专利名称：铅蓄电池上生成的硫酸铅薄膜的去除装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于去除铅蓄电池电极上由于硫酸盐化现象生成的硫酸铅(PbSO4)薄膜的装置。
背景技术：
目前，铅蓄电池中的硫酸盐化现象成为一个大问题。硫酸盐化是指，在铅蓄电池的放电过程中生成的硫酸铅(PbSO4)由于放电条件、放置时周围温度的高低、振动等而在电极板上析出，逐渐形成非导体薄膜的现象。由此，使得内部抵抗增大，电池性能降低或不能使用。
为阻止上述硫酸铅薄膜的成长，有必要细心注意和管理放电条件、温度、振动等。但是，在铅蓄电池的实际使用中，使用者几乎不可能不断注意这些。因此，有必要开发去除硫酸铅薄膜、恢复铅蓄电池性能的装置。
作为目前的硫酸铅薄膜去除装置，通过向铅蓄电池流入脉冲电流，在电极和电极表面形成的硫酸铅薄膜之间给予电冲击，以去除薄膜。
比如，日本专利文献特开2000-156247号公报中记载了内部装有产生剥离付着在蓄电池电极板表面的硫酸铅的电流脉冲电路的铅蓄电池活性器。
此外，日本专利文献特开2000-323188号公报中记载的铅蓄电池催化法的特征在于在流过放电脉冲电流后，立刻施加比这种放电的电量更大电量的充电脉冲电流。此外，文献中记载其放电脉冲电流的电量为0.1C以上，并且其脉冲宽度长为0.0001秒至1秒。
其他的类似技术，还有日本专利文献特许第3079212号公报及日本专利文献特开2000-40537号公报。
上述背景技术的任何一个均为将硫酸铅薄膜从电极板上物理性剥离，不过暂时性地恢复铅蓄电池的特性。即，仅仅物理性剥离，导致薄膜的大部分落在电极板下方，或者不经分子分解浮游在电解液中，仍存在在电池放电时再次在电极板上付着薄膜的问题。
此外，落下或者浮游的硫酸铅，由于并不马上溶解在电解液中，所以存在电解液的比重仍旧较低而没有恢复到正常值的问题，如果要立刻恢复其比重，就必须补充稀硫酸。
再有，补充稀硫酸后，落在电极板下方的硫酸铅薄膜逐渐还原到溶液中，因此比重过度上升，损伤电极板表面，或者破坏整个电极板，存在缩短铅蓄电池本身寿命的缺点。
另外，有时还会使变薄的电极板与硫酸铅薄膜同时脱落的情况，导致发生化学反应的电极板的面积减小，具有不能够发出必要的电力的缺点。还有，由于施加脉冲电流，存在产生外部噪音的问题。
特开2000-156247号公报[专利文献2]特开2000-323188号公报[专利文献3]特许第3079212号公报[专利文献4]特开2000-40537号公报发明内容为了克服现有技术的不足，本发明提供一种新的硫酸铅薄膜的去除装置，该硫酸铅薄膜去除装置不使电极板上形成的硫酸铅薄膜脱落、浮游，而是使其溶解为微粒子状，由此恢复铅蓄电池的性能，实现寿命的延长。
另外，本发明提供一种不损伤电极板、外部不产生噪音的新的硫酸铅薄膜去除装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是作为本发明技术方案1，本发明为一种硫酸铅薄膜的去除装置，安装在铅蓄电池上，用于去除由于硫酸盐化现象导致该铅蓄电池电极上生成的硫酸铅薄膜。该装置包括电压检测器、标准电压发生器、电压比较器、振荡器、放大器、波形整形电路、负极脉冲电流发生器以及通电表示器，通过输出伴随趋肤效应的短脉冲宽度的脉冲电流，集中分解上述薄膜的表层部。
根据上述构成，将装置安装在铅蓄电池上，通过对有硫酸铅薄膜的电极板施加具有趋肤效应(skin effect)的短脉冲宽度的脉冲电流，电荷集中在薄膜的表层部即趋肤效应可以到达的趋肤深度(skin depth)的范围内，硫酸铅薄膜逐渐分解为铅离子和硫酸离子。
