蓄电池修复行业

原创 2020-02-29 23:42  阅读

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  中国是世界上蓄电池的生产和使用大国,蓄电池用量之大、用途范围之广,实属惊人。2007年蓄电池全年产量近3亿只,全年销售额达一百一十亿元人民币。蓄电池行业作为我国重要支柱产业之一,大到国防、能源、铁路、航空、港口、舰艇、通讯、金融、IT、电子、电力、电信等重要领域,小到与百姓生活息息相关的电动车、摩托车、汽车、轮船……成为社会发展、百姓生活中必不可少的能量供给工具,其每年耗费蓄电池的数量高达数亿只,耗费上百亿元人民币。

  近几年,随着人们生活水平的不断提高,电动自行车、电动助力车、电动摩托车的兴起,汽车的市场保有量的不断提高,电动车行业产业链已显示出朝阳产业的旺盛生命力与活力。据权威部门资料显示:

  电动车行业:2007年,中国电动车行业产销量达960万辆。2008年将突破1千200万辆以上,增幅在70%以上。随着电动助力车和电动自行车的大力发展,预计到2012年中国轻型电动车的年产销量将达到3千万辆(需要配套的蓄电池至少700万只),市场拥有量将突破8千万辆以上。而且随着中国城乡路建、路况的日益完善,经济实用的电动自行车代替传统自行车已是一个不可逆转的市场需求趋势。

  汽车行业:2007年中国汽车产销量双双突破520万辆,其中个人轿车新增87万余辆,全国个人轿车拥有总量近1千3百万辆。预计2012年,中国乘用车需求量将增长至720万辆,汽车总需求量将达到1千2百万辆以上,如此核算,配套的汽车用蓄电池至少9千万只(12V/64AH/只)。而且随着中国经济的迅猛发展,安全环保的电动车代替汽油燃料车,已是一个不容再争辩的国家产业导向。

  UPS(后备电源):年销售量超过1千万台,年销售额超过25亿元人民币,蓄电池作为核心部件,年需求量294.6万kw·h(其中,金融占30%,电信占28.62%,政府6.15%,邮政5.21%,家庭3.25%,税务2.9%,交通2.14%,其它17.91%)。

  电动车在中国这样一个中低收入阶层占大多数的发展中国家,有国家法律、法规的保证,有各地政府的逐步开放与支持,预计在中国未来近4亿的电动车潜在消费者将完全成为现实消费者,中国年产电动车将由1千550万辆增加到4千万辆以上,国内年市场空间在700亿元左右。这个市场目标到达过程即是原自行车更替为电动车的过程,这个更替过程,中国城市的更替周期约15年,中国的农村的更替周期约25年。

  众所周知,铅酸蓄电池的工作原理为“双硫酸盐化理论”,其结构部件主要为正极板(PbO2)、负极板(铅钙或铅锑等重金属铅合金)、板栅(金属合金)等,铅酸蓄电池在放电时会形成PbO2结晶体,充电时PbO4中铅离子被还原为金属铅。在正常使用下随着使用时间的增加,电池经过多次充、放电,极板上将在硫酸铅的溶解、重结晶作用下,在电池正、负极板上会逐渐形成一种粗大而坚硬、难于接受充电的硫酸铅PbO4结晶体,这种现象称为“不可逆硫酸盐化”,简称“硫化”。

  在极板上由于重结晶作用形成了粗大的硫酸铅结晶,这种结晶导电性差、体积大、会堵塞极板的微孔,妨碍电解液的渗透作用,使蓄电池内阻增大、容量下降,在充电时不易还原成为不可逆硫酸铅,使极板中参加电化学反应的活性物质减少,致使电池无法达到设计的寿命而过早失效,以至报废。所以,电池硫化是铅酸蓄电池电瓶的使用寿命短,过早失效的主要原因。最常见的电池使用或维护不当而导致电池硫酸盐化的现象为:

