JP2007103331A - 鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉛蓄電池を著しく長寿命とすることが可能な添加剤の補充機構を提供する。
【解決手段】 希硫酸を主成分をする電解液を用いる鉛蓄電池において、該電池の電槽上面の蓋中に前記電解液の存在する空間に対して隔絶された複数個の収納空間を有し、該収納空間中には前記電解液に溶解することにより充電時に負極の水素過電圧を上昇せしめ得る機能を有する有機ポリマーが収納されており、外力によって前記収納空間中に収納されている前記有機ポリマーを前記電解液中に放出せしめる機構を具備する鉛蓄電池。
【選択図】 図１

Description

本発明は、従来の鉛蓄電池に比べて著しく長期間の使用に耐える鉛蓄電池を提供するために、該電池の電解液中に定期的に所定量の添加剤を供給する機構を有する鉛蓄電池に関する。

従来、長期間の使用により劣化した鉛蓄電池の特性を回復させる方法として、本発明者等は電解液中に、負極の水素過電圧を上昇させる効果のある特定の有機ポリマー、例えばポリビニルアルコール、ポリアクリル酸エステル、リグニン等を添加することにより鉛蓄電池の容量や内部抵抗が回復する方法を発明した（特許文献１参照）。しかしながら、電解液中に添加されたこれらの有機ポリマーは、充放電をくりかえすと正極で徐々に酸化されて消滅し、その効果が次第に低下するので、毎年これらの有機ポリマーを添加する必要があった。また、電解液の補充を不要にした密閉型の鉛蓄電池においては有機ポリマーを添加することが不可能であった。この対策として、本発明者等は先に有機ポリマーを長期間少量づつ電解液中に自動的に供給することにより、正極で酸化されて消滅した有機ポリマーを補充し、極めて長期間にわたりその特性を維持することを可能とする鉛蓄電池を発明した（特許文献２参照）。しかしながら、これらの方法でも電池の初期には有機ポリマーの濃度が必要以上に高くなる傾向があり、このため有機ポリマーが電極表面に吸着して電池の内部抵抗が高くなり、ＣＣＡ値（Ｃｏｌｄ Ｃｌａｎｋｉｎｇ Ａｍｐｅｒｃ）が小さくなり、エンジンの始動特性が有機ポリマー添加直後にはかえって低下する欠点があった。
特開２００１−３１３０６４号公報 特願２００４−２０２４９１号

本発明は、所定量の有機ポリマーを定期的に少量づつ電解液中に供給することにより、正極で酸化されて消滅した有機ポリマーを補充し、鉛蓄電池の特性を極めて長期間にわたり維持することを可能とする方法について、その具体的な機構を提供するものである。

本発明は、希硫酸を主成分とする電解液を用いる鉛蓄電池において、該電池の電槽上面の蓋中に前記電解液の存在する空間に対して隔絶された複数個の収納空間を有し、該収納空間中には前記電解液に溶解することにより充電時に負極の水素過電圧を上昇せしめ得る機能を有する有機ポリマーが収納されており、外力によって前記収納空間中に収納されている前記有機ポリマーを前記電解液中に放出せしめる機構を具備する鉛蓄電池であり、更に前記有機ポリマーが、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステルのうちの少なくとも一つを含む鉛蓄電池である。

本発明で用いる充電時に負極の水素過電圧を上昇せしめ得る有機ポリマー（以下「有機ポリマー」という）は、希硫酸を電解液とする鉛蓄電池において、充放電時に負極表面に作用して負極の活物質である鉛粒子を著しく微細にする作用がある。この有機ポリマー共存下の電気化学反応によって生成した鉛粒子は、従来の島津式ボールミル法や溶融鉛法等の機械的な方法で造られた鉛粒子に比べて極めて活性度が高く、充放電中に新物質としての微細な鉛粒子が合成されるものである。

本発明で用いる有機ポリマーは電解液中に０．００１ないし０．５％存在することが望ましく、これを一時に大量に添加しても充電時に発泡して電槽から電解液があふれたり、電池の内部抵抗が一時的に上昇したり、正極で１ないし２年で酸化されてしまうので、好ましくない。有機ポリマーの効果を長期間持続させるためには、有機ポリマーを正極で酸化される量を補充する程度に定期的に少量づつ電解液中に加えるのが望ましい。

