(57)【要約】【課題】鉛蓄電池のサルフェーションをより効果的に抑制して更なる寿命延長を可能にする鉛蓄電池用寿命延長剤等を提供する。【解決手段】鉛蓄電池用寿命延長剤は、有効成分としてポリビニルアルコールを含有する水系液からなり、ソルビン酸を含有している。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効成分としてポリビニルアルコールを含有する水系液からなる鉛蓄電池用寿命延長剤であって、ソルビン酸を含有している、
鉛蓄電池用寿命延長剤。
【請求項２】
ポリビニルアルコール１００重量部に対してソルビン酸の含有量が１５〜４０重量部である、
請求項１記載の鉛蓄電池用寿命延長剤。
【請求項３】
水１００重量部に対してポリビニルアルコールの含有量が１５〜３０重量部である、
請求項１または２記載の鉛蓄電池用寿命延長剤。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の鉛蓄電池用寿命延長剤を電解液に加える、
鉛蓄電池の寿命延長方法。
【請求項５】
電解液にポリビニルアルコールとソルビン酸を含有している、
鉛蓄電池の電解液。
【請求項６】
請求項５記載の電解液を有する、鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池用寿命延長剤、鉛蓄電池の寿命延長方法、鉛蓄電池の電解液及び鉛蓄電池する。
更に詳しくは、鉛蓄電池のサルフェーションをより効果的に抑制して更なる寿命延長を可能にする鉛蓄電池用寿命延長剤等に関する。
【背景技術】
【０００２】
希硫酸を電解液とする鉛蓄電池は、自動車や船舶等のエンジン始動用電源、フォークリフトやゴルフカートなどの駆動源、あるいはその他の非常時の電源などに多用されている。
【０００３】
鉛蓄電池は、電解液が比重１．２の希硫酸（硫酸Ｈ２ＳＯ４の水溶液）で、陽極活物質が二酸化鉛ＰｂＯ２で、陰極活物質が鉛Ｐｂでそれぞれ構成されており、下記のような反応式（陽極及び陰極での各反応をまとめた全反応で示す）で充放電が繰り返される。
【０００４】
【化１】
2008084804.tif 000002
【０００５】
即ち、放電により、電解液中の硫酸Ｈ２ＳＯ４の濃度が低下し、硫酸鉛ＰｂＳＯ４が生成される。また充電することによって、放電とは逆の反応が起こり、生成された硫酸鉛ＰｂＳＯ４は分解し、再び硫酸Ｈ２ＳＯ４の濃度は増加する。
【０００６】
しかしながら、実際には、鉛蓄電池の使用によって、陽極板及び陰極板の表面には、充電しても分解されにくい結晶性の硫酸鉛ＰｂＳＯ４が付着し、蓄積されていく。つまり、充電しても、硫酸鉛ＰｂＳＯ４は完全に二酸化鉛ＰｂＯ２と鉛Ｐｂに戻ることはない。この現象はサルフェーションと呼ばれており、鉛蓄電池を使用開始した直後から徐々に進行していく。
【０００７】
そして、このサルフェーションが進行して結晶性の硫酸鉛ＰｂＳＯ４が過度に蓄積されていくと、最終的に充電することが不可能となる。このため、鉛蓄電池は数年ごと（例えば自動車の場合は２〜３年、フォークリフトの場合は４〜５年）に、新しい製品と交換され、古いものは産業廃棄物として廃棄される。
【０００８】
またサルフェーションが進行することで、電解液中の硫酸Ｈ２ＳＯ４は消費されるので、電解液の比重は低下する。よって、電解液の比重を測定すれば、サルフェーションの進行具合と鉛蓄電池の寿命を大まかに判定することが可能である。通常、良好に使用できる鉛蓄電池の電解液の比重は１．２８〜１．３０とされている。
【０００９】
ところで、我が国では、現在、約１億６０００万個の鉛蓄電池が使用されていると言われており、また最近の自動車販売の好調に伴って自動車用鉛蓄電池の販売台数も大幅な伸びを示している。そして、上記したように、鉛蓄電池は数年で使用が不可能になって廃棄処分となるため、その廃棄総数は年間約６３００万個にものぼっており、更にはその廃棄総数の約３０％が不法に投棄されていると推定されている。このような社会事情から、鉛蓄電池の寿命延長化に関する要望が以前にも増して強くなっている。
【００１０】
そこで、本発明者は、上記した課題を解決すべく、鉛蓄電池の寿命延長化について鋭意研究を進めた結果、ポリビニルアルコールが鉛蓄電池の寿命延長化に優れた効果を有していることを見い出し、鉛蓄電池の延命方法として先に提案した(特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１７４８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者が先に提案したポリビニルアルコールを用いた方法は、鉛蓄電池の延命方法として十分に実用的ではあったが、サルフェーションの進行をより効果的に抑制して更なる長寿命化を図るという観点から見ると、更に改良の余地があった。
