專利名稱：鉛蓄電池中生成的硫酸鉛薄膜的去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將因硫酸化現(xiàn)象而在鉛蓄電池的電極上生成的硫酸鉛(PbSO4)薄膜去除的方法。
背景技術(shù)：
以往，鉛蓄電池中的硫酸化現(xiàn)象成為大的問題。所謂硫酸化，是指因鉛蓄電池的放電而生成的硫酸鉛(PbSO4)，因放電條件或放置時的周圍溫度的高低、振動等，在極板上析出，逐漸生長形成非導(dǎo)體薄膜的現(xiàn)象。由此，內(nèi)部電阻增大，電池的性能降低，或有時不能使用。
為阻止上述的硫酸鉛薄膜的生長，必須細(xì)心注意管理放電條件、溫度、振動等。但是，在實(shí)際的鉛蓄電池的使用中，使用者不斷地進(jìn)行如此的注意近似不可能。因此，希望通過去除硫酸鉛薄膜，來恢復(fù)鉛蓄電池的性能的新的方法。
作為以往的硫酸鉛薄膜的去除方法，已知有通過在鉛蓄電池中流動脈沖電流，并在電極和生長在其表面的硫酸鉛薄膜的之間施加電擊沖擊，來去除薄膜的方法。
例如，在日本特開2000-156247號公報中，記載了一種鉛蓄電池活性器，內(nèi)設(shè)發(fā)生電流脈沖的電路，該電流脈沖用于剝離附著在蓄電池的極板表面上的硫酸鉛。
此外，在日本特開2000-323188號公報中，記載了一種鉛蓄電池的活性化方法，其特征在于，在剛流過了放電脈沖電流之后，施加電量大于該放電了的電量的充電脈沖電流。此外，記載了該放電脈沖電流的電量在0.1C以上，且其脈沖寬度在0.0001秒～1秒的意思。
作為其它類似的技術(shù)，可列舉日本專利第3079212號公報及日本特開2000-40537號公報。
上述現(xiàn)有技術(shù)，都是從電極上物理地剝離硫酸鉛薄膜的技術(shù)，只不過是一時恢復(fù)鉛蓄電池的性能。即，如果只物理剝離，由于大量薄膜落在電極下部，或者不溶解地浮游在電解液中的狀態(tài)，因此存在薄膜在電池放電時再次附著在電極板上的問題。
此外，落下的或浮游的硫酸鉛，由于不能立即溶解在電解液中，因此在電解液的比重低的情況下，存在不能恢復(fù)到正常值的問題，假設(shè)要立即恢復(fù)比重，則必須補(bǔ)充稀硫酸。
另外，在補(bǔ)充稀硫酸后，逐漸在溶液中還原落在電極下部的硫酸鉛薄膜，因此比重過度上升，也存在損傷電極表面，或破壞電極整體，縮短鉛蓄電池本體的壽命的缺陷。
此外，有時變薄了的電極板也與硫酸鉛薄膜一起同時脫落，由于縮小引起化學(xué)反應(yīng)的電極板的面積，因此也存在不能取出必要的電力的缺陷。除此以外，通過施加脈沖電流，還具有在對外部產(chǎn)生噪聲的問題。
為此，本發(fā)明是鑒于上述以往的狀況而提出的，目的是提供一種新的硫酸鉛薄膜的去除方法，不使形成在電極上的硫酸鉛薄膜脫落·浮游，能夠使其溶解成微粒子狀，從而能夠恢復(fù)鉛蓄電池的性能，謀求長壽命化。
此外，另一目的是提供一種新的硫酸鉛薄膜的去除方法，不損傷電極，對外部不產(chǎn)生噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述課題，本發(fā)明的方法，是因硫酸化現(xiàn)象而在鉛蓄電池的電極上生成的硫酸鉛薄膜的去除方法，其特征在于，通過施加伴隨集膚效應(yīng)的短脈沖寬度的脈沖電流，集中地分解所述薄膜的表層部。


圖1是表示本發(fā)明的硫酸鉛薄膜的去除方法所用的裝置的電路構(gòu)成的圖。
圖2是表示圖1的A、B及C點(diǎn)上的波形的圖。
圖3是表示本發(fā)明的硫酸鉛薄膜的去除方法所用的裝置的安裝方法的圖。
圖4是表示本發(fā)明的硫酸鉛薄膜的去除方法所用的裝置的安裝方法的圖。
圖5是表示實(shí)施例1的測定結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式
為解決上述課題，本發(fā)明涉及因硫酸化現(xiàn)象而在鉛蓄電池的電極上生成的硫酸鉛薄膜的去除方法，其特征在于，通過施加伴隨集膚效應(yīng)的短脈沖寬度的脈沖電流，集中地分解所述薄膜的表層部。
如果采用上述手段，對于形成了硫酸鉛薄膜的電極，通過施加伴隨集膚效應(yīng)(skin effect)這樣的具有短脈沖寬度的脈沖電流，在薄膜的表層部、即根據(jù)集膚效應(yīng)導(dǎo)出的集膚深度(skin depth)的范圍內(nèi)，集中電荷，依次將硫酸鉛薄膜分解成鉛離子和硫酸離子。