此外，作为本发明技术方案2，其特征为在本发明技术方案1所述的硫酸铅薄膜去除装置上，脉冲电流的脉冲宽度为1μ秒以下。
根据上述构成，不损伤电极板本身，使用于仅溶解硫酸铅薄膜表层部的脉冲宽度值处于最佳状态。此外，由于采用1μ秒以下的微小电流，在电池的外部不产生噪音。
作为本发明技术方案3，其特征为本发明技术方案1或者2所述的硫酸铅薄膜去除装置利用所述去除装置的安装对象的铅蓄电池作为硫酸铅薄膜的去除装置的电源。
根据上述构成，由于电源使用该装置所安装的铅蓄电池本身，可以有效防止硫酸铅付着在电极板上。
该图表示本发明的硫酸铅薄膜的去除装置的电路结构。
该图表示图1中A、B及C点的波形。
该图表示本发明硫酸铅薄膜去除装置的安装方法。
该图表示本发明硫酸铅薄膜去除装置的安装方法。
实施例1的测定结果的图表。
具体实施例方式
以下详细说明本发明。
在图1中，表示本发明的硫酸铅薄膜去除装置电路结构的一种实施例。图1装置由电压检测器、标准电压发生器、电压比较器、工作、非工作切换器、振荡器、放大器、波形整形电路、负脉冲电流发生器、通电显示器构成。其中，工作、非工作切换器为开关设计，没有也可以。
在图2种，显示图1中A、B以及C点的波形。在C点上产生具有趋肤效应(skin effect)的短脉冲宽度的负脉冲电流，通过将其发送给铅蓄电池，能够将硫酸铅薄膜分解为微粒子状。
这里所述趋肤效应是指，高周波电流仅局限在导体的表面层，不进入内部的现象。由于这种效果，电荷集中在脉冲宽度所决定的趋肤深度(skin depth)范围内，从硫酸铅薄膜的表层部、具体为硫酸铅的突起状结晶的前端逐渐分解为铅离子和硫酸离子的微粒子状。
这样，硫酸铅薄膜不会像目前那样从电极上剥离、脱落，或者仍旧以结晶状态浮游在电解液中。
另外，具有趋肤效应的短脉冲宽度的脉冲电流，为非常微弱的电流，不会损伤电极本身。而且，也几乎不产生噪音，具有不对电池以外的外部产生不良影响的优点。
另外，由于抑制了硫酸盐化导致的焦耳热的产生，电极板不发生变形，也可以预防发热引起电池的干涸。
装置输出的脉冲电流的脉冲宽度，可应用在具有趋肤效应的范围。具体来说，1μ秒以下，尤其是最好设定在0.1～1μ秒。在这个范围内，由于所计算的趋肤厚度为0.01mm左右，电荷能够不进入薄膜的内部，而集中在表层部。
超过1μ秒时，硫酸铅薄膜与电极板的界面发生热振动，其结果导致薄膜的大部分不经溶解即剥离、脱落，不能够产生效果。
此外，脉冲电流的脉冲数量，一旦增多，能够加快硫酸铅薄膜的分解速度，但是，由于有时会生热，考虑这些问题的平衡，而适当设定。具体来说，最好为每秒8000～12000次左右。脉冲电流的电压、电流值，过小则不能够分解硫酸铅薄膜，反之过大则生热而产生不良影响，考虑这些问题而适当设定。具体来说，12～108V、10～120mA的范围最佳，但由于脉冲宽度及脉冲数的不同也不尽相同，故不做特别限定。
另外，图1所示装置的电源，也可以另外设置外置电源，但最好以作为安装的铅蓄电池本身为电源使用。通过消耗铅蓄电池的微小电力，有效防止硫酸铅薄膜付着在电极上。
将上述装置安装在铅蓄电池上时，只要将该装置连接在铅蓄电池的电极板上即可，可以根据情况选择方法。比如，轿车、公交车、卡车等情况下可使用图3所示的点烟器。或者，可将图4所示的接头直接用螺丝安装在铅蓄电池上。
在对铅蓄电池施加脉冲电流的同时，或者施加脉冲电流之后，最好再进行充电。这样，通过脉冲电流使再度溶解的铅离子还原，作为铅或者二氧化铅的电极再生。其结果是，电解液的比重恢复初期的正常值，能够迅速恢复电池的性能。这种效果，只有如本发明这样通过将薄膜的表层部分解为微粒子状才能够得到这样的效果，在以往技术中，通过电击使薄膜剥离的情况下，即使充电，也会再次硫酸铅结晶，不能够产生这种效果。
