(57)【要約】【課題】制御弁式鉛蓄電池では、負極板に生じるサルフェーションを再生するには、特別な充電方式を用いて再生するが、サルフェーションを起こした負極板の回復効果が少なく、負極板の再生充電の対極が正極板となるので、正極板が過充電されて正極の格子体が腐食して鉛蓄電池が劣化してしまう現象があった。【解決手段】制御弁式鉛蓄電池のセル室内に、極板群の端板の負極板に対向するように補助電極を設け、この補助電極に電気的に接続され鉛蓄電池外部に設けられた補助端子を有し、サルフェーションが生じた場合に補助電極を対極として負極端子を充電することで、極板群中の正極板に影響を与えずに効率よく負極板の充電が可能となり、負極のサルフェーションを解消することが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端板になるように配された負極板と正極板とセパレータとで構成される極板群を備え、前記負極板に対向し前記極板群に接触しないように補助電極を少なくとも１枚有した状態でセル室内に配置されるとともに、前記補助電極に電気的に接続された補助端子が蓋上部に設置されたことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【請求項２】
補助電極が正極板を用いることを特徴とする請求項１記載の制御弁式鉛蓄電池。
【請求項３】
補助電極が正極板の格子体を用いたことを特徴とする請求項１記載の制御弁式鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御弁式鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御弁式鉛蓄電池は各種の非常用電源や電動車両等に広く用いられている。鉛蓄電池の放電容量劣化が負極板で生じる現象としては、鉛蓄電池の使用中に負極板中に不活性な硫酸鉛が蓄積され、十分に充電されにくいことがある。負極板中に硫酸鉛が不活性な状態で蓄積する現象をサルフェーションと称し、充電反応が阻害され、正常な放電特性を発揮できなくなり、サルフェーションは使用中に徐々に進行する。従来の鉛蓄電池において、サルフェーションの除去方法としては、特許文献１に示すように温度制御しながらパルス充電する充電方式が、特許文献２にはパルス充電をしながら電気化学的にドーピングする方法が記されている。
【特許文献１】特開２００６−１６４５４０号公報
【特許文献２】特開２０００−４０５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら特許文献１では、温度制御をしつつパルス充電を用いることで、充電方式が複雑になるとともにサルフェーションを生じた負極板の回復効果が少なく、さらに負極板の再生充電中の対極が正極板となるので、正極板が過充電され正極格子体に腐食現象を生じたりした。さらに特許文献２では、同様にパルス充電を用いることで充電方式が複雑になるとともに電気化学的ドーピングが必要となる等の充電操作が増加する課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、端板になるように配された負極板と正極板とセパレータとで構成される極板群を備え、前記負極板に対向し前記極板群に接触しないように補助電極を少なくとも１枚有した状態でセル内に配置されるとともに、前記補助電極に電気的に接続された補助端子が蓋上部に設置されることを示すものである。
【０００５】
さらに請求項２に係る発明は補助電極が正極板を用いることを示し、請求項３に係る発明は補助電極が正極板の格子体を用いることを示すものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の制御弁式鉛蓄電池は上記構成を有し、極板群の端板の負極板と、前記負極板に対向した補助電極との間で電圧を印加し充電することで、端板の負極板のサルフェーションが除去されることにより端板の負極板の電位が高くなる。一方、極板群中の複数の負極板は並列接続されており、端板の負極板の電位が高くなるにつれて他の複数の負極板の電位も徐々に上昇することで実質的に充電が進行し、極板群全体の負極板からサルフェーションを解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の制御弁式鉛蓄電池セル構成の概略断面図で、図２は本発明の制御弁式鉛蓄電池セル構成の概略上面図であり、第３図は本発明の制御弁式鉛蓄電池の概略上面図である。
【０００８】
セル室１内に、正極板２、負極板３とガラス繊維からなるセパレータ４を用い、負極板３が正極板より１枚多くなるように組み合せ、同極の極板同士を接続体５で並列接続し蓄電池外部へ導出する端子を有した極板群６を構成することで極板群の端板に負極板３ａが位置する。
【０００９】
補助電極７は、極板群構成の際に使用したのと同様な端板セパレータ４ａを介して端板の負極板３ａに対向するように極板群に配置され、電気的に接続された補助端子８が蓄電池の蓋９を貫通し外部に導出される構造とする。
【００１０】
補助電極７は、極板と同寸法形状を有した方が電圧を印加した際の負極板との電流分布に良好であり、対向する端板の負極板３ａと同表面積にするのが望ましいが、特に補助電極の厚みは薄くても極板表面積が同じであれば電流密度も同じであり、実質上において影響はない。さらに補助電極７は、正極板２や、さらには正極板に用いる格子体（図示はしていない）をそのまま用いてもよい。
