(57)【要約】【課題】利用者がバッテリーを住宅の外または中に設置する場合の初期投資を少なくし、理想的にはゼロとすることが可能なバッテリーのリースシステムを提供する。【解決手段】リース会社の初期投資によって利用者の住宅にバッテリーを設置し、利用者は所定の料金をリース会社へ支払うリースシステムを提供する。利用者から徴収する所定の料金の金額は、バッテリー利用により得られる省エネルギー代の一部とする。このリースシステムにより、非常用電源としても利用できるバッテリーを備えた住宅を普及させやすくすることができる。【選択図】図１
2014197392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーのリースシステムであって、
第１の時間帯と第２の時間帯で電力量料金単価が異なる電力供給を電力会社から受けている利用者に対し、
前記第１の時間帯よりも電力量料金単価が低い前記第２の時間帯においては前記電力会社からの電力供給によって前記バッテリーが充電され、
前記第１の時間帯においては前記バッテリーのみから供給された電力を利用者に消費させ、
前記バッテリーのリースシステムを使用しない場合に予測される第１の電気料金と、利用者が前記電力会社に実際に支払う第２の電気料金の差額を算出し、
前記第１の電気料金と前記第２の電気料金の差額のうち、前記リース会社に見合う対価を算出し、利用者に前記対価を前記リース会社に支払わせるように構成したバッテリーのリースシステム。
【請求項２】
バッテリーのリースシステムであって、
第１の時間帯と第２の時間帯で電力量料金単価が異なる電力供給を電力会社から受けている利用者に対し、
前記第１の時間帯よりも電力量料金単価が低い前記第２の時間帯においては前記電力会社からの電力供給によって前記バッテリーが充電され、
前記第１の時間帯においては前記バッテリーのみから供給された電力を利用者に消費させ、
前記バッテリーのリースシステムを使用しない場合に予測される第１の電気料金と、利用者が前記電力会社に実際に支払う第２の電気料金の差額を算出し、
前記第１の電気料金と前記第２の電気料金の差額のうち、前記リース会社に見合う第１の対価を算出し、
前記リース会社がバッテリーのメンテナンスを行い、前記リース会社に見合う第２の対価を算出し、
利用者に前記第１の対価及び前記第２の対価を前記リース会社に支払わせるように構成したバッテリーのリースシステム。
【請求項３】
請求項２において、前記メンテナンスは、前記バッテリーの充電中に、充電の電流方向とは逆方向の電流を前記バッテリーに１回または複数回流すことを特徴とするバッテリーのリースシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、前記バッテリーはリチウムイオン二次電池であるバッテリーのリースシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
バッテリーのリースシステム（またはレンタルシステム）、即ちバッテリーの貸し出しを行うビジネスモデルに関する。
【背景技術】
【０００２】
今後、化石燃料の枯渇に伴い、世界各国において電力量料金単価の上昇が予想される。また、原子力発電の依存度を高くすると電力量料金単価は安く設定できるが、各国では、事故などのリスクを恐れて原子力発電の依存度を低くする傾向があり、原子力発電に依存する国も減少傾向にある。
【０００３】
また、通常、停電や災害に備えて、利用者（一般家庭の消費者など）が充電可能なバッテリーを購入し、住宅の外に設置するケースが多い。
【０００４】
利用者は、バッテリーを購入して住宅の外または中に設置し、その結果得られる省エネルギー代（節約代）を推定し、バッテリーの耐用年数、初期投資金額、回収年数などから採算があうかどうかを判断し、バッテリーの購入の是非を決定している。
【０００５】
しかし、住宅の外または中にバッテリーを設置する場合は、バッテリーの充電容量にもよるが、大きな初期投資（バッテリー本体の購入金額および設置費）を必要とする。この大きな初期投資のため、採算が合わないと利用者が判断することがバッテリーの購入を妨げる主たる要因となっている。また、十年以上先の予測は難しく、利用者にとって採算が合うかどうかを判断することが困難である。
【０００６】
特許文献１には、太陽光発電システムの普及させるために貸与型の太陽光発電システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２４８６４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
利用者がバッテリーを住宅の外または中に設置する場合の初期投資を少なくし、理想的にはゼロとすることが可能なバッテリーのリースシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
リース会社の初期投資によって利用者の住宅にバッテリーを設置し、利用者は所定の料金をリース会社へ支払うリースシステムを提供する。
【００１０】
リース会社が利用者から徴収する所定の料金の金額は、バッテリー利用により得られる省エネルギー代の一部とする。