【００１２】
（本発明の目的）
そこで本発明の目的は、鉛蓄電池のサルフェーションをより効果的に抑制して更なる寿命延長を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
【００１４】
本発明は、有効成分としてポリビニルアルコールを含有する水系液からなる鉛蓄電池用寿命延長剤であって、ソルビン酸を含有している、鉛蓄電池用寿命延長剤である。
【００１５】
本発明は、上記記載の鉛蓄電池用寿命延長剤を電解液に加える、鉛蓄電池の寿命延長方法である。
【００１６】
本発明は、電解液にポリビニルアルコールとソルビン酸を含有している、鉛蓄電池の電解液である。
【００１７】
本発明は、上記電解液を有する、鉛蓄電池である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ポリビニルアルコールと共にソルビン酸を加えた鉛蓄電池用寿命延長剤を使用することで、鉛蓄電池のサルフェーションをより効果的に抑制して、更なる寿命延長が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る鉛蓄電池用寿命延長剤は、有効成分としてポリビニルアルコールを含有する水系液からなり、ソルビン酸を含有している。
【００２０】
ポリビニルアルコールは、電極表面の洗浄効果が高く、電極表面に付着した結晶性の硫酸鉛ＰｂＳＯ４を分解・除去するための反応促進剤として作用する。また、ポリビニルアルコールは、硫酸鉛ＰｂＳＯ４が剥離した電極表面を被膜効果によって保護する作用も有していると考えられ、新しく表面が露出した電極表面部分に再び硫酸鉛ＰｂＳＯ４が付着して特性を劣化せしめることを妨げる効果を有するものと思われる。
【００２１】
更に本発明では、上記のとおり、ポリビニルアルコールと共にソルビン酸を加えた鉛蓄電池用寿命延長剤を使用することで、鉛蓄電池のサルフェーションをより効果的に抑制でき、更なる寿命延長が可能となる。
【００２２】
この効果の正確なメカニズムは明らかではないが、ソルビン酸を加えることにより、ポリビニルアルコールの上記作用を妨げることなく（悪影響を及ぼすことなく）、電解液の粘度を高め、その結果、電解液中に浮遊する結晶性の硫酸鉛ＰｂＳＯ４が電極表面に付着することを効果的に防止しているものと推察される。
【００２３】
また電解液の底には、結晶性の硫酸鉛ＰｂＳＯ４が少なからず沈殿している場合がある。そして、充電・放電を繰り返すことで電解液の温度が上昇すると、この沈殿している硫酸鉛ＰｂＳＯ４ が電解液中に浮遊して電極に付着しやすくなる。そこで、本発明ではソルビン酸を加えることで、電解液の粘度を高め、その結果、結晶性の硫酸鉛ＰｂＳＯ４が電解液中に浮遊することを防止して、電極表面に付着することを効果的に抑制しているものと考えられる。
【００２４】
このように、本発明に係る鉛蓄電池用寿命延長剤を使用することにより、新品の鉛蓄電池、使用中の鉛蓄電池、あるいは使用済の鉛蓄電池等について、寿命延長の効果及び再生使用の効果（鉛蓄電池用再生剤としての効果）が本発明者が行った実験によって確認された。
【００２５】
本発明に係る鉛蓄電池用寿命延長剤は、ポリビニルアルコールと、ソルビン酸を含有する水系液からなる。
ここで「水系液」とは、水溶液の他、アルコール等の極性溶媒や、極性溶媒と水の混合液も含む広い概念として使用している。
なお、水は蒸留水または精製水（イオン交換水）が好ましい。
【００２６】
また、ポリビニルアルコール１００重量部に対してソルビン酸の含有量は１５〜４０重量部が好ましい。１５重量部未満では、ソルビン酸の効果が十分に得られにくくなる傾向があるので好ましくなく、４０重量部を越えてもその効果は同じか大体同じであって、逆に原料コストが高くなるため、好ましくない。
【００２７】
更に、水１００重量部に対してポリビニルアルコールの含有量は１５〜３０重量部が好ましい。１５重量部未満では、ポリビニルアルコールの効果が十分に得られにくくなる傾向があるので好ましくなく、３０重量部を越えてもその効果は同じか大体同じであって、逆に原料コストが高くなるため、好ましくない。
【００２８】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２９】
