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铅酸蓄电池是最廉价的二次电池, 单位能量的价格是锂离子电池或氢镍电池的 1/3 左右。此外,铅酸蓄电池的主要成分为铅和铅的化合物,铅含量高达电池总质量的 60%以上,废旧电池的残值较高,回收价格超过新电池的 30%,因此铅酸蓄电池的综合成本更低。
铅酸蓄电池组成简单,再生技术成熟,回收价值高,是最容易实现回收和再生利用的电池。全球再生铅产量已经超过原生铅产量,美国废铅酸蓄电池铅的再利用率已超过 98.5%,我国废铅酸蓄电池的再利用率也达到 90%以上。镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池多为小型电池,且组成复杂,再生成本高,回收难度大,再生产业难以实现市场化运营。目前,前述电池全球的平均回收比例不足 20%,特别是锂离子电池,多数国家尚未实现有效回收和再生。
传统的铅酸蓄电池质量和体积能量密度偏低, 能量密度只有为锂离子电池的1/3 左右,氢镍电池的 1/2 左右,并且体积较大,不适宜在质量轻、体积小的场合使用。未来,铅酸蓄电池能量密度仍有较大的提高空间,尤其是泡沫碳等采用新材料、新技术的铅酸蓄电池。
蓄电池的容量是指它的蓄电能力。它是以充足了电的蓄电池,放电至规定的终止电压的电量。标准YD/T799-2002规定2V、6V、 12V密封蓄电池的额定容量均为标准温度下(25℃)10小时放电率(I=0.1C10A)的容量。该标准明确指出6V、12V蓄电池的容量以10h放电率为基准。但是老的行业惯例并且目前绝大部分厂家为:对于2V电池,是以10小时放电率(I=0.1C10A)来定义容量,而对于6V和12V电池,则以 20小时放电率(I=0.05C20A)的容量。
放电率与容量的关系:蓄电池放出的容量随放电电流的增大而减少。高放电过程是极板表面的有效物质发生强制性的变化,生成的硫酸铅很容易堵塞极板上的小孔,极板深层的有效物质就没有参加化学反应。这样蓄电池的内阻增大,电压下降就快,使电池不能放出全部的容量。
10h放电率放出容量为100%,20h放电率放出容量为105%,而3h放电率放出容量为75%,1h放电率放出容量为52%。放电电流与容量的关系可由下式决定:
Q=Q0(I/I0)n-1
式中Q ――I放电电流时的容量(Ah)
Q0 ――10h放电率时的额定容量(Ah)
I0 ――10h放电率的额定放电电流(A)
I――非10h放电率的放电电流(A)
n――蓄电池放电容量指数,其值为I/I0<3 n=1.313; I/I0≥3, n=1.414
以上意味着以10h放电率定义容量的蓄电池比20h放电率定义容量的电池的容量更足一些。在其它条件相同的条件下,则前者的成本更高些。
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铅酸蓄电池制造是用铅的主要行业,其产业链在原生铅冶炼、蓄电池生产、废旧蓄电池回收、再生铅冶炼存在铅污染风险,但是该产业链全过程的铅污染可以实现有效控制。铅污染防治的技术较为成熟, 国外已有成套有关原生铅和再生铅冶炼的技术和设备可以提供,国内的铅冶炼技术基本成熟,包括铅酸蓄电池制造在内,只要按规范配置先进的环保设备,环保设备正常运行,基本不会造成铅污染事件的发生。在铅酸蓄电池制造领域,先进的清洁化、自动化、机械化生产装备,以及先进的环保技术与装备,得到了广泛的应用,使得铅烟铅尘、水中铅化合物得到有效处理,铅污染得到有效控制。先进生产工艺有:一炉多机板栅铸造工艺、铅锭冷切技术、自动化包片与刷片、内化成工艺等。先进环保工艺有:高效脉冲式铅尘处理器、 多级湿式铅烟处理器、 碱雾喷淋式酸雾处理器、 废水中水回用系统等。过去我国频繁发生的铅污染事件主要是由于相关法规、 政策不够完善和全过程管理不足造成的。主要表现在五个方面:一是冶炼厂之间的无序竞争,特别是小冶炼、非法冶炼厂为了以低价争夺市场,采用土法冶炼的方法,无环保设施或设施运行不正常;甚至也有一些大冶炼厂为了降低成本,存在环保治理不规范的现象,造成原生铅企业污染事件的发生。二是铅酸蓄电池制造业小厂数量众多,其生产装备落后,无法配置齐全和先进的环保设备和卫生防护设施,不利于环境保护和资源利用。三是铅酸蓄电池回收完于无组织回收状态,这是造成铅、酸污染的重要环节。四是废旧蓄电池大量流向小型再生铅厂,因环节管理失控,造成经常性环境污染事件的发生。五是动力铅酸蓄电池存在镉污染风险。
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