【００１１】
利用者は電力会社と契約を結ぶことによって電力を提供されている。電力会社では、サービスとして、時間帯によって異なる電力量料金単価となる契約も提供している。なお、電力量料金単価とは、電力の単位あたりの価格（１ｋＷｈあたりの電力量料金）を指す。利用者は、このような契約を電力会社と結び、時間帯によって異なる電力量料金単価を利用することで省エネルギーを得る。例えば、電力量料金単価の一番安い時間帯（例えば夜間）においてバッテリーを充電し、電力量料金単価の高い時間帯（日中）においては住宅で使用する電力を全てバッテリーからのみ供給すると、日中に使用する電力量が多ければ多いほど差額（省エネルギー代）が発生する。この差額の一部を所定の料金の金額としてリース会社は利用者から徴収する。
【００１２】
本明細書で開示する発明の構成は、第１の時間帯と第２の時間帯で電力量料金単価が異なる電力供給を電力会社から受けている利用者に対し、第１の時間帯よりも電力量料金単価が低い第２の時間帯においては電力会社からの電力供給によってバッテリーが充電され、第１の時間帯においてはバッテリーのみから供給された電力を利用者に消費させ、バッテリーのリースシステムを使用しない場合に予測される第１の電気料金と、利用者が前記電力会社に実際に支払う第２の電気料金の差額を算出（リース会社が算出またはコンピュータが算出）し、第１の電気料金と第２の電気料金の差額のうち、リース会社に見合う対価を算出（リース会社が算出またはコンピュータが算出）し、利用者に対価をリース会社に支払わせるように構成したバッテリーのリースシステムである。
【００１３】
また、リース会社は単に利用者にバッテリーを貸し出すだけではなく、バッテリーのメンテナンスも行う。
【００１４】
メンテナンスを含めたバッテリーのリースシステムの構成は、第１の時間帯と第２の時間帯で電力量料金単価が異なる電力供給を電力会社から受けている利用者に対し、第１の時間帯よりも電力量料金単価が低い第２の時間帯においては前記電力会社からの電力供給によってバッテリーが充電され、第１の時間帯においてはバッテリーのみから供給された電力を利用者に消費させ、バッテリーのリースシステムを使用しない場合に予測される第１の電気料金と、利用者が前記電力会社に実際に支払う第２の電気料金の差額を算出（リース会社が算出またはコンピュータが算出）し、第１の電気料金と第２の電気料金の差額のうち、リース会社に見合う第１の対価を算出（リース会社が算出またはコンピュータが算出）し、リース会社がバッテリーのメンテナンスを行い、リース会社に見合う第２の対価を算出（リース会社が算出またはコンピュータが算出）し、利用者に第１の対価及び第２の対価をリース会社に支払わせるように構成したバッテリーのリースシステムである。
【００１５】
ただし、上記構成において、メンテナンスの頻度はできるだけ抑え、１年に１回程度または数年に１回とする。また、ある地域での利用者が１００人以上であれば、その地域の利用者をまとめて訪問し、それぞれ１回のメンテナンスを行えば、リース会社は効率よくメンテナンスを行うことができるため、メンテナンスにかかるコスト（第２の対価）を削減することができる。
【００１６】
また、リース会社はメンテナンスの度にメンテナンスにかかるコストを利用者から別途徴収することも可能であるが、そのコストはメンテナンスの回数が少なければ少ないほど最低限に抑えることができる。
【００１７】
また、リース会社がバッテリーを貸与し、そのバッテリーを利用者がある期間使用した後、そのバッテリーを返却する場合、他の利用者にそのバッテリーを貸し出すレンタルも行うことで、リース会社の初期投資を削減することもできる。また、利用者に新品ではなく、使用済みのバッテリーを貸し出し、再使用する場合には、リース会社ではなくレンタル会社と呼べる。ただし、使用済みのバッテリーといっても、新品と性能（充電容量など）はほとんど変わらないものとする。
【００１８】
なお、リース会社が貸与するバッテリーは、リチウムイオン二次電池であり、安全性が高く、２０年以上使用できるものとする。勿論、充電と放電を毎日繰り返しても劣化による容量低下が少なく、劣化したとしても１年に１回、または数年に１回のメンテナンスを行うことで回復させることのできるバッテリーとする。
【００１９】
また、上記構成において、バッテリーのメンテナンスは、充電中に、充電の電流方向とは逆方向の電流を瞬間（０．１秒以上３分以下、代表的には３秒以上３０秒以下）だけ流すことを１回または複数回行うこととする。このように充電中に、充電の電流方向とは逆方向の電流を瞬間だけ流すことを本明細書では逆パルス電流を流すと呼ぶ。逆パルス電流を供給する周期、逆パルス電流の強度については適宜設定すればよい。
【００２０】
充電中に適宜、逆パルス電流を流すことで原理的には長期間の間、劣化のないバッテリーを実現できる。このようなバッテリーのメンテナンスを適宜行うことでバッテリーのリースシステムを構築することができる。
【００２１】
