JP2006190505A - 鉛蓄電池および鉛蓄電池用添加剤 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間の使用に耐え、且つ大電流放電が可能な鉛蓄電池を提供し、更に劣化した鉛蓄電池を速やかに再生できる添加剤を提供する。
【解決手段】
硫酸を電解液とする鉛蓄電池において、ポリビニルアルコールと銀イオンとを電解液および／または電極活物質成形体中に含む鉛蓄電池。および、ポリビニルアルコールと銀イオンまたは銀イオンを生じ得る銀化合物とを含む鉛蓄電池用添加剤。

Description

本発明は、大電流放電が可能で、充放電の繰り返しに伴う電気容量の低下の少ない鉛蓄電池および鉛蓄電池用添加剤に関するものである。

鉛蓄電池は充放電の繰り返しに伴い、硫酸鉛の結晶が成長し、この結晶が不活性となるため、電極活物質の量が減少し、電池の容量が減少する。この対策として、微少電流で長時間充電して硫酸鉛を再び金属鉛にする方法があるが、この方法では結晶成長した硫酸鉛のごく一部しか金属鉛にならず、効果に乏しいものであった。また電解液中に各種の添加物、例えば微粒のカーボン等を添加する方法があるが、微粒のカーボンは正極で酸化されやすく、比較的短時間で消滅してしまい、これに伴って効果も無くなるという欠点があった。更に従来ポリビニルアルコールを電解液中に加えて充放電を繰り返すことにより、不活性化した硫酸鉛を活性化する方法も提案されているが、回復までに長時間を必要とする欠点があった。

本発明は、これらの従来の方法にくらべ、極めて短時間で劣化鉛蓄電池の特性を回復し、且大電流放電が可能な鉛蓄電池用の添加剤を見出したものである。
本発明の第一の目的は鉛蓄電池の充放電サイクル寿命を延長させることにある。
本発明の第二の目的は鉛蓄電池の容量を増大させることにある。
本発明の第三の目的は鉛蓄電池の内部抵抗を減少し、大電流放電を可能とすることにある。

本発明は、ポリビニルアルコールと、銀イオンとを電解液および／または電極活物質成形体中に含む鉛蓄電池であり、更に、ポリビニルアルコールと、銀イオンとを電解液中に含む鉛蓄電池であって、該電解液中に銀イオンを１０万分の１ないし１０００万分の１重量部含む鉛蓄電池であり、好ましくは、前記の各鉛蓄電池において、電解液中のポリビニルアルコールの濃度が０．０００１ないし０．１重量部含む鉛蓄電池である。また本発明は、ポリビニルアルコールと、銀イオンまたは銀イオンを生じ得る銀化合物とを含む鉛蓄電池用添加剤であり、好ましくは前記添加剤中の銀イオンまたは銀イオンを生じ得る銀化合物の量が、鉛蓄電池の電解液に添加した際に銀イオン濃度として１０万分の１ないし１０００万分の１重量部に相当する量である鉛蓄電池用添加剤であり、更に好ましくは前記各添加剤において、添加剤中のポリビニルアルコールの量が、鉛蓄電池の電解液に添加した際にポリビニルアルコール濃度として０．０００１ないし０．１重量部に相当する量である鉛蓄電池用添加剤である。

本発明に使用する銀イオンは、その作用機構の詳細は解明されてはいないが、その作用効果として、これをポリビニルアルコールと共に添加すると、その相乗効果により、電池の内部抵抗が低下し、充放電が極めて円滑に進行し、且つ、サルフェーションにより劣化した鉛蓄電池の電解液に添加すると、結晶成長して不活性になった硫酸鉛の分解が速やかに進行して、活性な金属鉛が容易に再生されることを見出したものである。その効果は、従来のポリビニルアルコール単独の場合に比べて極めて少量でも、大きな効果が得られる。

本発明に使用するポリビニルアルコールは、負極における水素過電圧を上昇せしめ、水の電気分解による水素の発生を抑制することにより、充電電流が効率的に硫酸鉛の還元に使用され、且つ、負極の結晶の微細化が進行する結果、不活性だった硫酸鉛の大型結晶が分解されて活性化される効果を有するものである。

本発明において、ポリビニルアルコールと、銀イオンとを併用する効果は、従来ポリビニルアルコール単独あるいはポリビニルアルコールと無定型炭素微粒子とを併用した場合、深い充放電を５−１０回も繰返すことによってようやく内部抵抗や容量が回復したのに対し、本発明の両者の併用の場合は僅か２−３回の充放電でこれらの機能が回復される。

本発明に使用するポリビニルアルコールは重合度３０ないし３０００程度のものが望ましく、その電解液中の濃度は、該電解液１重量部に対し、０．０００１ないし０．１重量部の範囲が望ましい。また、本発明に使用する銀イオンの電解液中の濃度は、該電解液１重量部に対し、１０００万分の１ないし１０万分の１重量部程度が望ましい。

本発明の添加剤は、ポリビニルアルコールと銀イオンは水溶液とした状態で鉛蓄電池の電解液に加えると、均一な組成で添加することが容易となり好ましい。

４年間毎日使用してその作業時間が新品の約１／２に劣化したバッテリーフォークリフト用鉛蓄電池（４８ボルト）３個を用い、ａ：ポリビニルアルコール０．１％添加、ｂ：ポリビニルアルコール０．１％とカーボンブラック粉砕物１０万分の５（特許第３４３１４３８号の方法で作成）を添加、ｃ：ポリビニルアルコール０．１％と銀イオン１ｐｐｍを添加（本発明）の３種類の場合について、深い充放電の繰返しによって、電解液比重が正常値（１．２８以上）に回復するまでの充放電回数を比較した。その結果を表１に示す。
表１ 充放電回数の比較（試験前の満充電後の電解液比重：１．１８−１．２２）
添加剤 充放電回数（試験後の満充電後の電解液比重：１．２８以上）
ａ（従来例） ９
ｂ（従来例） ６
ｃ（本発明） ２

Claims (6)

1. ポリビニルアルコールと、銀イオンとを電解液および／または電極活物質成形体中に含むことを特徴とする鉛蓄電池。
2. ポリビニルアルコールと、銀イオンとを電解液中に含む鉛蓄電池であって、該電解液中に銀イオンを１０万分の１ないし１０００万分の１重量部含むことを特徴とする鉛蓄電池。
3. 請求項１または請求項２において、電解液中のポリビニルアルコールの濃度が０．０００１ないし０．１重量部である鉛蓄電池。
4. ポリビニルアルコールと、銀イオンまたは銀イオンを生じ得る銀化合物とを含むことを特徴とする鉛蓄電池用添加剤。
5. 請求項４において、添加剤中の銀イオンまたは銀イオンを生じ得る銀化合物の量が、鉛蓄電池の電解液に添加した際に銀イオン濃度として１０万分の１ないし１０００万分の１重量部に相当する量である鉛蓄電池用添加剤。
6. 請求項４または請求項５において、添加剤中のポリビニルアルコールの量が、鉛蓄電池の電解液に添加した際にポリビニルアルコール濃度として０．０００１ないし０．１重量部に相当する量である鉛蓄電池用添加剤。