鉛蓄電池中生成的硫酸鉛薄膜的去除裝置的製作方法
2023-06-20 23:49:16 1
專利名稱：鉛蓄電池中生成的硫酸鉛薄膜的去除裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種去除因硫酸化現象在鉛蓄電池的電極上生成的硫酸鉛(PbSO4)薄膜的裝置。
背景技術：
以往，鉛蓄電池中的硫酸化現象成為大的問題。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，逐漸生長形成非導體薄膜的現象。由此，內部電阻增大，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，必須細心注意管理放電條件、溫度、振動等。但是，在實際的鉛蓄電池的使用中，使用者不斷地進行如此的注意近似不可能。因此，希望開發通過去除硫酸鉛薄膜，來恢復鉛蓄電池的性能的裝置。
作為以往的硫酸鉛薄膜的去除裝置，已知有通過在鉛蓄電池中流動脈衝電流，並在電極和生長在其表面的硫酸鉛薄膜的之間施加電擊衝擊，來去除薄膜的裝置。
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，內設發生電流脈衝的電路，該電流脈衝用於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，其特徵在於，在剛流過了放電脈衝電流之後，施加電量大於該放電了的電量的充電脈衝電流。此外，記載了該放電脈衝電流的電量在0.1C以上，且其脈衝寬度在0.0001秒～1秒的意思。
作為其它類似的技術，可列舉日本專利第3079212號公報及日本特開2000-40537號公報。
上述現有技術，都是從電極上物理地剝離硫酸鉛薄膜的技術，只不過是一時恢復鉛蓄電池的性能。即，如果只物理剝離，由於大量薄膜落在電極下部，或者不溶解地浮遊在電解液中的狀態，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，落下的或浮遊的硫酸鉛，由於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，存在不能恢復到正常值的問題，假設要立即恢復比重，則必須補充稀硫酸。
另外，在補充稀硫酸後，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，由於縮小引起化學反應的電極板的面積，因此也存在不能取出必要的電力的缺陷。除此以外，通過施加脈衝電流，還出現對外部產生噪聲的問題。
為此，本發明是鑑於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裝置，不使形成在電極上的硫酸鉛薄膜脫落·浮遊，能夠使其溶解成微粒子狀，從而能夠恢復鉛蓄電池的性能，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裝置，不損傷電極，對外部不產生噪聲去除。
發明內容
為解決上述課題，本發明的裝置，是安裝在鉛蓄電池上、用於去除因硫酸化現象而在鉛蓄電池的電極上生成的硫酸鉛薄膜的裝置，其特徵在於具有電壓檢測器、標準電壓發生器、電壓比較器、工振蕩器、放大器、波形整形電路、負脈衝電流發生器、以及通電顯示器，通過輸出伴隨集膚效應的短脈衝寬度的脈衝電流，集中地分解所述薄膜的表層部。
圖1是表示本發明涉及的硫酸鉛薄膜的去除裝置的電路構成的圖。
圖2是表示圖1的A、B及C點上的波形的圖。
圖3是表示本發明的硫酸鉛薄膜的去除裝置的安裝方法的圖。
圖4是表示本發明的硫酸鉛薄膜的去除裝置的安裝方法的圖。
圖5是表示實施例1的測定結果的圖表。
具體實施例方式
為解決上述課題，本發明的裝置是安裝在鉛蓄電池上、且用於去除因硫酸化現象在鉛蓄電池的電極上生成的硫酸鉛薄膜的裝置，其特徵在於具有電壓檢測器、標準電壓發生器、電壓比較器、振蕩器、放大器、波形整形電路、負脈衝電流發生器、以及通電顯示器，通過輸出伴隨集膚效應的短脈衝寬度的脈衝電流，集中地分解所述薄膜的表層部。