また、長期間にわたり繰り返し充電と放電を繰り返すことができ、利用者から回収した使用済みのバッテリーに劣化回復処理（例えば、逆パルス電流を流すこと、あるいは、一般消費者が所持購入することの難しい特殊な設備または特殊な装置による処理）によって、そのバッテリーを他の利用者にも貸し出すことができる。従って、このような劣化回復処理（メンテナンスとも呼べる）を行うことでバッテリーの再使用およびレンタルシステムを構築することができる。
【００２２】
また、利用者は、採算が合うかどうかを判断しなくとも、採算がとれるまでメンテナンスを繰り返し、同じバッテリーを長期間使用することもできる。従って、一般住宅にバッテリーを設けることを普及させやすくすることができる。
【００２３】
また、利用者が住宅の公共料金（ガスまたは電気）を安くするため、電気以外の熱源を使用しない住宅とする場合、電力量が多くなるためバッテリーのリースシステムにより得られる省エネルギー代を高くすることができる。また、電気以外の熱源を使用しない住宅とした場合、バッテリーをリースすることによって停電などの恐れをなくすこともできる。
【００２４】
また、利用者が電気自動車を利用する場合、電力量料金単価の一番安い時間帯でバッテリー（リースしているバッテリー）を充電しておき、そのバッテリーから電気自動車への充電を行うことで時間帯を気にすることなく電気自動車への充電が安価に行える利点もある。また、電気自動車を使用することによって得られる電力の一部をバッテリー（リースしているバッテリー）に供給することで電力を有効利用することもできる。
【発明の効果】
【００２５】
利用者がバッテリーを住宅の外または中に設置する場合の初期投資を少なくし、理想的にはゼロとすることが可能なバッテリーのリースシステム及びレンタルシステムを提供することができる。
【００２６】
また、長期間にわたりバッテリーを再使用することを可能とすることで、バッテリーの破棄や、バッテリーを分解してリサイクルすることをなくすことができる。従って、バッテリーの破棄及び分解をなくし、バッテリーの再使用により環境保護に貢献することができる。
【００２７】
また、一般住宅にバッテリーを設けることを普及させやすくすることができる。また、多くの一般住宅にバッテリーが設置され、昼間に使用する電力をそのバッテリーから供給すれば、電力負荷の平準化を推進することができる。電力負荷の平準化とは、その地域の電力事情を多くの一般住宅などにバッテリーシステムを設けることで負荷の分散を図り、解決しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）は本発明の一態様にかかるリースシステムを説明するための模式図であり、（Ｂ）は夜間等の状態であり、（Ｃ）は昼間等の状態である。
【図２】本発明の一態様を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一態様を示す構成を示すブロック図である。
【図４】リチウムイオン二次電池の充電時の概念図である。
【図５】リチウムイオン二次電池の放電時の概念図である。
【図６】正極及び負極の電位の関係を表す図である。
【図７】バッテリーのメンテナンス方法の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
バッテリーのリースシステムの構成要素について、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、及び図１（Ｃ）を例にとり説明を以下に行う。
【００３１】
本発明の一態様にかかるバッテリーのリースシステムは、図１（Ａ）に示すように、利用者及び利用者の住宅１００と、住宅の外（或いは中）に設置するバッテリー１０１と、バッテリー１０１を利用者に貸し出すリース会社１０２と、電力会社１０３から構成される。
【００３２】
また、住宅１００に設けられた分電盤（ここでは図示しない）とバッテリー１０１は電気的に接続されている。分電盤とは、漏電遮断器などのブレーカー、電力量計、リモコンリレーやタイマーなどの制御装置を収容した収容箱を指す。なお、電力量計としては、アナログ式誘導型電力量計に限らず、電力をデジタルで計測し、通信機能を有する次世代電力量計（所謂、スマートメーター）であってもよい。バッテリー１０１を充電する場合、電力会社１０３から供給された電力は、分電盤を介してバッテリー１０１に供給される。
【００３３】
利用者は、電力量に応じた対価（電気料金）を電力会社１０３に支払うことで電力の供給を受ける契約を電力会社１０３と交わしている。電力会社１０３は、分電盤などに設置されている電力量計で使用した電力量を測定し、それに応じた対価として電気料金を利用者から徴収している。
【００３４】
また、利用者は、リース会社１０２にバッテリーを借りることによる対価としてリース代金を支払う。従って、利用者は、リース代金を支払い、リース会社１０２からバッテリー１０１を借りて、利用者の住宅１００に設置することでバッテリー１０１の購入費用をなくし、初期投資を抑えることができる。
【００３５】
また、時間帯によって異なる電力量料金単価から得られる節約代の一部をリース代金とすることで、リース代金を定額とするのではなく、節約代に比例するリース代金とする。
【００３６】