  长期存放:超过3个月就形成明显的硫化,如果贮存期超过6个月,电池容量可能下降到70%,如果贮存期到1年,电池基本就报废了。

  过量使用:在实际使用中,因长时间使用,又未能及时充电,一般在12小时以内就会出现明显的硫化。

  充电不足:在给电池充电过程中,由于充电时间过短或充电器故障造成充电不足,长期处于未饱和状态。

  2003年,国家环保总局、发改委、建设部、科技部、商务部联合发布了《废旧电池污染防治技术政策》,该政策明确阐述了对于报废的铅酸电池应该如何处理并防止污染:“鼓励开展废旧电池资源再利用的科学技术研究,开发经济、高效的废旧电池资源修复工艺,提高废旧电池的资源再生利用率”。在全国第四次环境保护工作会议上,国家还提出“坚持污染防治与生态保护并举”的方针政策。2008年8月29日由中华人民共和国第十一届全国人民代表大会常务委员会第四次会议通过的《中华人民共和国循环经济促进法》将于2009年1月1日起正式施行。

  蓄电池虽然关系着人类的发展以及百姓生活的方方面面,但在给人类生活带来方便的同时,也严重的威胁着人类的健康发展。现行各类铅酸蓄电池产品,无论是国产的还是进口的,设计使用寿命一般都在10年左右,但通常在1-2年内就易产生充电困难、容量降低等现象,甚至过早失效报废。而铅酸蓄电池劣化的主要原因就是电极板上覆盖的硫酸铅沉积物堆积造成电路阻塞而必须更换,这一直是困扰大家的世界性难题。

  据统计,中国每年报废的各类蓄电池高达五千多万只,且年增长率达30%以上。2007年,中国国内报废的铅酸电池达1亿3千多万只,一般的中小城市即达数万只以上,大中型城市则达几十万乃至数百万只。因报废后的电池未能及时得到妥善处理,被任意倒置、遗弃,产生大量硫酸、废铅,直接污染了大片土壤和水源,直接危害了人体的健康。这不仅耗费了大量的资金和资源,而且严重的污染了生态环境。国家规定各地废旧电池不得外运,只能自行消化处理。因此,铅酸蓄电池的日常保养和维护、废旧电池的回收再利用,已成为各级政府及各事业单位的关注热点。

  在全球关注环保问题的今天,废旧电池所带来的污染已成为人类最危险的固体废弃物之一。因此,世界各国纷纷采取有效措施,抑制电池带给人类的“二次污染”在美国和一些欧洲发达国家,仅铅酸蓄电池的日常保养和维护及废旧电池的复原处理和回收再利用的从业人员即达数十万人之众,年创效益达千亿美元之巨。在日本,铅酸蓄电池的从业人员亦达10余万人,年创效益达数百亿美元。

  中国政府也高度重视抑制废旧电池带给国人的“二次污染”。除2003年发布了《废旧电池污染防治技术政策》外,2008年8月29日又颁布了《中华人民共和国循环经济促进法》。种种措施可表明,中国政府对环境污染控制的坚定信念和决心。“铅酸蓄电池修复技术”不仅符合国家最新政策,具有良好的产业前景,而且也必将得到国家有力的政策保障。而投资“废旧电池修复”既能有效减轻电池的环境污染问题,节约能源,申博真人网,保护环境,又可产生巨大的经济效益和社会效益。

  美国哥伦比亚Batelle机构提出:“信息技术、化学电源、生物技术”将是今后20年最大的产品市场,具有最广阔的发展前景。而化学电源的代表产品主要是蓄电池,蓄电池之所以会占据未来市场的重要产品地位,其主要原因为不可再生能源日渐枯竭,而风能、太阳能等新能源的储备均严重依赖蓄电池并存。

  铅酸电池在强放电、大容量、使用安全性方面的优势是其它各类电池难以替代的,在中小容量电池方面仅仅由于性价比原因也同样难以竞争。其它电池分享市场主要在超小型容量领域。由于环保指标的提升,铅蓄电池的技术指标要求越来越高,密封型电池日渐成为主流

