(57)【要約】【課題】鉛酸電池の劣化を改善し，長寿命化を図る【解決手段】鉛酸電池セルにおいて元々存在する正極・負極以外に一つ以上の電極を追加して取り付け、これらの電極間に電流を流す。このような多電極を持つ、鉛酸電池にすることによって、電解液に電極から溶け込んできた不純物をいずれかの電極内部に取り込み、結果として電解液を清浄化し，鉛酸電池の寿命を延長するようにする．【選択図】図６
2008218371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛酸電池において，セル毎に第３電極を取り付けた電池
【請求項２】
鉛酸電池において正極負極以外の第３電極に電流を流すことによって，電解液を清浄化し，電池の長寿命化を図る装置
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は，鉛酸電池において，その長寿命化を図るための電池の形態と付加装置に関するものである．
【背景技術】
【０００２】従来から鉛酸電池は自動車のエンジンスタータから電気自動車，エネルギー蓄電装置用など多くの産業分野において使用されてきた．しかしこの鉛酸電池は．充放電を繰り返すことによって劣化し，取り替える必要があった．
一方，鉛酸電池の電解液を電流を通じることで浄化する方法はあった（出願番号  特許出願２００３−１８５７９１）発明の名称「電解液の処理方法」．これは電解液を廃液として取り出したものに電流を加えて電気分解によって，アンチモンイオンを陰極に析出せしめて，分離除去する処理方法であり，バッテリの中で電解液を浄化するものではない．本発明の多電極を付加した鉛酸電池によって，寿命を延長することができる．【０００３】発明の開示
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】鉛酸電池は，充放電を繰り返すと極板から電極剤である鉛化合物やアンチモンが溶出あるいは剥離し，蓄電のための化学反応が十分起きなくなり，寿命を迎えざるを得なかった
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】以下に，本発明の実施の形態を，詳述する．
【実施例】以下に，本発明の実施の形態と実施例を図１の説明図に基づいて記述する．
図１は，第３電極を鉛酸電池のセル内に設置する例を示している．第３電極とは，正極１と負極２と電解液で構成される鉛酸電池の１セル４ごとに挿入した追加電極３のことをいう．この鉛酸電池において，普段の充放電によって溶出あるいは剥離した正負電極材料が電解液の中にとけ込んでいる．そのように劣化した鉛酸電池において第３電極をセル内に取り付ける．【０００６】電極部には炭素棒等を用いる．この第３電極３は，鉛酸電池を生産するときに取り付ける構造にすることができる．使用中の鉛酸電池においては，ガスを放出するためあるいは注水のために取り付けてあるガス抜きバルブを取り外し，第３電極３を電解液中に浸るようにして取り付けても良い．【０００７】多セルを用いた鉛酸電池７の場合には，外部に出ている正極５，負極６に対して，それぞれのセルにこの第３電極３をセルの数だけ取り付ける．図２は，その形態の実施配置例で６セルがひとつのユニットになっている場合を示す．【０００８】以上のようにした電極配置において，実際に第３電極を用いた電解液の浄化方法の実施例を図３に示す．すなわち，６セルをもつ公称電圧１２Ｖの鉛酸電池のおいては，６つの第３電極８，９，１０，１１，１２，１３を取り付けるため，多電極と名付けた．【０００９】図３では，６セル鉛酸電池７において，第３電極８，９１，１０，１１，１２，１３と各鉛酸電池電極間に外部電源１４，１５，１６，１７，１８，１９によって電流を通じる．電流を制限するために電気抵抗２０，２１，２２，２３，２４，２５を取り付けても良い．この結果電解液中に含まれる不純物である鉛化合物やアンチモン等が第３電極によって取り除かれる．このようにして電解液は清浄な状態を回復することが出来る．【００１０】鉛酸電池のセル数に応じて，第３電極の数を増減して同じ原理で浄化をおこなうことが出来る．【００１１】実際に６セルバッテリにおいて行った他電極鉛酸電池とそのための電解装置を用いて行った実験結果の例を示す．充放電によって電極や電解液が劣化した鉛酸電池において，第３電極を用いた通電をおこない，そのあと続けて充放電を行った結果，図４のように，鉛酸電池容量の著しい回復が見られた．各セルへの電解に用いた電源の電圧は約６Ｖで，電流制限抵抗３オームを使うことで，電解電流は約１Ａとした．実験には３８Ｂ（５時間率２８Ａｈの自動車のスタータ用鉛さん電池を使い，１４Ａの定電流で１７Ｖまで充電した後，１４Ａの定電流放電を１０．５Ｖ間で行い，これを繰り返した．図４で，横軸はその繰り返しサイクル数で，縦軸はサイクル毎の１４Ａ定電流での放電可能時間を示す．実験スタートから，約２００サイクルの後Ａの時点で１時間の本装置による電解を行った．約６０％の充放電性能の回復が見られた．その後，実験スタートから３３０サイクル後再度２時間の本装置による電解を行った．その結果，前後を比較して約４倍の充放電性能の回復が見られた．このように使用中のバッテリに第３電極による電解を行うことにより，鉛酸電池の寿命を著しく伸ばせることが確かめられた．