如果採用上述構成，通過在鉛蓄電池上安裝裝置，對於形成了硫酸鉛薄膜的電極，通過施加具有伴隨集膚效應(skin effect)這樣短的脈衝寬度的脈衝電流，在薄膜的表層部，即從集膚效應導出的集膚深度(skin depth)的範圍內，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，本發明的上述硫酸鉛薄膜的去除裝置，其特徵在於脈衝電流的脈衝寬度小於等於1μ秒。
如果採用上述構成，能夠使脈衝寬度的值最佳化，不損傷電極本體，而只用於溶解硫酸鉛薄膜的表層部。此外，由於是微小電流，因此對電池的外部不產生噪聲。
另外，本發明的特徵在於作為所述的硫酸鉛薄膜的去除裝置的電源，利用所述去除裝置的安裝對象、即鉛蓄電池。
如果採用上述構成，作為電源利用安裝裝置的鉛蓄電池本體，由此能夠有效防止在電極上附著硫酸鉛。
以下，詳細說明本發明。
圖1是表示本發明的硫酸鉛薄膜的去除裝置的一例電路構成的圖。圖1的裝置由電壓檢測器、標準電壓發生器、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、負脈衝電流發生器、通電顯示器構成。此處，工作·非工作切換器是為了切·入而設置的，也可以不設置。
圖2表示圖1的A、B及C點上的波形。在C點上，發生伴隨集膚效應(skin effect)的短脈衝寬度的負的脈衝電流，通過將其供給鉛蓄電池，能夠將硫酸鉛薄膜分解成微粒子狀。
此處，所謂集膚效應，指的是高頻電流被局限在導體的表面層，而不進入內部的現象。利用該效應，在由脈衝寬度確定的集膚深度(skin depth)的範圍內集中電荷，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，或保持結晶狀態浮遊在電解液中。
此外，具有伴隨集膚效應等程度的短脈衝寬度的脈衝電流，是非常微弱的電流，不會損傷電極本體。另外，由於也幾乎不產生噪聲，因此具有對蓄電池以外的外部無不良影響的優點。
另外，由於抑制因硫酸化而產生焦耳熱，因此電極不歪斜，也能夠預防因熱而使電池的水乾枯。
從裝置輸出的脈衝電流的脈衝寬度，只要在伴隨集膚效應的範圍就可應用。具體是，設定為小於等於1μ秒，其中優選設定在0.1μ秒～1μ秒。如在此範圍內，由於所計算的集膚厚度達到0.01mm左右，電荷不進入薄膜的內部，能夠使其集中在表層部。
在超過1μ秒的情況下，硫酸鉛薄膜和電極的界面產生熱振動，結果，由於大量的薄膜不溶解，原狀剝離·脫落，因此不適當。
此外，脈衝電流的脈衝數，如果增大，就提高硫酸鉛薄膜的分解速度，但由於有時產生熱，因此要考慮到它們的平衡問題，來適宜地設定。具體是，優選設定在每秒8000～12000次的範圍。
脈衝電流的電壓、電流值，如果過小，就不能分解硫酸鉛薄膜，相反如果過大，就產生熱，有不良影響，因此要考慮到上述情況，適宜地設定。具體是，優選12～108V、10～120mA的範圍，但由於因脈衝寬度或脈衝數而不同，所以也不特別限定。
另外，圖1所示的裝置的電源，也可以另外設置外部電源，但優選電源利用作為安裝對象的鉛蓄電池本體。由於始終消耗鉛蓄電池的微小電力，因此能夠有效地防止在電極上附著硫酸鉛薄膜。
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所示的點火連接器。或者，也可以採用螺釘，在鉛蓄電池上直接安裝圖4所示的端子。
優選對鉛蓄電池施加脈衝電流的同時，或者在施加了脈衝電流之後，再次進行充電。由此，通過脈衝電流而再溶解了的鉛離子被還原，作為鉛或二氧化鉛再生。結果，電解液比重恢復到初期的適當值，能夠使電池的性能快速恢復。這是如本發明所述，通過將薄膜的表層部分解成微粒子狀而初始得到的效果，在如以往通過電擊衝擊剝離薄膜的情況下，由於即使充電也再次附著硫酸鉛結晶，因此不可。