具体的には、時間帯によって異なる電力量料金単価となる契約を電力会社と結び、時間帯によって異なる電力量料金単価から節約代を得て、その一部をリース代金として算出し、利用者から徴収する。
【００３７】
例えば、電力量料金単価の一番安い時間帯（例えば夜間）においては図１（Ｂ）に示すようにバッテリー１０１を充電し、電力量料金単価の高い時間帯（日中）においては図１（Ｃ）に示すように住宅１００で使用する電力は全てバッテリー１０１からのみの供給とする。こうすることによって、バッテリー１０１を借りている利用者の住宅１００では、時間帯に関係なく、安い電力量料金単価での支払いを電力会社１０３にすればよいこととなる。
【００３８】
従って、バッテリーの充電容量は、電力量料金単価の高い時間帯の間に使用する電力量をまかなえる程度でよく、電力量料金単価の一番安い時間帯においては１回充電する時間以外は停止しておく。ただし、電力量料金単価の一番安い時間帯において停電があった場合には、非常用電源として利用できるようにしておく。
【００３９】
また、図１（Ｃ）に示す電力量料金単価の高い時間帯（日中）でバッテリーの電力消費量が少ない場合には、次の日に繰り越して電力を使うことができるため、数日に１回の充電で済ますこともできる。
【００４０】
リース会社１０２は、時間帯によって変わらない通常の電力量料金単価となる契約とした場合に電力会社１０３に支払うと予測される電気料金を算出し、実際の電気料金との差額の一部、具体的には３割を利用者に定期的に請求する。この予測される電気料金の算出は単純であり、バッテリー１０１から住宅１００に供給した総電力量と、通常の電力量料金単価とから算出することができる。
【００４１】
図２に本発明の一態様にかかるバッテリーのリースシステムのフロー図を示す。
【００４２】
まず、利用者は、リース会社１０２にバッテリー１０１のリースを希望する（Ｓ２０１）。
【００４３】
次いで、住宅１００にバッテリー１０１を設置する（Ｓ２０２）。なお、バッテリーを住宅１００に設置する際、利用者が設置を行ってもよいし、リース会社がサービスとして設置を行ってもよい。リース会社がサービスとして設置する場合には利用者の初期費用がさらに安くなる。また、住宅１００の中にバッテリー１０１を設置してもよいが、本実施の形態ではバッテリー１０１のメンテナンスをリース会社が行うため、住宅１００の外に設置する。
【００４４】
バッテリー１０１は、リチウムイオン二次電池であり、安全性が高く、２０年以上使用できるものとする。勿論、充電と放電を毎日繰り返しても劣化による容量低下が少なく、劣化したとしても１年に１回、または数年に１回のメンテナンスを行うことで回復させることのできるバッテリーとする。
【００４５】
バッテリー１０１を住宅１００の外に設置する場合のブロック図の一例を図３に示す。
【００４６】
図３に示すように住宅１００の外にバッテリー１０１が設置されている。バッテリー１０１には、制御装置１１０が設置されており、制御装置１１０は、配線によって、分電盤１１３と、蓄電コントローラ１１５（制御装置ともいう）と、表示器１１６と電気的に接続されている。
【００４７】
電力会社１０３の商業用電源から、引込線取付部１２０を介して、電力が分電盤１１３に送られる。また、分電盤１１３には、バッテリー１０１と、商業用電源と、から電力が送られ、分電盤１１３は、送られた電力を、コンセント（図示せず）を介して、一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８に供給する。
【００４８】
一般負荷１１７は、例えば、テレビやパーソナルコンピュータなどの電気機器であり、蓄電系負荷１１８は、例えば、電子レンジ、冷蔵庫、空調機などの電気機器である。
【００４９】
蓄電コントローラ１１５は、計測部１２１と、予測部１２２と、計画部１２３と、を有する。計測部１２１は、一日（例えば、０時から２４時）の間に、一般負荷１１７、蓄電系負荷１１８で消費された電力量を計測する機能を有する。また、計測部１２１は、バッテリー１０１から供給された電力量と、商業用電源から供給された電力量と、をそれぞれ計測する機能を有する。
【００５０】
計測部１２１によって計測された一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８で消費された電力量は、表示器１１６によって確認することができる。また、分電盤１１３が通信機能を有しているスマートメーターであれば、通信によって確認することもできる。
【００５１】
また、蓄電コントローラ１１５は、バッテリー１０１からの電力を、一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８に供給するか、商業用電源からの電力を、一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８に供給するかを、電力量料金単価の異なる時間帯で切り替えて制御する。なお、蓄電コントローラ１１５は、例えば、停電などにより、商業用電源から電力供給の停止、または電力供給の抑制が行われた際には、時間帯を問わず、バッテリー１０１から一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８に電力の供給を行う機能を有する。
