【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(diǎn) ,為混合動(dòng)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(rèn)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(huì)繼續(xù)用作電荷 (Ah)轉(zhuǎn)換量非臨界的汽車的主要儲(chǔ)能系統(tǒng)。這種效應(yīng)會(huì)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(dòng)力電動(dòng)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(biāo)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(fèi)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(jià)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(biāo)是在原有的基礎(chǔ)上再改善 30%的燃油效率目前運(yùn)輸部門對石油的依賴度為 100%,但 2030年的目標(biāo)是削減到 80%。該電池組輸出功率為 1kV 時(shí) ,電池放電電流密度為308mA/cm2,平 均電 壓為 ,輸 出功 率為 時(shí) ,放電 電流 達(dá)到480mA/cm2,電池平均電壓達(dá) 。氫的安全儲(chǔ)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(shí) ,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(yán)重制約了建造大功率 SOFC。但 MCFC 在高溫下長期工作時(shí)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(huì)呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：一是在技術(shù)的推動(dòng)和市場拉動(dòng)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(yàn)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(jì)（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(gè)電池產(chǎn)業(yè)有個(gè)感性認(rèn)識(shí)。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(jì)算： 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（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(jì)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(fù)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(jì)（論文） 3 、鉛酸蓄電池充電過程的電化反應(yīng) 充電時(shí)，應(yīng)在外接一直流電源（充電極或整流器），使正、負(fù)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(chǔ)存起來。 可見，在未接通外電路時(shí)（電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負(fù)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(dòng)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(jì)方案以及 對其進(jìn)行分析。發(fā)展趨勢 。現(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(huì)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(fù)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(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子（ 2e）。放電時(shí) H2SO4 濃度不斷下降，正負(fù)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(dòng)勢降低。實(shí)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(fù)極反應(yīng) 負(fù)極上的鎘失去兩個(gè)電子后變成二價(jià)鎘離子 Cd2+， 然后立即與溶液中的兩個(gè)氫氧根離子 OH結(jié)合生成氫氧化鎘 Cd(OH)2，沉積到負(fù)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?yàn)殡S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(shí)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(fèi) 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(diǎn)是結(jié)實(shí)、價(jià)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(gè)鋰離子電池產(chǎn) 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(gè)國家，中國成為增長最快的地區(qū)。目前已形成了一個(gè)龐大的企業(yè)和研 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jìn)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?xì)廨啓C(jī)相結(jié)合 ,即用燃料電池的動(dòng)力代替燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒段 ,總效率可望達(dá)到 60%70%。磷酸燃料電池的特點(diǎn)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(jià)與技術(shù)的改進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)化和大規(guī)模生產(chǎn)分不開。但在歷史上 ,PEMFC 實(shí)際上是最先得到應(yīng)用的燃料電池?？墒覝叵驴焖倨饎?dòng)投入運(yùn)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)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(tái)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(jì)（論文） 19 20xx年度中國電源產(chǎn)業(yè)進(jìn) 入 了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)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(gè)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(yùn)行的要求。傳統(tǒng)的汽車蓄電池是 SLI 蓄電池 ,它具有起動(dòng) (S)、照明 (L)和點(diǎn)火 (I)三項(xiàng)基本功能。迄今為止 ,AGM 蓄電池的一個(gè)主要缺點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)蓄電池的規(guī)范中。視車輛的傳動(dòng)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(fù)極板 — — 有遭受 硬 硫酸鉛積累的傾向。 傳統(tǒng)的起動(dòng) 照明 點(diǎn)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(jìn)的要求 ,努設(shè)計(jì)和開發(fā)出很多新型蓄電池 ,一方面是使用進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)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(jì)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(dòng)能力。在發(fā)動(dòng)機(jī)充電和常速行駛期間 ,控制器將主要調(diào)整進(jìn)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(jì)提供了一種可能性 ,具有比單極性設(shè)計(jì)高得多的堆積壓力。這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)最初集中在 42V 輕度混合動(dòng)力車上 ,但也能研制出性能顯著改進(jìn)的 12V 蓄電池 ,例如 ,用于發(fā)動(dòng)機(jī)停車 /起步應(yīng)用和再生制動(dòng)的蓄電池。因?yàn)槲磥淼膭?dòng)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(rèn)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(chǔ)備容量。蓄電池須向電負(fù)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(huì)過度消耗。不管是被放在發(fā)動(dòng)機(jī)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(hù)負(fù)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?yàn)榉謷鞘止げ僮鳎瑫?huì)增加成本）。 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(yùn)行、快速啟動(dòng)、無噪聲等特點(diǎn) ,使其在電動(dòng)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