JP2736243B2 - Electrolytic solution for lead-acid battery, lead-acid battery using the same, and method of determining whether lead-acid battery can be regenerated - Google Patents
Electrolytic solution for lead-acid battery, lead-acid battery using the same, and method of determining whether lead-acid battery can be regeneratedInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池用電解液
及びそれを用いた鉛蓄電池並びに鉛蓄電池の再生可否判
定方法に関するもので、特に自動車用鉛蓄電池の性能向
上や性能の劣化した鉛蓄電池あるいは廃棄された鉛蓄電
池の再生に有用な鉛蓄電池用電解液及びそれを用いた鉛
蓄電池並びに鉛蓄電池の再生可否判定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lead-acid battery electrolyte, a lead-acid battery using the same, and a method for judging whether or not the lead-acid battery can be regenerated. Alternatively, the present invention relates to a lead-acid battery electrolytic solution useful for reclaiming discarded lead-acid batteries, a lead-acid battery using the same, and a method for determining whether or not a lead-acid battery can be regenerated.
【0002】[0002]
【従来の技術】鉛蓄電池の問題として、性能上の問題と
環境上の問題がある。まず、第1に、性能上の問題とし
て、従来の鉛蓄電池は、充電に際して低電流による充電
しかできず、そのため充電のための時間が長すぎること
と、重量が大きいということがある。また、廃棄された
鉛蓄電池を新品並みに再生する電池の機能回復技術は存
在せず、現在、使用されている電解液への添加剤は性能
の落ちた鉛蓄電池の能力を多少引き延ばす効果があるだ
けである。2. Description of the Related Art Lead-acid batteries have performance problems and environmental problems. First, as a performance problem, the conventional lead-acid battery can only be charged with a low current at the time of charging, so that the charging time is too long and the weight is large. In addition, there is no battery function recovery technology that recycles discarded lead-acid batteries to the level of new ones, and additives to currently used electrolytes have the effect of slightly extending the performance of lead-acid batteries with reduced performance. Only.
【0003】第2に、環境上の問題として、例えば、自
動車用の鉛蓄電池は3年程度で廃棄されており、その廃
棄に際しては、処理・再生に費用が嵩むことから、野
積、放置される。この廃棄された鉛蓄電池を構成する希
硫酸と鉛は公害物質であって、この公害物質がひきおこ
す2次公害が問題になる。また、大型船に使用された鉛
蓄電池は、深海に投棄されており、この廃棄された鉛蓄
電池による地球規模の海洋汚染が進んでいる。Second, as an environmental problem, for example, lead-acid batteries for automobiles have been disposed of in about three years, and when they are disposed of, the cost for processing and regeneration is high. . Dilute sulfuric acid and lead constituting the discarded lead storage battery are pollutants, and secondary pollution caused by the pollutants becomes a problem. In addition, lead storage batteries used in large ships have been dumped in the deep sea, and global disposal of marine pollution by the disposed lead storage batteries is progressing.
【0004】鉛蓄電池の性能向上の一手段として、正極
活物質(Cathode Active Material)としてのMnO2,CuO,
NiOOH,PbO2,CFxなどと共に正極合剤(Cathode Mix)の
導電材に炭素粉末、金属粉などが用いられ、炭素粉末を
用いた例もいくつか特許出願されている。例えば、特
開昭53-10828号にはPbO2電極に炭素粉末を塗布したもの
が、特開昭54-61642号には同じく炭素懸濁液を塗布し
たものが記載され、また特開昭57-158955号には炭素
繊維を金属鉛内部に含入させたものが記載されている。As one means for improving the performance of a lead-acid battery, MnO 2 , CuO, as a cathode active material (Cathode Active Material),
Carbon powders, metal powders, and the like are used as the conductive material of the cathode mixture (Cathode Mix) together with NiOOH, PbO 2 , CFx, and the like, and several patent applications using carbon powders have been filed. For example, JP-A-53-10828 describes a PbO 2 electrode coated with a carbon powder, JP-A-54-61642 describes a coating of a PbO 2 electrode coated with a carbon suspension. No. -158955 describes that carbon fiber is contained inside metallic lead.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明において鉛蓄電
池の正極活性化にも炭素懸濁液を用いるのであるが、後
述するようにこれら従来例とは全く異なるものである。
上記,は本質的に同じで鉛格子やプラスチック格子
に炭素被膜を形成して、その上にPbO2リサージを練り込
んだものであって、鉛格子電極(電極基材)とPbO2リサー
ジ電極剤との間の導電性を高めようとするものである
が、これは電極基材に接しているPbO2リサージの表面第
一層粒子にのみ有効であり、電極基材と直接接触してい
ない大多数の粒子に対しては効力がない。従って、前記
全体の電気化学反応に影響を与えることは非常に小さ
い。また、も炭素繊維が金属鉛内部に含入され、正極
基材の強度増加、軽量化にはある程度寄与しているが、
炭素繊維は金属で遮蔽されているので、充放電の電気化
学反応には寄与していないものである。In the present invention, a carbon suspension is also used for activating the positive electrode of a lead storage battery, but this is completely different from these conventional examples as described later.
The above is essentially the same, in which a carbon coating is formed on a lead grid or plastic grid, and PbO 2 litharge is kneaded on it, and the lead grid electrode (electrode substrate) and the PbO 2 litharge electrode material This is effective only for the first layer particles of the surface of the PbO 2 litharge that is in contact with the electrode substrate, and is not effective for directly contacting the electrode substrate. It has no effect on many particles. Therefore, the influence on the overall electrochemical reaction is very small. In addition, carbon fibers are also included in the metal lead, which contributes to increasing the strength of the positive electrode substrate and reducing the weight to some extent.
Since the carbon fiber is shielded by the metal, it does not contribute to the electrochemical reaction of charging and discharging.
【0006】本発明の目的は、高性能、軽量、高寿命で
あって、その上、高電流による短時間充電を可能にし、
その鉛蓄電池の新品、中古を問わず、鉛蓄電池の性能を
大幅に向上させる電解液の開発と、さらには、廃棄され
た鉛蓄電池の再生可能な電解液を提供することにある。
また、これまで鉛蓄電池の性能劣化は外部からバッテリ
ーケースの歪みやターミナルから白色粉が異常に多く出
ているとか、あるいはバッテリーテスターによる電圧、
放電電流の有無の測定をするなどの方法による判定であ
ったが、本発明の再生液を用いた判定法を確立して、廃
棄バッテリーの再生率を高めようとするものである。[0006] It is an object of the present invention to provide high performance, light weight, and long life, and also enable high-current short-time charging.
It is an object of the present invention to develop an electrolytic solution for greatly improving the performance of a lead-acid battery regardless of whether the lead-acid battery is new or used, and to provide a renewable electrolytic solution for a discarded lead-acid battery.
Until now, the performance degradation of lead-acid batteries has been caused by external distortion of the battery case and abnormally large amounts of white powder coming out of the terminals, or by the voltage and voltage of the battery tester.
Although the determination was made by a method such as measuring the presence or absence of a discharge current, a determination method using the regenerating solution of the present invention is established to increase the recycling rate of the waste battery.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、鉛蓄電池の電
極活性化に炭素懸濁液(Carbon Suspension)を用いるの
であるが、次のような構成によるものとなっている。ま
ず第1に、この炭素懸濁液は水系で炭素陽極の電解酸化
(Electrolytic Oxidation)により得られた炭素懸濁液か
らなり、鉛蓄電池陽極(PbO2)を電気化学的ドーピング(E
lectrochemical Doping)により活性化する鉛蓄電池用電
解液である。この電解液の特徴は、炭素懸濁液がコロイ
ド懸濁液(suspensoid)であり、炭素コロイド粒子表面に
カルボニル基、カルボキシル基又は水酸基等の親水基が
化学修飾(Chemical Modification)されていることであ
る。ここにいう水系とは、純水系のほか、希硫水溶液
系、その他電解液中へ添加して鉛蓄電池に悪影響を及ぼ
さない少量の電解質の添加水溶液系を含む。According to the present invention, a carbon suspension (Carbon Suspension) is used for activating an electrode of a lead storage battery, and has the following structure. First of all, this carbon suspension is water-based and electrolytic oxidation of carbon anode
(Electrolytic Oxidation), and the lead-acid battery anode (PbO 2 ) is electrochemically doped (Eb
Electrolytic solution for lead-acid batteries activated by electrochemical doping. The feature of this electrolytic solution is that the carbon suspension is a colloidal suspension (suspensoid), and hydrophilic groups such as carbonyl group, carboxyl group or hydroxyl group are chemically modified on the surface of the carbon colloid particles (Chemical Modification). is there. The term “aqueous system” as used herein includes not only a pure water system, but also a dilute sulfuric acid aqueous system and an aqueous solution system of a small amount of an electrolyte which is added to an electrolytic solution and does not adversely affect the lead storage battery.
【0008】第2に、使用中の鉛蓄電池あるいは長期の
使用により再生困難となった廃棄された鉛蓄電池に対し
て、これらの再生補充液として上記炭素懸濁液を用いて
活性化された鉛蓄電池とすることである。[0008] Second, for lead-acid batteries in use or discarded lead-acid batteries that have become difficult to regenerate due to long-term use, lead activated by using the above-mentioned carbon suspension as a replenisher for regenerating these batteries. It is a storage battery.
【0009】第3に、鉛蓄電池の新規な製造に際して、
この炭素懸濁液を熟成された正極リサージの化成液とし
て炭素懸濁液を用いて活性化された鉛蓄電池とすること
である。Third, when a new lead-acid battery is manufactured,
The carbon suspension is used as an aging solution for the aged positive electrode litharge to form a lead storage battery activated using the carbon suspension.
【0010】そして第4に、鉛蓄電池の電極に対して改
良がなされ、鉛蓄電池陽極(PbO2)カソードが多孔質の炭
素シートと接触状態にあり、上記炭素懸濁液の添加状態
での充電操作によって活性化された鉛蓄電池とすること
にある。ここで、多孔質の炭素シートが炭素繊維織物で
ある鉛蓄電池で形成された場合、特に好ましい結果を与
える。[0010] And fourth, improvements made to the electrodes of the lead-acid battery, there lead-acid battery anode (PbO 2) cathode in contact with the carbon sheet of porous, charged with the addition condition of the carbon suspension A lead-acid battery activated by operation. Here, particularly preferable results are obtained when the porous carbon sheet is formed of a lead storage battery that is a carbon fiber fabric.
【0011】第5に、上記炭素懸濁液を添加して充電す
ることにより、電解酸化炭素粒子が陽極に吸着されれ
ば、活性化可能であることに着目し、添加した電解酸化
炭素粒子に電解液の濁りが透明になれば、すべて再生可
能と判定できる判定法を確立した。これは、鉛蓄電池の
各セルに当該炭素懸濁液又は炭素粉末を入れて充電を行
うことで、いずれのセルも透明になれば、再生可能と判
断できる。通常電解酸化炭素粒子を添加し、2〜3回の
充放電を繰返しても、一部のセル中の電解液が黒濁して
いる場合は再生不可と判定できる。Fifth, paying attention to the fact that when the above-mentioned carbon suspension is added and charged, if the electrolytic carbon oxide particles are adsorbed on the anode, they can be activated, and the added electrolytic carbon oxide particles can be activated. When the turbidity of the electrolytic solution became transparent, a determination method was established which could determine that all of them could be regenerated. This is because the carbon suspension or the carbon powder is charged into each cell of the lead storage battery and charging is performed. When all the cells become transparent, it can be determined that the cell can be regenerated. Normally, even if the electrolytic carbon oxide particles are added and the charge and discharge are repeated two or three times, if the electrolytic solution in some cells is clouded, it can be determined that the cell cannot be regenerated.
【0012】鉛蓄電池の活性化は、上記炭素懸濁液中の
炭素により陽極剤のPbO2が電気化学的ドーピングされる
ことにより活性化される。この電気化学的ドーピングに
ついては後述する。The activation of the lead-acid battery is activated by electrochemically doping PbO 2 as an anode with the carbon in the carbon suspension. This electrochemical doping will be described later.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】第1の発明に記載したように、本
発明の鉛蓄電池用電解液は水系で炭素陽極の電解酸化に
より得られた炭素懸濁液からなり、鉛蓄電池陽極(PbO2)
を電気化学的ドーピングにより活性化する鉛蓄電池用電
解液である。As described in the Detailed Description of the Invention] A first aspect of the present invention, a lead-acid battery electrolyte of the present invention consists of carbon suspension obtained by the electrolytic oxidation of carbon anodes in an aqueous system, lead-acid battery anode (PbO 2 )
Is an electrolyte for a lead-acid battery, which is activated by electrochemical doping.
【0014】炭素陽極に使用する炭素材料は結晶質、非
晶質、天然、人工をとわず全ての炭素材料全般が使用で
き、これらは焼結、あるいは未焼結いずれの形でも使用
することができる。中でも黒鉛質のものが最も好まし
い。As the carbon material used for the carbon anode, all types of carbon materials can be used regardless of whether they are crystalline, amorphous, natural, or artificial, and these can be used in either sintered or unsintered forms. Can be. Among them, graphite is most preferable.
【0015】電極の形状も、塊状、板状、棒状、繊維
状、シート状、フェルト状等いかなる形でも、あるいは
粉末のままの形でも使用できる。粉末で使用する場合
は、そのまま電極にはし難いので粉末をメッシュ状の籠
の中に充填してこれで電極を形成してもよい。あるいは
圧粉して用いてもよい。The shape of the electrode may be any shape such as lump, plate, rod, fiber, sheet, felt, or powder. In the case of using the powder, it is difficult to form the electrode as it is, so the powder may be filled in a mesh basket to form the electrode. Alternatively, it may be used after being compacted.
