JP2007066859A - 鉛蓄電池の補充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉛蓄電池の長寿命、高性能化に有効で、且つ経済性の高い補充電方法を提供する。
【解決手段】 太陽電池を電源として鉛蓄電池を補充電する充電方法において、該鉛蓄電池の電解液中または負極中の少なくとも一方に、該電池の充電時に負極の水素過電圧を上昇せしめる有機ポリマーを含む鉛蓄電池の補充電方法であり、好ましくは前記太陽電池の定格出力電流値が鉛蓄電池の定格容量に対し０．００２Ｃ以下である鉛蓄電池の補充電方法。

Description

本発明は太陽電池を用いた鉛蓄電池の補充電方法に関し、特に小さな電流容量の太陽電池を用いて効果的に鉛蓄電池を補充電する方法に関するものである。

タクシーや市内配送用のトラックは、エンジン回転数が低い低速走行やアイドリング状態で長時間使用されることが多く、これらの自動車の補機用電源として用いられる鉛蓄電池ではオルタネーターによる充電が不充分となりやすい。特にエアコンを使用する夏季や、ヘッドライトを点灯する夜間ではこの傾向が著しい。実際にタクシーや配送用トラックに補機用電源として用いられる鉛蓄電池について、エアコンとヘッドライトを同時に使用した状態でのアイドリング時の電池電圧を測定するとその半数以上について定格電圧の１２．６ボルトを下回っていた。一方、オルタネーターの出力電圧を高く設定すると、鉛蓄電池が過充電になり電池寿命が短くなったり、電解液の分解が促進されて電解液の補充を頻繁に行なう必要がある等の問題があり、あらゆる運転条件で鉛蓄電池の充電が適正に行なわれる方法を実現することは困難であった。
また、低速度走行や加速時に二次電池に蓄えた電気でモーターを駆動するいわゆるハイブリッド自動車では、エネルギー効率重視の観点から二次電池を満充電の状態で使用することは少ないが、これを太陽電池による補充電で停車中に満充電の状態にすれば、発進時により高い加速性能が得られる。
本発明者等は先に鉛蓄電池の電解液中に充電時の水素過電圧を上昇せしめる有機ポリマー、例えばポリビニルアルコール等を添加することにより、放電に伴なって生成する硫酸鉛の結晶成長が抑制されてアモルファスの微細物となり、これを充電すると負極活物質である金属鉛の結晶が微細となり、且つ電池の長寿命化に有効であることを見出した。（例えば特許文献１参照）
特開２００３−２２８４５号公報

本発明者等は電解液中に充電時の水素過電圧を上昇せしめる有機ポリマーを含む鉛蓄電池を補充電する場合、従来電解液の電気分解によりその大部分が消費されてしまい、電極活物質の再生には殆ど効果の無かった程度の小電流で充電しても、その電流が電極活物質の再生に有効に使用され、且つ、その程度の小電流での充電では、過充電の影響も無視できるほど小さいことを見出した。更に、この補充電に使用する電源として、小型の太陽電池を使用すると、微少電流で長時間の補充電が容易であり、極めて効果的に鉛蓄電池の充電不足を解消可能であることを見出した。

本発明は、太陽電池を電源として鉛蓄電池を補充電する充電方法において、該鉛蓄電池の電解液中または負極中の少なくとも一方に、該電池の充電時に負極の水素過電圧を上昇せしめる有機ポリマーを含む鉛蓄電池の補充電方法であり、好ましくは前記太陽電池の定格出力電流値が鉛蓄電池の定格容量に対し０．００２Ｃ以下である鉛蓄電池の補充電方法であり、また好ましくは前記水素過電圧を上昇せしめる有機ポリマーが、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、カーボキシメチルセルロースまたはこれらの化合物の誘導体である鉛蓄電池の補充電方法である。

