(57)【要約】【課題】  使用中の鉛蓄電池の延命を図ること、あるいは使用済鉛蓄電池を再生し再利用することを可能にするために、鉛蓄電池の電気化学的特性改善を図ること。【解決手段】  鉛蓄電池の電極に生じた絶縁性皮膜を除去して鉛蓄電池を活性化し、延命および再使用するために反応促進剤を鉛蓄電池セルに添加し、充電したのち、大電流を流すことによって電極表面が加熱・核沸騰状態となって表面に付着した絶縁物を剥離することを可能ならしめる鉛蓄電池の延命方法あるいは再生方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用中あるいは使用済の鉛蓄電池の電極表面に付着した硫酸鉛からなる高抵抗物質を、当該鉛蓄電池を充電した後に、電極セル内に反応促進剤を添加し、低抵抗負荷を鉛蓄電池に接続して大電流を流すことで除去し、鉛蓄電池を延命する方法あるいは再生する方法。
【請求項２】
反応促進剤がポリビニルアルコールを溶解した水溶液であることを特徴とする、請求項１の鉛蓄電池の延命方法あるいは再生方法。
【請求項３】
反応促進剤を添加した後に流す電流の大きさが、鉛蓄電池の電極表面でジュール発熱反応によって電解液の気化が生じる大きさである、請求項１あるいは請求項２の鉛蓄電池を延命方法あるいは再生方法。
【請求項４】
反応促進剤を添加した後に流す電流の大きさが、鉛蓄電池の電極表面の一部で核沸騰反応現象が観察される大きさである、請求項１あるいは請求項２の鉛蓄電池の延命方法あるいは再生方法。
【請求項５】
未使用の鉛蓄電池に反応促進剤としてポリビニルアルコールを溶解した水溶液を添加することを特徴とする、鉛蓄電池の延命方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明の属する技術分野は、使用中あるいは使用済の鉛蓄電池の電極表面に付着した高抵抗物質を除去することによって鉛蓄電池の特性改善を図り、鉛蓄電池を延命利用したり再利用できるよう特性改善する技術に関するものである。特に、鉛蓄電池の使用条件が過酷であったり、鉛蓄電池が長期間放置されたりして、通常の電気的な作用だけでは延命あるいは再生が困難である場合であっても、延命あるいは再生を可能にする方法を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】  鉛蓄電池は自動車、フォークリフトなどの輸送機器、ゴルフカートなどの電動車両、各種非常用電源などに広く用いられている。【０００３】  鉛畜電池の寿命を律速している大きな問題点は、鉛蓄電池の使用中に電極表面に高抵抗物質である硫酸鉛が付着蓄積して、実質作用を有する電極面積が狭まってしまうことによって内部抵抗が増大し、電圧低下などの特性劣化を引き起こし、結果として十分な電池特性を発揮することができなくなり、正常な特性を発揮することができる寿命期間が短縮してしまう状況が多く発生していることである。このような現象はサルフェーション現象と呼ばれており、鉛蓄電池を使用開始した直後からその現象は徐々に進行してゆくため、鉛蓄電池の特性劣化の主要原因のひとつとなっている。【０００４】  このようにしてサルフェーション現象によって特性劣化を引き起こした鉛蓄電池は、正常に機能すべき電極表面が絶縁物質で覆われているために、通常、電解液を交換したり、充電操作を繰り返しても、特性改善を図ることは困難である。【０００５】  従来はこのような内部抵抗が大きくなって寿命が短縮したり、あるいはすでに寿命が尽きたセルをもつ鉛蓄電池は、セル単位に分解し、電極の再生プロセスの実施および清掃や電極の交換等を行なっていたが、鉛蓄電池の分解コスト、清掃交換コストは電池買い替えと、さほど変わらない水準であるため、実際には新品の鉛蓄電池に交換することが多く、使用済鉛蓄電池の安価で効果的な特性改善技術が切望されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  実際に延命あるいは再生すべき鉛蓄電池の状態はさまざまであり、電流を流すことによって比較的簡単に特性が改善したり、再利用が可能になる場合もあるが、例えば長期間放置された鉛蓄電池のような場合には、鉛蓄電池の劣化が著しく、再生のための充放電処置を行なったとしても、鉛蓄電池の特性が十分に改善せず、再利用が困難である場合が多くみられる。そうした場合においても、確実に鉛蓄電池の再生処理を可能にする方法はこれまで存在せず、そうした技術が待望されていた。また、通常の鉛蓄電池の延命あるいは再生処理においても、できるだけ確実に延命あるいは再生を実現するための適切な電気化学的な処理の確立が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  こうした課題を解決すべく、本発明者らは、主として鉛蓄電池の電極・電路でジュール発熱を発生せしめ、核沸騰状態として高抵抗物質の剥離を生じせしめる方法を鋭意研究した結果、電解液に反応促進剤を添加し、さらに、大電流を流すことによって、鉛蓄電池の電極表面に生成した高抵抗物質の剥離および溶解現象が容易に発生し、電池表面から高抵抗物質が消失して電池特性が改善されることになる点を発見した。また、高抵抗物質の溶解が起こりやすいように電解液に加える反応促進剤には、ポリビニルアルコール水溶液が望ましいことを見出し、本発明の重要な要件として提案している。