【0016】実際、水を電解液に使用して炭素を電解酸
化すると電解液のpHが酸性側2〜3に変化する事実と
考え合わせると、酸の正体はカルボン酸のようである。
炭素の電解酸化とは、炭素材料を電極にして水中で直流
電圧を印加して徐々に電流を大きくしていくと、ある電
流値を境にして(電圧は電極間の距離によって変わって
くる)陽極の周囲に霧のように炭素粉末が析出してく
る。析出した粉末は水にコロイド状で懸濁する。この炭
素懸濁液に電極を差し込んで直流電圧を印加すると、析
出した炭素粉末が陽極に吸着(adsorption)する。In fact, considering the fact that the electrolytic oxidation of carbon using water as the electrolytic solution changes the pH of the electrolytic solution to the acidic side of 2 to 3, the identity of the acid seems to be carboxylic acid.
With electrolytic oxidation of carbon, when a DC voltage is applied in water using a carbon material as an electrode and the current is gradually increased, a certain current value is used as a boundary (the voltage changes depending on the distance between the electrodes) Carbon powder is deposited around the anode like a mist. The precipitated powder is suspended in water in a colloidal state. When a DC voltage is applied by inserting an electrode into the carbon suspension, the precipitated carbon powder is adsorbed on the anode.
【0017】この電解的に析出させた炭素粉末を本発明
では、電解酸化粉末(ElectrolyticOxidized Carbon Pow
der)と呼ぶことにする。また、この処理を電解酸化処理
(Treatment of Electrolytic Oxidation)と呼ぶことに
する。In the present invention, the electrolytically precipitated carbon powder is used as an electrolytically oxidized carbon powder.
der). This treatment is also called electrolytic oxidation treatment.
(Treatment of Electrolytic Oxidation).
【0018】本発明では炭素粉末の電析が可視的に認め
られる電流値を便宜的に臨界電流と呼ぶことにする(厳
密にはもっと小さな電流で目に見えない程度に電析は起
こっているものと推察される)。臨界電流は炭素陽極の
面積、陽極、陰極間の距離、電解質の有無、また、その
量によって変化してくる。電解液に水道水を使用し、陽
極、陰極間の距離3mm以下、陽極面積200cm2の場合で、
3〜5Aが臨界電流である。In the present invention, a current value at which deposition of carbon powder is visually recognized is referred to as a critical current for convenience (strictly speaking, the deposition occurs to such an extent that it is invisible with a smaller current. It is presumed that). The critical current varies depending on the area of the carbon anode, the distance between the anode and the cathode, the presence or absence of an electrolyte, and the amount thereof. When tap water is used as the electrolyte, the distance between the anode and the cathode is 3 mm or less, and the anode area is 200 cm 2 ,
3 to 5 A is the critical current.
【0019】電解酸化時の電解液は、水系が好ましく、
水単独でよいが、目的に応じて水の中に電池の電解液の
酸成分、その他の電解質、例えば、NaCl,LiCl希硫酸な
どを添加してもよい。電解液に純水を使用する場合、導
電性をよくするために上記した電解液の酸成分、その他
の電解質を添加してもよい。水道水等の微量のミネラル
成分が存在する水は、薬剤を何等添加することなく適度
の導電性が確保され、良質の炭素粉末分散液が得られ
る。The electrolytic solution at the time of electrolytic oxidation is preferably aqueous.
Although water alone may be used, an acid component of the battery electrolyte and other electrolytes, such as dilute sulfuric acid such as NaCl and LiCl, may be added to the water depending on the purpose. When pure water is used as the electrolyte, an acid component of the above-described electrolyte and other electrolytes may be added to improve conductivity. Water containing a trace amount of mineral components, such as tap water, can secure appropriate conductivity without adding any chemicals, and can provide a high-quality carbon powder dispersion.
【0020】電解酸化粉末が電解液中に分散した炭素の
懸濁液はコロイド溶液であり、これは電気化学的酸化に
よって合成され、この溶液中の炭素コロイドは鉛蓄電池
のカソードのドープ剤(a dopant for cathode)として作
用する。(電気化学的用語においては、カソードとアノ
ードはバッテリーシステムのそれぞれ陽極と陰極と規定
される。)カソードに対する炭素コロイドの挙動は次の
結果をもたらす、(1)退化バッテリーの再生、(2)極端な
温度上昇なしに大充電電流、(3)放電電流の増加、(4)バ
ッテリーの寿命拡大。本発明の詳細説明によれば、炭素
コロイド溶液の調整は以下のようになる。The suspension of carbon in which the electrolytically oxidized powder is dispersed in the electrolyte is a colloidal solution, which is synthesized by electrochemical oxidation, in which the carbon colloid is doped with a dopant (a acting as a dopant for cathode). (In electrochemical terms, the cathode and anode are defined as the anode and cathode, respectively, of the battery system.) The behavior of the carbon colloid on the cathode has the following consequences: (1) regeneration of a degenerated battery, (2) extremes. Large charging current without significant temperature rise, (3) increased discharge current, (4) extended battery life. According to the detailed description of the present invention, the preparation of the carbon colloid solution is as follows.
【0021】炭素の酸化には多くの手段がある。それら
は、(1)酸化剤による化学的酸化である。酸化剤には、
濃硝酸、濃硫酸、発煙硝酸と次亜塩素酸カリ又は過マン
ガン酸カリなどがある。(2)オゾンによる酸化、(3)放電
酸化又はプラズマ放電酸化、(4)電子ビーム照射であ
る。電気化学的手段による炭素の酸化(電解酸化)は現在
知られてはいるが、発明者の知る限りでは工業的に採用
されていない。本発明ではこの電気化学的酸化処理を炭
素に施すと水系で安定な炭素懸濁液となるのである。There are many ways to oxidize carbon. They are (1) chemical oxidation by oxidizing agents. Oxidizing agents include
There are concentrated nitric acid, concentrated sulfuric acid, fuming nitric acid and potassium hypochlorite or potassium permanganate. (2) oxidation by ozone, (3) discharge oxidation or plasma discharge oxidation, and (4) electron beam irradiation. Oxidation of carbon by electrochemical means (electrolytic oxidation) is currently known, but has not been industrially adopted as far as the inventors know. In the present invention, when this electrochemical oxidation treatment is applied to carbon, an aqueous stable carbon suspension is obtained.
【0022】ここで、炭素懸濁液の調整について述べ
る。炭素懸濁液を得るための我々の手順は、塩化リチウ
ムのような少量の塩を含んだ電解液、成形し焼結した炭
素粒子から精製したアノード(陽極)とプラチナカソード
(陰極)である。電極間の電圧は電解液にとって十分に高
い電圧とした。電気分解がすすむにつれ、炭素粒子は懸
濁する。溶液のpH値が2.5に減少するまで電気分解は
続ける。炭素粒子は溶液中で何ら他の分散剤なしに懸濁
する。炭素粒子の沈降は調整の10日後でも見られない。Here, the adjustment of the carbon suspension will be described. Our procedure for obtaining a carbon suspension consists of an electrolyte containing a small amount of salt, such as lithium chloride, an anode (anode) purified from shaped and sintered carbon particles, and a platinum cathode.
(Cathode). The voltage between the electrodes was a sufficiently high voltage for the electrolyte. As the electrolysis proceeds, the carbon particles become suspended. Electrolysis continues until the pH value of the solution decreases to 2.5. The carbon particles are suspended in the solution without any other dispersants. No sedimentation of carbon particles is seen even after 10 days of conditioning.
【0023】電解酸化炭素粒子は一旦乾燥粉末にして
も、水中によく分散して懸濁する。したがって、炭素粉
末の形で鉛蓄電池の再生剤としてもよい。この場合は粉
末の少量添加でよいので、取扱いが容易であるし、既存
の電解液が多くあるときは炭素懸濁液の補充のために電
解液を抜く必要がなく、硫酸濃度の減少が防げる。この
炭素粉末は希硫酸で練ってペースト状あるいは濃厚液状
で電解液に添加してもよい。つまり、電解酸化炭素粒子
は水や希硫酸に対する分散性が良いので、0.01〜5%程
度の希薄な懸濁液から30%近い濃厚液、又はペースト
状、更には粉末状まで幅広い再生剤の商品化が可能であ
る。The electrolytic carbon oxide particles, once dry powder, are well dispersed and suspended in water. Therefore, it may be used as a regenerating agent for a lead storage battery in the form of carbon powder. In this case, the addition of a small amount of powder is sufficient, so handling is easy, and when there are many existing electrolytes, there is no need to remove the electrolyte for replenishment of the carbon suspension, preventing a decrease in sulfuric acid concentration. . This carbon powder may be kneaded with dilute sulfuric acid and added to the electrolyte in the form of a paste or a thick liquid. In other words, electrolytic carbon oxide particles have good dispersibility in water and dilute sulfuric acid. Is possible.
【0024】電気化学的酸化のメカニズムは次のように
考えられる。すなわち、電気化学的酸化は酸素の還元反
応で開始される。 e~+O2→O2~ (1) 酸素の源(source of oxygen)は溶液中に溶解したもの
か、アノードで作られた電気分解生成物である。反応
(1)はカソードに近く優勢であるため、酸素分子はアノ
ードからカソードへドリフト(drift)する。反応(1)の生
成物すなわちO2~は最終的にOH-となる。 O2+2H2O+4e~→ 4OH~ (2) このOH~は炭素アノードと反応して炭素表面に-OH基
を生成すると考えられる。また、-OH基は次の第2段
階の酸化作用でアルデヒド(-CHO)そして/もしくは
カルボキシル(-COOH)基へと変化する。炭素の表面
にこれらの基が存在する証拠を得ることに成功した。The mechanism of the electrochemical oxidation is considered as follows. That is, electrochemical oxidation is initiated by a reduction reaction of oxygen. e ~ + O 2 → O 2 ~ (1) The source of oxygen is either dissolved in a solution or an electrolysis product made at the anode. reaction
Since (1) is dominant near the cathode, oxygen molecules drift from the anode to the cathode. The product of the reaction (1), that is, O 2 ~ finally becomes OH-. O 2 + 2H 2 O + 4e ~ → 4OH ~ (2) It is considered that this OH 反 応 reacts with the carbon anode to generate —OH groups on the carbon surface. Further, the -OH group is changed to an aldehyde (-CHO) and / or a carboxyl (-COOH) group by the second-stage oxidation. We succeeded in obtaining evidence for the presence of these groups on the surface of the carbon.
【0025】図1は電解酸化処理したカーボンのESC
A(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, 化
学分析用電子分光法)スペクトルを示している。その測
定は、AlKαX線source(350W)を用いてX線光電子
放出分光装置(Photoelectricemission Spectroscope, P
hysical Electronics社, 5600Ci)で行った。FIG. 1 shows ESC of carbon subjected to electrolytic oxidation treatment.
1 shows an A (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) spectrum. The measurement was performed using an X-ray photoemission spectroscope (Photoelectric Emission Spectroscope, PW) using an AlKα X-ray source (350 W).
hysical Electronics, 5600 Ci).
【0026】ESCAは、サンプルの表面原子のX線で
放出された電子の運動エネルギーを測定することによっ
て、1s,2s,2pのような内殻の電子結合エネルギーの情報
を与える。これは表面分析にとって強力な武器となる。
図1にはCとOが少量のNとSと共に存在するピークが
示されている。ESCAは表面(表面から1もしくは2
層の原子の層)に対してのみ情報を与え、表面の異物(co
ntamination)に対して非常によく感応する。Nは空気中
の窒素からであろうし、Sは炭素の電解酸化の際に混入
したものであろう。図1から炭素表面の酸素の量は15.3
3%であると断定できる。比較のため我々は電解酸化処
理の行われていない炭素のESCAスペクトルを測定し
た。結果は図2に示した。酸素の量がごく少量であるこ
とは一目瞭然である。そのため、炭素粒子は電解酸化処
理の結果、酸化したと結論づけられる。このESCAス
ペクトルからさらに情報を得ることができる。図3は図
1でピークが280〜300eVの範囲で突出しているC1sの
スペクトルを示している。図3中の頂点のレッドカーブ
がそのスペクトルを示している。この頂点のカーブがい
くつかのピークから構成されていることがはっきりとわ
かる。計測作業によって、図3に示したそれぞれの構成
要素を求めることは可能である。計測作業はそれぞれの
構成要素の総計がもとのピーク(トップレッド)に合致す
るよう行われなければならない。それぞれのピークを表
1に示した。ESCA provides information on the inner-shell electron binding energy, such as 1s, 2s, 2p, by measuring the kinetic energy of electrons emitted by X-rays on the surface atoms of the sample. This is a powerful weapon for surface analysis.
FIG. 1 shows peaks in which C and O are present together with small amounts of N and S. ESCA is the surface (1 or 2 from the surface)
Information is given only to the atomic layer of the layer, and foreign matter (co
ntamination) very well. N may be from nitrogen in the air and S may have been entrained during the electrolytic oxidation of carbon. From FIG. 1, the amount of oxygen on the carbon surface is 15.3.
