【正文】 技術(shù)關(guān)注點(diǎn)與暴露在高電壓和高溫下有關(guān)。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(jí)電容器并聯(lián)地連接在一起。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。這種電池技術(shù)使用了一種三維高表面積泡沫材料。螺旋卷繞式設(shè)計(jì)能夠很好地保持對(duì)正極活物質(zhì)的壓縮。 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。 近年來(lái) ,人們應(yīng)車(chē)輛系統(tǒng)改進(jìn)的要求 ,努設(shè)計(jì)和開(kāi)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。這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)最初集中在 42V輕度混合動(dòng)力車(chē)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(chē) /起步應(yīng)用和再生制動(dòng)的蓄電池。吸附性玻纖 (AGM)隔板使用了一種可浸潤(rùn)在電解液中的玻璃纖維。因?yàn)槲磥?lái)的動(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)。 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。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(mǎn)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(lái)一只 12V 蓄電池的可靠度一樣高。因此在這樣的 “HRPSOC” 條件下 ,對(duì)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。這些都需要蓄電池具有更大的儲(chǔ)備容量。視車(chē)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%。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。因此 ,有些汽車(chē)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。結(jié)果 ,在切斷期間蓄電池會(huì)過(guò)度消耗。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。不管是被放在發(fā)動(dòng)機(jī)室中、座椅下、還是車(chē)輛的后部 ,蓄電池的外形尺寸都要求有足夠的工作容積。傳統(tǒng)的汽車(chē)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。超級(jí)電容器可延長(zhǎng)鉛酸電池的壽命 ,保護(hù)負(fù)極板免于高倍率放電和充電。因此 ,對(duì)汽車(chē)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。濕處理可省去分揀環(huán)節(jié)（因?yàn)榉謷鞘止げ僮?，?huì)增加成本）。該工廠(chǎng)一年可加工 2020噸廢電池，可獲得 780噸錳鐵合金， 400噸鋅合金及 3噸汞。 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第五章 汽車(chē)廢舊蓄電池再生技術(shù)研究的展望 國(guó)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。 因 此 ,開(kāi)發(fā)研制高性能長(zhǎng)壽命的閥控式鉛蓄電池事在必行日乍尺 ,里簫電池卜戶(hù)企業(yè)聯(lián)臺(tái)共同斤發(fā)研制出不同類(lèi)型的環(huán)保丁旦汽車(chē)用鉛爵電池 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 2020年度中國(guó)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(chē)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(wú)可厚非的發(fā)展前景但是 ,在十二五期間 ,中國(guó)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(jí)之路 ,未來(lái)才有發(fā)展的空間 。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(wú)噪聲等特點(diǎn) ,使其在電動(dòng)汽車(chē)、航天、軍事等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用。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(jí) PEMFC 電池組。加拿大的 Ballard 公司為加拿大國(guó)防部建造的 45kW 質(zhì)子交換膜 燃料電池潛水艇已于 1996年底完成 ,并計(jì)劃在 2020年建成一艘 212級(jí) 300kW 質(zhì)子交換膜燃料電池潛水艇 ,能提供 8節(jié)的巡航速度。電池組內(nèi)平衡與熱平衡 :對(duì)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 。