鉛酸蓄電池是工業(yè)化最早的二次電池,自1859年發(fā)明至今已經(jīng)有150多年的歷史,但是該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然方興未艾。
鉛酸蓄電池是化學電池中市場份額最大、使用范圍最廣的電池,特別是在起動和大型儲能等應用領域,在較長時間尚難以被其他新型電池替代。鉛酸蓄電池價格較低,具有技術成熟、高低溫性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、安全性高、資源再利用性好等比較優(yōu)勢,市場競爭優(yōu)勢明顯。
相對于其他電池金屬材料,鉛資源比較豐富,鉛儲量和再生鉛保證鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的年限相對較長,鉛酸蓄電池大量應用,較長時間內(nèi)不會造成鉛資源短缺。鉛酸蓄電池不足之處在于:能量密度偏低、循環(huán)壽命偏短,主要原材料鉛是一類有毒物質(zhì),電池生產(chǎn)和再生鉛加工過程中存在鉛污染風險,管理不善可能會對環(huán)境和人體健康造成危害。
隨著新技術的突破和新結構的應用,鉛碳電池、雙極性電池、非鉛板柵電池等先進鉛酸蓄電池的不斷問世,改變了質(zhì)量能量比偏低、循環(huán)壽命較短等不足,并且隨著法規(guī)制度的逐步健全和管理水平的提升,鉛污染的風險也可防可控。為鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。在未來,鉛酸蓄電池仍將在備用電源、儲能、起動、動力等應用領域發(fā)揮重要的作用。
鉛酸蓄電池的比較優(yōu)勢和不足
(1)鉛酸蓄電池的比較優(yōu)勢
①性能比較優(yōu)勢
目前,大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的二次電池主要有鉛酸蓄電池、鎘鎳電池、氫鎳電池和鋰離子電池。鎘鎳電池含有劇毒元素鎘,已逐步被其他電池所替代。目前,市場上應用最廣泛的電池為鉛酸蓄電池、鋰離子電池和氫鎳電池。
相較于其他二次電池,鉛酸蓄電池主要有以下性能比較優(yōu)勢:
A、實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的時間最長、技術最成熟的電池,性能穩(wěn)定、可靠,適用性好;
B、采用稀硫酸作電解液,無可燃性,電池采用常壓或低壓設計,安全性好;
C、工作電壓較高、工作溫度范圍較寬,適用于混合電動車(HEV)等高倍率放電應用;
D、能浮充電使用,淺充淺放電性能優(yōu)異,適用于不間斷電源(UPS)、新能源儲能、電網(wǎng)削峰填谷等領域;
E、大容量電池技術成熟,能制成數(shù)千安時的電池,為大規(guī)模儲能提供了便利。
②成本比較優(yōu)勢
鉛酸蓄電池是最廉價的二次電池,單位能量的價格是鋰離子電池或氫鎳電池的1/3左右。此外,鉛酸蓄電池的主要成分為鉛和鉛的化合物,鉛含量高達電池總質(zhì)量的60%以上,廢舊電池的殘值較高,回收價格超過新電池的30%,因此鉛酸蓄電池的綜合成本更低。
③再生利用比較優(yōu)勢
鉛酸蓄電池組成簡單,再生技術成熟,回收價值高,是最容易實現(xiàn)回收和再生利用的電池。全球再生鉛產(chǎn)量已經(jīng)超過原生鉛產(chǎn)量,美國廢鉛酸蓄電池鉛的再利用率已超過98.5%,我國廢鉛酸蓄電池的再利用率也達到90%以上。鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池多為小型電池,且組成復雜,再生成本高,回收難度大,再生產(chǎn)業(yè)難以實現(xiàn)市場化運營。目前,前述電池全球的平均回收比例不足20%,特別是鋰離子電池,多數(shù)國家尚未實現(xiàn)有效回收和再生。
(2)鉛酸蓄電池的不足
①能量密度偏低
傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池質(zhì)量和體積能量密度偏低,能量密度只有為鋰離子電池的1/3左右,氫鎳電池的1/2左右,并且體積較大,不適宜在質(zhì)量輕、體積小的場合使用。未來,鉛酸蓄電池能量密度仍有較大的提高空間,尤其是泡沫碳等采用新材料、新技術的鉛酸蓄電池。
鉛酸蓄電池的比較優(yōu)勢和不足
