JP2008071491A

JP2008071491A - 中古鉛蓄電池再生／新品鉛蓄電池容量増大方法

Info

Publication number: JP2008071491A
Application number: JP2004341753A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Katayama; 敏明片山
Original assignee: PULSETECH JAPAN CORP
Current assignee: PULSETECH JAPAN CORP
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2008-03-27
Also published as: WO2006057083A1

Abstract

【課題】従来再生不可能であった中古鉛蓄電池を再生させ又は新品鉛蓄電池の容量を増大させる。
【解決手段】希硫酸電解液が抜き取られた鉛蓄電池に、純粋３９〜６０％と硫酸化合物５〜１５％とコロイド状の珪石２０〜３０％とを含む電解液を注入し、この電解液が注入された鉛蓄電池の陽極と陰極の間に１２０００〜３５０００Ｈｚの直流パルスを印加することにより、陽極と陰極とからサルフェーションをイオン化して解離させ、この直流パルスの印加と同時に又は印加終了後に、陽極−陰極間に直流電圧を印加して充電することにより、中古鉛蓄電池を再生させ又は新品鉛蓄電池の容量を増大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、中古鉛蓄電池を再生し又は新品鉛蓄電池の容量を増大させる方法に関する。

鉛蓄電池は、充電および放電を繰り返し行うことが可能な二次電池として、車両、船舶、航空機などの移動体に多用されている。

例えば、フォークリフトの寿命が鉛蓄電池１０年程度であるのに対し、フォークリフトで使用される鉛蓄電池の寿命が３〜５年程度であるので、鉛蓄電池を２〜３回取り換える必要があり、１回の取り換えに５００万円程度の費用を要する。家庭用蓄電式太陽発電装置の鉛蓄電池についても同様である。

鉛蓄電池は通常、充電容量が当初の５０％程度になると、新品と交換される。鉛蓄電池が再生不能となる原因の約８０％は、硫酸鉛の結晶（サルフェーション）が電極板表面に形成され成長して絶縁バリアとなる現象である。このサルフェーションにより、充電および放電に寄与できる電極板表面積が狭くなって容量が低下するとともに内部抵抗が上昇する。

中古鉛蓄電池は、鉛を多量に含むので、野積み放置されると環境上問題が生ずる。中古鉛蓄電池から鉛を回収処理するには、破砕選別、鉛の還元溶融、電気分解による精製などのため比較的大きな鉛精錬用の工場設備を必要とし、コスト高となる。

そこで、下記特許文献１では、電解液として希硫酸を用いた中古鉛蓄電池に対し直流パルス電流を流し、次いでインターバルをおくという充放電処理を行うことにより、サルフェーションを減少させて鉛蓄電池を再生する方法が開示されている。

一方、下記特許文献２には、電解液としてコロイド状の珪石鉛蓄電池２０〜３０％とを含むものが開示されており、これによれば、ガス発生を効果的に抑制し、水素放出を低減することで環境汚染を防止でき、不燃性で爆発性がなく、さらに容量が大きいという利点を有する。
特開２００１−１１８６１１号公報特開２００１−１１８６１１号公報

しかし、電解液として希硫酸を用いた中古鉛蓄電池に対し直流パルス電流を流しても、再生までに２週間〜６ヶ月と長期間を要し、また、サルフェーションの程度によっては再生できない場合があった。

上記問題点に鑑み、本発明の第１の目的は、従来では再生不可能であった中古鉛蓄電池を再生させることである。

本発明の第２の目的は、新品鉛蓄電池の容量を増大させることである。

本発明による中古鉛蓄電池再生／新品鉛蓄電池容量増大方法の一態様では、
該第１の電解液が抜き取られた鉛蓄電池に、純粋３９〜６０％と硫酸化合物５〜１５％とコロイド状の珪石２０〜３０％とを含む第２の電解液を注入し、
該第２の電解液が注入された鉛蓄電池の陽極と陰極の間に１２０００〜３５０００Ｈｚの直流パルスを印加することにより、該陽極と該陰極とからサルフェーションをイオン化して解離させ、該直流パルスの印加と同時に又は該直流パルスの印加終了後に、該陽極と該陰極との間に直流電圧を印加して充電することにより、
中古鉛蓄電池を再生させ又は新品鉛蓄電池の容量を増大させる。

上記態様の構成によれば、従来法では再生できなかった鉛蓄電池を再生させることが可能となり、コスト低減と環境保全とに寄与するところが大きい。また、新品鉛蓄電池の容量を増大させることができる。

本発明の他の目的、構成及び効果は以下の説明から明らかになる。

本発明の他の構成、作用及び効果は、以下の説明から明らかになる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図面において、同一又は類似の要素には、同一又は類似の符号を付している。

図１は、本発明の実施例１の中古鉛蓄電池再生方法を示す作業工程図（但し（Ｅ）を除く）である。

図１（Ａ）は鉛蓄電池１０の概略構成を示しており、鉛蓄電池１０では、容器１１内に陽極１２と陰極１３とが離間して配置され、容器１１内に希硫酸の電解液１４が注入されている。陽極１２及び陰極１３はそれぞれＰｂＯ₂及びＰｂである。