此外，本發(fā)明的上述硫酸鉛薄膜的去除方法，其特征在于在施加脈沖電流的同時，或在施加了脈沖電流之后，進(jìn)行充電，還原已分解了的薄膜成分。
如果采用上述手段，通過施加短脈沖寬度的電流而產(chǎn)生的鉛離子和硫酸離子，通過充電，分別作為電極材料或硫酸再生，電池的性能恢復(fù)。
另外，本發(fā)明的上述硫酸鉛薄膜的去除方法，其特征在于脈沖電流的脈沖寬度小于等于1μ秒。
如果采用上述手段，能夠使不損傷電極本體，而只用于溶解硫酸鉛薄膜的表層部的脈沖寬度的值最佳化。此外，由于是微小電流，因此對電池的外部不產(chǎn)生噪聲。
以下，詳細(xì)說明本發(fā)明。
本發(fā)明的硫酸鉛薄膜的去除方法，其特征在于，通過施加伴隨集膚效應(yīng)的短脈沖寬度的脈沖電流，集中地分解所述薄膜的表層部。
此處，所謂集膚效應(yīng)(skin effect)，指的是高頻電流被局限在導(dǎo)體的表面層，不能進(jìn)入內(nèi)部的現(xiàn)象。利用該效應(yīng)，在由脈沖寬度確定的集膚深度(skin depth)的范圍內(nèi)集中電荷，依次從硫酸鉛薄膜的表層部，具體從硫酸鉛的突起狀結(jié)晶的前端等，微粒子狀地分解成鉛離子和硫酸離子。
因此，硫酸鉛薄膜不會像以往那樣從電極剝離、脫落，或保持結(jié)晶狀態(tài)浮游在電解液中。
此外，具有伴隨集膚效應(yīng)等程度的短脈沖寬度的脈沖電流，是非常微弱的電流，不會損傷電極本體。另外，由于也幾乎不產(chǎn)生噪聲，因此具有對電池以外的外部無不良影響的優(yōu)點(diǎn)。
另外，由于抑制因硫酸化而產(chǎn)生焦耳熱，因此電極不歪斜，也能夠預(yù)防因熱而使電池的水干枯。
脈沖電流的脈沖寬度，只要在伴隨集膚效應(yīng)的范圍就可應(yīng)用。具體是，設(shè)定在1μ秒以下，其中優(yōu)選設(shè)定在0.1μ秒～1μ秒。如在此范圍內(nèi)，則由于所計算的集膚厚度達(dá)到0.01mm左右，故電荷不進(jìn)入薄膜的內(nèi)部，能夠集中在表層部。
在超過1μ秒的情況下，硫酸鉛薄膜和電極的界面產(chǎn)生熱振動，結(jié)果，由于大量的薄膜不溶解，原狀剝離·脫落，因此不適當(dāng)。
此外，脈沖電流的脈沖數(shù)，如果增大，就提高硫酸鉛薄膜的分解速度，但由于有時產(chǎn)生熱，因此要考慮到它們的平衡問題，來適宜地設(shè)定。具體是，優(yōu)選設(shè)定在每秒8000～12000次的范圍。
脈沖電流的電壓、電流值，如果過小，就不能分解硫酸鉛薄膜，相反如果過大，則產(chǎn)生熱，有不良影響，因此要考慮到上述情況，適宜地設(shè)定。具體是，優(yōu)選12～108V、10～120mA的范圍，但由于因脈沖寬度或脈沖數(shù)而異，所以也不特別限定。
此外，在本發(fā)明中，其特征在于，在施加脈沖電流的同時，或在施加了脈沖電流之后，進(jìn)行充電。由此，通過脈沖電流再溶解了的鉛離子被還原，作為鉛或二氧化鉛的電極再生。結(jié)果，電解液比重恢復(fù)到初期的適當(dāng)?shù)闹?，能夠使電池的性能快速恢?fù)。這是如本發(fā)明所述，通過將薄膜的表層部分解成微粒子狀而初始得到的效果，在如以往通過電擊沖擊來剝離薄膜的情況下，由于即使充電也再次附著硫酸鉛結(jié)晶，因此不可。
在與脈沖電流的施加同時進(jìn)行充電的情況下，由于硫酸鉛薄膜常被分解、被還原，所以能夠抑制硫酸化的進(jìn)展，從而能夠長時間維持鉛蓄電池的性能。
此外，對于因附著大量的硫酸鉛薄膜而降低了性能的鉛蓄電池，在施加了脈沖電流之后進(jìn)行充電，重復(fù)進(jìn)行該一系列的工序是有效的。由此，電極表面的硫酸鉛的結(jié)晶從表層部被分解，形成海綿狀，電解液的比重與施加時間成比例增大，能夠?qū)U蓄電池的性能恢復(fù)到初期狀態(tài)。
下面，說明實(shí)施上述方法所用的裝置。圖1是表示裝置的電路構(gòu)成的一各例子的圖。該裝置由電壓檢測器、標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器、電壓比較器、工作·非工作切換器、振蕩器、放大器、波形整形電路、負(fù)脈沖電流發(fā)生器、通電顯示器構(gòu)成。此處，工作·非工作切換器是為切·入而設(shè)置的，也可以不設(shè)置。