【００５２】
本実施の形態においては、蓄電コントローラ１１５によって電力量料金単価の安い時間帯Ａでバッテリー１０１を充電する（Ｓ２０３）。
【００５３】
そして、電力量料金単価の高い時間帯Ｂにおいてバッテリー１０１のみから一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８に供給するよう制御する。時間帯Ａよりも電力量料金単価の高い時間帯Ｂにおいて、時間帯Ａで充電したバッテリーから電力を供給して電力を消費する（Ｓ２０４）。
【００５４】
そして、予測部１２２は、コンピュータなどを有し、電力量料金単価の高い時間帯Ｂの間に一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８で消費された電力量に基づいて、電気料金αを算出する。（Ｓ２０５）電力量料金単価の高い時間帯Ｂの間に一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８で消費された電力量は、時間帯Ａで充電したバッテリーから供給されているため、電気料金αの電力量料金単価は安い時間帯Ａでの価格となる。
【００５５】
また、予測部１２２は、電力量料金単価の高い時間帯Ｂの間に一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８で消費された電力量に基づいて、電気料金βを算出する。電気料金βの電力量料金単価は通常の電力量料金単価での価格となる。こうして、予測される電気料金βを算出する（Ｓ２０６）。
【００５６】
節約代は、電気料金βから電気料金αを差し引いた差額となる。利用者は、この差額のうち、一部をリース会社１０２に支払う（Ｓ２０７）。
【００５７】
また、予測部１２２で算出されたこれらの情報は、表示器１１６に表示される。なお、毎日、差額は算出され、その合計を月ごとまたは年ごとにリース会社１０２の社員が表示器１１６で確認して利用者にリース代金を請求する。また、自動化できるように蓄電コントローラ１１５に通信機能を持たせ、予測部１２２で算出されたこれらの情報をリース会社１０２に月ごとまたは年ごとに通信するシステムとしてもよい。
【００５８】
上述したバッテリーのリースシステムは、利用者がバッテリー１０１を住宅１００の外に設置する場合の初期投資を少なくし、理想的にはゼロとすることを可能とする。また、リース会社にとっては、長期に初期投資を回収することになるが、その普及する数によって多くなればなるほど利益を得ることができる。
【００５９】
また、予測部１２２では、次の一日の間に一般負荷１１７及び蓄電系負荷１１８で消費される需要電力量を予測する機能を持たせてもよい。また、計画部１２３は、コンピュータやタイマーなどを有し、予測部１２２が予測した需要電力量に基づいて、バッテリー１０１の充電の時期、放電の時期などの計画を立てる機能を有する。この計画部１２３によって、バッテリーの電力消費量が少ない場合には、次の日に繰り越して電力を使うことができるため、数日おきに１回の充電で済ますこともできる。バッテリーの寿命は、繰り返し充電回数で決まるため、１回の充電時期とその次ぎの充電時期の期間が長ければ長いほどバッテリーの寿命が延びるため好ましい。
【００６０】
さらに、バッテリーのメンテナンスを行えば、バッテリーの寿命を長くすることができる。従って、リース会社は、利用者が使用した後に返却されたバッテリーを他の利用者にリユースすることができ、レンタルすることで初期投資を回収することが容易となる。また、１０年以下の短期の使用であっても他の利用者にリユースすることができる。従って、試しにバッテリーを導入してみたいという利用者にもバッテリーを貸し出すことができる。リユースする場合には、バッテリーのレンタルシステムと呼ぶことができる。
【００６１】
従来であれば、一旦バッテリーを購入し、そのための設備を設置すると、返品ができないため、全てバッテリー購入者の負担となっていた。また、住宅の寿命は３０年と言われており、その間に家族の増減などがあるため、家族に未成年者が多い時期にはバッテリー購入のメリットがあっても家族の一部が成人して家を出てしまえば採算が合わなくなることもあるため、購入しない判断をする利用者がほとんどである。しかし、上述したバッテリーのリースシステムを利用し、リース会社がバッテリーを貸し、そのサービスとして設置または撤去する場合には利用者の負担が軽くなるため、住宅へのバッテリー普及を促進することができる。
【００６２】
ここでは利用者一人の住宅の例を示したが、特に限定されず、マンションのような集合住宅や、会社が所有しているビルなども適用することができる。また、住宅１００に供給することに限定されず、電気的に接続する設備をバッテリー１０１に設ければ、電気自動車にも電力を供給することができる。
【００６３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示したバッテリーのリースシステムに加え、さらにメンテナンスを行うことを含める例を以下に説明する。
【００６４】