再生不可能な中古鉛蓄電池１０のうち、サルフェーションが原因のものは約８０％である。電極自体の劣化が原因であるものは、再生処置対象外とする。

鉛蓄電池１０は陽極１２及び陰極１３に付着したサルフェーションが原因で、従来のようにパルスを印加したとしても再生不可能と判定されたものである。この判定は、ＣＣＡテスタでＣＣＡ値を測定し、実験例に基づき、その値が新品のそれの例えば半分以下であれば従来法で再生不可能と判定することができる。

図１（Ｂ）に示すように、この鉛蓄電池１０から電解液１４を抜き取る。

次いで図１（Ｃ）に示すように、容器１１内に新しい電解液２４を注入して鉛蓄電池２０とする。電解液２４は、純粋３９〜６０％と硫酸化合物５〜１５％とコロイド状の珪石鉛蓄電池２０〜３０％（好ましくは１７.６〜２４．１％）とを含む。ここに硫酸化合物は、硫酸ニッケル０.００５〜０.０４％、硫酸コバルト０.００３〜０.０２５％、硫酸アルミニウム２．０〜４.８％、硫酸ナトリウム１.３〜３.７％、及び、硫酸マグネシウム１.２〜５.９％である。電解液２４はさらに、ＥＴ−９０安定剤１.５〜９.６％、リン酸アルミニウム２〜６.３％、ヨウ化リチウム０.０９〜０.３％、塩化リチウム０.０９〜０.３１％、炭酸リチウム１.３〜５％、及び、硫酸７〜１１.６％を含んでいる。

次いで図１（Ｄ）に示すように、陽極１２と陰極１３との間に充電器３０とパルス発生器３１とを並列接続する。充電器３０とパルス発生器３１とは別個の装置でも、一体となった装置であってもよい。充電器３０及びパルス発生器３１には、これらを駆動するためのＡＣ１００Ｖの商用電源が供給される。パルス発生器３１は、周波数１２，０００〜３５，０００Ｈｚの、充電方向の直流パルス（脈流）を発生して、陽極１２及び陰極１３に付着したサルフェーションを鉛イオンと硫酸イオンとに分解させるためのものである。

鉛蓄電池２０の電圧が落ち着いたかどうかにより、再生処理が完了したかどうかを判定する。この判定は、ＣＣＡ値、電解液比重又は陽極−陰極間の内部抵抗値を測定し、その値に基づいて行うこともできる。

再生した鉛蓄電池２０を使用する際には、図１（Ｅ）に示すように、鉛蓄電池２０を負荷３２に接続するとともに、鉛蓄電池２０を電源として動作するパルス発生器４１を接続することにより、サルフェーションの発生を阻止し、又は生じたサルフェーションをイオンに分解する。自動車の場合には、この負荷３２にさらに、ダイナモが並列接続される。パルス発生器４１は鉛蓄電池２０の電圧が所定値以上、例えば鉛蓄電池２０の定格出力が１２Ｖの場合には８Ｖ以上のとき、動作する。

次に、実験例を説明する。

実験に用いたものは、次の通りである。

鉛蓄電池１０：定格ＤＣ１２Ｖ、測定電圧７．９８Ｖ、パルスを印加し充電しても再生不可
電解液２４：シンガポールのBONWE TECHNOLOGY (S) Pte Ltd 社販売の商品名「Electro Gel 2000」（PCT/CN96/00044)、比重値１．３１０
パルス発生器３１：米国のPulse Tech Products Corporation社販売の商品名「パルスチャージャ」
図１（Ｄ）の状態で時間の経過とともに測定した鉛蓄電池２０の電圧は次の通りであった。

２４時間後：１０．９５Ｖ
４８時間後：１３．４１Ｖ
７２時間後：１３．４５Ｖ、電解液比重値１．３４０
２４０時間後：冷却した状態で１３．３６Ｖ（２４時間前と同一値）、電解液比重値１．３４０
従来法では再生できなかった鉛蓄電池を本方法により再生させることができ、本発明はコスト低減と環境保全とに寄与するところが大きい。

なお、パルス発生器４１としては、米国のPulse Tech Products Corporation社販売の商品名「パワーパルス」又は「ソーラージャイザー」を用いることができる。

次に、本発明の効果を得るためのパルス発生器３１、電解液２４の他の具体例を以下に挙げる。

充電器３０及びパルス発生器３１として、これらが一体となった、米国のPulse Tech Products Corporation社販売の商品名「パルス・リカバリーシステム」を用いることができる。

パルス発生器３１として、次のいずれかの米国特許に基づいて製造されたものを用いることができる。

米国特許第4,871,959号、米国特許第5,063,341号、米国特許第5,084,664号
米国特許第5,272,393号、米国特許第5,491,399号
また、電解液２４として、シンガポールのBONWE TECHNOLOGY (S) Pte Ltd 社販売の商品名「Electro Gel 3000」を用いることができる。