【図面の簡単な説明】
【図１】１セルの場合の第３電極の配置概念図．正極・負極の重ね合わせは省略してある．
【図２】６セル（公称１２Ｖの多セルバッテリの場合に６個の第３電極の取り付けた形態の図
【図３】鉛酸電池の劣化を回復させるための第３電極を使った方法の実施例  各セル内には外部から印加した電流によって，電極内で電解液が浄化される．図中の８，９，１０，１１，１２，１３はそれぞれのセルに挿入した第３電極を示す．また１４，１５，１６，１７，１８，１９はそれぞれの第３電極へ通電するための電源を表している．
【図４】第３電極による通電が，劣化した鉛酸電池の性能を回復することを示す実験結果の例．
【図１】
2008218371.tif 000003
【図２】
2008218371.tif 000004
【図３】
2008218371.tif 000005
【図４】
2008218371.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月22日(2007.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛酸電池において、セル毎に元々通常存在する正極・負極以外に、別の電極を１個以上取り付けた形態の電池
【請求項２】
鉛酸電池において、セル毎に元々存在する正極・負極以外に、一つないし、それ以上の電極を取り付け、元々の正極・負極あるいは追加した電極相互間に電流を流すことによって，セル内の電解液を清浄化し，電池の長寿命化を図るための電池
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は，鉛酸電池において，その長寿命化を図るための電池の形態と付加装置に関するものである．
【０００２】
【背景技術】従来から鉛酸電池は自動車のエンジンスタータ用から電気自動車，エネルギー蓄電装置用など多くの産業分野において使用されてきた．しかしこの鉛酸電池は．充放電を繰り返すことによって劣化し，取り替える必要があった．
一方，鉛酸電池の電解液を、電流を流すことで浄化する方法はあった（出願番号  特許出願２００３−１８５７９１）発明の名称「電解液の処理方法」）．これは電解液を廃液として取り出したものに電流を加えて電気分解によって，アンチモンイオンを陰極に析出せしめて，分離除去する処理方法であり，バッテリの中で電解液を浄化するものではない．
【０００３】発明の開示
【０００４】【発明が解決しようとする課題】鉛酸電池は，充放電を繰り返すと極板から電極剤である鉛化合物やアンチモンが溶出あるいは剥離し，蓄電のための化学反応が十分起きなくなり，寿命を迎えざるを得なかった。
【０００５】
【発明を実施するための最良の形態】以下に，本発明の実施の形態を，詳述する．
【実施例】以下に，本発明の実施の形態と実施例を図１の説明図に基づいて記述する．
本発明では通常の鉛酸電池の各セルにある正極・負極以外に１つ以上の多電極を追加した鉛酸電池の形態にすることによって，電解をおこない寿命を延長する。この形態において、充電あるいは放電時に、端子に電流を流して電解液を浄化する。あるいは充放電の両方で浄化することが可能であるし、充放電いずれをも行っていないときに、浄化のための通電を行うことも出来る。図１は，第３電極を鉛酸電池のセル内に設置する例を示している．第３電極とは，正極１と負極２と電解液で構成される鉛酸電池の１セル４毎に、セルに挿入した追加電極３のことをいう．この鉛酸電池において，普段の充放電によって溶出あるいは剥離した正負電極材料が電解液の中にとけ込んでいる．そのように劣化した鉛酸電池において第３電極をセル内に取り付ける．
【０００６】電極部には炭素棒、鉛材等を用いる．この電極３は，鉛酸電池を製造するときに追加して取り付ける構造にすることができる．あるいは使用中の鉛酸電池においては，ガスを放出するためあるいは注水のために取り付けてあるガス抜きバルブを取り外し，第３電極３を電解液中に浸るようにして取り付けても良い．あるいは、鉛酸電池ケースに穴を開けて取り付けることも可能である。
