【正文】 寸內(nèi)能夠裝下更多的極板 ,使蓄電池能夠提供很大的電流。此外 ,圓形是一種理想的形狀 ,使電池之間有足夠空間供熱管理用。雙極性蓄電池具有以下優(yōu)點 ,為混合動力提 供了極好的潛力 [7].（如圖 ） 1)在雙極性結(jié)構(gòu)中 ,由于電流垂直于表面 雙極性極板的一側(cè)傳導(dǎo)到另一側(cè) ,所以原理上 無 需具有金屬板柵。矩形和螺旋卷繞式兩種極板的幾何 形狀被認為都適合汽車應(yīng)用。一般在使用 3~7年后就得更換一次 SLI 蓄電池 ,然而 ,由于它們的成本很低 ,所以將會繼續(xù)用作電荷 (Ah)轉(zhuǎn)換量非臨界的汽車的主要儲能系統(tǒng)。這種效應(yīng)會減損蓄電池的性能和壽命。這需要蓄電池能夠經(jīng)受住延長的 PSOC操作和額外的能量流量 ,及那些類似對輕度混合動力電動車用蓄電池要求的要求。一般要求富液式 SLI 蓄電池在其使用壽命終止之前得經(jīng)得起累積 Ah 轉(zhuǎn)換量等于標稱容量 150倍的淺循環(huán)。把蓄電池移到溫度較低的位置將使額外費用大幅增 加 。未來車輛電力系統(tǒng)的耗電裝置越來越多 ,需要蓄電池的功率也越來越大。人 們期望鉛酸蓄電池技術(shù)繼續(xù)在這種應(yīng)用中起主要作用。另一家工廠則是直接從電池中提取鐵元素，并將氧化錳、氧化鋅、氧化銅和氧化鎳等金屬混合物作為金屬廢料直接出售。 VRLA 電池 近年來 ,基于 CO2排放量的增加 ,導(dǎo)致氣候變暖源油價格居高不下及能源緊俏等日本早在 20xx年依據(jù)現(xiàn)狀開始構(gòu)建長期的能源戰(zhàn)略 ,并起草了國家新能源戰(zhàn)略規(guī)劃到 2030年的目標是在原有的基礎(chǔ)上再改善 30%的燃油效率目前運輸部門對石油的依賴度為 100%,但 2030年的目標是削減到 80%。該電池組輸出功率為 1kV 時 ,電池放電電流密度為308mA/cm2,平 均電 壓為 ,輸 出功 率為 時 ,放電 電流 達到480mA/cm2,電池平均電壓達 。氫的安全儲存、供給以及富氫燃料的轉(zhuǎn)化。不使用腐蝕性電解液 ,安全可靠 。早在 60年代初 ,美國航空航天局曾 7次成 功地將 PEMFC 用于雙子座飛船。 ONSI 公司 1995年推出的 PC25C 型 PAFC 裝置的制造成本為 3000$/kW,而后推出的PC25D 型的成本降至 1500$/kW,體積減小 1/4,重量僅為 14t。熱 電聯(lián)供時 ,總效率為 71%85%。 SOFC 的主要問題是固體氧化物電解質(zhì)所用的陶瓷材料脆性大 ,目前仍很難制造出大面積的固體電解質(zhì)膜 ,這嚴重制約了建造大功率 SOFC。但 MCFC 在高溫下長期工作時電解質(zhì)損失造成的電池失效、隔板腐蝕對電池壽命的影響 ,以及鎳電極緩慢溶解所造成的性能下降都是有待解決的課題。年代初開展堿性石 60棉膜型燃料電池的研究 ,1968年承擔(dān)航天用堿性石棉膜型燃料電池 的研制。關(guān)鍵詞 :燃料電池 。 未來幾年，世界電池產(chǎn)業(yè)將會呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：一是在技術(shù)的推動和市場拉動下，世界電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模將繼續(xù)保持快速增長的態(tài)勢。但中國生產(chǎn)的太陽能電池 90%以上是出口的，主要是用于太陽能發(fā)電站及光伏建筑一體化，國內(nèi)市場還處于試驗階段，但市場前景很值得期待。其中聚合物鋰離子電池在安全性、體積、質(zhì)量、容量和放電性能方面均優(yōu)于液態(tài)鋰離子電池，更適合用作微型電器的電源，應(yīng)用范圍更廣。