精製水に、下記の表１に示す配合で粉末状のポリビニルアルコール及びソルビン酸をそれぞれ溶解し、目的とする液状の鉛蓄電池用寿命延長剤を作製した。これをＮｏ.１〜Ｎｏ.８とした。なお、ポリビニルアルコール及びソルビン酸は共に、ユニチカケミカル株式会社製を使用した。
【００３０】
即ち、下記表１に示すように、ポリビニルアルコールは、精製水５００重量部に対して１００重量部添加した。ソルビン酸は、ポリビニルアルコール１００重量部に対して５〜５５重量部と、表１のように配合量を変えて添加した。
【００３１】
【表１】
2008084804.tif 000003
【００３２】
これに対し、比較例１として、ソルビン酸を全く加えない以外は、上記と同様にして精製水５００重量部にポリビニルアルコール１００重量部を溶解し、鉛蓄電池用寿命延長剤を作製した。
【００３３】
［実験例］
上記のようにして作製した各鉛蓄電池用寿命延長剤を、鉛蓄電池の各セルの電解液にそれぞれ添加した。その後、各セル毎に電解液の比重をバッテリー用比重計で測定し、サルフェーションの抑制効果を確認した。
【００３４】
なお、鉛蓄電池として、株式会社ユアサコーポレーション製で、４８Ｖ（２Ｖ×２４セル）、３１２Ａｈの容量のフォークリフト用バッテリーを１０個用意した。このバッテリーは、フォークリフトに約４年間搭載し、現在まで使用していたものを用意した。
【００３５】
（Ｎｏ.１の鉛蓄電池用寿命延長剤）
まず、以下のようにして、１個の鉛蓄電池の各セルに対し、Ｎｏ.１の鉛蓄電池用寿命延長剤を加え、比重を測定した。
即ち、一個の鉛蓄電池を構成する２４個の各セルの電解液に、Ｎｏ.１の鉛蓄電池用寿命延長剤をそれぞれ４０ｍＬずつ加え、そのときの各セルの比重を測定した。そして、２４個の各セルの比重の平均値を算出し、これを初期値とした。このＮｏ.１の鉛蓄電池用寿命延長剤を入れたセルの初期値（２４セルの平均値）は、下記表２に示すように、１．２３であった。
【００３６】
更に、放電器を使用して放電させた後、充電器でフル充電し、そのときの各セルの比重を測定した。そして、上記の場合と同様に、２４個の各セルの比重の平均値を算出し、これを充電１回目の比重とした。表２に示すように、Ｎｏ.１では、充電１回目の比重は、１．２４と少し増加した。
【００３７】
最後に、再び放電器で放電させた後に、充電器でフル充電し、そのときの各セルの比重を測定した。そして、上記の場合と同様に、２４個の各セルの比重の平均値を算出し、これを充電２回目の比重とした。表２に示すように、Ｎｏ.１では、充電２回目の比重は、１．２８と増加した。
【００３８】
（Ｎｏ.２〜Ｎｏ.８の鉛蓄電池用寿命延長剤）
以上の説明したＮｏ.１の鉛蓄電池用寿命延長剤の場合と同様に、他の８個の鉛蓄電池の各セルの電解液に、Ｎｏ.２〜Ｎｏ.８及び比較例１の鉛蓄電池用寿命延長剤を加えて、初期値、充電１回目、２回目の比重（２４セルの平均値）を測定した。
【００３９】
（対照例）
また対照例として、残り１個の鉛蓄電池に対し、鉛蓄電池用寿命延長剤を全く加えずに、同様に、初期値、充電１回目、２回目の比重（２４セルの平均値）を測定した。
【００４０】
以上説明した各比重の測定結果を表２にまとめ、それらを棒グラフにしたものを図１に示す。
【００４１】
【表２】
2008084804.tif 000004
【００４２】
表１及び図１の結果から明らかなように、二回の充電によって比重が１．２１まで低下した対照例に対し、ポリビニルアルコールを加えた比較例１及びＮｏ.１〜Ｎｏ.８のいずれもが比重が増加する結果となった。
【００４３】
また、ソルビン酸を加えない比較例１（比重１．２７）に対し、ソルビン酸を加えたＮｏ.１〜Ｎｏ.８では、比重が１．２８以上と、好ましい電解液の基準値と同じ満足する結果となった。更に、その中でも、Ｎｏ.３〜Ｎｏ.６では比重が１．３０と最も高い値を示した。
【００４４】
（考察）
上記した結果から、電解液にポリビニルアルコールを加えることで比重が増加し、サルフェーションが抑制されていることが確認できる。また、ポリビニルアルコールと共に、ソルビン酸を加えることで、更にその増加量が大きくなり、サルフェーションが効果的に抑制されていることが分かる。またその比重の増加量から、ポリビニルアルコール１００重量部に対し、ソルビン酸１５〜４０重量部を加えることが、より好ましいことが分かる。
【００４５】
なお、本明細書で使用している用語と表現はあくまで説明上のものであって、限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実験によって得られた各電解液の比重を示すグラフ。
【図１】
2008084804.tif 000005