圖2表示圖1的A、B及C點(diǎn)上的波形。在C點(diǎn)上，發(fā)生短脈沖寬度的負(fù)的脈沖電流，通過將其供給鉛蓄電池，能夠?qū)⒘蛩徙U薄膜分解成微粒子狀。
另外，圖1所示的裝置的電源，也可以另外設(shè)置外部電源，但優(yōu)選電源利用作為安裝對象的鉛蓄電池本體。
為了在鉛蓄電池上安裝上述裝置，也可以在鉛蓄電池的電極上連接裝置，其手段可適宜選擇。例如，在是乘用車、公共汽車、卡車等情況下，能夠利用圖3所示的點(diǎn)火連接器。或者，也可以采用螺釘，在鉛蓄電池上直接安裝圖4所示的端子。
以上，本發(fā)明的硫酸鉛薄膜的去除方法，對于種種鉛蓄電池都能夠使用。作為具體例，能夠列舉乘用車、公共汽車、游艇、摩托艇、漁船、船舶、農(nóng)機(jī)具、建設(shè)工具、電動升降叉車、電動子行車、高爾夫車、道路清掃機(jī)、電動車椅子、或醫(yī)院、銀行、通信設(shè)備等設(shè)施的后備電源，及警察、消防等緊急無線用的鉛蓄電池等，但也不限定于上述應(yīng)用。
下面，以實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
在鉛蓄電池上，安裝具有圖1所示的電路構(gòu)成的專用脈沖發(fā)生器(12V、120mW)，按1秒期間10000次的周期，一邊施加脈沖寬度(圖2的T neg.)為1μ秒以下的脈沖電流，一邊進(jìn)行鉛蓄電池的放電。此外，電流值設(shè)定在10mA。
然后，測定鉛蓄電池的輸出電壓的時間變化。此外，作為比較例，在不施加脈沖電流的情況下，進(jìn)行同樣的測定。其結(jié)果見表1及圖5。
從表1及圖5看出，實(shí)施例涉及的鉛蓄電池，與比較例相比，能夠在跨更長的時間內(nèi)維持固定電壓。此外，如表2所示，實(shí)施例的容量大于比較例。由此表明，本發(fā)明的方法有助于鉛蓄電池的長壽命化。
此外，觀察了放電后的電池內(nèi)部時，在比較例中，發(fā)現(xiàn)在稀硫酸中浮游硫酸鉛的粉末，在電極上也附著若干薄膜，而在實(shí)施例中，幾乎未發(fā)現(xiàn)硫酸鉛薄膜的生長。
表1

單位輸出電壓(V)表2

產(chǎn)業(yè)上的利用可能性以上，本發(fā)明涉及的硫酸鉛薄膜的去除方法，由于施加1μ秒以下這樣短的脈沖寬度的脈沖電流，因此能夠通過集膚效應(yīng)在薄膜的表層部集中電荷。因此，薄膜不會從電極上剝離·脫落，能夠從與稀硫酸的邊界附近、即表層部，使薄膜再溶解成微粒子狀。
所以，能夠恢復(fù)因形成薄膜而劣化了的鉛蓄電池的性能，此外，由于阻礙硫酸鉛的再結(jié)晶，因此能夠預(yù)防硫酸化的進(jìn)行，能夠謀求鉛蓄電池的長壽命化。
另外，施加的脈沖電流，由于是微小電流，因此不會損傷電極本體，不會對外部產(chǎn)生噪聲。
權(quán)利要求
1.一種硫酸鉛薄膜的去除方法，因硫酸化現(xiàn)象而在鉛蓄電池的電極上生成上述硫酸鉛薄膜，其特征在于通過施加伴隨集膚效應(yīng)的短脈沖寬度的脈沖電流，集中地分解所述薄膜的表層部。
2.如權(quán)利要求1所述的硫酸鉛薄膜的去除方法，其特征在于在施加脈沖電流的同時，或者在施加了脈沖電流之后，進(jìn)行充電，還原已分解了的薄膜成分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的硫酸鉛薄膜的去除方法，其特征在于脈沖電流的脈沖寬度小于等于1μ秒。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種新的硫酸鉛薄膜的去除方法，不使形成在電極上的硫酸鉛薄膜脫落·浮游，能夠使其溶解成微粒子狀，從而能夠恢復(fù)鉛蓄電池的性能，謀求長壽命化。此外，本發(fā)明的目的是提供一種新的硫酸鉛薄膜的去除方法，不損傷電極，對外部不產(chǎn)生噪聲。為解決上述課題，本發(fā)明的因硫酸化現(xiàn)象而在鉛蓄電池的電極上生成的硫酸鉛薄膜的去除方法，其特征在于，通過施加伴隨集膚效應(yīng)的短脈沖寬度的脈沖電流，集中地分解所述薄膜的表層部。優(yōu)選脈沖電流的脈沖寬度小于等于1μ秒。
文檔編號H02J7/00GK1685557SQ0382281
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者奧野茂夫 申請人:株式會社伊潞瑪