但由于國內(nèi)環(huán)保也在日益重視，國家對鎳鎘電池生產(chǎn)有很大限制，出口退稅也全部取消，市場萎縮很快，其前景不容樂觀。 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 電池中發(fā)生可逆反應(yīng)，因此電池可以重新充電。下面就幾種重要的電池作一簡要介紹，以便對整個電池產(chǎn)業(yè)有個感性認識。主要有鋅錳和堿性鋅錳兩大系列，還有少量的鋅銀、鋰電池等品種。 通常鎳鎘蓄電池的內(nèi)阻可用下式計算： 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 在正常使用的條件下，鎳鎘電池的容量效率 ηAh 為 67%75%，電能效率ηWh 為 55%~65%，循環(huán)壽命約為 20xx次。 電解液中的有害雜質(zhì)越多，蓄電池的容量越小。 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 放電電流直接影響放電終止電壓。從電池反應(yīng)來看，充電過程中生成水分子，放電過程中消耗水分子，因此充、放電過程中電解液濃度變化很小，不能用密度計檢測充放電程度。 （ 2）正極反應(yīng) 正極板上的活性物質(zhì)是氫氧化鎳（ NiOOH）晶體。 鎳鎘蓄電池的正極材料為氫氧化亞鎳和石墨粉的混合物，負極材料為海綿狀鎘粉和氧化鎘粉，電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 、鉛酸蓄電池充電過程的電化反應(yīng) 充電時，應(yīng)在外接一直流電源（充電極或整流器），使正、負極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來。 可見，在未接通外電路時（電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負極板上多余電子，如右圖所示，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。故而基于這一想法出 發(fā)，提出“廢舊蓄電池再生研究”這一論文，并根據(jù)這些提出設(shè)計方案以及 對其進行分析。發(fā)展趨勢 ?，F(xiàn)狀 ?？紤]到汽車蓄電池在汽車中占據(jù)重要部分，但又由于汽車蓄電池 在使用后會變成環(huán)境的重要污染者，而導(dǎo)致環(huán)境破壞。 鉛酸蓄電池充電后，負極板是鉛（ Pb），與電解液中的硫酸（ H2SO4）發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離 子（ Pb2），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負極板上留下多余的兩個電子（ 2e）。放電時 H2SO4 濃度不斷下降，正負極上的硫酸鉛（ PbSO4）增加，電池內(nèi)阻增大（硫酸鉛不導(dǎo)電），電解液濃度下降，電池電動勢降低。實際工作中，可以根據(jù)電解液比重的變化來判斷鉛酸蓄電池的充電程度。 （ 1）負極反應(yīng) 負極上的鎘失去兩個電子后變成二價鎘離子 Cd2+， 然后立即與溶液中的兩個氫氧根離子 OH結(jié)合生成氫氧化鎘 Cd(OH)2，沉積到負極板上。 氫摒化鈉或氫氧化鉀并不直接參與反應(yīng)，只起導(dǎo)電作用。t(Ah) 鎳鎘蓄電池容量與下列因素有關(guān)： ① 活性物質(zhì)的數(shù)量； ② 放電率； ③ 電解液。這是因為隨著電解液溫度升高，極板活性物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)也逐步改善。 18℃ 時氫氧化鉀溶液和氫氧化鈉溶液的電阻系數(shù)最小。 