發(fā)電時(shí)無(wú)噪聲 ,而且紅外信號(hào)很弱 ,在軍事領(lǐng)域有著極其重要的用途。可室溫下快速起動(dòng)投入運(yùn)行 。直至 80年代 ,加拿大 Ballard公司注意到 PEMFC可在室溫下快速啟動(dòng) ,作為移動(dòng)動(dòng)力電源的潛力 ,又開(kāi)始進(jìn)行 PEMFC 的研究。但在歷史上 ,PEMFC 實(shí)際上是最先得到應(yīng)用的燃料電池。 1991年?yáng)|京電力公司在五井火力 發(fā)電廠(chǎng)內(nèi)建成了當(dāng)時(shí)世界上功率最大的 12MWPAFC 發(fā)電站。 (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(kāi)。例如美國(guó) ONSI 公司的 200kWPC225發(fā)電裝置投運(yùn)時(shí)間已超過(guò) 37000h,可用率超過(guò) 95%,接近商業(yè)化目標(biāo)要求的40000h。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。中科院上海硅酸鹽研究所 1971年就開(kāi)始 進(jìn)行了 SOFC 電極材料和電解質(zhì)材料的研究。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%。長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所于 90年代初開(kāi)始研究 MCFC,在 LiAlO2微粉的制備方法和利用金屬間 化合物作 MCFC 的陽(yáng)極材料等方面取得了很大的進(jìn)展。另外 ,燃料轉(zhuǎn)換效率高 ,余熱利用效率也較 高。 80年代初 ,研制了潛艇用 20kW 的大功率堿性石棉模型燃料電池樣機(jī)。中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所 1958年就開(kāi)始研究培根型燃料電池。 1各種燃料電池發(fā)展?fàn)顩r （ 1） 堿性燃料電池 (AFC) 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 20世紀(jì) 50年代起美國(guó)就開(kāi)始對(duì)堿性燃料電池進(jìn)行研究 ,并在 60年代中期成功地用于 Apollo 登月飛行。對(duì)燃料電池的應(yīng) 用前景進(jìn)行探討 ,并對(duì)我國(guó)的燃料電池研究提出了一些建議。四是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)將加快發(fā)展，目前看來(lái)，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池優(yōu)勢(shì)最為明顯，未來(lái)幾年將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng) 屬問(wèn)題。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(guó) GM 和 FORD、德國(guó) BENZ 等汽車(chē)制造企業(yè)，再如加拿大巴拉德燃料電池公司、美國(guó) BLACKPOWER、 UNITEDFUELCELL 等燃料電池公司、德國(guó)氫能與太陽(yáng)能研究所等。 燃料在陽(yáng) 極氧化，氧化劑在陰極還原，電子從陽(yáng)極通過(guò)負(fù)載流向陰極構(gòu)成電回路，產(chǎn)生電能而驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。 世界太陽(yáng)能電池生產(chǎn)主要集中在中國(guó)、日本、德國(guó)和美國(guó)四個(gè)國(guó)家，中國(guó)成為增長(zhǎng)最快的地區(qū)。太陽(yáng)能電池：它是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。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(lái)，不斷蠶食鎳鎘電池和鎳氫電池的市場(chǎng)。鎳氫電池和鎳鎘電 池外形上相似，而且鎳氫電池的正極與鎳鎘電池也基本相同，都是以氫氧化鎳為正極，主要區(qū)別在于鎳鎘電池負(fù)極板采用的是鎘活性物質(zhì)，而鎳氫電池是以高能貯氫合金為負(fù)極，因此鎳氫電池具有更大的能量。但由于國(guó)內(nèi)環(huán)保也在日益重視，轉(zhuǎn)移到國(guó)外，我國(guó)已經(jīng)成為世界鎳鎘電池的主要生產(chǎn)基地。 由于鎘的毒性和鎘鎳電池的記憶效應(yīng)，余電放凈后再進(jìn)行充電才能保持電池的充電量。鎳鎘電池的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)實(shí)、價(jià)格便宜。目前在各類(lèi)電池中占 30%左右的比例，在二次電池中更是占到了 70%以上的市場(chǎng)份額。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(lèi)電池的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r各不相同。 蓄電池對(duì)人類(lèi)身體的影響 電池中含有大量的重金屬 :汞 ,錳 ,鋅 ,鎘 ,鎳 ,鉛等 .