リチウムイオン二次電池の寿命を延ばすためのメンテナンスの一例として、充電中に、充電の電流方向とは逆方向の電流を瞬間（０．１秒以上３分以下、代表的には３秒以上３０秒以下）だけ流すことを１回または複数回行う。このように充電中に、充電の電流方向とは逆方向の電流を瞬間だけ流すことを逆パルス電流を流すと呼ぶ。
【００６５】
逆パルス電流の供給方法について説明する。
【００６６】
図７を用いて、逆パルス電流について説明する。図７（Ａ）は、バッテリー１０の充電又は放電時に、バッテリーの正極又は負極に供給する電流の時間変化を模式的に表した図である。Ｉａは、バッテリー１０の充電時であれば充電電流であり、バッテリー１０の放電時であれば放電電流に相当する電流である。ここでは、本実施の形態の理解を容易にするために、Ｉａは定電流としているが、バッテリーの状態によって、その大きさを変えてもよい。同様に、逆パルス電流Ｉｉｎｖは定電流としているが、バッテリーの状態によって、その大きさを変えてもよい。また、ここでは、逆パルス電流Ｉｉｎｖが流れる向きを、電流の正の向きであると定義する場合がある。その場合、逆パルス電流Ｉｉｎｖは、充電時と放電時とで逆向きに流れるため、充電時と放電時とでは、基準となる電流の向きは逆になる。そのため、充電時と放電時の両方において、逆パルス電流の電流値は正の値（Ｉｉｎｖ）となり、充電電流の電流値、または、放電電流の電流値は、負の値（−Ｉａ）となる。
【００６７】
本実施の形態の理解を容易にするために、まず、充電について説明する。図７（Ｂ）は、充電時のバッテリー１０に供給される充電電流Ｉａ、逆パルス電流Ｉｉｎｖを説明している。仮に、充電電流Ｉａと逆パルス電流Ｉｉｎｖの電流の向きを逆に定義すると、逆パルス電流の電流値は正の値（Ｉｉｎｖ）となり、充電電流の電流値も、正の値（Ｉａ）となる。
【００６８】
バッテリー１０において、１２は正極であり、１３は電解液であり、１４は負極であり、１５はセパレータである。
【００６９】
図７（Ｂ）に示すように、バッテリー１０の充電時には、充電電流Ｉａは、バッテリー１０の外部において、負極１４から正極１２の方向に流れ、バッテリー１０の内部においては、正極１２から負極１４の方向に流れるため、逆パルス電流Ｉｉｎｖは、バッテリー１０の外部において、正極１２から負極１４の方向に電流が流れ、バッテリー１０の内部においては、負極１４から正極１２の方向に流れるように、負極１４または正極１２に供給される。図７（Ｂ）の場合は、充電時にバッテリー１０の外部から正極１２の方に電流Ｉａを供給し、正極１２からバッテリー１０の外部の方に逆パルス電流Ｉｉｎｖを供給している。
【００７０】
なお、電流を供給する、と記載しているが、バッテリー１０の外部に、電流や電圧などの電力を供給する供給源が存在して、その供給源からバッテリー１０に電流が供給されることも可能であるし、抵抗素子や容量素子などの受動素子や、トランジスタやダイオードなどの能動素子などで構成された負荷に対して、バッテリー１０が供給源となって、バッテリー１０から負荷に電流が供給されることも可能である。バッテリー１０が電力の供給源となって、バッテリー１０から負荷に電流が供給されるという場合は、バッテリー１０を放電している場合に相当する。よって、バッテリー１０の充電時における逆パルス電流Ｉｉｎｖは、バッテリー１０を放電している場合の電流に相当し、バッテリー１０の放電時における逆パルス電流Ｉｉｎｖは、バッテリー１０を充電している場合の電流に相当する。
【００７１】
図７（Ａ）に示すように、充電（放電）時には充電（放電）電流Ｉａを正極１２又は負極１４に供給している間に、複数回繰り返し逆パルス電流Ｉｉｎｖを正極１２又は負極１４に供給する。また、逆パルス電流の１回の供給時間Ｔｉｎｖは、電流Ｉａを流す時間Ｔａよりも短くする。時間Ｔｉｎｖは、充電レート又は放電レート等を考慮し、設定される。
【００７２】
逆パルス電流の１回の供給時間Ｔｉｎｖは、例えば、電流Ｉａの１回の供給時間Ｔａの１／１００以上１／３以下とすればよい。またＴｉｎｖ＜Ｔａの条件下で、時間Ｔｉｎｖの具体的な時間としては、０．１秒以上３分以下であることが好ましく、代表的には、３秒以上３０秒以下とする。
【００７３】
なお、図７（Ａ）では、逆パルス電流Ｉｉｎｖの大きさ（値の絶対値）が、電流Ｉａの大きさ（値の絶対値）よりも大きい例を示している。また、逆パルス電流Ｉｉｎｖの大きさを電流Ｉａの大きさと等しくする、あるいはそれよりも小さくしてもよい。本実施の形態は、電流Ｉａを供給している期間に、逆パルス電流が複数回の正極と負極間に流れればよい。
【００７４】
ここでリチウムイオン二次電池の動作原理及びリチウムの析出原理について、図４乃至図６を参照して説明する。
【００７５】