It can be determined that it is 3%. For comparison, we measured the ESCA spectrum of carbon not subjected to electrolytic oxidation treatment. The results are shown in FIG. It is obvious that the amount of oxygen is very small. Therefore, it is concluded that the carbon particles were oxidized as a result of the electrolytic oxidation treatment. Further information can be obtained from this ESCA spectrum. FIG. 3 shows the spectrum of C 1 s in FIG. 1 in which the peak protrudes in the range of 280 to 300 eV. The red curve at the top in FIG. 3 shows the spectrum. It can be clearly seen that this peak curve is composed of several peaks. It is possible to obtain the respective components shown in FIG. 3 by the measurement work. The measurement must be performed so that the sum of each component matches the original peak (top red). Table 1 shows the respective peaks.
【0027】[0027]
【表1】 [Table 1]
【0028】カルボキシルと-C-O-基の存在がはっき
りと確認できたことは重要である。これら基は一端に水
素原子をもつと推測できる。すなわち-COOHと-OH
である。しかしこの点についてはさらなる調査が必要で
ある。図2の酸化されていない粒子に対しても同様な方
法がとられた。結果を図4に示す。この場合、2つのピ
ークが見られる。すなわち290.69eV(satelite peak of
π-π*)と284.39eV(黒鉛)であり、カルボニル基も-C-
O-基も共に見られなかった。結論として、電解酸化に
より得られた炭素懸濁液中の炭素粒子はその表面に-C
OOH基と-C-O-基が付与されて、電気化学的に修飾
された炭素粒子(electrochemically modified carbon p
article)となっているのである。中性の水溶液が電気化
学的酸化処理によって酸性(例えばpH2〜3.5)に変性
することを考察すると、カルボニル基はおそらく-CO
OHとして存在するのであろう。また、前述の電気化学
反応の過程を考察すると、おそらく-C-O-は-C-OH
として存在するのであろう。これら-COOH基と-C-
OH基は、この炭素粒子の分散性(dispersion)と鉛蓄電
池のPbO2カソードの活性化に重要な役割を果たす。炭素
粒子は本来疎水性であるにもかかわらず、化学修飾(che
mical modification)によって表面が親水化されて安定
な懸濁液となっているのである。It is important to note that the presence of carboxyl and -CO- groups could be clearly identified. It can be assumed that these groups have a hydrogen atom at one end. That is, -COOH and -OH
It is. However, this requires further investigation. A similar approach was taken for the non-oxidized particles of FIG. FIG. 4 shows the results. In this case, two peaks are seen. That is, 290.69 eV (satelite peak of
π-π *) and 284.39 eV (graphite), and the carbonyl group is also -C-
No O- groups were found either. In conclusion, the carbon particles in the carbon suspension obtained by electrolytic oxidation have -C
An OOH group and a -CO- group are added to electrochemically modified carbon particles.
article). Considering that a neutral aqueous solution is modified to be acidic (e.g., pH 2-3.5) by electrochemical oxidation treatment, the carbonyl group is probably -CO
May exist as OH. Considering the process of the above-mentioned electrochemical reaction, -CO- is probably -C-OH.
It will exist as. These -COOH groups and -C-
The OH groups play an important role in the dispersion of the carbon particles and the activation of the PbO 2 cathode of the lead-acid battery. Although carbon particles are inherently hydrophobic, they are chemically modified (che
The surface is hydrophilized by mical modification to form a stable suspension.
【0029】炭素が黒鉛の場合、黒鉛の電解酸化時に
は、黒鉛粒子の層構造にヘキ解(cleavage)がおこること
が考えられ、そして黒鉛の粒子は電気酸化によって薄片
となることが予期される。この過程はまた、粒子の分散
にも寄与し、極めて安定なコロイド状の炭素懸濁液とな
るのである。When the carbon is graphite, it is considered that during the electrolytic oxidation of graphite, the layer structure of the graphite particles may undergo cleavage, and the graphite particles are expected to be flaked by electro-oxidation. This process also contributes to the dispersion of the particles, resulting in a very stable colloidal carbon suspension.
【0030】第2の発明は、本来の酸電解液の中に、第
1の発明で得られた炭素懸濁液を電解液として充電する
と、陽極に炭素粉末が吸着して、性能が飛躍的に向上し
た鉛蓄電池を得ることにある。一方、酸化処理していな
い粉末は水に懸濁することも陽極に吸着することもな
く、また、これを陽極に物理的に単に被覆しても電池の
特性の向上はない。なお、ここで電解液に炭素粉末が懸
濁することで陽極、陰極間の電気的短絡が危惧される
が、本発明の炭素懸濁液中の炭素粉末は電圧を印加した
時、陽極に吸引されて吸着されてしまい電解液は可視的
には元の澄んだ状態になり、電気的短絡は起こらない。
本発明で使用される電解液の中の炭素粉末の濃度そのも
のがパーコレーションしきい値(percolation threshol
d)よりもはるかに低濃度であるために電気的短絡は発生
しないのである。According to the second invention, when the carbon suspension obtained in the first invention is charged as an electrolyte in the original acid electrolyte, the carbon powder is adsorbed on the anode and the performance is dramatically improved. Another object of the present invention is to obtain an improved lead storage battery. On the other hand, the powder that has not been oxidized is neither suspended in water nor adsorbed on the anode, and even if it is simply coated on the anode, the characteristics of the battery are not improved. Here, the suspension of the carbon powder in the electrolytic solution may cause an electrical short between the anode and the cathode, but the carbon powder in the carbon suspension of the present invention is attracted to the anode when a voltage is applied. As a result, the electrolyte is visually returned to its original clear state, and no electrical short circuit occurs.
The concentration of the carbon powder itself in the electrolytic solution used in the present invention is the percolation threshold (percolation threshold).
Since the concentration is much lower than d), no electrical short circuit occurs.
【0031】陽極に炭素粉末を吸着させるためには、陽
極に直流プラス電圧を印加することが必要となるが、こ
れは電池を充電する場合に相当する。自動車用の蓄電池
として使用する場合、走行中蓄電池は絶えず充電されて
いるので改めて充電操作をしなくても陽極には炭素粉末
が自然に吸着する。つまり自動車のように、放電、充電
機構が装置の中に一体的に組み込まれたものの中で使用
されるものでは、改めて充電操作をしなくても単に電解
液の中に炭素懸濁液を加えるだけで陽極に炭素粉末が自
動的に吸着し、電池の特性が向上する。一方充電器が一
体的に組み込まれてない機構の中では使用に先立ち充電
操作を加えて陽極に炭素粉末を吸着する必要がある。In order to adsorb the carbon powder on the anode, it is necessary to apply a DC plus voltage to the anode, which corresponds to charging the battery. When used as a storage battery for an automobile, the storage battery is constantly charged during traveling, so that the carbon powder naturally adsorbs to the anode even if the charging operation is not performed again. In other words, in a vehicle such as an automobile that has a discharge and charging mechanism integrated into the device, simply add the carbon suspension to the electrolyte without having to perform a charging operation again. The carbon powder is automatically adsorbed on the anode alone, and the characteristics of the battery are improved. On the other hand, in a mechanism in which a charger is not integrated, it is necessary to adsorb the carbon powder to the anode by performing a charging operation prior to use.
【0032】ここでどのように鉛蓄電池のカソードが活
性化するかについて述べる。本発明の特色の一つは退化
バッテリーの再生(revival of a degraded battery)で
ある。我々は充電後すぐにはモータがスタートしない退
化バッテリーを選択した。そして鉛蓄電池の電解液(希
硫酸)を一部炭素懸濁液に置換して充電した。充電の結
果、炭素粒子がカソードに吸着して、バッテリーがセル
モータをスタートさせることができると確認された。炭
素懸濁液が加えられなかった場合は、蓄電力は十分では
なかったが、炭素懸濁液で処理した結果、退化バッテリ
ーは電力を蓄えることができた。Here, how the cathode of the lead storage battery is activated will be described. One of the features of the present invention is the revival of a degraded battery. We chose a degraded battery that does not start the motor immediately after charging. Then, the electrolyte (dilute sulfuric acid) of the lead storage battery was partially replaced with a carbon suspension and charged. As a result of the charging, it was confirmed that the carbon particles were adsorbed on the cathode and the battery could start the cell motor. If no carbon suspension was added, the power storage was not sufficient, but the degraded battery was able to store power as a result of treatment with the carbon suspension.
【0033】炭素懸濁液と電解液の一部置換はまた、
(1)温度上昇なしの高充電電流、(2)高放電電流の実現、
そして(3)バッテリーの寿命の増大を可能とする。炭素
懸濁液はこのように有効な機能を有している。一見する
と炭素コロイド粒子がこのように有効な機能を有してい
ることは奇異に思うかもしれない。しかしながら、現在
の科学的知識で下記のように説明することができる。The partial replacement of the carbon suspension with the electrolyte also
(1) High charge current without temperature rise, (2) Realization of high discharge current,
And (3) the life of the battery can be increased. The carbon suspension has such an effective function. At first glance, it may seem strange that carbon colloid particles have such an effective function. However, current scientific knowledge can explain:
【0034】まず最初に炭素コロイドの構造のメカニズ
ムについて示す。電気化学的プロセスによる炭素コロイ
ドの構造はすでに公知のものである。電気分解に用いら
れる炭素電極の減少の観察によって炭素コロイドができ
ることは容易に理解できる。しかし、これは工業分野で
はとりあげられていない。一般に炭素懸濁液を得るため
には、カーボン粒子を分散剤の存在下に粉砕をする。鉛
蓄電池の改良に炭素懸濁液を用いることは今まで行われ
なかった。現在用いられている炭素懸濁液は一般にアル
カリ性(アルカリ溶液)であり、分散剤を含む。反対に本
発明の炭素懸濁液は酸性であり、分散剤は含まれない。
炭素粒子は本来疎水性である。しかしながら、それらは
電解酸化されて親水性となるのである。First, the structure mechanism of the carbon colloid will be described. The structure of a carbon colloid obtained by an electrochemical process is already known. It can be easily understood that a carbon colloid can be formed by observing the reduction of the carbon electrode used for the electrolysis. However, this has not been addressed in the industrial field. Generally, in order to obtain a carbon suspension, carbon particles are ground in the presence of a dispersant. The use of carbon suspensions to improve lead-acid batteries has not been done so far. Currently used carbon suspensions are generally alkaline (alkaline solution) and contain a dispersant. Conversely, the carbon suspension of the present invention is acidic and does not contain a dispersant.
Carbon particles are inherently hydrophobic. However, they are electrolytically oxidized to become hydrophilic.
【0035】炭素懸濁液中の炭素粒子がPbO2カソード上
に吸着されていることは実験的事実である。電極に対し
て十分に電気的結合をしていないPbO2粒子が存在する可
能性がある。周知のように、PbO2は半導体物質であり、
カソードはPbO2粒子の集合体である。PbO2粒子表面に吸
着された炭素粒子は、前述の有効に利用されていないPb
O2粒子に導電性を付与し、放電効果を高める働きをす
る。It is experimental fact that the carbon particles in the carbon suspension are adsorbed on the PbO 2 cathode. There may be PbO 2 particles that are not sufficiently electrically coupled to the electrodes. As is well known, PbO 2 is a semiconductor material,
The cathode is an aggregate of PbO 2 particles. The carbon particles adsorbed on the surface of the PbO 2 particles are the Pb
It functions to impart conductivity to the O 2 particles and enhance the discharge effect.
【0036】また、炭素粒子の吸着による改良点は、放
電の結果として生成するPbSO4に対しても期待できる。P
bSO4は絶縁体である。充電の結果としてこれはPbO2に変
化する。この充電過程において、PbSO4はカソードへ電
子を移動しなければならない。それゆえ、カソードの電
気的結合はPbSO4に対して不可欠の問題である。陽極剤
(一部はPbSO4に変じている)に吸着した炭素はPbSO4に対
しても陽極との間に導電経路を形成してPbSO4をPbO2に
変えることができる。かくして、この発明ではPbO2カソ
ードは、吸着された炭素粒子の充・放電の両方に重要な
役割を演じることによって活性化されるのである。The improvement due to the adsorption of carbon particles can also be expected for PbSO 4 generated as a result of discharge. P
bSO 4 is an insulator. This changes to PbO 2 as a result of charging. In this charging process, PbSO 4 must move electrons to the cathode. Therefore, the cathode of the electrical coupling is essential problems for PbSO 4. Anode material
(Some are being converting thereinto in PbSO 4) Carbon adsorbed on it is possible to change the PbSO 4 to form a conductive path between the anode against PbSO 4 to PbO 2. Thus, in the present invention, the PbO 2 cathode is activated by playing an important role in both charging and discharging of the adsorbed carbon particles.
【0037】本発明の炭素懸濁液中の炭素粒子は化学修
飾を受け、-COOH及び-C-O-H構造を持っている。
中性の水溶液であればこれらは直ちに解離して、-CO
O~及び-C-O~となる。これが陽極で電荷を放出し陽極
と結合するが、酸性溶液では-COO~と-C-O~が解離
しないと考えられる。しかし鉛蓄電池において陽極近傍
のプロトン濃度は十分低いので上記の解離が可能であ
り、-COO~と-C-O~が陽極で電荷を失って吸着する
と考えられる。The carbon particles in the carbon suspension of the present invention have undergone a chemical modification and have a -COOH and -COH structure.
In the case of a neutral aqueous solution, these dissociate immediately, resulting in -CO
O ~ and -CO-. This releases electric charge at the anode and combines with the anode, but it is considered that -COO ~ and -CO ~ do not dissociate in the acidic solution. However, in a lead storage battery, the above-described dissociation is possible because the proton concentration in the vicinity of the anode is sufficiently low, and it is considered that -COO ~ and -CO ~ lose charge at the anode and are adsorbed.