この反応促進剤は、鉛蓄電池を使用中に発生するサルフェーション現象を防止する役割もあるため、未使用の鉛蓄電池に添加することによって、サルフェーション現象をあらかじめ予防して、結果的に鉛蓄電池の寿命を延命することに寄与する効果も併せ持っていることが見出された。【０００８】  本発明は、使用済鉛蓄電池の電極に付着した高抵抗物質を、かかる鉛蓄電池を充電した後に、電極セル内に反応促進剤を添加し、低抵抗負荷を鉛蓄電池に接続して大電流を流すことで除去し、鉛蓄電池を再生する方法を提案するものであるが、その際に用いられる反応促進剤は、ポリビニルアルコールを原料とする液体であることが決定的に重要であることが判明した。【０００９】  ポリビニルアルコールは、電極表面の洗浄効果が大きく、電極表面に付着した硫酸鉛を分解・除去するための反応促進剤として著しい役割を果たすことが確認されている。また、ポリビニルアルコールは、硫酸鉛が剥離した電極表面を皮膜効果によって保護する作用があり、新しく表面が露出した電極表面部分に再び硫酸鉛のような高抵抗物質が付着して特性を劣化せしめることを妨げる効果があることも確認されている。したがって、未使用の鉛蓄電池の電解液に本発明の反応促進剤を添加することによって、鉛蓄電池の劣化予防効果も期待することができる。【００１０】  このようにして、ポリビニルアルコールを原料として含む水溶液を反応促進剤として用いながら、適切な電気的条件の電流を流す操作を組み合わせることによって、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など、ほとんどどのような状態の使用済鉛蓄電池においても、特性の改善によって、延命使用あるいは再生使用が可能となることが認められている。
【発明の効果】
【００１１】  鉛蓄電池の電極表面に付着した硫酸鉛を除去して鉛蓄電池の特性を改善し再生する本発明を実施することによって、物理的に破壊された鉛蓄電池を除いて、未使用の鉛蓄電池を含め、使用中、あるいはどのような条件で使用された使用済鉛蓄電池においても、延命あるいは再生処理が可能であり、特性劣化を予防したり、あるいは再び正常な特性を有する鉛蓄電池として使用が可能になることが確かめられている。【００１２】  これは、反応促進剤を用いて、鉛蓄電池が電気化学的に再び活性化されやすくなったためであり、さらに、そのような状態の鉛蓄電池に電気的エネルギーを加えることによって特性が著しく改善されることを可能にするものである。反応促進剤の電気化学的な作用と電気エネルギーの電気的な作用があいまって生じたものであり、本発明の要件を満たすことが鉛蓄電池の効率的な再生には不可欠なものであることが確かめられた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  本発明は、電気的には、鉛蓄電池の充電器、鉛蓄電池の充電電圧より高い電圧を発生する高電圧発生器、鉛蓄電池の放電電流を下げる電流制限器、および再生対象蓄電池の充電後の状態に応じて前記高電圧発生器か電流制限器に選択的に接続する充電後工程選択手段を有する鉛蓄電池再生装置を用いて行なう。【００１４】  また、あらかじめ延命対象あるいは再生対象となる、未使用あるいは使用中あるいは使用済の鉛蓄電池に添加する反応促進剤を調合するために、原料となるポリビニルアルコールを供給する原料タンク、ポリビニルアルコールを水に溶解する攪拌タンク、攪拌タンクを適切な温度に加熱するためのボイラー、ポリビニルアルコールを水に溶かした水溶液をイオン化するためのイオン化装置、ポリビニルアルコールを水に溶かした水溶液中のポリビニルアルコールの分子鎖を切断して反応促進剤として活性化するためのホモゲナイザーなどを用いて適切な反応促進剤となり得るポリビニルアルコール水溶液を調合することができる。
【実施例】
【００１５】  １）  タンクに水（軟水）を５００リットル入れる。
２）  ３０分間イオン化装置にてイオン化する（攪拌機を回す）。
３）  イオン化が済んだらボイラーにてタンク内の温度を４０℃まで上げる（攪拌は続ける）。
４）  原料をタンクに入れる（水温６０℃位までに入れてしまう）（水５００リットルに対し原料を２０ｋｇ入れる）。原料はポリビニルアルコールＪＦ−１７。
５）  タンクの水温が９０℃になるまで上げる。
６）  水温が９０℃に達したらボイラーを切る。
７）  そのまま１０分間攪拌し続ける。
８）  タンクからホモゲナイザーを通し製品タンクへ送る。【００１６】  このようにして調合されたポリビニルアルコール水溶液を、延命対象あるいは再生対象となっている鉛蓄電池セルに添加し、充電したのち、大電流を流すことによって電極表面が加熱・核沸騰状態となって表面に付着した絶縁物を剥離することが可能になり、この鉛蓄電池再生効果はどのような使用条件にあった鉛蓄電池においても適用可能となるものである。あるいは、未使用の鉛蓄電池の場合には、反応促進剤を添加するだけで予防効果があるため、電流を流さない処置を行なうこともありえる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】反応促進剤を調合する工程模式図
【図１】
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