【０００７】多セルを用いた鉛酸電池７の場合には，外部に出ている正極５，負極６に対して，それぞれのセルにこの第３電極３をセルの数だけ取り付ける．図２は，その形態の実施配置例で６セルがひとつのユニットになっている場合を示す。
【０００８】以上のようにした電極配置において，実際に第３電極を用いた電解液の浄化方法の実施例を図３に示す．すなわち，６セルをもつ公称電圧１２Ｖの鉛酸電池のおいては，６つの第３電極８，９，１０，１１，１２，１３を取り付けるため，多電極と名付けた．
【０００９】図３では，６セル鉛酸電池７において，第３電極８，９，１０，１１，１２，１３と各鉛酸電池電極間に外部電源１４，１５，１６，１７，１８，１９によって電流を通じる．電流を制限するために電気抵抗２０，２１，２２，２３，２４，２５を取り付けても良い．この通電の結果、電解液中に含まれる不純物である鉛化合物やアンチモン等が第３電極によって取り除かれる．このようにして電解液は清浄な状態を回復することが出来る．
【００１０】鉛酸電池のセル数に応じて，第３電極の数を増減して同じ原理で浄化をおこなうことが出来る．
【００１１】実際に６セルバッテリにおいて行った多電極鉛酸電池とそのための電解装置を用いて行った実験結果の例を示す．充放電によって電極や電解液が劣化した鉛酸電池において，第３電極を用いた通電をおこない，そのあと続けて充放電を行った結果，図４のように，鉛酸電池容量の著しい回復が見られた．この実施例で各セルへの電解に用いた電源の電圧は約６〜２４Ｖで，電流制限抵抗３オームを使うことで，電解電流は約１Ａとした．実験には３８Ｂ（５時間率２８Ａｈの自動車のスタータ用）鉛酸電池を使い，１４Ａの定電流で１７Ｖまで充電した後，１４Ａの定電流放電を１０．５Ｖまで行い，この充放電を繰り返した．図４で，横軸はその繰り返しサイクル数で，縦軸はサイクル毎の１４Ａ定電流での放電可能時間を示す．実験スタートから，約２００サイクルの後Ａの時点で１時間の本装置による電解を行った．約６０％の充放電性能の回復が見られた．その後，実験スタートから３３０サイクル後再度２時間の本装置による電解を行った．その結果，前後を比較して約４倍の充放電性能の回復が見られた．このように使用中のバッテリに第３電極による電解を行うことにより，鉛酸電池の寿命を著しく伸ばせることが確かめられた．
【００１２】鉛酸電池においてセル内の正極・負極を使わずに、別途取り付けた１つ以上の電極によって元々ある正極・負極あるいは別途取り付けた電極相互間に電流を流して電解を行うことも有効である。その実施例を示す。
【００１３】図５は鉛酸電池のセル一つを表したものである。セルに正極１．負極２以外に２つの電極３，電極２６を取り付けた場合である。
【００１４】電極３と電極２６の間に電流を流し、電解液に存在するアンチモン等の不純物を、電解によって電極３ないし電極２６に電着させることで除去する。
【００１５】実際に３８Ｂ（５時間率２８Ａｈの自動車のスタータ用）鉛酸電池を用い、６セルそれぞれに取り付けた追加電極間に電流を流して、電解を行った。
【００１６】図６は実験結果の例である。横軸は充放電の繰り返しサイクル数で，縦軸はサイクル毎の１４Ａ定電流での放電可能時間を示す．最初は電解を行わずに、１４Ａの定電流で１７Ｖまで充電した後，１４Ａの定電流放電を１０．５Ｖ間で行い，これを繰り返した．これで５０サイクル充放電を行った後に、電解を行なった。
【００１７】この図６の結果から、電解を行うことにより、劣化した電解液が清浄になり、バッテリ放電性能が回復することがわかった。
【００１８】図６の場合は鉛酸電池への充放電中継続して電解を行った結果であるが、充電中のみ、あるいは放電中のみ電解を行うことも出来る。とくに放電中は鉛酸電池極板から電解液中へのアンチモンの溶出量が増えるので、放電中だけ電解することで、効果的な電解にすることも出来る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】１セルにおける第３電極の配置概念図．多セルになった場合は、電極は同じ配置になるが、ここでは省略してある．
【図２】６セル（公称１２Ｖの多セルバッテリ）の場合に６個の第３電極を取り付けた形態の図
【図３】鉛酸電池の劣化を回復させるための第３電極を使った鉛酸電池の性能回復実施例  各セル内には外部から印加した電流によって，電極内で電解液が浄化される．図中の８，９，１０，１１，１２，１３はそれぞれのセルに挿入した第３電極を示す．また１４，１５，１６，１７，１８，１９はそれぞれの第３電極へ通電するための電源を表している．