常用的蓄電池有鉛酸蓄電池 ,鎘鎳蓄電池 ,鐵鎳蓄電池 ,金屬氧化物蓄電池 ,鋅銀蓄電池 ,鋅鎳蓄電池 ,氫鎳蓄電池 ,鋰離子蓄電池等 民用干電池是目前使用量最大、也是最分散的電池產(chǎn)品，國內(nèi)年消費 80 億只。目前，世界電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了各種電池共存的局面，各類電池的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r各不相同。鎳鎘電池的優(yōu)點是結(jié)實、價格便宜。但由于國內(nèi)環(huán)保也在日益重視，轉(zhuǎn)移到國外，我國已經(jīng)成為世界鎳鎘電池的主要生產(chǎn)基地。鋰離子電池：整個鋰離子電池產(chǎn) 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 業(yè)發(fā)展很快，自 1991年商業(yè)化以來，不斷蠶食鎳鎘電池和鎳氫電池的市場。 世界太陽能電池生產(chǎn)主要集中在中國、日本、德國和美國四個國家，中國成為增長最快的地區(qū)。目前已形成了一個龐大的企業(yè)和研 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 究群，如日本豐田和三菱、美國 GM 和 FORD、德國 BENZ 等汽車制造企業(yè)，再如加拿大巴拉德燃料電池公司、美國 BLACKPOWER、 UNITEDFUELCELL 等燃料電池公司、德國氫能與太陽能研究所等。對燃料電池的應(yīng) 用前景進行探討 ,并對我國的燃料電池研究提出了一些建議。中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所 1958年就開始研究培根型燃料電池。另外 ,燃料轉(zhuǎn)換效率高 ,余熱利用效率也較 高。SOFC 可以與燃氣輪機相結(jié)合 ,即用燃料電池的動力代替燃氣輪機的燃燒段 ,總效率可望達到 60%70%。磷酸燃料電池的特點如下 : (1)發(fā)電效率在 35%43%之間 ,大容量電站效率較高些。 (7)降低造價與技術(shù)的改進、標準化和大規(guī)模生產(chǎn)分不開。但在歷史上 ,PEMFC 實際上是最先得到應(yīng)用的燃料電池?？墒覝叵驴焖倨饎油度脒\行 。電池組內(nèi)平衡與熱平衡 :對于高電流密度 PEMFC 電池組 ,是實現(xiàn)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵 。該所利用多年 AFC 研究的技術(shù)積累 ,在研究了 Pt/C 電催化劑與電極制備工藝 ,膜電極三合一組件制備和其間水分布與傳遞 ,在電池組內(nèi)增濕、密封與組裝工藝基礎(chǔ)上 ,于 1998年組裝了kW 級 PEMFC 電池組。 因 此 ,開發(fā)研制高性能長壽命的閥控式鉛蓄電池事在必行日乍尺 ,里簫電池卜戶企業(yè)聯(lián)臺共同斤發(fā)研制出不同類型的環(huán)保丁旦汽車用鉛爵電池 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 20xx年度中國電源產(chǎn)業(yè)進 入 了一個快速發(fā)展時期 ,電源產(chǎn)品朝著高頻化 高能量密度高功率高可靠性高智能化和清潔生產(chǎn)等方向發(fā)展特別是十二五期間要加大力度發(fā)展新興產(chǎn)業(yè) ,其中新能源汽車穩(wěn)占一個席位 ,這將預(yù)示著鉛蓄電池作為新能源產(chǎn)業(yè)中的主力軍有著無可厚非的發(fā)展前景但是 ,在十二五期間 ,中國的鉛蓄電池行業(yè)必須攻 克制約行業(yè)發(fā)展的幾大難題 ,走轉(zhuǎn)型升級之路 ,未來才有發(fā)展的空間 。