JP4135788B2 - 鉛蓄電池用添加剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は経時使用による電気容量の低下を防止するための鉛蓄電池用添加剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池は経時使用により、負極の活物質中に放電反応生成物である硫酸鉛が蓄積し結晶化する。この結晶化した硫酸鉛は通常の充電では充分に分解されずに、いわゆるサルフェーションを生じ、電気容量が減少したり内部抵抗が増大するなどの性能低下を引き起こすことが知られている。従来から、これらの性能低下の防止を目的とする種々の添加剤が知られており、例えば微粒子状カーボンやポリビニルアルコール等を添加する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、微粒子状カーボン添加する方法においては、経時安定性の面で問題があり、一方ポリビニルアルコール等を添加する方法においては即効性の面で問題があった。
この発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、従来の添加剤に比べ速やかに鉛蓄電池の再活性化ができ、かつその効果が長期間持続する添加剤を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の鉛蓄電池用添加剤は、有機ポリマーを０．０１〜１０ｗｔ％、粒子径が０．０１〜０．８ミクロンの微粒子状リグニンを０．０１〜３ｗｔ％含有することを特徴とする鉛蓄電池用添加剤である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施形態について詳細に説明する。
本願発明者等は鋭意研究の末、これまでに鉛蓄電池用添加剤としてポリビニルアルコール等を添加することにより、従来に比べ再活性化効果が長期間持続すること。ポリビニルアルコール等は負極の表面に吸着し、水素過電圧を２００ないし３００ｍＶも上昇させることで負極の電位が高まり、結晶化した硫酸鉛が分解されること。その結果として、短時間の充電でも充電電流が水素発生に浪費されることなく、結晶化した硫酸鉛を効率よく分解することを見いだした。
【０００６】
その後さらに、特開平２０００−３１３０６４号において、水素過電圧を上昇させる効果の大きい物質として、ポリアクリル酸およびその共重合体を見いだし、これらとポリビニルアルコールおよび可溶性リグニンとの混合物が、鉛蓄電池用活性化剤としてより優れることを見いだしている。しかしながら可溶性リグニンは鉛蓄電池の電解液に対して不安定であり、容易に酸化分解されその効果を長期間持続することが困難であった。
【０００７】
本発明において使用する微粒子状リグニンは、可溶性リグニンとは異なり粒子状であり電解液には溶解せず分散状態を維持する。このため陽極での酸化反応に対して安定であり容易に分解されることなく、その効果を長期間持続することができる。
【０００８】
本発明に使用する粒子状リグニンの粒度は、０．０１〜０．８ミクロンの範囲にあることが望ましい。粒子径がこれよりも小さい場合には、容易に酸化されて効果を持続することができない。また粒子径がこれよりも大きい場合には、分散安定度が低下し沈降してしまう。
【０００９】
本発明で使用できる有機ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸およびその共重合体、エチレングルコ−ルなどから１種類または２種類以上を混合して使用することができる。また、ポリアクリル酸の共重合体としては、例えばアクリル酸−スルホン酸コポリマー、アクリル酸−アクリル酸エステルコポリマー、アクリル酸−マレイン酸コポリマー等が挙げられる。
【００１０】
本発明の鉛電池用添加剤では、有機ポリマーを０．０１〜１０ｗｔ％、微粒子状リグニンを０．０１〜３ｗｔ％含有することか好ましい。添加量がこれよりも少ない場合には、充分な効果が発揮できない。また添加量がこれよりも多い場合には、溶解速度および分散安定度が低下し、即効性が低下する。
【００１１】
また、本発明の鉛蓄電池用活性化剤では、硫酸鉛または硫酸バリウムの微粒子状共沈混合物の少なくとも一つが共存させると、充電の際に水素の発生をより効果的に防止し、負極の充電効率を向上できる。
【００１２】
硫酸鉛または硫酸バリウムの微粒子状共沈混合物は、電解液中に０．０００１モルから０．０１モル添加することが好ましい。
【００１３】
添加方法は、予め分散液としたものを電解液に添加しても良いし、粉末状および固形に成形したものを電解液に添加して分散溶解させることもできる。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
自動車に約１年間使用して、当初の電気容量４８Ａｈが１６Ａｈにまで減少した鉛蓄電池に添加剤として、平均粒子径０．３ミクロンのリグニン ０．３ｗｔ％、ポリビニルアルコール ５ｗｔ％、アクリル酸メチル １ｗｔ％を含有する水溶液５ｍｌを１セル毎に添加した。
鉛蓄電池用添加剤添加後の８時間充電前後での比重変化を表１に示す。なお鉛蓄電池用添加剤未添加状態における８時間充電前後での比重変化は全て１．１５−１．１８であった。
また鉛蓄電池用添加剤添加後の１５０アンペア５秒放電テスト後の電圧測定値の範囲を表２に示す。
（比較例１）