【図４】第３電極による通電によって，劣化した鉛酸電池の性能が回復することを示す実験結果の例．
【図５】１セルにおける、２つの別電極（電極３と電極２６）を配置した時の概念図．多セルになった場合は、電極は同じ配置になるが、ここでは省略してある．
【図６】充放電を行っていた鉛酸電池において５０サイクル目に、電池の劣化を回復させるため、６セルのそれぞれのセルに取り付けた電極３と電極２６間に直流電流（約１Ａ）を通電した。その結果、電池放電性能が向上したことを示す実験例。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図５】
2008218371.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月1日(2007.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は，鉛酸電池において，その長寿命化を図るための電池の形態と付加装置に関するものである．
【背景技術】
【０００２】従来から鉛酸電池は自動車のエンジンスタータ用から電気自動車，エネルギー蓄電装置用など多くの産業分野において使用されてきた．しかしこの鉛酸電池は．充放電を繰り返すことによって劣化し，取り替える必要があった．
一方，鉛酸電池の電解液を、電流を流すことで浄化する方法はあった  （出願番号  特許出願２００３−１８５７９１）発明の名称「電解液の処理方法」）．これは電解液を廃液として取り出したものに電流を加えて電気分解によって，アンチモンイオンを陰極に析出せしめて，分離除去する処理方法であり，バッテリの中で電解液を浄化するものではない．【０００３】発明の開示
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】鉛酸電池は，充放電を繰り返すと極板から電極剤である鉛化合物やアンチモンが溶出あるいは剥離し，蓄電のための化学反応が十分起きなくなり，寿命を迎えざるを得なかった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】以下に，本発明の実施の形態を，詳述する．
【実施例】以下に，本発明の実施の形態と実施例を図１の説明図に基づいて記述する．
本発明では通常の鉛酸電池の各セルにある正極・負極以外に１つ以上の多電極を追加した鉛酸電池の形態にすることによって，電解をおこない寿命を延長する。この形態において、充電あるいは放電時に、端子に電流を流して電解液を浄化する。あるいは充放電の両方で浄化することが可能であるし、充放電いずれをも行っていないときに、浄化のための通電を行うことも出来る。図１は，第３電極を鉛酸電池のセル内に設置する例を示している．第３電極とは，正極１と負極２と電解液で構成される鉛酸電池の１セル４毎に、セルに挿入した追加電極３のことをいう．この鉛酸電池において，普段の充放電によって溶出あるいは剥離した正負電極材料が電解液の中にとけ込んでいる．そのように劣化した鉛酸電池において第３電極をセル内に取り付ける．【０００６】電極部には炭素棒、鉛材等を用いる．この電極３は，鉛酸電池を製造するときに追加して取り付ける構造にすることができる．あるいは使用中の鉛酸電池においては，ガスを放出するためあるいは注水のために取り付けてあるガス抜きバルブを取り外し，第３電極３を電解液中に浸るようにして取り付けても良い．あるいは、鉛酸電池ケースに穴を開けて取り付けることも可能である。【０００７】多セルを用いた鉛酸電池７の場合には，外部に出ている正極５，負極６に対して，それぞれのセルにこの第３電極３をセルの数だけ取り付ける．図２は，その形態の実施配置例で６セルがひとつのユニットになっている場合を示す．【０００８】以上のようにした電極配置において，実際に第３電極を用いた電解液の浄化方法の実施例を図３に示す．すなわち，６セルをもつ公称電圧１２Ｖの鉛酸電池のおいては，６つの第３電極８，９，１０，１１，１２，１３を取り付けるため，多電極と名付けた．【０００９】図３では，６セル鉛酸電池７において，第３電極８，９，１０，１１，１２，１３と各鉛酸電池電極間に外部電源１４，１５，１６，１７，１８，１９によって電流を通じる．電流を制限するために電気抵抗２０，２１，２２，２３，２４，２５を取り付けても良い．この通電の結果、電解液中に含まれる不純物である鉛化合物やアンチモン等が第３電極によって取り除かれる．このようにして電解液は清浄な状態を回復することが出来る．