【0038】カソードの近傍に導電性粒子を生成させる
アイデアは、例えばAg2WO4/LiClO4/Liバッテリーについ
て報告されており、ここでは導電性Ag粒子は放電の結果
生成し、これは電極とカソードとの導電経路を確保して
いる。電気化学修飾された炭素の役目に対するメカニズ
ムによれば、電気化学修飾された炭素の応用はバッテリ
ーの内部抵抗を減少させることが期待できる。これは実
施例10で後に述べるように確認されている。The idea of producing conductive particles near the cathode has been reported, for example, for Ag 2 WO 4 / LiClO 4 / Li batteries, where the conductive Ag particles are produced as a result of a discharge, A conductive path with the cathode is secured. According to the mechanism for the role of electrochemically modified carbon, the application of electrochemically modified carbon can be expected to reduce the internal resistance of the battery. This has been confirmed in Example 10 as described later.
【0039】炭素はバッテリーの分野では「活物質」("ac
tive material")としてとらえられている。その一例は
二酸化マンガンカリウムセルにおいてカソードの活物質
は二酸化マンガンと炭素の混合物である。この場合の炭
素は、二酸化マンガンとカソードとの間の電気伝導を増
加するのに用いられる。現在のところ、知られているす
べてのケースにおいて、炭素物質はバッテリーの製造時
に活物質と予め混合したものである。炭素物質と活物質
との相互作用は単なる機械的接触である。一般に、炭素
物質は充電放電いずれか一方の効果に対してのみ使用さ
れている。Carbon is known as “active material” (“ac
tive material "). One example is the cathode active material in a potassium manganese dioxide cell is a mixture of manganese dioxide and carbon, where the carbon increases the electrical conduction between the manganese dioxide and the cathode. At present, in all known cases, the carbon material is pre-mixed with the active material during the manufacture of the battery, and the interaction between the carbon material and the active material is a mere mechanical contact. In general, carbon materials are used only for either one of the effects of charging and discharging.
【0040】本発明では、実験的結果は、電気化学修飾
された炭素は充電時はもとより放電時にも効果があるこ
とが明らかにされている。電気化学修飾された炭素の応
用プロセスは単なる混合ではない。電気化学修飾された
炭素によるPbO2カソードの活性化は化学反応と電子移動
が関与する電気化学的なものである。このプロセスは
「電気化学的ドーピング」("electrochemical doping")と
みなされる。かくして、これはバッテリー分野において
は、全く新しい技術である。In the present invention, experimental results show that electrochemically modified carbon is effective not only during charging but also during discharging. The application process of electrochemically modified carbon is not just mixing. Activation of a PbO 2 cathode by electrochemically modified carbon is an electrochemical process involving chemical reactions and electron transfer. This process is considered "electrochemical doping". Thus, this is a completely new technology in the battery field.
【0041】ここで、「電気化学的ドーピング」は次のよ
うに定義される。先ずドーピングについて説明する。一
般には、運動競技で薬物を服用する意味で用いることも
あるが、ここでは半導体の分野で用いられる用語に最も
近い。半導体とは電導体と絶縁体の中間の導電性を示す
物質のことである。よく知られているシリコーン半導体
がこれである。純粋の物質からなる半導体を真性半導体
という。この真性半導体に対してアルミニウム、砒素等
の不純物を少量加えたものを不純物半導体という。この
場合、それぞれp型、n型の半導体となる。この不純物
を加えることをドーピング、加える不純物をドーパント
と言う。このp型とn型を接触させたものをp−n接合
と言い、トランジスタの構成に不可欠な部分である。シ
リコーン等の半導体とは一応別であるが、導電性高分子
でもこの用語が使われている。代表的な導電性高分子で
あるポリアセチレンは、シス型の場合は殆ど絶縁体であ
りトランス型の場合は導電性が向上して半導体領域の導
電性を示す。シリコーン半導体の場合のようにトランス
型のポリアセチレンにヨウ素をドープすると導電性が数
桁増加することがわかった。ポリアセチレンの他にポリ
アニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の高分子も
導電性を示し、ドーピングにより導電性が向上する。こ
れらの高分子の場合は電気化学的に電解重合法で電極上
に高分子膜を得ることができるが、この際、支持塩(sup
porting electrolyte)も重合と同時にドーピングされ
る。電気化学的方法を用いてドーピングされたドープ剤
(dopant)を除去したり(これを脱ドープと言う)、また希
望するドープ剤を電気化学的方法でドーピングすること
ができる。後者の場合を電気化学的ドーピングという。Here, “electrochemical doping” is defined as follows. First, doping will be described. Generally, it is used to mean taking a drug in athletics, but here it is closest to the term used in the field of semiconductors. A semiconductor is a substance having intermediate conductivity between a conductor and an insulator. This is the well-known silicone semiconductor. Semiconductors made of pure substances are called intrinsic semiconductors. A substance obtained by adding a small amount of impurities such as aluminum and arsenic to this intrinsic semiconductor is called an impurity semiconductor. In this case, they are p-type and n-type semiconductors, respectively. Adding this impurity is called doping, and the added impurity is called a dopant. The contact between the p-type and the n-type is called a pn junction, which is an indispensable part of the transistor configuration. This term is used for conductive polymers, although it is different from semiconductors such as silicone. Polyacetylene, which is a typical conductive polymer, is almost an insulator in the case of a cis-type, and has improved conductivity in the case of a trans-type, and exhibits conductivity of a semiconductor region. It has been found that when iodine is doped into trans-type polyacetylene as in the case of a silicone semiconductor, the conductivity increases by several orders of magnitude. In addition to polyacetylene, polymers such as polyaniline, polypyrrole, and polythiophene also exhibit conductivity, and conductivity is improved by doping. In the case of these polymers, a polymer film can be obtained on the electrode electrochemically by an electrolytic polymerization method.
porting electrolyte) is also doped simultaneously with polymerization. Doping agents doped using electrochemical methods
(dopant) can be removed (this is called undoping) and the desired dopant can be doped electrochemically. The latter case is called electrochemical doping.
【0042】前述したように、電解液中の炭素含有量に
ついては注意しなければならない。もし、十分な量の炭
素粒子が電解液中に加えられると、バッテリーはショー
トしてしまう。導電性と炭素含有量との関係は検討さ
れ、その計算モデルは「パーコレーションモデル」と称さ
れて既にみられる。このモデルによれば、電導性の立上
り限界値は約30vol%からとされている。炭素含有量が
パーコレーションしきい値より1オーダ小さければ、炭
素の寄与は確実に無視できる。本発明では、実施例6に
もみられるように、5wt%以下、0.01wt%や0.02wt%の
極く少量でも効果があらわれるから、バッテリーショー
トの心配は全くない。As described above, attention must be paid to the carbon content in the electrolytic solution. If enough carbon particles are added to the electrolyte, the battery will short out. The relationship between conductivity and carbon content has been studied, and the calculation model has already been termed the "percolation model". According to this model, the rise threshold value for conductivity is from about 30 vol%. If the carbon content is one order of magnitude smaller than the percolation threshold, the carbon contribution is certainly negligible. In the present invention, as seen in the sixth embodiment, even a very small amount of 5 wt% or less, 0.01 wt% or 0.02 wt% is effective, and there is no concern about battery short-circuit.
【0043】前述のように、炭素懸濁液を電解液中に加
えると、黒く濁るのであるが、充電すると、電解酸化さ
れた炭素粒子は陽極に吸着されて電解液は元の透明に戻
る。ところが、鉛蓄電池の劣化が著しいときは、炭素粒
子は陽極に吸着されないために濁りが取れない結果とな
る。このような鉛蓄電池は再生困難であるので、再生可
不可の簡単な判定方法として、有用である。判定方法の
詳細については後述する。As described above, when the carbon suspension is added to the electrolytic solution, it becomes black and turbid. However, when charged, the electrolytically oxidized carbon particles are adsorbed on the anode and the electrolytic solution returns to the original transparent state. However, when the lead storage battery is significantly deteriorated, the carbon particles are not adsorbed on the anode, so that turbidity cannot be obtained. Since such a lead-acid battery is difficult to regenerate, it is useful as a simple method for judging whether or not reproducibility is possible. Details of the determination method will be described later.
【0044】以上は新品、中古、廃却品を問わずいずれ
も電池としてはすでに完成されたものを対象にしたもの
であるが、本発明では陽極製造の中間過程、特に化成プ
ロセスで炭素粉末の吸着を行うこともできる。The above description is directed to a battery that has already been completed, regardless of whether it is new, used, or discarded. However, in the present invention, carbon powder is used in the intermediate process of anode production, particularly in the chemical conversion process. Adsorption can also be performed.
【0045】すなわち、第3の発明は、この炭素懸濁液
を熟成された正極リサージの化成液として炭素懸濁液を
用いて活性化された鉛蓄電池とすることである。陽極格
子に陽極活物質を充填して化成処理する際、化成処理液
として前記した炭素懸濁液あるいは炭素粉末の懸濁した
希硫酸液を使用すると、陽極に同じように炭素粉末が吸
着されるのである。得られた陽極を蓄電池に装着する
と、前記した完成電極の場合と同じ活性化が起こる。That is, the third invention is to provide a lead-acid battery activated by using the carbon suspension as an aging solution for the aged positive electrode litharge. When the anode grid is filled with the anode active material and subjected to chemical conversion treatment, if the carbon suspension or the diluted sulfuric acid solution in which carbon powder is suspended is used as the chemical conversion treatment solution, the carbon powder is adsorbed on the anode in the same manner. It is. When the obtained anode is mounted on a storage battery, the same activation occurs as in the case of the completed electrode described above.
【0046】PbO2カソードの活性化(電気化学的ドーピ
ング)は、鉛蓄電池の製造時はもちろん、部分的なPbO2
電極に対しても効果的である。鉛蓄電池のカソード物質
は基本的にPb格子の中にPbの粒(grains)及び酸化鉛の粒
子を充填したものである。これが、希硫酸溶液中の電解
でPbO2に変化する、いわゆる化成プロセス(FormationP
rocess)である。この化成プロセスにおいて、電解酸化
数製造法、すなわち、電気化学修飾された炭素コロイド
を用いると、同時に化成と活性化が進行するのである。
電気化学修飾された炭素粒子をドープしたPbO2は、この
化成プロセスで得られる。The activation (electrochemical doping) of the PbO 2 cathode is carried out not only during the manufacture of the lead-acid battery but also in the partial PbO 2
It is also effective for electrodes. The cathode material of a lead-acid battery is basically a Pb lattice filled with Pb grains and lead oxide particles. This is converted into PbO 2 by electrolysis in a dilute sulfuric acid solution.
rocess). In this chemical conversion process, when the electrolytic oxidation number manufacturing method, that is, the electrochemically modified carbon colloid is used, the chemical conversion and activation proceed at the same time.
PbO 2 doped with electrochemically modified carbon particles is obtained in this chemical conversion process.
【0047】通常の炭素粒子とPbO2との混合物につい
て、本発明の炭素懸濁液で電気化学的ドーピングにより
活性化されたPbO2と対比して、単なる炭素粒子混合の効
果として比較検討した。しかしながら、実施例にも見ら
れるように単なる混合物からは何らのバッテリーの性能
改良結果も得られなかった。A mixture of ordinary carbon particles and PbO 2 was compared with PbO 2 activated by electrochemical doping in the carbon suspension of the present invention and compared and examined as the effect of simple carbon particle mixing. However, as can be seen in the examples, no improvement in battery performance was obtained from the mere mixture.
【0048】第4の発明は、鉛一酸蓄電池の陽極表面を
多孔質炭素材料で被覆し、陽極表面、多孔質炭素材料の
表面に電解酸化した炭素粉末を吸着した鉛蓄電池であ
る。ここで、多孔質炭素材料とは、通水性を有する多孔
質シート状、フェルト状、あるいは炭素粒の集合体等を
意味し、炭素繊維を使って織布、不織布として多孔質体
でも、あるいは板に微細孔を穿孔したものでも、いずれ
でも構わないが、孔の面積率、柔軟性、価格、耐久性等
を考慮すると炭素繊維を使ったシート、フェルトが最も
好ましい。多孔質炭素材料は、一枚で陽極面全面を覆う
必要はなく、複数枚重ね合わせて陽極を覆うようにして
もよい。The fourth invention is a lead-acid battery in which the anode surface of a lead-acid battery is coated with a porous carbon material, and electrolytically oxidized carbon powder is adsorbed on the anode surface and the surface of the porous carbon material. Here, the porous carbon material means a porous sheet having a water permeability, a felt shape, an aggregate of carbon particles, or the like, and is a woven fabric using carbon fibers, a porous material as a nonwoven fabric, or a plate. Any of those having fine holes may be used, but a sheet or felt using carbon fiber is most preferable in consideration of the area ratio of the holes, flexibility, price, durability and the like. It is not necessary that the porous carbon material covers the entire anode surface with one sheet, and a plurality of sheets of the porous carbon material may cover the anode.
【0049】炭素材料は、結晶質、非結晶、天然、人工
を問わず、すべての炭素質材料が使用でき、これらは焼
結、未焼結、いずれの形でも使用することができる。通
常、陽極と陰極の間にはメッシュ状の絶縁体として機能
を有するセパレーターが介在する。本発明においては、
この陽極とセパレーターの間の隙間を、シートあるいは
フェルト状、あるいは粒状の炭素材料を充填して陽極面
を被膜する。As the carbon material, all carbonaceous materials can be used regardless of whether they are crystalline, amorphous, natural, or artificial, and these can be used in any form, such as sintered or unsintered. Usually, a separator having a function as a mesh insulator is interposed between the anode and the cathode. In the present invention,
The gap between the anode and the separator is filled with a sheet, felt, or granular carbon material to coat the anode surface.