リグニンの粒子径を２ミクロンとした以外は、実施例１と同様に試験を行った。結果を表１および２に示す。
（比較例２）
リグニンを添加しないこと以外は、実施例１と同様に試験を行った。結果を表１および２に示す。
【表１】
【表２】
【００１５】
表１および表２の結果から、リグニンの微細粒子が存在すると比重がより高くなり、リグニンの粒子径が小さいほど鉛蓄電池が活性化されていることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の鉛蓄電池用添加剤は、粒子径が０．０１〜０．８ミクロンの微粒子状リグニンを添加することにより、従来に比べ鉛蓄電池の電解液に対する安定性が向上し、容易に分解されない。加えて、充電の際に水素の発生をより効果的に防止し、負極の充電効率を向上するため、従来の添加剤に比べ速やかに電池の再活性化ができ、かつ効果が長期間持続する添加剤を提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は経時使用による電気容量の低下を防止するための鉛蓄電池用添加剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池は経時使用により、負極の活物質中に放電反応生成物である硫酸鉛が蓄積し結晶化する。この結晶化した硫酸鉛は通常の充電では充分に分解されずに、いわゆるサルフェーションを生じ、電気容量が減少したり内部抵抗が増大するなどの性能低下を引き起こすことが知られている。従来から、これらの性能低下の防止を目的とする種々の添加剤が知られており、例えば微粒子状カーボンやポリビニルアルコール等を添加する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、微粒子状カーボン添加する方法においては、経時安定性の面で問題があり、一方ポリビニルアルコール等を添加する方法においては即効性の面で問題があった。
この発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、従来の添加剤に比べ速やかに鉛蓄電池の再活性化ができ、かつその効果が長期間持続する添加剤を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の鉛蓄電池用添加剤は、有機ポリマーを０．０１〜１０ｗｔ％、粒子径が０．０１〜０．８ミクロンの微粒子状リグニンを０．０１〜３ｗｔ％含有することを特徴とする鉛蓄電池用添加剤である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施形態について詳細に説明する。
本願発明者等は鋭意研究の末、これまでに鉛蓄電池用添加剤としてポリビニルアルコール等を添加することにより、従来に比べ再活性化効果が長期間持続すること。ポリビニルアルコール等は負極の表面に吸着し、水素過電圧を２００ないし３００ｍＶも上昇させることで負極の電位が高まり、結晶化した硫酸鉛が分解されること。その結果として、短時間の充電でも充電電流が水素発生に浪費されることなく、結晶化した硫酸鉛を効率よく分解することを見いだした。
【０００６】
その後さらに、特開平２０００−３１３０６４号において、水素過電圧を上昇させる効果の大きい物質として、ポリアクリル酸およびその共重合体を見いだし、これらとポリビニルアルコールおよび可溶性リグニンとの混合物が、鉛蓄電池用活性化剤としてより優れることを見いだしている。しかしながら可溶性リグニンは鉛蓄電池の電解液に対して不安定であり、容易に酸化分解されその効果を長期間持続することが困難であった。
【０００７】
本発明において使用する微粒子状リグニンは、可溶性リグニンとは異なり粒子状であり電解液には溶解せず分散状態を維持する。このため陽極での酸化反応に対して安定であり容易に分解されることなく、その効果を長期間持続することができる。
【０００８】
本発明に使用する粒子状リグニンの粒度は、０．０１〜０．８ミクロンの範囲にあることが望ましい。粒子径がこれよりも小さい場合には、容易に酸化されて効果を持続することができない。また粒子径がこれよりも大きい場合には、分散安定度が低下し沈降してしまう。
【０００９】
本発明で使用できる有機ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸およびその共重合体、エチレングルコ−ルなどから１種類または２種類以上を混合して使用することができる。また、ポリアクリル酸の共重合体としては、例えばアクリル酸−スルホン酸コポリマー、アクリル酸−アクリル酸エステルコポリマー、アクリル酸−マレイン酸コポリマー等が挙げられる。
【００１０】
本発明の鉛電池用添加剤では、有機ポリマーを０．０１〜１０ｗｔ％、微粒子状リグニンを０．０１〜３ｗｔ％含有することか好ましい。添加量がこれよりも少ない場合には、充分な効果が発揮できない。また添加量がこれよりも多い場合には、溶解速度および分散安定度が低下し、即効性が低下する。
【００１１】
また、本発明の鉛蓄電池用活性化剤では、硫酸鉛または硫酸バリウムの微粒子状共沈混合物の少なくとも一つが共存させると、充電の際に水素の発生をより効果的に防止し、負極の充電効率を向上できる。
【００１２】
硫酸鉛または硫酸バリウムの微粒子状共沈混合物は、電解液中に０．０００１モルから０．０１モル添加することが好ましい。
【００１３】
