧、二次側の電池電圧、そして一次側と二次側の間にセンサを入れて磁束密度を測定しています。二次側のコイル電圧・電流はコイルの巻き線の直径が大体0.23ｍｍ程度と非常に細のとどうしても隙間が狭いため上手く電圧計・電流計を接続出来ないのでそれぞれ変圧比・変流比によって求めました。

以上が今行っている実験の詳細になると思います。