廢電池扔土壤里 ,其中的成分就會(huì)滲透到土壤和地下水 ,人們一旦食用受污染的土地生產(chǎn)的農(nóng)作物或是喝了受污染了的水 ,這些有毒的重金屬就會(huì)進(jìn)入人的體內(nèi) ,慢慢的沉 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 積下來(lái) ,對(duì)人類(lèi)健康造成極大的威脅 !高血鉛影響腎 ,肝 ,神經(jīng)系統(tǒng)和造血器官 ,干擾腎功能和生殖功能 ,不可逆轉(zhuǎn)地?fù)p傷大腦 .會(huì)使兒童出現(xiàn)行為問(wèn)題 ,低智商和精力難以集中 .汞中毒有神經(jīng)衰弱綜合癥 ,植物神經(jīng)功能紊亂 ,以及急躁 ,易怒 ,好哭等癥狀 ,重度中毒時(shí)發(fā)生明顯的性格改變 ,情感障礙 ,智力減退 .鎳通常從飲食中攝入 ,被認(rèn)為可誘發(fā)肺癌和鼻竇癌 .鎳中毒主要引起呼吸系統(tǒng)損害 ,嚴(yán)重者神志模糊或昏迷 ,并發(fā)心肌損害 。 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(guó)內(nèi)年消費(fèi) 80 億只。電池全部放完電后，極板上的結(jié)晶體很小。 18℃ 時(shí)氫氧化鉀溶液和氫氧化鈉溶液的電阻系數(shù)最小。此外，碳酸根離子還能與負(fù)極板作用，生成碳酸鎘附著在負(fù)極板表面上，從而引起導(dǎo)電不良，使蓄電池內(nèi)阻增大，容量下降。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。通常，在高溫環(huán)境下，為了提高電池容量，常在電解液中添加少量氫氧化鋰，組成混合溶液。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。 當(dāng)鎳鎘蓄電池以標(biāo)準(zhǔn)放電電流放電時(shí)，平均工作電壓為 。 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。 充電時(shí)，將蓄電池的正、負(fù)極 分別與充電機(jī)的正極和負(fù)極相連，電池內(nèi)部發(fā)生與放電時(shí)完全相反的電化學(xué)反應(yīng)，即負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，正極發(fā)生氧化反應(yīng)。 （ 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。在 15℃ 以下時(shí)，使用密度為 （ 15℃ 時(shí) ）的氫氧化鉀溶液。實(shí)際工作中，可以根據(jù)電解液比重的變化來(lái)判斷鉛酸蓄電池的充電程度。電解液中，正極不斷產(chǎn)生游離的氫離子（ H）和硫酸根離子（ SO42），負(fù)極不斷產(chǎn)生硫酸根離子（ SO42），在電場(chǎng)的作用下，氫離子向負(fù)極移動(dòng)，硫酸根離子向正極移動(dòng)，形成電流。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(shì)降低。負(fù)極板上每個(gè)鉛原子放出兩個(gè)電子后，生成的鉛離子（ Pb2）與電解液中的硫酸根離子（ SO42）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（ PbSO4）。 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）。 鉛蓄電池具有技術(shù)成熟 、 性能穩(wěn)定 、 安全 、 成本低 、資源再生回收率高等比較優(yōu)勢(shì) ， 但和鋰離子電池相比能量密度較低循環(huán)壽命偏短 ， 主要原材料鉛是一類(lèi)有毒物質(zhì) ， 電池生產(chǎn)和再生鉛加工過(guò)程中存在鉛污染風(fēng)險(xiǎn) ， 管理不善可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害 ?？紤]到汽車(chē)蓄電池在汽車(chē)中占據(jù)重要部分，但又由于汽車(chē)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。 development trend?，F(xiàn)狀 。 黃石理 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 概述了各類(lèi)汽車(chē)蓄電池的工作原理及發(fā)展現(xiàn)以 及廢舊蓄電池對(duì)人類(lèi)環(huán)境的危害，通過(guò)與美日等發(fā)達(dá)國(guó)家鉛蓄電池產(chǎn)業(yè)的 對(duì)比分析了我國(guó)鉛蓄電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問(wèn)題展望和分析了國(guó)內(nèi)鉛蓄電 池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景和趨勢(shì) ,國(guó)內(nèi)外處理廢舊蓄電池的方式，以及國(guó)內(nèi)外一些 蓄電池的新技術(shù)，如：環(huán)境友好型蓄電池、燃料電池。發(fā)展趨勢(shì) 。 treatment and recovery environmental friendly battery。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(duì)其進(jìn)行分析。 科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和管理水平提高將促進(jìn)鉛蓄電池生產(chǎn)和再生鉛過(guò)程的鉛污染實(shí) 現(xiàn)可控 、 可治 ， 污染風(fēng)險(xiǎn)減小