【0050】シート、フェルト、炭素粒は陽極活物質面
に当接して押さえて活物質の脱落防止の働きをする。ま
た、同時に陽極と電気的に導通されているために、この
部分も陽極と等電位となる。陽極表面を多孔質炭素材料
で被覆することによって充電能力が向上する。電極板の
数を従来電池の陽極2枚、陰極3枚の組み合せから、陽
極1枚、陰極2枚に減らしても約2倍以上の充電量を得
ることができる。つまり、鉛蓄電池の軽量化が実現でき
るのである。The sheet, felt, and carbon particles contact the anode active material surface and hold it to prevent the active material from falling off. In addition, since this portion is electrically connected to the anode at the same time, this portion also has the same potential as the anode. By covering the anode surface with a porous carbon material, the charging capacity is improved. Even if the number of electrode plates is reduced from a combination of two anodes and three cathodes of a conventional battery to one anode and two cathodes, it is possible to obtain about twice or more the charge amount. That is, the weight of the lead storage battery can be reduced.
【0051】第5の発明は、第1の発明に係る電解酸化
炭素粒子による鉛蓄電池の再生可否判定方法である。こ
の方法とは、鉛蓄電池の各セルに均一に当該炭素粒子を
入れて、適正な電流を印加する。例えば、40Ahの容量
であれば、8Ahを5時間かけて充電をする。充電終了
後に電解液の比重及び液温度を測定することも重要なこ
とであるが、比重計等で各セルの液を吸上げて炭素懸濁
液の状況を目視する。正常なセル(電極)であれば、完全
に透明な液体となる。若干異状があるセルでは完全に透
明になるのに更に時間を要するが徐々に透明になる。本
発明の炭素粒子の電極への電気化学的ドーピングによっ
て活性化されるのである。特に異状のあるセルでは混入
液時と変らず黒っぽい状態で炭素粒子の存在することが
明確に見ることができ、この場合のセルは著しく破損が
連行していて、電流を印加してもその電極のインピーダ
ンスが高く、電気化学的ドーピングができない。従っ
て、注入した炭素懸濁液の色の変化で電池各セルの電極
の損傷度合を目視できるのである。また、時間をかけて
透明になるとすれば、その電極の改善が炭素懸濁液によ
り可能となり、鉛蓄電池の性能向上に効果が得られる。
この鉛蓄電池に再度炭素懸濁液を注入して同様にテスト
をすれば、各セル平均して透明になり、電池電極を修復
ができる。この判定法は、自動車等に積載されているバ
ッテリーについても、同様な方法で測定可能である。A fifth aspect of the present invention is a method for determining whether or not a lead-acid battery can be regenerated using electrolytic carbon oxide particles according to the first aspect. In this method, the carbon particles are uniformly introduced into each cell of the lead storage battery, and an appropriate current is applied. For example, if the capacity is 40 Ah, 8 Ah is charged in 5 hours. It is also important to measure the specific gravity and the liquid temperature of the electrolytic solution after charging is completed. If it is a normal cell (electrode), it becomes a completely transparent liquid. It takes more time to completely become transparent in a cell having a slight abnormality, but gradually becomes transparent. It is activated by the electrochemical doping of the electrode of the carbon particles of the present invention. In particular, in cells with abnormalities, it can be clearly seen that carbon particles are present in a dark state as in the case of the mixed liquid. Has high impedance and cannot be electrochemically doped. Therefore, the degree of damage to the electrode of each cell of the battery can be visually checked by the change in the color of the injected carbon suspension. Further, if it becomes transparent over time, the electrode can be improved by the carbon suspension, which is effective in improving the performance of the lead storage battery.
If the carbon suspension is injected again into the lead storage battery and the same test is performed, each cell becomes transparent on average, and the battery electrode can be repaired. This determination method can be used for a battery loaded in an automobile or the like in a similar manner.
【0052】本発明の電解液は中古バッテリーの再生剤
や新品バッテリー製造時の化成液に用いると、次のよう
な特性が得られる。すなわち、1)定電流放電して電池と
して使用できる電圧(可使用限界電圧)に低下するまでの
時間、つまり電池の容量Ahは5〜10%延びる。2)電池
の端子電圧の温度依存性が小さくなる。電池の端子電圧
は気温に大きく左右され、夏場で気温が上がった時は下
がり、冬場で気温が下がった時は上がる。したがって本
来、充電の際、電池にかける電圧は、電池の端子電圧の
変動に合わせて変化させて、つまり冬場は高く、夏場は
低くして充電しなければならない。しかしながら、自動
車の蓄電池として使用した時、気温の変化に合わせて充
電電圧を変えることはほとんどなされていないのが現状
であり、このために、夏場は電池の端子電圧よりも高い
電圧をかけて充電することとなり、過充電状態となる。
一方、冬場は電池の端子電圧よりも低い電圧をかけて充
電することとなり、充電不足の状態となる。この結果、
夏場、冬場には、いわゆるバッテリー上がりの事故が頻
発することとなるが、本発明の電解液を使用したもので
は、この端子電圧が温度変化に依存する性質が小さくな
り、気温の変化に合わせて充電電圧を変えるようなこと
はしなくても、夏、冬に関わりなく一年を通して安定し
た充放電特性が得られる。3)高電流充放電ができる。充
電特性は、従来の数倍〜10倍以上の電流値で充電しても
際立った温度上昇が無く、従来電池並みの温度上昇であ
る。したがって短時間(1/10以下の時間)で充電でき
る。一方、放電特性は定格値の2.5倍以上の高電流放電
ができる。したがって通常の軽自動車(550cc)のバッテ
リーで3,000ccクラスのディーゼル車にも使用できるよ
うになる。また、電池寿命も延びることが確認できた。When the electrolytic solution of the present invention is used as a regenerant for a used battery or a chemical solution for producing a new battery, the following characteristics can be obtained. That is, 1) the time required for constant current discharge to decrease to a voltage that can be used as a battery (usable limit voltage), that is, the capacity Ah of the battery increases by 5 to 10%. 2) Temperature dependency of battery terminal voltage is reduced. The terminal voltage of a battery is greatly affected by the temperature, and falls when the temperature rises in summer and rises when the temperature falls in winter. Therefore, during charging, the voltage applied to the battery must be changed in accordance with the fluctuation of the terminal voltage of the battery, that is, the voltage must be high in winter and low in summer. However, when used as a storage battery in a car, the charging voltage is rarely changed in accordance with changes in the temperature, so in summer, charging is performed by applying a voltage higher than the terminal voltage of the battery. To be overcharged.
On the other hand, in winter, the battery is charged by applying a voltage lower than the terminal voltage of the battery, resulting in a state of insufficient charging. As a result,
In summer and winter, so-called battery rising accidents frequently occur.However, in the case of using the electrolytic solution of the present invention, the property that this terminal voltage depends on temperature change becomes small, Even if the charging voltage is not changed, stable charge / discharge characteristics can be obtained throughout the year regardless of summer or winter. 3) High current charge / discharge is possible. The charging characteristics show no remarkable temperature rise even when the battery is charged with a current value several times to 10 times or more that of a conventional battery, and the temperature rise is comparable to that of a conventional battery. Therefore, the battery can be charged in a short time (1/10 or less). On the other hand, the discharge characteristics are such that a high current discharge of 2.5 times or more of the rated value can be performed. Therefore, the battery of a normal mini car (550cc) can be used for a 3,000cc class diesel car. It was also confirmed that the battery life was extended.
【0053】[0053]
【実施例】以下実施例によって本発明をさらに詳細に説
明する。 実施例1 (炭素懸濁液の製造1) 結晶質炭素、棒状電極の例 水(pH:7)を電解液にして、ステンレスのメッシュ板
を折り曲げて作った直径100mmの円筒状の陰極の中に、
直径20mm、長さ100mmの黒鉛の棒を陽極にしていれ、直
流電流3Aを24時間流してコロイド状の炭素懸濁液を作
った。この炭素懸濁液は10日間放置しても粉末の沈降は
無く、炭素粉末が炭素コロイドとして分散していた。懸
濁液中の炭素粉末の濃度は3.1wt%であった。電解液の
pHは2.5に変化した。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Example 1 (Production of carbon suspension 1) Example of crystalline carbon, rod-shaped electrode Inside a cylindrical cathode having a diameter of 100 mm formed by bending a stainless steel mesh plate using water (pH: 7) as an electrolyte. To
A graphite rod having a diameter of 20 mm and a length of 100 mm was used as an anode, and a DC current of 3 A was passed for 24 hours to form a colloidal carbon suspension. The carbon suspension did not settle even after standing for 10 days, and the carbon powder was dispersed as a carbon colloid. The concentration of the carbon powder in the suspension was 3.1% by weight. The pH of the electrolyte changed to 2.5.
【0054】(炭素の表面分析)前述したように、電解酸
化処理した炭素表面に存在する原子をESCAによって
分析した。電解酸化処理した炭素のESCA分析チャー
トを図1に、そして図2には未処理炭素のESCA分析
チャートを示す。炭素電極の表面に存在するのは、C
(C1sのピーク)、O(O1s,O2sのピーク)と少量のN
(N1sのピーク)、S(S2s,S2pのピーク)であった。 酸素 :15.33% 窒素 : 0.18% 炭素 :84.39% イオウ: 0.10% 電解酸化により、炭素表面が酸素で化学修飾(chemical
modification)されていることがうかがえる。なお、電
解酸化処理していないものにはO1sは痕跡程度しか出て
いない。(Carbon Surface Analysis) As described above, the atoms present on the surface of the carbon subjected to the electrolytic oxidation treatment were analyzed by ESCA. FIG. 1 shows an ESCA analysis chart of the carbon subjected to the electrolytic oxidation treatment, and FIG. 2 shows an ESCA analysis chart of the untreated carbon. On the surface of the carbon electrode, C
(Peak of C 1 s), O (peak of O 1 s, O 2 s) and a small amount of N
(Peak of N 1 s) and S (peak of S 2 s, S 2 p). Oxygen: 15.33% Nitrogen: 0.18% Carbon: 84.39% Sulfur: 0.10% The carbon surface is chemically modified with oxygen by electrolytic oxidation (chemical
modification). It should be noted that only traces of O 1 s appeared in those not subjected to electrolytic oxidation treatment.
【0055】(酸素の存在形態)炭素表面の酸素の存在形
態について同じくESCAで調べた結果、次の、の
ピークが確認された。 -C-O- (286.78eV) 8.40% -C-O-O-(カルボキシル) (288.77eV) 9.98% 、のOの右側には水素が結合しているものと思わ
れ、この−OHの存在が炭素表面の親水化と懸濁に寄与
しているものと推察される。また電極液がpH2〜3に
変化したのは、特にのカルボキシル基の存在によると
思われる。(Existing Form of Oxygen) As a result of similarly examining the existing form of oxygen on the carbon surface by ESCA, the following peak was confirmed. -CO- (286.78 eV) 8.40% -COO- (carboxyl) (288.77 eV) 9.98%, it seems that hydrogen is bonded to the right side of O, and the presence of this -OH Is presumed to contribute to hydrophilization and suspension of the carbon surface. The reason why the pH of the electrode solution changed to pH 2 to 3 seems to be particularly due to the presence of a carboxyl group.
【0056】(炭素懸濁液の製造2) 結晶質炭素、フェルト電極の例 縦100mm、横100mm、厚さ10mmの黒鉛繊維を使ったフェル
トを陽極にし、両面に2mmの間隔でステンレスのメッシ
ュ板(陰極)を配置した。このとき、陽極、陰極が短絡し
ないように、また、間隔を一定に保つために厚さ2mmの
樹脂のメッシュシートを間に挾んだ。電解液は水道水を
使用した。直流電流3Aを24時間流した。懸濁した炭素
粉末の濃度は4.8wt%であった。電解液のpHは2であ
った。(Production of Carbon Suspension 2) Examples of crystalline carbon and felt electrode A stainless steel mesh plate is used on both sides at intervals of 2 mm with a felt made of graphite fiber having a length of 100 mm, a width of 100 mm and a thickness of 10 mm as an anode. (Cathode). At this time, a 2 mm-thick resin mesh sheet was sandwiched between the anode and the cathode so as not to short-circuit and to keep the interval constant. Tap water was used as the electrolyte. A DC current of 3 A was passed for 24 hours. The concentration of the suspended carbon powder was 4.8 wt%. The pH of the electrolyte was 2.
【0057】(炭素懸濁液の製造3) 非晶質炭素、粉末電極の例 直径20mm、長さ100mmで底のある円筒状のステンレスの
メッシュ(325#アンダー)フィルターの中に平均直径1
mmの非晶質炭素の粉を充填したものを陽極にして、陰極
には50×100mmのステンレスの板を使用し、これを水道
水をいれたビーカーに浸漬して直流電流3Aを30時間流
して非晶質炭素粉末のコロイド状炭素懸濁液を作った。
この炭素懸濁液は実施例1と同じく10日間放置しても粉
末の沈降は無かった。炭素粉末の濃度は5.5wt%であっ
た。電解液のpHは2であった。分散能力については24
時間後で99.3%であった。 分散安定度(%)={24時間後の試料濃度(wt%)/0時間の
試料濃度(wt%)}×100 上記の方法にて分散能力の数値を求めた。(Production of Carbon Suspension 3) Example of Amorphous Carbon, Powder Electrode A cylindrical stainless steel mesh (325 # under) having a diameter of 20 mm, a length of 100 mm and a bottom has an average diameter of 1 mm.
