1. 充放電原理

鉛蓄電池の充放電原理、図と化学式

鉛蓄電池は放電時にPbSO4が生成されます。ここで電流を投じると、正極はPbO2に、負極はPbに戻す(起電力を持たせる)ことが可能です。これが鉛蓄電池の充放電原理です。

2. 鉛蓄電池の劣化

期待寿命と実際の寿命の概念図

放電で生成された硫酸鉛(PbSO4)は、充電によって酸化鉛、鉛、硫酸として正極、負極、電解液に戻りますから、理想的には恒久的な充放電繰返しが可能なはずです。しかしながら、実際には、正極の活物質の軟化、格子腐食や負極のサルフェーション、電解液の水分減少や成層化などにより劣化が進み、十分な充放電を行うことができなくなります[1]。

3. サルフェーション

サルフェーションが析出した写真

鉛蓄電池の劣化原因の80%はサルフェーションにあると言われています[2]。充放電の繰り返し、深い放電又は放置によって電極表面に硫酸鉛の硬い結晶が析出されやすくなります。この硬い結晶がサルフェーション(白色硫酸化)です[3]。サルフェーションは、電気を通さず抵抗となり、また、溶解度が低いため一度析出すると充放電のサイクルに戻ることができません。

4. サルフェーション除去

サルフェーション除去のイメージ

つまり、何等かの方法でサルフェーションを除去することができれば、劣化した鉛蓄電池の機能を回復させ、場合によってはほぼ新品状態にまで近づけることができるのです。

参考文献

[1] 越智, 「電気二重層キャパシタを用いた電力平準化装置の実用化に関する研究」, 三重大学 2007

[2] 水元, 「鉛蓄電池の超寿命化に関する研究」, 富山高等専門学校

[3] 小川, 「自動車用鉛バッテリの電気特性 」, 芝浦工業大学2010

1. 内部抵抗の増加

サルフェーションによる劣化(内部抵抗増加)のイメージ

前述したように、充放電の繰り返し等により電極にサルフェーションが析出してきます。サルフェーションは不導体なので電池の内部抵抗が大きくなります。すなわち、サルフェーションを除去しなければ、内部抵抗が増えたための電力損、発熱も上昇し、さらに内部抵抗の増加・劣化拡大に至るのです。

2. 電力ロスと劣化の加速

劣化(内部抵抗増加)による発熱、電力ロスのイメージ

充電、放電に係る電池の電力損失の大半は発熱に変わります。温度上昇はそれ単独でも電池劣化の原因になります。電力をロスして、しかも電池をも劣化させるのです。充放電繰り返しによる劣化、熱による劣化、電力ロス。あらゆる意味での負のループは、サルフェーション除去する等しなければ、拡大方向に回り続けます。

電極に微小パルスを与えたサルフェーション分解イメージ

瞬速BRによる性能回復原理

 瞬速BRは、電極にパルスを与えることでサルフェーションを除去する技術の1つです。従来から(充電時の)パルス充電方式や常時パルスを与える方法などがありました。ただ、強いパルス・機械的衝撃を与える方法では、一時的に機能回復が見込めても、電極そのものが破損する等、必ずしも良好な機能回復に至らないケースも多々ありました。

 これらに比べ、瞬速BRのパルスは、電極表面のサルフェーション溶解・分解に最適化された微小パルスです。この最適化微小パルスによって、電極に損傷を与えずサルフェーションを除去し、電解液濃度をも回復させ、以って鉛蓄電池の性能が回復に至るのです。

他のパルス式延命技術との比較図

他社との比較(効き目が早く、小電力)

 高周波・微小パルスを与える方法の中でも、瞬速BRは際立った特徴を誇ります。他社パルス方式と比べ、上図のとおり、装着してから電池性能が回復するまでの期間が短く、かつ、消費する電力も極めて小さいのです。

 性能劣化しつつある鉛蓄電池を機能回復させる以上、少しでも早い回復効果を期待したいものです。瞬速BRでは、他社技術では効果発生まで2ヶ月かかるところ、1週間で効果を見せるなど、効果の即効性が際立ちます。さらに、常時パルス型には必須の低消費電力も実現。蓄電池から電力を得つつ(外部電力不要)、電池容量の低下も防いでいます。

BR装着5日後の効果事例

サルフェーション析出状態と除去後の比較写真

BR装着による内部抵抗、電池電圧の変化

微小パルスによる性能回復、延命の事例

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