図４に、リチウムイオン二次電池の充電を行う場合について示し、図５に、リチウムイオン二次電池の放電を行う場合について示す。図４及び図５に示すように、電池を一つの閉回路と見なすと、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きになる。また、リチウムイオン二次電池の充電と放電では、アノード（陽極）とカソード（陰極）が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わるため、本明細書では、反応電位が高い電極を正極または＋極（プラス極）と呼び、反応電位が低い電極を負極または−極（マイナス極）と呼ぶ。したがって、本明細書においては、充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、放電電流を流す場合であっても、充電電流を流す場合であっても、正極は「正極」または「＋極（プラス極）」と呼び、負極は「負極」または「−極（マイナス極）」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連したアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いると、充電時と放電時とでは、逆になってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード（陽極）やカソード（陰極）という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極（プラス極）と負極（マイナス極）のどちらに対応するものかも併記することとする。また、図４及び図５において、正極は正極活物質としてリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）を有し、負極は負極活物質として黒鉛を有する場合について説明する。
【００７６】
バッテリーのリースシステムに用いるバッテリーの正極活物質としては、安全性が高いため、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）を用いることが好ましい。さらに、安全性を高めるため、電解液としての溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つまたは複数用いることが好ましい。イオン液体を用いることで、バッテリーの内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、バッテリーの破裂や発火などを防ぐことができる。
【００７７】
図４（Ａ）に、リチウムイオン二次電池を充電する場合において、リチウムイオン二次電池５０１と、充電器５０２を示す。リチウムイオン二次電池が充電を行う場合、正極では、式（１）の反応が起こる。
【００７８】
ＬｉＦｅＰＯ４  →  ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−            （１）
【００７９】
また、負極では、式（２）の反応が起こる。
【００８０】
Ｃ６  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  ＬｉＣ６            （２）
【００８１】
よって、リチウムイオン二次電池の充電の全反応式は、式（３）となる。
【００８２】
ＬｉＦｅＰＯ４  ＋  Ｃ６  →  ＦｅＰＯ４  ＋  ＬｉＣ６            （３）
【００８３】
本来負極においては、Ｌｉが黒鉛に貯蔵されることで電池の充電が行われるが、何らかの原因で充電中に負極でＬｉ金属の析出が起きたときは、式（４）の反応が起こる。つまり、負極では黒鉛へのＬｉ挿入反応とＬｉの析出反応が両方起こることになる。
【００８４】
Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  Ｌｉ            （４）
【００８５】
また、正極及び負極それぞれの電極の平衡電位は、材料とその平衡状態によって決まる。そして、正極及び負極それぞれの電極の材料がどのような平衡状態であるかで、電極間の電位差（電圧）が変化する。
【００８６】
図４（Ｂ）に、リチウムイオン二次電池の充電時の電圧を示す。図４（Ｂ）に示すように、充電の場合、時間ｔが経過して、電流が流れて反応が進むほど電極間の電圧は上昇する。
【００８７】
図５（Ａ）に、リチウムイオン二次電池を放電する場合において、リチウムイオン二次電池５０１と、負荷５０３を示す。リチウムイオン二次電池の放電を行う場合、正極では、式（５）の反応が起こる。
【００８８】
ＦｅＰＯ４  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−  →  ＬｉＦｅＰＯ４            （５）
【００８９】
また、負極では、式（６）の反応が起こる。
【００９０】
ＬｉＣ６  →  Ｃ６  ＋  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−            （６）
【００９１】
よって、リチウムイオン二次電池の放電の全反応式は、式（７）となる。
【００９２】
ＦｅＰＯ４  ＋  ＬｉＣ６  →  ＬｉＦｅＰＯ４  ＋  Ｃ６            （７）
【００９３】
また、Ｌｉ金属の析出が起きた後の放電では、負極において、式（８）の反応が起こる。つまり、負極では、黒鉛からのＬｉの脱離反応とＬｉの溶解反応が両方起こる。
【００９４】