【００１１】
負極板３同士の接続体５ａからは蓄電池外部に接続される負極端子１０が蓋９より蓄電池上部に貫通されている。さらに、正極板２同士の接続体５ｂからも蓄電池外部に接続される正極端子１１が蓋９より蓄電池上部に貫通されている。このように構成することにより、負極板３のサルフェーションは補助端子８と負極端子１０との間に電圧を印加することで、補助電極７を対極とする端板の負極板３ａが充電され、全体の負極板３からサルフェーションを減少することができる。この際には極板群中の正極板２を充電されてはおらず、全く正極板には影響を与えずに、効率よく負極板３の充電が可能となり、負極板のサルフェーションを解消することが出来るものである。
【００１２】
また、補助電極７と負極端子１０に電圧を印加した際に、補助電極７から電解液の電気分解により酸素ガスが発生するが、制御弁式鉛蓄電池ではセル室内の酸素ガスは負極板３に吸収され、さらにガス圧が高まった際には蓋９に位置する上蓋１２内の制御弁（図示はしていない）により、ガスを外部に開放する構造となっており、充電電流を監視することでガス発生における問題はない。
【実施例】
【００１３】
以下実施例を説明する。図１に示したように、供試電池として極板群は正極板６枚、負極板７枚の構成で、セパレータ４はＵ字形のガラスマットにて正極板を覆った単セルからなる公称電圧が２Ｖで２０時間率容量が３０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を用い、補助電極７は正極板の格子体を用意した。補助電極７と対向する端板の負極板３ａとの間には端板セパレータ４ａが一枚配置された。図４は従来例として本発明の図１に対応する従来の制御弁式鉛蓄電池のセル構成の概略図であり、補助電極７は存在しない。従来例の蓄電池構成は、本発明と同様に公称電圧２Ｖ、２０時間率容量が３０Ａｈとして、極板群構成、セパレータ、電解液濃度および電解液量を同じとした制御弁式鉛蓄電池である。
【００１４】
本発明の鉛蓄電池と従来の鉛蓄電池をそれぞれ１２個準備し、これらの鉛蓄電池を３Ａの電流で５時間放電した後、負極のサルフェーションを促進するため、２５℃の雰囲気中で、３Ａで１時間の定電流充電と３Ａで１時間の放電を１００回繰り返し、さらに２．４５Ｖで１０Ａの定電圧定電流の充電を１２時間実施した。その後、負極板のサルフェーションによる容量劣化度合いを確認するために、本発明の鉛蓄電池と従来の鉛蓄電池のそれぞれ３個ずつを１．５Ａで電圧が１．８Ｖに達するまで放電して２０時間率容量を確認した。以上の劣化を確認した後、本発明の鉛蓄電池の補助端子８が正に、負極端子１０が負になるように電圧を印加して、電流を３Ａにして、１時間、３時間、５時間、８時間の充電をそれぞれ３個ずつ実施した。
【００１５】
従来の鉛蓄電池は、最大５０Ａのピーク電流でパルス幅が２０μｓ、繰り返し周波数が３ｋＨｚで同様に１時間、３時間、５時間、８時間の充電をそれぞれ３個ずつ実施した。なお、後者のパルス充電中に鉛蓄電池の側壁の温度が４０℃を超えないように、ピーク電流をＰＩＤ制御によって調整した。
【００１６】
表１に本発明の鉛蓄電池と従来の方法による負極板の再生状態の比較を示した。その結果、本発明による供試電池では補助電極と端板負極板との間に電圧を印加した場合には、パルス方式による充電より回復率が向上していると云える。これらの供試電池を分解し再生後の極板の状態を観察した結果、本発明では正極板、負極板とも良好な状態であった。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
しかし、従来例では僅かではあるがサルフェーションが残存しており、さらに正極板の格子体に腐食の現象が見られ、充電の際に正極板にも電流が流れるため過充電によるものと推測された。本発明の制御弁式鉛蓄電池では、補助電極を用いて効率的に負極板だけを充電できるので、正極板の格子の腐食を伴うことなく、サルフェーションを生じた負極板の再生が可能となる。
【００１９】
ここでは、端セルによる例を説明したが複数セルからなるモノブロック電槽を用いた制御弁式鉛蓄電池でも同様な効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、制御弁式鉛蓄電池の負極板に生じるサルフェーションを正極板を用いることなく再生できるため、その応用範囲は広くその工業的価値は高いといえる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の制御弁式鉛蓄電池セル構成の概略断面図
【図２】本発明の制御弁式鉛蓄電池セル構成の概略上面図
【図３】本発明の制御弁式鉛蓄電池の概略上面図
【図４】従来の制御弁式鉛蓄電池のセル構成の概略断面図
【符号の説明】
【００２２】
１    セル室
２    正極板
３    負極板
３ａ  端板の負極板
４    セパレータ
４ａ  端板セパレータ
５    接続体
５ａ  負極接続体
５ｂ  正極接続体
６    極板群
７    補助電極
８    補助端子
９    蓋
１０  負極端子
１１  正極端子
１２  上蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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