該工廠一年可加工 20xx噸廢電池，可獲得 780噸錳鐵合金， 400噸鋅合金及 3噸汞。因此 ,對汽車用蓄電池的要求也將顯著提高 ,例如有關(guān)可靠性、淺循環(huán)壽命、充電接受和在部分充電狀態(tài)下高倍率放電 (HRPSOC)運行的要求。傳統(tǒng)的汽車蓄電池是 SLI 蓄電池 ,它具有起動 (S)、照明 (L)和點火 (I)三項基本功能。迄今為止 ,AGM 蓄電池的一個主要缺點就是它們的耐熱能力不如今天的富液式蓄電池。因此 ,有些汽車制造商已經(jīng)將一些有助于淺循環(huán)壽命的要求納入其標準蓄電池的規(guī)范中。視車輛的傳動系和駕駛條件而定 ,燃耗和 CO2排放物能夠降低 %～ 4%。因此在這樣的 “HRPSOC” 條件下 ,對于 VRLA蓄電池的極板 — — 特別是負極板 — — 有遭受 硬 硫酸鉛積累的傾向。 傳統(tǒng)的起動 照明 點火 (SLI)用液體電解質(zhì)蓄電池是一種以成熟技術(shù)為基礎(chǔ)的商品 ,其零部件成本很低 ,約為 S35/kWh 或 S4/kW。吸附性玻纖 (AGM)隔板使用了一種可浸潤在電解液中的玻璃纖維。 近年來 ,人們應(yīng)車輛系統(tǒng)改進的要求 ,努設(shè)計和開發(fā)出很多新型蓄電池 ,一方面是使用進的蓄電池材料 ,例如薄金屬膜蓄電池、納米鉛酸蓄電池、石墨泡沫鉛酸蓄電池 ,另一方面改進蓄電池的結(jié)構(gòu) ,其中有多極耳矩形蓄電池雙極性蓄電池、準雙極性蓄電池、雙極耳螺旋繞式閥控鉛酸 (VRLA)蓄電池、薄極板純鉛 /錫術(shù) (TPPL)VRLA 蓄電池。螺旋卷繞式設(shè)計能夠很好地保持對正極活物質(zhì)的壓縮。此外 ,還有很好的深放電恢復(fù)能力、快速充電能力和耐振動能力。在發(fā)動機充電和常速行駛期間 ,控制器將主要調(diào)整進出電池 組的功率和能量。改善鉛酸電池壽命的傳統(tǒng)方法是把電池組與超級電容器并聯(lián)地連接在一起。這種電池技術(shù)使用了一種三維高表面積泡沫材料。 4)雙極性設(shè)計提供了一種可能性 ,具有比單極性設(shè)計高得多的堆積壓力。這項技術(shù)的研發(fā)最初集中在 42V 輕度混合動力車上 ,但也能研制出性能顯著改進的 12V 蓄電池 ,例如 ,用于發(fā)動機停車 /起步應(yīng)用和再生制動的蓄電池。因為未來的動力系統(tǒng)概念要求蓄電池 具有更高的電荷流量 ,鉛酸蓄電池應(yīng)當(dāng)被認為是并按一定尺寸制造成帶有消耗特性的可用系統(tǒng)。那就意味著高電壓蓄電池 (36V 更高 )必須在單體電池水平上滿足更加精確的可靠度 ,以便正好保持蓄電池的可靠度跟原來一只 12V 蓄電池的可靠度一樣高。這些都需要蓄電池具有更大的儲備容量。蓄電池須向電負載提供的電力越多 ,能夠足夠快地給它再充電就越為重要。結(jié)果 ,在切斷期間蓄電池會過度消耗。不管是被放在發(fā)動機室中、座椅下、還是車輛的后部 ,蓄電池的外形尺寸都要求有足夠的工作容積。超級電容器可延長鉛酸電池的壽命 ,保護負極板免于高倍率放電和充電。濕處理可省去分揀環(huán)節(jié)（因為分揀是手工操作，會增加成本）。 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第五章 汽車廢舊蓄電池再生技術(shù)研究的展望 國際上通行的廢舊電池處理方式大致有三種：固化深埋、存放于廢礦井、回收利用。尤其是質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)具有高功率、低溫運行、快速啟動、無噪聲等特點 ,使其在電動汽車、航天、軍事等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用。加拿大的 Ballard 公司為加拿大國防部建造