本発明者等は、鉛蓄電池の電解液中または負極中の少なくとも一方に充電時に負極の水素過電圧を上昇せしめるポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、カーボキシメチルセルロース等の特定の有機ポリマーを添加した状態で、充電を行なうと、負極の水素過電圧が０．１ないし０．２ボルト上昇し、これに伴ない、従来満充電の８０％程度の状態で負極で水の電気分解により発生していた水素ガスの発生が殆ど認められなくなり、また、自己放電も減少するので、０．００２Ｃないし０．０００５Ｃ程度の微弱な充電電流でもその大部分が充電に有効に使用されることを見出した。即ち、負極の水素過電圧を上昇せしめる特定の有機ポリマーを添加しない従来の鉛蓄電池では、補充電には水電解による損失分や自己放電の補充分を含めて少なくとも０．００４Ｃ程度の電流が必要であったのに対し、その２分の１ないし１０分の１程度の電流で充分な補充電が可能となることを見出したものである。更に、この補充電に使用する微弱な電流を発生する電源として太陽電池を用いると、小型の太陽電池でも通常の小型自動車に使われている鉛蓄電池の補充電に充分であることを見出した。なお、ここでＣとは電池の定格容量を１時間で充電または放電するに相当する電流の大きさを表し、ｎＣ＝充放電電流（Ａ）÷定格容量（ＡＨ）で表されるｎの値が小さいほど小電流での充放電を意味する。

補充電の電源として太陽電池を用いると、例えば定格１２Ｖの電池に対し、太陽電池として、定格出力電圧が１５Ｖ程度で所定の電流容量のものを選定すれば、特別な電圧調節回路や電流制限回路を使用せずに、太陽電池をそのまま鉛蓄電池の端子に並列接続して補充電することが可能であり、極めて簡単な回路構成となる。

本発明の特定の有機ポリマーは電解液中に添加するか、あるいは予め負極活物質と混合して負極を成形し、使用中に徐々に電解液中に溶出せしめることとしてもよい。負極の水素過電圧を上昇せしめる特定の有機ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸カリウム、ポリアクリル酸メチル、カーボキシメチルセルロース等を用いることができ、その電解液中への添加量は、０．０１ないし５重量％、より好ましくは０．０５ないし０．５重量％とするのが好ましい。

本発明を実施例に基いて説明する。

タクシー補機用電源に使用する定格１２Ｖ，５０ＡＨの鉛蓄電池について、定格出力電流が０．０５Ａ、定格出力電圧が１５Ｖの太陽電池を車体天井部に装着して、その出力を鉛蓄電池の端子に直接並列に接続した。鉛蓄電池にはその電解液中に０．１重量％のポリビニルアルコールを添加した。この状態でタクシーを営業運転し、電解液の比重を１ヶ月間隔で定期的に測定した結果、常時満充電の状態が維持されていることを確認した。この処置によって従来１年程度であった電池寿命を３年以上にまで延長できた。

ハイブリッド自動車の車輪駆動用の二次電池に定格１２０Ｖ、２００ＡＨの鉛蓄電池を用い、定格出力電流が０．３Ａ、定格出力電圧が１４０Ｖの太陽電池を車体天井部に装着して、その出力を鉛蓄電池の端子に直接並列に接続した。鉛蓄電池にはその電解液中に０．１重量％のポリビニルアルコールを添加した。この自動車を朝夕の通勤用に使用し、昼間に太陽電池により鉛蓄電池を満充電に近い状態にまで補充電した結果、夕方帰宅時の発進時の加速性能が向上し、燃費も約５％向上した。

Claims (3)

1. 太陽電池を電源として鉛蓄電池を補充電する充電方法において、該鉛蓄電池の電解液中または負極中の少なくとも一方に、該電池の充電時に負極の水素過電圧を上昇せしめる有機ポリマーを含むことを特徴とする鉛蓄電池の補充電方法。
2. 請求項１において、太陽電池の定格出力電流値が鉛蓄電池の定格容量に対し０．００２Ｃ以下である鉛蓄電池の補充電方法。
3. 請求項１または請求項２において、水素過電圧を上昇せしめる有機ポリマーが、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、カーボキシメチルセルロースまたはこれらの化合物の誘導体である鉛蓄電池の補充電方法。