在與脈衝電流的施加同時進行充電的情況下，由於硫酸鉛薄膜常被分解、被還原，所以能夠抑制硫酸化的進展，從而能夠長時間維持鉛蓄電池的性能。
此外，對於因附著大量的硫酸鉛薄膜而降低了性能的鉛蓄電池，在施加脈衝電流後進行充電，重複進行該一系列的工序是有效的。由此，電極表面的硫酸鉛的結晶從表層部被分解，形成海綿狀，電解液的比重與施加時間成比例增大，能夠將鉛蓄電池的性能恢復到初期狀態。
以上，本發明的硫酸鉛薄膜的去除裝置，對於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、遊艇、摩託艇、漁船、船舶、農機具、建設工具、電動升降叉車、電動自行車、高爾夫車、道路清掃機、電動車椅子、或醫院、銀行、通信設備等的後備電源，及警察、消防等緊急無線用的鉛蓄電池等，但也不限定於上述應用。
下面，以實施例進一步詳細說明本發明。
在鉛蓄電池上，安裝具有圖1的電路構成的專用脈衝發生器(12V、120mW)，按1秒期間10000次的周期，一邊施加脈衝寬度(圖2的Tneg.)為1μ秒以下的脈衝電流，一邊進行鉛蓄電池的放電。此外，電流值設定在10mA。
然後，測定鉛蓄電池的輸出電壓的時間變化。此外，作為比較例，在不施加脈衝電流的情況下，進行同樣的測定。其結果見表1及圖5。
從表1及圖5看出，連接了實施例的裝置的鉛蓄電池，與比較例相比，能夠在更長的時間內維持固定電壓。此外，如表2所示，實施例的容量大於比較例。由此表明，本發明的裝置有助於鉛蓄電池的長壽命化。
此外，觀察了放電後的電池內部時，在比較例中，發現在稀硫酸中浮遊硫酸鉛的粉末，在電極上也附著若干薄膜，而在實施例中，幾乎未發現硫酸鉛薄膜的生長。
表1
單位輸出電壓(V)表2
產業上的利用可能性以上，本發明的硫酸鉛薄膜的去除裝置，由於對鉛蓄電池施加1μ秒以下的短脈衝寬度的脈衝電流，因此能夠通過集膚效應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，能夠恢復因形成薄膜而劣化了的鉛蓄電池的性能，此外，由於阻礙硫酸鉛的再結晶，因此能夠防止硫酸化的進行，能夠謀求鉛蓄電池的長壽命化。
另外，施加的脈衝電流，由於是微小電流，因此不會損傷電極本體，不會對外部產生噪聲。
權利要求
1.一種硫酸鉛薄膜的去除裝置，被安裝在鉛蓄電池上，用於去除因硫酸化現象而在上述鉛蓄電池的電極上生成的硫酸鉛薄膜，其特徵在於具有電壓檢測器、標準電壓發生器、電壓比較器、振蕩器、放大器、波形整形電路、負脈衝電流發生器、以及通電顯示器，通過輸出伴隨集膚效應的短脈衝寬度的脈衝電流，集中地分解所述薄膜的表層部。
2.如權利要求1所述的硫酸鉛薄膜的去除裝置，其特徵在於脈衝電流的脈衝寬度小於等於1μ秒。
3.如權利要求1或2所述的硫酸鉛薄膜的去除裝置，其特徵在於電源使用所述去除裝置的安裝對象、即鉛蓄電池。
全文摘要
本發明的目的是提供新的硫酸鉛薄膜的去除裝置，不使形成在電極上的硫酸鉛薄膜脫落·浮遊，能夠使其溶解成微粒子狀，從而能夠恢復鉛蓄電池的性能，謀求長壽命化。此外，本發明的目的是提供新的硫酸鉛薄膜的去除裝置，不損傷電極，對外部不產生噪聲。為解決上述課題，本發明的去除因硫酸化現象而生成在鉛蓄電池的電極上的硫酸鉛薄膜所用的裝置，具有電壓檢測器、標準電壓發生器、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、負脈衝電流發生器、以及通電顯示器，通過輸出伴隨集膚效應的短脈衝寬度的脈衝電流，集中地分解所述薄膜的表層部。脈衝電流的脈衝寬度，優選在1μ秒以下。
文檔編號H01M10/42GK1685558SQ0382281
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月17日 優先權日2002年9月24日
發明者奧野茂夫 申請人:株式會社伊潞瑪