A 50 mm x 100 mm stainless steel plate was used as a cathode, and this was immersed in a beaker filled with tap water and a direct current of 3 A was passed for 30 hours. This produced a colloidal carbon suspension of amorphous carbon powder.
This carbon suspension did not settle even if left for 10 days as in Example 1. The concentration of the carbon powder was 5.5 wt%. The pH of the electrolyte was 2. 24 for dispersal ability
After hours it was 99.3%. Dispersion stability (%) = {Sample concentration after 24 hours (wt%) / Sample concentration at 0 hours (wt%)} × 100 The numerical value of the dispersion ability was determined by the above method.
【0058】電解生成後のカーボン懸濁水は平均してp
H2.0〜3.5である。「炭素懸濁液の製造1」により得られ
た濃度3.1wt%の懸濁水の200mlを減圧乾燥機に入れ、50
℃、93mmHgの減圧下で200mlを加熱して乾燥させた。得
られた乾燥炭素粉末に水道水を加えて、撹拌沈降及び分
散を観察した。最初の液体では96時間静置で分散率96%
以上であり、加熱後の処理水は48時間で分散率85%以上
の分散力があった。しかも、乾燥前置溶液のpH2.5、2
60mVの値に対して、乾燥処理後ではpH3.15、223mVで
あり、このまま用いても全く問題がなかった。On average, the carbon suspension water after electrolytic production is p
H 2.0 to 3.5. 200 ml of the suspension water having a concentration of 3.1 wt% obtained by “Production 1 of carbon suspension” was put into a vacuum drier, and
200 ml was heated and dried under reduced pressure of 93 mmHg. Tap water was added to the obtained dry carbon powder, and the resulting mixture was observed for sedimentation and dispersion. 96% dispersion of the first liquid after standing for 96 hours
As described above, the treated water after heating had a dispersing power of not less than 85% in 48 hours. Moreover, the pH of the dried pre-solution is 2.5, 2
After the drying treatment, the pH was 3.15 and 223 mV with respect to the value of 60 mV, and there was no problem if used as it was.
【0059】実施例2(中古バッテリーの再生) 普通乗用車の使えなくなった鉛蓄電池(型式GX80D2
6)から電解液を抜き出し、中を水で洗浄した後、実施例
1の製造1の炭素粉末の炭素コロイド液を中に入れ、陽
極に直流プラス電圧15Vを12時間印加した。陽極は炭素
粉末で被覆されていた。次に炭素懸濁液をバッテリーか
ら抜き、再び抜きとった電解液をバッテリーの中に返
し、次に15V、3Aで24時間充電した。充電前の電圧は
9V、バッテリー液の比重は1.18であった。充電後電圧
は14Vに復帰し、エンジンは始動できた。以後10日間放
置して再びエンジン始動させたが、同じように始動でき
た。以後これを繰り返して6ヵ月経過したが性能の変化
は無かった。因みに炭素粉末を被覆しないバッテリー
(使用できなくなった)では、充電後、比重は1.20に変化
しただけで、エンジン始動はできなかった。Embodiment 2 (Regeneration of Used Battery) A lead-acid battery (model GX80D2)
After extracting the electrolyte solution from 6) and washing the inside with water, the carbon colloid solution of the carbon powder of Production 1 of Example 1 was put in the inside, and a DC plus voltage of 15 V was applied to the anode for 12 hours. The anode was coated with carbon powder. Next, the carbon suspension was drained from the battery, and the drained electrolyte was returned to the battery, and then charged at 15 V, 3 A for 24 hours. The voltage before charging was 9 V, and the specific gravity of the battery solution was 1.18. After charging, the voltage returned to 14V, and the engine was able to start. After that, the engine was left again for 10 days and then started again. Thereafter, this was repeated for 6 months, but there was no change in performance. By the way, battery not coated with carbon powder
In (disabled), after charging, the specific gravity changed to 1.20, but the engine could not be started.
【0060】実施例3(中古バッテリーの再生) 使えなくなった鉛蓄電池(型式GX80D26)のバッテリ
ー液の3vol%、5vol%、10vol%、30vol%、50vol
%、70vol%、90vol%を実施例1の製造2の炭素懸濁液
で置換して14V、3Aで24時間充電した。各セル中の電
解液は充電前炭素粒子で黒変するが、1回の充電後、い
ずれのセル中の電解液も透明となり、炭素粒子が電極に
吸着されていることが判明した。その後、エンジン始動
テストをした結果、いずれもエンジンが始動できた。以
後10日間放置して再びエンジン始動させたが、同じ様に
始動できた。以後これを繰り返して6ヵ月経過したが性
能の変化は無かった。Example 3 (Regeneration of Used Battery) 3 vol%, 5 vol%, 10 vol%, 30 vol%, 50 vol of the battery fluid of the unusable lead storage battery (model GX80D26)
%, 70 vol%, and 90 vol% were replaced with the carbon suspension of Preparation 2 of Example 1 and charged at 14 V, 3 A for 24 hours. The electrolyte in each cell turned black with the carbon particles before charging, but after one charge, the electrolyte in each cell became transparent, indicating that the carbon particles were adsorbed on the electrodes. After that, as a result of the engine start test, all of the engines could be started. After leaving the engine for 10 days, the engine was started again. Thereafter, this was repeated for 6 months, but there was no change in performance.
【0061】実施例4(中古バッテリーの再生) 使用できなくなった鉛蓄電池(型式38B20R)に実施例1
の製造3の炭素懸濁液を1セル当たり50cc(1セルの全
電解液量は416cc)を添加して14V、3Aで12時間充電し
た。充電前のバッテリー液の比重は1.10であった。充電
後電圧は14Vに復帰、比重は1.26に回復し、エンジン始
動できた。以後10日間放置して再びエンジン始動させた
が、同じように始動できた。以後これを繰り返して6ヵ
月経過したが性能の変化は無かった。因みに炭素コロイ
ド液を添加しないバッテリー(使用できなくなった)で
は、充電しただけでは比重は1.120と変わらず、エンジ
ン始動はできなかった。Example 4 (Regeneration of Used Battery) Example 1 was applied to an unusable lead-acid battery (model 38B20R).
The carbon suspension prepared in Preparation 3 was charged at 14 V and 3 A for 12 hours while adding 50 cc per cell (the total electrolyte volume per cell was 416 cc). The specific gravity of the battery solution before charging was 1.10. After charging, the voltage returned to 14V, the specific gravity recovered to 1.26, and the engine was started. After that, the engine was left again for 10 days and then started again. Thereafter, this was repeated for 6 months, but there was no change in performance. By the way, in the battery to which the carbon colloid solution was not added (the battery became unusable), the specific gravity was unchanged at 1.120 just by charging, and the engine could not be started.
【0062】実施例5(中古バッテリーの再生) 普通乗用車の使えなくなった日本電池株式会社製の鉛蓄
電池(型式GS(商標)38B20L)の急速充電を試みた。充
電前に通常の電解液を補充したが、電圧5V、比重1.110
であった。これに対して、通常の充電電圧は、14V、3.
8Aであるが、15V、10Aで急速充電した。しかし、液
温のみ上昇し、電解は進行せず、充電は不可能であっ
た。Example 5 (Regeneration of Used Battery) A rapid charging of a lead storage battery (model GS (trademark) 38B20L) manufactured by Nippon Battery Co., Ltd., for which an ordinary passenger car became unusable, was attempted. Normal electrolyte was replenished before charging, but voltage 5V, specific gravity 1.110
Met. On the other hand, the normal charging voltage is 14V, 3.
It was 8A, but was quickly charged at 15V, 10A. However, only the liquid temperature rose, electrolysis did not proceed, and charging was impossible.
【0063】次に、この蓄電池に実施例1の製造1の炭
素コロイド液を各セル当たり21〜30cc(1セルの全電解
液量は416cc)注入して上記電圧を印加したところ、電解
が始まった。更に電圧を上げて20A流しても液温の上昇
が見られず、スムースに充電できた。2時間後エンジン
を作動させたところ、順調に作動させることができ、そ
のまま3時間走行後、バッテリー電解液の比重を計った
ところ、基準値1.250以下で、1.20であったが、放電に
は何等問題はなかった。通常充電には5〜10時間程度必
要であるが、本例では、わずか2時間で充電できた。型
式日立(商標)46B25L、型式ユアサ(商標)55B24Lの鉛
蓄電池についても同じテストを行ない、100%の回復を
見た。その後4ヵ月放置しても起電力には何等問題はな
かった。本来4ヵ月も放置すると自然放電が発生する
が、何等問題なくそのまま使用できた。Next, 21 to 30 cc of the carbon colloid solution of Production 1 of Example 1 was injected into each of the cells (total electrolyte amount of one cell is 416 cc) and the above-mentioned voltage was applied to the storage battery. Was. Even when the voltage was further increased and a current of 20 A was applied, no increase in the liquid temperature was observed, and the battery was charged smoothly. Two hours later, when the engine was started, the engine was able to operate smoothly. After running for three hours, the specific gravity of the battery electrolyte was measured. The standard value was 1.250 or less, which was 1.20. There was no problem. Normal charging requires about 5 to 10 hours, but in this example, charging was completed in only 2 hours. The same test was performed on lead-acid batteries of model Hitachi (trademark) 46B25L and model Yuasa (trademark) 55B24L, and 100% recovery was observed. There was no problem with the electromotive force even if left for four months. Although spontaneous discharge occurs when left for 4 months, it could be used without any problem.
【0064】実施例6(中古バッテリーの再生) 使えなくなった型式GS38(商標)の鉛蓄電池の電解液を
抜き出し、かわりに下記の電解液を注入した。電解液の
硫酸濃度は同じとして、懸濁する炭素粉末の量を下記の
5水準で変化させたものを使用した。 炭素濃度(wt%) (1) 0.02, (2) 0.1, (3) 1.0, (4) 3.0,
(5) 5.0 炭素濃度の調整は、実施例1の製造2の炭素コロイド液
を濃縮及び希釈することによって行った。15V、2Aで
2時間充電した。問題なく充電できた。次に車に取り付
けてエンジンを始動させた。エンジンは問題なく始動で
きた。1日当たり2時間で60日間、延べ120時間走行し
たが、その間何らトラブルもなかった。Example 6 (Regeneration of Used Battery) The electrolyte of a lead-acid battery of model GS38 (trademark) which was no longer usable was withdrawn, and the following electrolyte was injected instead. The same sulfuric acid concentration of the electrolytic solution was used, and the amount of the suspended carbon powder was changed at the following five levels. Carbon concentration (wt%) (1) 0.02, (2) 0.1, (3) 1.0, (4) 3.0,
(5) 5.0 The carbon concentration was adjusted by concentrating and diluting the carbon colloid solution of Production 2 of Example 1. The battery was charged at 15 V and 2 A for 2 hours. We were able to charge without problem. Next, I attached it to the car and started the engine. The engine started without any problems. He ran for two hours a day for 60 days, for a total of 120 hours, without any problems during that time.
【0065】実施例7(中古バッテリーの再生) 軽自動車(550cc)用のバッテリー(GS28)の中
古を再生して2,000ccクラスの車に使ってみた。電解液
の約10%を実施例1の製造2の炭素懸濁液と置換して20
Aで1時間充電した。2,000ccのエンジンは普通の状態
で始動できた。軽自動車の蓄電池で2,000ccクラスのエ
ンジンを始動できることが判明した。Example 7 (Regeneration of Used Battery) A used battery (GS28) for a mini car (550 cc) was reclaimed and used for a 2,000 cc class car. About 10% of the electrolyte is replaced with the carbon suspension of Preparation 2 of Example 1
A for 1 hour. The 2,000cc engine was able to start under normal conditions. It turned out that a 2,000 cc class engine can be started with a mini car battery.
【0066】実施例8(輸入車のバッテリーの再生) ドイツより船積みされて日本に上陸したベンツ(商標)搭
載のバッテリーは、輸送中赤道下を通過する際に、外気
温の影響で完全に深放電が進み、使用不可、充電不可に
陥る。深放電で使用不可になったバッテリーの再生を試
みた。充電不可になったベンツの4.5リッターエンジン
のバッテリー(推定100Ah)の各セルに総量250cc補給し
て60Aで15分充電した。ベンツに搭載して始動させたと
ころ、一発で始動できた。このことより、炭素懸濁液液
は短時間急速充電で深放電のバッテリーを回復させるこ
とができることが判明した。Example 8 (Regeneration of Battery of Imported Car) A battery loaded with Mercedes-Benz (trademark), which was loaded from Germany and landed in Japan, passed completely below the equator during transportation due to the influence of the outside temperature. Discharge progresses, making it unusable and unchargeable. An attempt was made to regenerate a battery that could not be used due to deep discharge. Each cell of the battery (estimated 100Ah) of the 4.5-liter engine of the Benz 4.5 liter engine that could not be charged was supplied with a total amount of 250cc and charged at 60A for 15 minutes. When mounted on a Mercedes-Benz and started, it could be started in one shot. From this, it was found that the carbon suspension liquid can recover a deeply discharged battery by quick charging in a short time.