添加方法は、予め分散液としたものを電解液に添加しても良いし、粉末状および固形に成形したものを電解液に添加して分散溶解させることもできる。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
自動車に約１年間使用して、当初の電気容量４８Ａｈが１６Ａｈにまで減少した鉛蓄電池に添加剤として、平均粒子径０．３ミクロンのリグニン ０．３ｗｔ％、ポリビニルアルコール ５ｗｔ％、アクリル酸メチル １ｗｔ％を含有する水溶液５ｍｌを１セル毎に添加した。
鉛蓄電池用添加剤添加後の８時間充電前後での比重変化を表１に示す。なお鉛蓄電池用添加剤未添加状態における８時間充電前後での比重変化は全て１．１５−１．１８であった。
また鉛蓄電池用添加剤添加後の１５０アンペア５秒放電テスト後の電圧測定値の範囲を表２に示す。
（比較例１）
リグニンの粒子径を２ミクロンとした以外は、実施例１と同様に試験を行った。結果を表１および２に示す。
（比較例２）
リグニンを添加しないこと以外は、実施例１と同様に試験を行った。結果を表１および２に示す。
【表１】
表１および表２の結果から、リグニンの微細粒子が存在すると比重がより高くなり、リグニンの粒子径が小さいほど鉛蓄電池が活性化されていることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の鉛蓄電池用添加剤は、粒子径が０．０１〜０．８ミクロンの微粒子状リグニンを添加することにより、従来に比べ鉛蓄電池の電解液に対する安定性が向上し、容易に分解されない。加えて、充電の際に水素の発生をより効果的に防止し、負極の充電効率を向上するため、従来の添加剤に比べ速やかに電池の再活性化ができ、かつ効果が長期間持続する添加剤を提供することができる。
Claims (1)
- 有機ポリマーを０．０１〜１０ｗｔ％、粒子径が０．０１〜０．８ミクロンの微粒子状リグニンを０．０１〜３ｗｔ％含有することを特徴とする鉛蓄電池用添加剤。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002141177A JP4135788B2 (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 鉛蓄電池用添加剤 |
| US10/634,592 US7160645B2 (en) | 2002-05-16 | 2003-08-05 | Lead-acid battery having an organic polymer additive and process thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002141177A JP4135788B2 (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 鉛蓄電池用添加剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003331908A JP2003331908A (ja) | 2003-11-21 |
| JP4135788B2 true JP4135788B2 (ja) | 2008-08-20 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002141177A Expired - Fee Related JP4135788B2 (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 鉛蓄電池用添加剤 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10790501B2 (en) | 2014-05-26 | 2020-09-29 | Gs Yuasa International Ltd. | Lead-acid battery |
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| US7160645B2 (en) * | 2002-05-16 | 2007-01-09 | Akiya Kozawa | Lead-acid battery having an organic polymer additive and process thereof |
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| JP2013171829A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Mase Shunzo | 鉛蓄電池活性化剤および鉛蓄電池 |
| JPWO2020241885A1 (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 |
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2002
- 2002-05-16 JP JP2002141177A patent/JP4135788B2/ja not_active Expired - Fee Related
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