本発明者等はこの手段として、希硫酸を主成分とする電解液を用いる鉛蓄電池において、該電池の電槽上面の蓋中に前記電解液の存在する空間に対して隔絶された複数個の収納空間を有し、該収納空間中には前記電解液に溶解することにより充電時に負極の水素過電圧を上昇せしめ得る機能を有する有機ポリマーが収納されており、外力によって前記収納空間中に収納されている前記有機ポリマーを前記電解液中に放出せしめる機構を具備せしめることにより、所定量の前記有機ポリマーを、定期的に電解液中に補充することを可能にするものである。有機ポリマーの補充は１ないし２年毎に行なうのが望ましく、例えば１セル当り５ないし１０個の収納空間に夫々有機ポリマーを収納し、これを１年毎に定期的に電解液中に補充すれば、鉛蓄電池の寿命を５年ないし１０年に延長することができる。

本発明で用いる有機ポリマーは、粉末状、顆粒状、錠剤状、液状またはゲル状で収納空間中に収納することが出来る。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、ポリアクリル酸エステルよりなる群のうちの少なくとも一つを用いることができる。例えば５０ＡＨの鉛蓄電池では、１個の収納空間中に０．１ないし０．３グラムのポリビニルアルコールを収納し、これを各セル毎に１年に１個づつ電解液中に放出し溶解するのが望ましい。

本発明で用いる収納空間は、電解液である希硫酸に耐えるポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂等のプラスチック、あるいはガラスを好適に用いることができ、予め成形したカプセルに有機ポリマーの粉末、ゲル、溶液等を挿入しても良く、また鉛蓄電池の電槽上部の蓋に直接収納空間を設けるか、あるいは注液口のキャップ内に収納空間を設けても良い。

以下、本発明の添加剤補充機構について、具体例により説明する。図１は本発明の一具体例を示す斜視図であり、鉛蓄電池１の電槽上面の蓋２に各セル毎に複数の収納空間３が設けられており、この収納空間３には夫々所定量の有機ポリマーが電解液から隔絶された状態で収納されている。定期的にこの有機ポリマーを電解液中に放出するには、特定の収納空間３の上部から棒状の治具で外側に露出している栓を押して有機ポリマーを電解液中に押し出す。この操作を各セルについて行なう。４は電解液の注入口である。収納空間３は必ずしも環状に配置する必要は無く、必要に応じて直線状、複数列状に配置しても良い。

図２は、本発明の別の一具体例を示す斜視図であり、電解液の注入口４のキャップの中に収納空間３を設けたものであり、従来の鉛蓄電池の電槽の構造に大きな変化をもたらすこと無く、簡単に収納空間３を設けた構造とすることが可能である。

図３は、本発明の有機ポリマー収納部の断面の模式図の一例を示す。電槽上面の蓋２の一部に設けられた収納空間３は外側栓５と内側栓６により外部から隔絶されており、収納空間３の中には有機ポリマー７が収納されている。外側栓５を外力により押し下げることにより内側栓６が外れて有機ポリマー７が電解液中に放出される。その際、外側栓５は凸部８に気密に勘合して電解液が電槽の外に漏れることを防止する。

図４は、本発明の別の有機ポリマー収納部の断面の模式図の一例を示す。有機ポリマー水溶液１０は収納空間として硬質プラスチックまたはガラスで作られたカプセル９の中に収納されている。外側栓５を外力により押し下げることによりカプセル９が押し下げられ、ナイフエッジ１１に押しつけられることにより、カプセル９が破壊されて有機ポリマー水溶液１０が電解液中に放出される。この場合も、外側栓５は凸部８に気密に勘合して電解液が電槽の外に漏れることを防止する。

鉛蓄電池の斜視図 鉛蓄電池の斜視図 有機ポリマー収納部の断面の模式図 有機ポリマー収納部の断面の模式図

符号の説明

１：鉛蓄電池
２：電槽上面の蓋
３：収納空間
４：電解液の注入口
５：外側栓
６：内側栓
７：有機ポリマー
８：凸部
９：カプセル
１０：有機ポリマー水溶液
１１：ナイフエッジ

Claims (2)

1. 希硫酸を主成分とする電解液を用いる鉛蓄電池において、該電池の電槽上面の蓋中に前記電解液の存在する空間に対して隔絶された複数個の収納空間を有し、該収納空間中には前記電解液に溶解することにより充電時に負極の水素過電圧を上昇せしめ得る機能を有する有機ポリマーが収納されており、外力によって前記収納空間中に収納されている前記有機ポリマーを前記電解液中に放出せしめる機構を具備することを特徴とする鉛蓄電池。
2. 請求項１において、該有機ポリマーが、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステルのうちの少なくとも一つを含む鉛蓄電池。

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