【0067】実施例9(電解液温度の変化) 急速充電時の液温の変化について調べた。 バッテリーの銘柄:GS(商標)6N4−2A 従来の希硫酸液のものに10倍の電流(4A)で1時間充電
した。充電後の温度は64℃であった。次にこの電解液50
%を抜き取り、実施例1の製造1で作った炭素懸濁液を
充填し、同じく10倍の電流(4A)で1時間充電した。充
電後の温度は47℃であった。なお、従来の希硫酸液のも
のを正規の条件(0.4A×10時間)で充電したものは45〜5
0℃であり、本発明のものはこれに匹敵することが判明
した。Example 9 (Changes in electrolyte temperature) Changes in the electrolyte temperature during rapid charging were examined. Battery brand: GS (TM) 6N4-2A A conventional dilute sulfuric acid solution was charged for one hour at 10 times the current (4A). The temperature after charging was 64 ° C. Next, this electrolytic solution 50
%, And charged with the carbon suspension prepared in Production 1 of Example 1, and charged at the same 10-fold current (4 A) for 1 hour. The temperature after charging was 47 ° C. The conventional dilute sulfuric acid solution charged under normal conditions (0.4 A x 10 hours) is 45 to 5
0 ° C., which was found to be comparable for the invention.
【0068】実施例10(内部抵抗の変化) バッテリーの銘柄:GS(商標)6N4−2A 従来の希硫酸液のもの :691Ω 電解液50vol%を実施例の製造3で作った炭素懸濁液で置換したもの:316Ω これにより、本発明のバッテリーが急速充電可能である
のは、炭素懸濁液の注入によって内部抵抗が小さくなる
ことが大きく寄与していることがうかがえる。Example 10 (Change of internal resistance) Battery brand: GS (trademark) 6N4-2A Conventional dilute sulfuric acid solution: 691Ω 50% by volume of electrolyte solution was prepared using the carbon suspension prepared in Production 3 of Example. Substitution: 316Ω This indicates that the rapid charging of the battery of the present invention is largely due to the decrease in internal resistance due to the injection of the carbon suspension.
【0069】実施例11 蓄電池容量のテスト(常温25℃
でのテスト) バッテリー銘柄:GS(商標)6N4−2A 充電方法 :1A×1時間 放電方法 :上記電池を3列直列につなぎ37.5Wの
ヘッドランプを点灯して定電流(1.2A)放電させた。 テスト方法 :従来の希硫酸電解液そのままのもの
と、電解液の10vol%を実施例1の製造2で作成した炭
素懸濁液で置換したものについて比較した。結果を図5
の電圧と時間関係曲線で示す。本発明の電池は電圧が4.
8Vに低下するまでの放電時間つまり電池として使用で
きる時間は、従来電池の27%延長できた。Example 11 Test of storage battery capacity (normal temperature 25 ° C.)
Battery brand: GS (trademark) 6N4-2A Charging method: 1 A x 1 hour Discharging method: The above batteries were connected in series in three rows and a 37.5 W headlamp was turned on to discharge a constant current (1.2 A). . Test method: Comparison was made between a conventional dilute sulfuric acid electrolytic solution as it was and a solution in which 10 vol% of the electrolytic solution was replaced with the carbon suspension prepared in Production 2 of Example 1. Fig. 5 shows the results.
Is shown by a voltage-time relationship curve. The battery of the present invention has a voltage of 4.
The discharge time until the voltage drops to 8 V, that is, the time that can be used as a battery, was extended by 27% compared with the conventional battery.
【0070】実施例12(炭素懸濁液の濃縮度と始動性) 軽自動車用のバッテリーGS(商標)28Ahの電解液の約
10%を、実施例1の製造2の炭素懸濁液の濃縮度と始動
性をテストした。テストは三菱パジェロ(商標)ディーゼ
ル3,000ccで行った。濃縮度は2倍、4倍、6倍及び10
倍である。いずれの濃縮度でもエンジンは問題なく始動
できた。Example 12 (Enrichment and Startability of Carbon Suspension) The electrolyte of a battery GS ™ 28Ah for a mini vehicle was
10% was tested for enrichment and startability of the carbon suspension of Preparation 2 of Example 1. The test was performed with a 3,000 cc Mitsubishi Pajero ™ diesel. Concentrations are 2x, 4x, 6x and 10x
It is twice. The engine started without any problem at any concentration.
【0071】実施例13(常温での蓄電池容量) 1セルの陽極2枚、陰極3枚の組み合わせからなる蓄電
池(型式6N4-2A)の陽極1枚、陰極削除して陽極1
枚、陰極2枚の組み合わせにし、陽極とセパレーターの
間に50mm×50mm×厚さ2mmの黒鉛フェルトをインサート
した。上記電池の電解液5vol%を実施例1の製造1で
作成した炭素懸濁液で置換して1A×1時間充電した。
充電後、1.2V用37.5Wのヘッドランプに接続して定電
流(1.2A)放電させた。その放電曲線(電圧−時間曲線)
を図6に示す。また、比較のために陽極1枚、陰極2枚
の組み合わせで陽極、陰極間に黒鉛フェルトのインサー
トなし、電解液に炭素懸濁液の添加なしの場合の放電曲
線を図6に示す。図6から明らかなように、炭素フェル
トに炭素懸濁液を併用すると、放電量が増え、かつ、放
電電圧も高くなることが確認できた。Example 13 (Storage Battery Capacity at Normal Temperature) A storage battery (model 6N4-2A) consisting of a combination of two anodes and three cathodes of one cell, one anode was removed, and the anode was removed.
And a cathode, and a 50 mm × 50 mm × 2 mm thick graphite felt was inserted between the anode and the separator. The battery was charged with 1 A × 1 hour by replacing 5 vol% of the electrolyte solution with the carbon suspension prepared in Production 1 of Example 1.
After charging, it was connected to a 37.5 W headlamp for 1.2 V and discharged at a constant current (1.2 A). Its discharge curve (voltage-time curve)
Is shown in FIG. For comparison, FIG. 6 shows a discharge curve in a case where a combination of one anode and two cathodes has no graphite felt insert between the anode and the cathode and no addition of a carbon suspension to the electrolyte. As is clear from FIG. 6, it was confirmed that when the carbon suspension was used in combination with the carbon felt, the discharge amount increased and the discharge voltage also increased.
【0072】実施例14(65℃での蓄電池容量) バッテリー銘柄:GS(商標)6N4−2A 充電方法 :1A×1時間 放電方法 :上記電池を3列直列につなぎ37.5Wの
ヘッドランプを点灯して定電流(1.2A)放電させた。 テスト方法 :従来の希硫酸電解液そのままのもの
と、電解液の10vol%を実施例1の製造2で作成した炭
素懸濁液で置換したものについて比較した。結果を図7
の電圧−時間曲線で示す。本発明の電池は電圧が4.8V
に低下するまでの放電時間、つまり電池として使用でき
る時間は、従来電池の1.8倍延長できた。高温になると
従来型の電池との性能の差はさらに広がった。Example 14 (Battery capacity at 65 ° C.) Battery brand: GS (trademark) 6N4-2A Charging method: 1 A × 1 hour Discharging method: The above batteries were connected in series in three rows, and a 37.5 W headlight was turned on. To discharge at a constant current (1.2 A). Test method: Comparison was made between a conventional dilute sulfuric acid electrolytic solution as it was and a solution in which 10 vol% of the electrolytic solution was replaced with the carbon suspension prepared in Production 2 of Example 1. Fig. 7 shows the results.
Is shown by a voltage-time curve. The battery of the present invention has a voltage of 4.8 V
The time required for the battery to be reduced to a lower value, that is, the time that it can be used as a battery, could be extended 1.8 times that of the conventional battery. At higher temperatures, the difference in performance from conventional batteries further widened.
【0073】実施例15(−20℃での蓄電池容量) バッテリー銘柄:GS(商標)6N4−2A 充電方法 :1A×1時間 放電方法 :上記電池を3列直列につなぎ37.5Wの
ヘッドランプを点灯して定電流(1.2A)放電させた。 テスト方法 :従来の希硫酸電解液そのままのもの
と、電解液の10vol%を実施例1の製造2で作成した炭
素懸濁液で置換したものについて比較した。結果を図8
の電圧一時間曲線で示す。本発明の電池は電圧が4.8V
に低下するまでの放電時間、つまり電池として使用でき
る時間は、従来電池と大差は無かったが、充電時の電圧
一時間曲線から、本発明電池は低い電圧で充電できるこ
とが判明した。つまり内部抵抗が小さくて充電しやすい
ことが判明した。Example 15 (Battery capacity at -20 ° C.) Battery brand: GS (trademark) 6N4-2A Charging method: 1 A × 1 hour Discharging method: Connect the above batteries in series in three rows and turn on the 37.5 W headlights Then, a constant current (1.2 A) was discharged. Test method: Comparison was made between a conventional dilute sulfuric acid electrolytic solution as it was and a solution in which 10 vol% of the electrolytic solution was replaced with the carbon suspension prepared in Production 2 of Example 1. Fig. 8 shows the results.
Is shown by a voltage-hour curve. The battery of the present invention has a voltage of 4.8 V
Although the discharge time until the battery was reduced, that is, the time during which it could be used as a battery, was not much different from that of the conventional battery, it was found from the voltage-hour curve during charging that the battery of the present invention can be charged at a low voltage. That is, it was found that the internal resistance was small and charging was easy.
【0074】実施例16(電極の製造) 陽極はGS(商標)6N4−2Aの鉛格子の活物質を取り
去ったものを使用し、陰極も同じくGS6N4−2Aの
ものをそのまま使用した。陽極活物質は、酸化鉛30gと
四三酸化鉛6gと比重1.12の希硫酸8mlを混練してペー
スト状となしたもので、これを上記陽極格子より均一に
充填し、室温にて12時間熟成した。化成処理は、熟成さ
れた陽極と陰極の間にガラス繊維の不織布を挾んで絶縁
して固定した後、実施例1の製造1で作成した炭素粉末
コロイド液に浸漬し、陽極、陰極間に直流電圧を印加
し、200mA、12時間流して行った。化成処理の完了した
陽極には炭素粉末が吸着されていた。充放電テストは、
上記化成液を取り出した後、代りに希硫酸(比重1.25)を
充填し、0.5Aで時間充電した後、定電流(0.4A)で放電
し、電圧の変化を調べた。結果を図9に示す。また、こ
の方法による炭素粉末の陽極への吸着は、使用済バッテ
リーの活性化のみでなく、新規な陽極製造の中間過程で
も有効である。Example 16 (Production of Electrode) The anode used was GS (trademark) 6N4-2A from which the lead lattice active material had been removed, and the cathode used was GS6N4-2A as it was. The anode active material is a paste made by kneading 30 g of lead oxide, 6 g of lead tetroxide, and 8 ml of dilute sulfuric acid having a specific gravity of 1.12. This is uniformly filled from the anode grid, and aged at room temperature for 12 hours. did. In the chemical conversion treatment, a nonwoven fabric made of glass fiber is interposed between an aged anode and a cathode and insulated and fixed, then immersed in the carbon powder colloid solution prepared in Production 1 of Example 1, and a direct current is applied between the anode and the cathode. A voltage was applied and the current was flowed at 200 mA for 12 hours. The carbon powder was adsorbed on the anode after the chemical conversion treatment. The charge / discharge test is
After the chemical conversion solution was taken out, it was charged with dilute sulfuric acid (specific gravity: 1.25) instead, charged at 0.5 A for an hour, discharged at a constant current (0.4 A), and the change in voltage was examined. FIG. 9 shows the results. In addition, the adsorption of the carbon powder to the anode by this method is effective not only in the activation of a used battery but also in the intermediate process of manufacturing a new anode.
【0075】実施例17 バッテリー銘柄は、軽自動車(550cc)用のバッテリーG
S(商標)28を使用し、電極の製造は、実施例16と同組
成の電極ペーストを正極の鉛格子に充填し、室温で12時
間静置し熟成させた。次いでこの電極の化成処理は、負
極にはGS28バッテリーの負極をそのまま転用し、熟
成の完了した正極と負極の間にガラス繊維の不織布を挾
み、固定した後、電極を取り出して電線を装着し、ガラ
ス容器に収納した後、この中に下記組成の化成液を電極
に浸かるまで入れ、直流200mAを10時間通電して化成処
理した。化成液として、溶媒が水で、懸濁する炭素粉末
の量を下記の5水準で変化させたものを使用した。 炭素濃度(wt%) (1) 0.02, (2) 0.1, (3) 1.0, (4) 3.0, (5)
5.0 炭素濃度の調製は、実施例1の製造2の懸濁液を濃縮お
よび希釈することによって行った。化成処理後、化成処
理液を抜取り、代わりに比重1.25の希硫酸(通常の鉛蓄
電池の電解液)を入れ、これで2,000ccのガソリンエンジ
ンの始動テストをしたところ、上記5水準の炭素濃度の
いずれも一発で始動できた。以後10日間放置して再びエ
ンジン始動させたが、同じように始動できた。一方、比
較のために作った化成処理液として通常の希硫酸を用い
た電池では軽自動車用のため容量が小さすぎて、始動で
きなかった。Example 17 A battery brand is a battery G for a mini car (550 cc).