充电与冲放脉冲电流同时进行的话，硫酸铅薄膜不断分解、还原，能够抑制硫酸盐化的加重，并长时间维持铅蓄电池的性能。
对于了大量的硫酸铅薄膜、性能有所降低的铅蓄电池，在施加脉冲电流后充电，反复进行这一系列的程序，即会产生效果。这样，电极表面的硫酸铅结晶被从表层部分解，形成海绵状，电解液的比重与施加时间成比例增大，能够将铅蓄电池的性能恢复到初期的状态。
以上，本发明涉及的硫酸铅薄膜去除装置，能够使用在各种铅蓄电池上。具体实施例如，轿车、卡车、公共汽车、快艇、汽艇、渔船、船舶、农机具、建设工具、建设机械、电动叉式起重车、电动手推车、高尔夫手推车、清扫车、电动车椅子或者医院、银行、通信设备等的设施的备用电源、警察、消防等的紧急无线通信用的铅蓄电池等，但不限于这些。
具体实施例将装有图1所示电路结构的专用脉冲发生器(12V、120mW)安装在蓄电池上，以每秒10000次的周期冲放脉冲宽度(图2的T neg.)为1μ秒以下的脉冲电流，进行铅蓄电池的放电。另外，电流值设定为10mA。
此外，测定铅蓄电池输出电压的时间变化。作为对比例，对不施加脉冲电流的情况进行了同样的测定。其结果如表1及图5所示。
如表1及图5所示，连接了实施例装置的铅蓄电池，与对比例相比，能够在更长的时间内维持一定的电压。另外，如表2所示，实施例的容量比对比例大。这样，可见本发明装置能够延长铅蓄电池的寿命。
另外，在观察放电后的电池内部情况时，在对比例中，稀硫酸中有硫酸铅粉末浮游，电极板上也会见到若干的薄膜，但是，实施例中几乎没有发现硫酸铅薄膜的形成。
单位发射电压(V)[表2]
综上，本发明的去除装置由于对铅蓄电池施加1μ秒以下的短脉冲宽度的脉冲电流，通过趋肤效应将电荷集中在薄膜的表层部。这样，使薄膜不被从电极板上剥离、脱落，而从与稀硫酸接触的表层部开始将薄膜再溶解成微粒子状。
这样，能够使由于薄膜的形成而发生劣化的铅蓄电池的性能得到恢复，另外，因为阻止硫酸铅再次结晶，预防硫酸盐化的进行，可以期望实现铅蓄电池寿命的延长。
另外，由于施加的脉冲电流为微小电流，不损伤电极本身，外部不产生噪音。
权利要求
1.一种硫酸铅薄膜的去除装置，安装在铅蓄电池上，用于去除由于硫酸盐化现象导致所述铅蓄电池的电极上生成的硫酸铅薄膜，该装置包括电压检测器、基准电压发生器、电压比较器、振荡器、放大器、波形整形电路、负极脉冲电流发生器以及通电表示器，通过输出伴随趋肤效应的短脉冲宽度的脉冲电流，集中分解所述薄膜的表层部。
2.如权利要求1所述的硫酸铅薄膜的去除装置，其特征在于脉冲电流的脉冲宽度为1μ秒以下。
3.如权利要求1或2所述的硫酸铅薄膜的去除装置，其特征在于利用所述去除装置的安装对象的铅蓄电池作为所述硫酸铅薄膜的去除装置的电源。
全文摘要
一种安装在铅蓄电池上用于去除硫酸铅薄膜的装置。该装置不使电极板上形成的硫酸铅薄膜剥离脱落、浮游，而能够使其以微粒子状溶解，以此恢复铅蓄电池的性能，延长使用寿命。而且该装置不损害电极，不在外部产生噪音。该装置安装在铅蓄电池上，用于去除该铅蓄电池电极上由于硫酸盐化现象生成的硫酸铅薄膜。装有电压检出器、标准电压发生器、电压比较器、工作、非工作切换器、振荡器、放大器、波形整形电路、负脉冲电流发生器以及通电显示器，通过输出伴随趋肤效应的短脉冲宽度的脉冲电流，集中分解上述薄膜的表层部。脉冲电流的脉冲宽度最好为1μ秒以下。
文档编号H01M10/54GK1617381SQ20031011653
公开日2005年5月18日 申请日期2003年11月14日 优先权日2003年11月14日
发明者佐野隆 申请人:有限会社奥罗拉文化交流社