  电动机械、电动汽车、电动摩托车、电动代步车、电动割草车、电动自行车的兴起,以电池作为动力的移动型产品越来越多,要求也越来越高,各国均在电池分类中出现了“动力电池”的特殊需求,用于区别以往工业用牵引电池。新型动力电池要求均为便于移动、密封型、免维护,大电流放电能力强,重量比能量要求高,预测近年动力电池有成倍增长的需求,而该中小型动力电池的主角仍然为经改良后的铅酸蓄电池。

  一节普通的5号电池烂在地里,能使1平方米的土壤永久失去利用价值。一粒小小的纽扣电池,足可使600吨水受到严重污染,相当于一个人一生的饮水量……因此,电池是全球公认的最危险的固体废弃物之一,处理废旧电池所带来的污染,已成为一个世界性的难题。

  水疗修复在电池中加水稀释电解液,以提高硫酸铅的溶解度,在液温30℃-40℃范围内进行充电。对于轻微硫化的电池有作用,用于日常电池的维护。若电池电解液密度过高,则充电时只进行水分解,活性物质难以恢复。所以,此方法只实用于硫化不太严重时的维护,不能全面恢复电池的使用性能。

  强酸修复:靠改变酸液浓度、手工操作、污染严重、修复效果甚微。这种修复方法会使蓄电池容量迅速上升,但确让电池容量维持时间很短。而且其最大的缺点还在于液体电解质易腐蚀,冲刷极板,导致极板的早期损坏,易造成蓄电池的内部短路,加快了蓄电池的报废。

  大电流修复:采用专门的设备,对电池进行消除硫化处理(即所谓的超声波)。其原理是采用大电流、高电压充电,强行击碎部分硫酸结晶体。但实验中发现,这种消除硫化只可以获得暂时的效果,但稳定性很差,容量几天就下降了。由于其输出的电压过大,具有危险性,容易使电池产生大量的热量,加重失水,对电池极板有极大损害性,所以已逐渐退出市场。

  添加活性剂:小铜匠纳米碳溶胶电池活化剂:纳米碳溶胶是纳米碳材料的一种类型。纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。在电场的作用下,活化剂的活性成份能固化极板;崩解不可逆硫酸盐结晶;均匀地吸附在极板表面形成保护膜,防止极板活性物质脱落和极板硫化、极化、铅枝晶化的形成;激活电池的活性物质;降低电池内阻,增进电池电化学反应。此类修复液对电池的修复效果较好,修复后的电池能用12个月以上。

  高频脉冲:采用大电流、高电压、高频率的单一脉冲进行修复,不安全、易发热、膨胀、脱粉、只能修复硫化轻微的蓄电池、存在纹波干扰、无法修复免维护蓄电池。修复后蓄电池容量仅能恢复到原容量的40%左右。修复后蓄电池容量不稳定,下降快,修复后对蓄电池极板损害严重,电池使用寿命短。

  低频脉冲:和高频脉冲相似,采用脉冲波使硫酸铅结晶体重新转化为晶体细小、电化学性高的可逆硫酸铅,使其能正常参与充放电的化学反应,修复率约为70%左右,对电池损伤较小,比高频脉冲效果好。但因其修复时间更长,效率较低,对严重“硫化”的蓄电池作用不太明显,使用厂家不多。

  负脉冲修复:此方法应用至今已有30多年历史,其原理是在充电过程中加入负脉冲,对减低电池温升有作用,但对硫化的修复效果不明显,其修复率仅为20%左右。

  微粒数字程控修复:微粒数字程控蓄电池修复系统,就是采用模糊数学控制理论,通过测定电池状态,在充、放电的同时不断发出正负变频微粒波。与电池中的硫酸铅结晶体发生共振,从而达到彻底去除硫酸铅结晶体,并可阻止硫酸铅晶体再生的目的。微粒数字程控蓄电池修复系统,完全模拟蓄电池自身的充放电特性导出的多级充放电算法。模拟的结果完全再现了每块蓄电池的自身充放电的特征,迅速降低电池内阻、遏制自放电,充分释放并激活原活性物质,使其具备更强的电化学能力,彻底消除电池硫化,使电池恢复到原容量的95%以上,从而达到延长电池实际使用寿命的3~5倍。

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