For the production of the electrode using S (trademark) 28, an electrode paste having the same composition as in Example 16 was filled in a lead grid of the positive electrode, and left to stand at room temperature for 12 hours to ripen. Next, in the chemical conversion treatment of this electrode, the negative electrode of the GS28 battery was diverted as it was as the negative electrode, a nonwoven fabric of glass fiber was sandwiched between the aged positive electrode and the negative electrode, fixed, then the electrode was taken out and the electric wire was attached. After being stored in a glass container, a chemical conversion solution having the following composition was put into the glass container until the electrode was immersed in the electrode, and a current of 200 mA DC was supplied for 10 hours to perform a chemical conversion treatment. As the chemical conversion solution, a solution in which the solvent was water and the amount of suspended carbon powder was changed at the following five levels was used. Carbon concentration (wt%) (1) 0.02, (2) 0.1, (3) 1.0, (4) 3.0, (5)
5.0 The carbon concentration was adjusted by concentrating and diluting the suspension of Preparation 2 of Example 1. After the chemical conversion treatment, the chemical conversion treatment solution was withdrawn, and dilute sulfuric acid having a specific gravity of 1.25 (the electrolyte solution of a normal lead-acid battery) was put in place, and a 2,000 cc gasoline engine was subjected to a start test. All could be started in one shot. After that, the engine was left again for 10 days and then started again. On the other hand, a battery using ordinary dilute sulfuric acid as a chemical conversion solution prepared for comparison had a too small capacity for a light vehicle and could not be started.
【0076】実施例18 バッテリー銘柄は、軽自動車(550cc)用のバッテリーG
S(商標)28を使用し、電極の製造は、実施例16と同組
成の電極ペーストを正極の鉛格子に充填し、室温で12時
間静置し熟成させた。次いでこの電極の化成処理は、負
極にはGS28バッテリーの負極をそのまま転用し、熟
成の完了した正極と負極の間にガラス繊維の不織布を挾
み、固定した後、電極取り出し電線を装着し、ガラス容
器に収納した後、この中に下記組成の化成液を電極が完
全に浸かるまで入れて、直流200mAを10時間通電して化
成処理した。化成液として、希硫酸化成液の3vol%,5
vol%,10vol%,30vol%,50vol%,70vol%,90vol%を実
施例1の製造1の懸濁液で置換した組成の7種類の懸濁
液を使用した。化成処理後、化成処理液を抜き取り、代
わりに比重1.25の希硫酸(通常の鉛蓄電池の電解液)を入
れ、これで2,000ccのガソリンエンジンの始動テストを
したところ、上記7種類共に一発で始動できた。以後10
日間放置して再びエンジン始動させたが、同じように始
動できた。Example 18 The battery brand is a battery G for a mini car (550 cc).
For the production of the electrode using S (trademark) 28, an electrode paste having the same composition as in Example 16 was filled in a lead grid of the positive electrode, and left to stand at room temperature for 12 hours to ripen. Next, in the chemical conversion treatment of this electrode, the negative electrode of the GS28 battery was used as it is as the negative electrode, a nonwoven fabric of glass fiber was sandwiched and fixed between the aging-completed positive electrode and the negative electrode, and an electrode extraction wire was attached. After storing in a container, a chemical conversion solution having the following composition was put into the container until the electrode was completely immersed, and a current of 200 mA DC was supplied for 10 hours to perform a chemical conversion treatment. As a chemical conversion solution, 3 vol% of dilute sulfate chemical conversion solution, 5
Seven types of suspensions having compositions in which the vol%, 10 vol%, 30 vol%, 50 vol%, 70 vol%, and 90 vol% were replaced with the suspension of Production 1 of Example 1 were used. After the chemical conversion treatment, the chemical conversion treatment liquid was extracted, and instead, a dilute sulfuric acid (specific electrolyte solution of a lead-acid battery) having a specific gravity of 1.25 was added, and a start test of a 2,000 cc gasoline engine was performed. I could start. Thereafter 10
I left it for a few days and started the engine again.
【0077】実施例19(苛酷な充放電に対する炭素粉末
添加) バッテリーとしてGS(商標)6N4−2Aの新品を用意
し、連続50回の(STD50)の充放電を繰返して劣化した
ものに、実施例1(炭素粉末の製造)で得た電解酸化炭素
粉末を各セルに0.3g(合計0.9g)を添加し、充放電テス
トを行った。その結果、図10のように、本発明の改良品
(DVD)は性能の改善は著しく、充放電1回目(STD
1)と25回目(STD25)に近い放電曲線を示し、新品同
様の状態が再現できた。Example 19 (Addition of carbon powder for severe charge / discharge) A new battery of GS (trademark) 6N4-2A was prepared as a battery, and the battery was deteriorated by repeating charge / discharge of (STD50) 50 times continuously. 0.3 g (0.9 g in total) of the electrolytic carbon oxide powder obtained in Example 1 (production of carbon powder) was added to each cell, and a charge / discharge test was performed. As a result, as shown in FIG.
(DVD) shows a remarkable improvement in performance, and the first charge / discharge (STD
1) and a discharge curve close to the 25th time (STD25) were shown, and a state similar to a new product could be reproduced.
【0078】[0078]
【発明の効果】本発明は次のような効果を有する。1)使
用できなくなった鉛蓄電池の良否判定ができ、かつ、従
来再生不可としていたものが、単に電解酸化炭素粉末や
そのペースト、あるいは懸濁液の電解液への添加で容易
に再生できる。この再生は従来の新品バッテリー以上の
性能向上があり、高電流急速充電や放電容量の伸びが達
成できる。2)鉛蓄電池製造の際に熟成された正極リサー
ジの化成液として用いると新品の性能向上が達成でき、
上記性能向上のほか、定格電流以上の電流を取り出すこ
とができ、鉛蓄電池の小形化ができ、電解液の硫酸濃度
を薄くできたり、かつ、寿命が延びる。3)PbO2カソード
が多孔質の炭素シートを接触状態でセパレータとの間隔
を埋めると活物質の脱落防止と充電能力が向上し、小形
化、長寿命が達成できるなど、高性能の鉛蓄電池とする
ことができる。したがって、資源の再利用、公害の軽減
はもとより、自動車全体の軽量化、電気自動車用鉛蓄電
池としての用途に好適となる。The present invention has the following effects. 1) It is possible to judge the quality of a lead storage battery that can no longer be used, and it can be easily regenerated by simply adding the electrolytic carbon oxide powder or its paste or suspension to the electrolyte solution, which was previously unreproducible. This regeneration has improved performance over conventional new batteries, and can achieve high current rapid charging and increased discharge capacity. 2) When used as a chemical solution for aging positive electrode litharge during the manufacture of lead-acid batteries, new performance can be improved,
In addition to the above performance improvement, a current higher than the rated current can be taken out, the size of the lead storage battery can be reduced, the sulfuric acid concentration of the electrolyte can be reduced, and the life can be extended. 3) When the PbO 2 cathode is in contact with the porous carbon sheet and fills the gap with the separator, the active material can be prevented from falling off and the charging capacity can be improved, miniaturization and long life can be achieved. can do. Therefore, it is suitable not only for reusing resources and reducing pollution, but also for reducing the weight of the entire vehicle and for use as a lead storage battery for electric vehicles.
【図1】本発明の電解酸化炭素粒子のESCAチャート
である。FIG. 1 is an ESCA chart of the electrolytic carbon oxide particles of the present invention.
【図2】通常の炭素粒子のESCAチャートである。FIG. 2 is an ESCA chart of ordinary carbon particles.
【図3】図1中のピークが280〜300eVの範囲で突出して
いるC1sのスペクトルを示すESCAチャートであ
る。FIG. 3 is an ESCA chart showing a spectrum of C 1 s in which the peak in FIG. 1 protrudes in the range of 280 to 300 eV.
【図4】図2中のC1sのスペクトルを示すESCAチ
ャートである。FIG. 4 is an ESCA chart showing a spectrum of C 1 s in FIG. 2;
【図5】充放電時の電圧−時間曲線(充放電曲線)を示す
グラフである。FIG. 5 is a graph showing a voltage-time curve (charge / discharge curve) during charge / discharge.
【図6】充放電時の電圧−時間曲線(充放電曲線)を示す
グラフである。FIG. 6 is a graph showing a voltage-time curve (charge / discharge curve) during charge / discharge.
【図7】充放電時の電圧−時間曲線(充放電曲線)を示す
グラフである。FIG. 7 is a graph showing a voltage-time curve (charge / discharge curve) during charge / discharge.
【図8】充放電時の電圧−時間曲線(充放電曲線)を示す
グラフである。FIG. 8 is a graph showing a voltage-time curve (charge / discharge curve) during charge / discharge.
【図9】放電時の電圧−時間曲線(放電曲線)を示すグラ
フである。FIG. 9 is a graph showing a voltage-time curve (discharge curve) during discharging.
【図10】充放電時の電圧−時間曲線(充放電曲線)を示
すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a voltage-time curve (charge / discharge curve) during charge / discharge.
Claims (8)
た炭素懸濁液からなり鉛蓄電池陽極(PbO2)を電気化学的
ドーピングにより活性化する性能を有する鉛蓄電池用電
解液。1. A lead-acid battery electrolyte comprising a carbon suspension obtained by electrolytic oxidation of a carbon anode in an aqueous system and having the ability to activate a lead-acid battery anode (PbO 2 ) by electrochemical doping.
懸濁液であり、炭素コロイド粒子表面がカルボニル基、
カルボキシル基、水酸基等の親水基で化学修飾されてい
る鉛蓄電池用電解液。2. The carbon suspension according to claim 1, wherein the carbon suspension is a colloidal suspension, wherein carbon colloid particles have carbonyl groups,
Electrolyte for lead-acid batteries chemically modified with hydrophilic groups such as carboxyl groups and hydroxyl groups.
の炭素懸濁液を電解液に補充液として添加してなる活性
化された鉛蓄電池。3. An activated lead-acid battery obtained by adding the carbon suspension according to claim 1 as a replenisher to an electrolytic solution as a regenerating agent for the lead-acid battery.
の炭素懸濁液の乾燥により得られる炭素粉末を電解液に
添加してなる活性化された鉛蓄電池。4. An activated lead-acid battery obtained by adding a carbon powder obtained by drying the carbon suspension according to claim 1 to an electrolyte as a regenerant for the lead-acid battery.
て、請求項1記載の炭素懸濁液を用いてなる活性化され
た鉛蓄電池。5. An activated lead-acid battery using the carbon suspension according to claim 1 as an aging solution for the aged positive electrode litharge.
触状態にあり、請求項1記載の炭素懸濁液の添加状態で
の充電操作によって活性化された鉛蓄電池。6. PbO 2 cathode Ri contact near the carbon sheet of porous, lead-acid battery that is activated by the charging operation in addition the state of the carbon suspension 請 Motomeko 1 wherein.
フェルトである請求項6記載の鉛蓄電池。7. The lead-acid battery according to claim 6, wherein the porous carbon sheet is a carbon fiber fabric or felt.
炭素懸濁液又はこれの乾燥により得られる炭素粉末を電
解液に加えて充電した際に、電解液中の炭素粒子が陽極
に吸着して鉛蓄電池のすべてのセル中の電解液が透明液
になる場合は再生可能とし、一部又は全部のセル中の電
解液が透明にならず、黒変している場合は再生不可とす
る鉛蓄電池の再生可否判定方法。8. When the carbon suspension according to claim 1 or a carbon powder obtained by drying the carbon suspension as a regenerant for a lead storage battery is charged into an electrolyte, the carbon particles in the electrolyte are adsorbed on the anode. When the electrolyte in all the cells of the lead storage battery becomes transparent, the battery is recyclable. When the electrolyte in some or all of the cells does not become transparent and turns black, the battery cannot be recycled. A method for determining whether a lead-acid battery can be reproduced.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW084110038A TW293953B (en) | 1994-04-20 | 1995-09-26 | Lead accumulator and electrolytic solution thereof |
JP25400695A JP2736243B2 (en) | 1995-04-22 | 1995-09-29 | Electrolytic solution for lead-acid battery, lead-acid battery using the same, and method of determining whether lead-acid battery can be regenerated |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0945379A JPH0945379A (en) | 1997-02-14 |
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Family
ID=27316526
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2736243B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001180921A (en) * | 1999-12-27 | 2001-07-03 | Kenichi Fujita | Oxidized carbon colloid and plant growth agent made of the same |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5677075A (en) * | 1995-09-28 | 1997-10-14 | Fujita; Kenichi | Activated lead-acid battery with carbon suspension electrolyte |
JP3510795B2 (en) | 1998-07-24 | 2004-03-29 | 株式会社テック | How to recycle lead-acid batteries |
EP1184928A4 (en) * | 2000-01-24 | 2004-10-06 | T & K Co Ltd | Method of regenerating lead storage batteries |
JP4488696B2 (en) * | 2003-06-30 | 2010-06-23 | 古河電池株式会社 | Lead storage battery inspection equipment |
JP5008345B2 (en) * | 2006-06-16 | 2012-08-22 | 中本 明 | Battery solution for storage battery or its replenisher |
WO2011049262A1 (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | 주식회사 배터리닥터 | Method for recycling used batteries |
JP5352843B1 (en) | 2013-03-12 | 2013-11-27 | ケイテクエンジニアリング株式会社 | Method for improving the performance of stationary lead-acid batteries |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5894770A (en) * | 1981-11-30 | 1983-06-06 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Leakage-less closed type lead battery |
-
1995
- 1995-09-29 JP JP25400695A patent/JP2736243B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
J.ELECTROANAL.CHEM.,THE NETHERLANDS,(1986),214,P.295−302 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001180921A (en) * | 1999-12-27 | 2001-07-03 | Kenichi Fujita | Oxidized carbon colloid and plant growth agent made of the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0945379A (en) | 1997-02-14 |
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