【００１０】鉛酸電池のセル数に応じて，第３電極の数を増減して同じ原理で浄化をおこなうことが出来る．【００１１】実際に６セルバッテリにおいて行った多電極鉛酸電池とそのための電解装置を用いて行った実験結果の例を示す．充放電によって電極や電解液が劣化した鉛酸電池において，第３電極を用いた通電をおこない，そのあと続けて充放電を行った結果，図４のように，鉛酸電池容量の著しい回復が見られた．この実施例で各セルへの電解に用いた電源の電圧は約６〜２４Ｖで，電流制限抵抗３オームを使うことで，電解電流は約１Ａとした．実験には３８Ｂ（５時間率２８Ａｈの自動車のスタータ用）鉛酸電池を使い，１４Ａの定電流で１７Ｖまで充電した後，１４Ａの定電流放電を１０．５Ｖまで行い，この充放電を繰り返した．図４で，横軸はその繰り返しサイクル数で，縦軸はサイクル毎の１４Ａ定電流での放電可能時間を示す．実験スタートから，約２００サイクルの後Ａの時点で１時間の本装置による電解を行った．約６０％の充放電性能の回復が見られた．その後，実験スタートから３３０サイクル後再度２時間の本装置による電解を行った．その結果，前後を比較して約４倍の充放電性能の回復が見られた．このように使用中のバッテリに第３電極による電解を行うことにより，鉛酸電池の寿命を著しく伸ばせることが確かめられた．【００１２】鉛酸電池においてセル内の正極・負極を使わずに、別途取り付けた１つ以上の電極によって元々ある正極・負極あるいは別途取り付けた電極相互間に電流を流して電解を行うことも有効である。その実施例を示す。【００１３】図５は鉛酸電池のセル一つを表したものである。セルに正極１．負極２以外に２つの電極３，電極２６を取り付けた場合である。【００１４】電極３と電極２６の間に電流を流し、電解液に存在するアンチモン等の不純物を、電解によって電極３ないし電極２６に電着させることで除去する。【００１５】実際に３８Ｂ（５時間率２８Ａｈの自動車のスタータ用）鉛酸電池を用い、６セルそれぞれに取り付けた追加電極間に電流を流して、電解を行った。【００１６】図６は実験結果の例である。横軸は充放電の繰り返しサイクル数で，縦軸はサイクル毎の１４Ａ定電流での放電可能時間を示す．最初は電解を行わずに、１４Ａの定電流で１７Ｖまで充電した後，１４Ａの定電流放電を１０．５Ｖ間で行い，これを繰り返した．これで５０サイクル充放電を行った後に、電解を行なった。【００１７】この図６の結果から、電解を行うことにより、劣化した電解液が清浄になり、バッテリ放電性能が回復することがわかった。【００１８】図６の場合は鉛酸電池への充放電中継続して電解を行った結果であるが、充電中のみ、あるいは放電中のみ電解を行うことも出来る。とくに放電中は鉛酸電池極板から電解液中へのアンチモンの溶出量が増えるので、放電中だけ電解することで、効果的な電解にすることも出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】１セルにおける第３電極の配置概念図．多セルになった場合は、電極は同じ配置になるが、ここでは省略してある．
【図２】６セル（公称１２Ｖの多セルバッテリ）の場合に６個の第３電極を取り付けた形態の図
【図３】鉛酸電池の劣化を回復させるための第３電極を使った鉛酸電池の性能回復実施例  各セル内には外部から印加した電流によって，電極内で電解液が浄化される．図中の８，９，１０，１１，１２，１３はそれぞれのセルに挿入した第３電極を示す．また１４，１５，１６，１７，１８，１９はそれぞれの第３電極へ通電するための電源を表している．
【図４】第３電極による通電によって，劣化した鉛酸電池の性能が回復することを示す実験結果の例．
【図５】１セルにおける、２つの別電極（電極３と電極２６）を配置した時の概念図．多セルになった場合は、電極は同じ配置になるが、ここでは省略してある．
【図６】充放電を行っていた鉛酸電池において５０サイクル目に、電池の劣化を回復させるため、６セルのそれぞれのセルに取り付けた電極３と電極２６間に直流電流（約１Ａ）を通電した。その結果、電池放電性能が向上したことを示す実験例。
【手続補正２】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図５】
2008218371.tif 000008
【手続補正３】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図６】
2008218371.tif 000009
【手続補正５】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正６
【補正方法】削除
【補正の内容】