Ｌｉ  →  Ｌｉ＋  ＋  ｅ−            （８）
【００９５】
図５（Ｂ）に、リチウムイオン二次電池の放電時の電圧を示す。図５（Ｂ）に示すように、放電の場合、時間ｔが経過して、電流が流れて反応が進むほど電極間の電圧は減少する。
【００９６】
図６に、リン酸鉄リチウムを有する正極の、リチウム金属を有する電極に対する電極電位の関係と、黒鉛を有する負極の、リチウム金属を有する電極に対する電極電位の関係と、を示す。図６において、白抜き矢印は、充電電圧を表す。
【００９７】
リン酸鉄リチウムを有する正極と、黒鉛を有する負極との間の電極電位の差は、３．５Ｖ−０．２Ｖ＝３．３Ｖである。電極電位は、平衡状態に対する値であるため、充電電圧が３．３Ｖであると、正極において式（１）の反応と式（５）の反応、負極において、式（２）と式（６）の反応が釣り合うため、電流が流れない。
【００９８】
よって、充電電流を流すためには、３．３Ｖより大きな充電電圧が必要となる。例えば、電池内部の直列抵抗成分を無視し、余分な充電電圧が、全て式（１）と式（２）の電極反応に使われるとすると、図６に示す白抜き矢印のように、余分の充電電圧は正極と負極それぞれに、正極に対する過電圧及び負極に対する過電圧として配分される。電極の単位面積に対しより大きな電流密度を得るには、より大きな過電圧が必要となる。例えば、電池に対して、急速充電を行うと、活物質表面の単位面積あたりの電流密度を大きくする必要があるため、より大きな過電圧が必要となる。
【００９９】
しかしながら、活物質の単位面積あたりの電流密度を大きくするために、過電圧を大きくしていくと、負極に対する過電圧が大きくなるため、図６に示す白抜き矢印の先端がリチウム金属電極の電極電位を下回る。すると、式（４）に示す反応が起こる。このとき、負極表面にリチウムが析出することになる。
【０１００】
リチウムが析出すると、正極と負極とが短絡する恐れがあるが、充電中に逆パルス電流を供給することによって、リチウムの析出を抑え、望ましくは析出物を溶解することができ、そのバッテリーの信頼性を向上させることができる。
【０１０１】
バッテリーのリースシステムにおいて、利用者がバッテリーを借りて１年または数年に１回の割合でリース会社から派遣されたメンテナンス要員が利用者の住宅に設置してあるバッテリーに対して逆パルスを流すメンテナンスを行う。このメンテナンス費用は別途利用者に請求するシステムとしてもよい。バッテリーを多く普及させるためには、このメンテナンス費用もリース会社からのサービスで行うことが好ましい。また、同じ地域で多くの利用者がいれば、まとめてメンテナンスを行うとリース会社のメンテナンスにかかる費用が削減できる。
【０１０２】
また、本実施の形態に示したメンテナンスにより、バッテリーの長寿命と安全性が確保されているため、常時バッテリーをモニタする必要がないことも効果の一つである。常時バッテリーをモニタする場合には、そのモニタのための通信回線等の設備、モニタするための電力が別途必要であり、さらには結果としてモニタしていて異状が生じた時に備えて監視する人員が必要となり、コストがかかってしまう。具体的には２４時間監視するためには、監視するバッテリーの個数にかかわらず、勤務時間の問題上、交代制で３人以上の人員が必要となり、コストアップにつながってしまう。また、監視する場合には年中無休で監視することとなる。バッテリーを監視するために電力を使用するのであれば、エネルギーの無駄使いと言える。
【０１０３】
また、本実施の形態に示したメンテナンスを含むバッテリーのリースシステムにより、長期間にわたりバッテリーを再使用することを可能とすることで、バッテリーの破棄や、バッテリーを分解してリサイクルすることをなくすことができる。従って、バッテリーの破棄及び分解をなくし、バッテリーの再使用により環境保護に貢献することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態に示したメンテナンスを含むバッテリーのリースシステムにより、一般住宅にバッテリーを設けることを普及させやすくすることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０    バッテリー
１２    正極
１３    電解液
１４    負極
１５    セパレータ
１００    住宅
１０１    バッテリー
１０２    リース会社
１０３    電力会社
１１３    分電盤
１１５    蓄電コントローラ
１１６    表示器
１１７    一般負荷
１１８    蓄電系負荷
１２０    引込線取付部
１２１    計測部
１２２    予測部
１２３    計画部
５０１    リチウムイオン二次電池
５０２    充電器
５０３    負荷
【図１】
2014197392.tif 000003
【図２】
2014197392.tif 000004
【図３】
2014197392.tif 000005
【図４】
2014197392.tif 000006
【図５】
2014197392.tif 000007
【図６】
2014197392.tif 000008
【図７】
2014197392.tif 000009