②循環(huán)壽命偏短
傳統(tǒng)鉛酸蓄電池循環(huán)壽命較短,理論循環(huán)次數(shù)為鋰離子電池1/3左右。鉛酸蓄電池的循環(huán)壽命提高的空間仍然比較大,特別是新材料、新結構和新技術的鉛酸蓄電池,如雙極性鉛酸蓄電池、鉛碳電池等。
③產(chǎn)業(yè)鏈存在鉛污染風險
鉛是鉛酸蓄電池的主要原材料,鉛占電池質(zhì)量的60%以上,全球鉛酸蓄電池的用鉛量占總用鉛量的80%以上。鉛為重金屬,鉛酸蓄電池制造產(chǎn)業(yè)鏈(包括原生鉛冶煉、電池制造、電池回收、再生鉛冶煉)存在較高的鉛污染風險,管理不善會對環(huán)境造成污染和對人體健康產(chǎn)生危害。
4、鉛酸蓄電池與環(huán)保quan
鉛酸蓄電池制造是用鉛的主要行業(yè),其產(chǎn)業(yè)鏈在原生鉛冶煉、蓄電池生產(chǎn)、廢舊蓄電池回收、再生鉛冶煉存在鉛污染風險,但是該產(chǎn)業(yè)鏈全過程的鉛污染可以實現(xiàn)有效控制。鉛污染防治的技術較為成熟,國外已有成套有關原生鉛和再生鉛冶煉的技術和設備可以提供,國內(nèi)的鉛冶煉技術基本成熟,包括鉛酸蓄電池制造在內(nèi),只要按規(guī)范配置先進的環(huán)保設備,環(huán)保設備正常運行,基本不會造成鉛污染事件的發(fā)生。在鉛酸蓄電池制造領域,先進的清潔化、自動化、機械化生產(chǎn)裝備,以及先進的環(huán)保技術與裝備,得到了廣泛的應用,使得鉛煙鉛塵、水中鉛化合物得到有效處理,鉛污染得到有效控制。
先進生產(chǎn)工藝有:一爐多機板柵鑄造工藝、鉛錠冷切技術、自動化包片與刷片、內(nèi)化成工藝等。先進環(huán)保工藝有:高效脈沖式鉛塵處理器、多級濕式鉛煙處理器、堿霧噴淋式酸霧處理器、廢水中水回用系統(tǒng)等。過去我國頻繁發(fā)生的鉛污染事件主要是由于相關法規(guī)、政策不夠完善和全過程管理不足造成的。
主要表現(xiàn)在五個方面:
一是冶煉廠之間的無序競爭,特別是小冶煉、非法冶煉廠為了以低價爭奪市場,采用土法冶煉的方法,無環(huán)保設施或設施運行不正常;甚至也有一些大冶煉廠為了降低成本,存在環(huán)保治理不規(guī)范的現(xiàn)象,造成原生鉛企業(yè)污染事件的發(fā)生。
二是鉛酸蓄電池制造業(yè)小廠數(shù)量眾多,其生產(chǎn)裝備落后,無法配置齊全和先進的環(huán)保設備和衛(wèi)生防護設施,不利于環(huán)境保護和資源利用。
三是鉛酸蓄電池回收完全 處于無組織回收狀態(tài),這是造成鉛、酸污染的重要環(huán)節(jié)。
四是廢舊蓄電池大量流向小型再生鉛廠,因環(huán)節(jié)管理失控,造成經(jīng)常性環(huán)境污染事件的發(fā)生。
五是動力鉛酸蓄電池存在鎘污染風險。
美國也是全球鉛酸蓄電池生產(chǎn)大國之一,年用鉛200多萬噸,由于法規(guī)健全、控制鉛污染的措施得力,實現(xiàn)了鉛使用的閉路循環(huán),從原生鉛冶煉、電池制造、再生鉛冶煉實施“從生到死”的跟蹤,生產(chǎn)者、運輸者、運營者、產(chǎn)品擁有者以及各級政府“共同各自承擔責任”,使鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)鏈的鉛污染得到了有效控制。
近年來,隨著國內(nèi)相關法規(guī)和行業(yè)政策規(guī)范的逐步頒布和嚴格執(zhí)行,鉛酸蓄電池企業(yè)環(huán)保意識的逐漸增強,污染治理技術的不斷進步,行業(yè)主要企業(yè)的鉛污染也已得到有效防治。特別是經(jīng)過國家工 信部、環(huán)保部組織進行的行業(yè)準入核查、行業(yè)規(guī)范條件核查、行業(yè)環(huán)保核查,行業(yè)企業(yè)環(huán)保狀況得到顯著的改善。與其它的有害金屬相比,鉛污染可控可防,鉛中毒也可治,一定程度的鉛中毒或血鉛超標是可以逆轉的,可以通過食療、藥物調(diào)節(jié)等得到恢復。
轉載:鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點分析 (cnmn.com.cn)
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