図２は、本発明の実施例２の新品鉛蓄電池容量増大方法を示す作業工程図である。

図２（Ａ）〜（Ｃ）は、鉛蓄電池１０が新品である他は図１の（Ａ）〜（Ｃ）と同一である。

図２（Ｄ）では、パルス発生器３１のみを陽極１２と陰極１３との間に接続して、図２（Ａ）の状態で自然放電により陽極１２と陰極１３とに付着したサルフェーションをイオン化させる。

次いで図２（Ｅ）に示すように、陽極１２と陰極１３との間に充電器３０を接続して充電する。

鉛蓄電池２０の実際の使用状態は図１（Ｅ）と同じである。

次に、実験例を説明する。

電解液として希硫酸を用いた新品の鉛蓄電池１０に対し、図２（Ｄ）及び（Ｅ）の処理を行うとともに、これと比較するため、他の新品の鉛蓄電池１０に対し、同一条件の下に図２（Ｂ）〜（Ｅ）の処理を行った。

実験に用いたものは、次の通りである。

鉛蓄電池１０：定格ＤＣ１２Ｖ、測定電圧１２．７０Ｖ、ＣＣＡ値２６０
電解液１４：比重値１．２８０
電解液２４：シンガポールのBONWE TECHNOLOGY (S) Pte Ltd 社販売の商品名「Electro Gel 2000」（PCT/CN96/00044)、比重値１．３１０
鉛蓄電池２０：１２．７９Ｖ
パルス発生器３１：米国のPulse Tech Products Corporation社販売の商品名「パルス・リカバリーシステム」
図２（Ｄ）のパルス印加を１８時間４５分行った後の測定電圧、電解液比重値は次の通りであった。

鉛蓄電池１０：測定電圧１２．９４Ｖ、比重値１．２８０
鉛蓄電池２０：測定電圧１３．０６Ｖ、比重値１．３１０
次いで図２（Ｅ）の充電を１０時間行った後の測定電圧、電解液比重値及びＣＣＡ値は次の通りであった。

鉛蓄電池１０：測定電圧１２．８９Ｖ、比重値１．３００、ＣＣＡ値２８２
鉛蓄電池２０：測定電圧１３．０９Ｖ、比重値１．３４０、ＣＣＡ値３０１
従来法よりＣＣＡ値を１９だけ増加させることができた。

電解液２４としては、シンガポールのBONWE TECHNOLOGY (S) Pte Ltd 社販売の商品名「Electro Gel 3000」を用いることができる。

なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。

例えば、図１の方法を新品の鉛蓄電池１０に適用してもよく、また、図２に示す方法を中古の鉛蓄電池１０に適用することもできる。

本発明の実施例１の中古鉛蓄電池再生方法を示す作業工程図（但し（Ｅ）を除く）である。本発明の実施例２の新品鉛蓄電池容量増大方法を示す作業工程図である。

符号の説明

１０、２０鉛蓄電池
１１容器
１２陽極
１３陰極
１４、２４電解液
３０充電器
３１、４１パルス発生器
３２負荷

Claims

第１の電解液として希硫酸を用いた鉛蓄電池から該電解液を抜き取り、
該第１の電解液が抜き取られた鉛蓄電池に、純粋３９〜６０％と硫酸化合物５〜１５％とコロイド状の珪石２０〜３０％とを含む第２の電解液を注入し、
該第２の電解液が注入された鉛蓄電池の陽極と陰極の間に１２０００〜３５０００Ｈｚの直流パルスを印加することにより、該陽極と該陰極とからサルフェーションをイオン化して解離させ、該直流パルスの印加と同時に又は該直流パルスの印加終了後に、該陽極と該陰極との間に直流電圧を印加して充電することにより、
中古鉛蓄電池を再生させ又は新品鉛蓄電池の容量を増大させることを特徴とする中古鉛蓄電池再生／新品鉛蓄電池容量増大方法。
該第２の電解液は、硫酸化合物として、硫酸ニッケル０.００５〜０.０４％、硫酸コバルト０.００３〜０.０２５％、硫酸アルミニウム２．０〜４.８％、硫酸ナトリウム１.３〜３.７％、及び、硫酸マグネシウム１.２〜５.９％を含み、該コロイド状の珪石を１７.６〜２４．１％含むことを特徴とする請求項１に記載の中古鉛蓄電池再生／新品鉛蓄電池容量増大方法。
該第２の電解液はさらに、ＥＴ−９０安定剤１.５〜９.６％、リン酸アルミニウム２〜６.３％、ヨウ化リチウム０.０９〜０.３％、塩化リチウム０.０９〜０.３１％、炭酸リチウム１.３〜５％、及び、硫酸７〜１１.６％を含むことを特徴とする請求項２記載の中古鉛蓄電池再生／新品鉛蓄電池容量増大方法。