我见过两种,一种是手动的,一种是自动的.手动的是一个人一个工作台,工作台上有一个电机,电机上装有钢片,将正极片与负极片叠好插钢片上(钢片是按电池尺寸开模做的),然后脚踩开关,手扶极片,慢慢卷好!还有一种是自动的,是一个机器,也需要一个人,隔膜是装在机器里面的,然后人工放好极片,然后按开关自动卷绕完成.自动的速度快,卷绕美观.我是在电芯厂看别人操作过,只知道这么多!
国内锂离子电池发展初期,将电池原材料组合成型的方式基本上为人工卷绕为主。后经发展,研究出了以半自动设备卷绕的作业方式。主流大公司(国内)均采用半自动卷绕方式,而一些中小企业仍旧采用人工卷绕的较多。国产品牌卷绕式阀控密封铅酸蓄电池通过采用具有极高析氢过电位的合金通过特殊工艺制造板栅,同时对正负极活性物质量的合理匹配等工艺措施,使得负极上发生的析氢过程得以最大限度地受到抑制,同时正极因过充电所产生的氧气通过隔膜到达负极,并与负极上的铅发生反应,生成水,这样便使得电池内部气体的再复合,防止失水,实现免维护。相对于平板电池而言,卷绕式电池采用只有1mm左右的极板高压卷绕而成,通过特殊的工艺手段使得电池具有了许多特点:1.超强的高倍率放电能力,最大放电倍率为18C10。2.卓越的高低温性能,可在-55℃~75℃下工作。3.平稳的高输出电压,更高的能量密度。4.结构坚固,具有优异的抗震性能。5.无游离电解液,可任意方向放置工作。6.可以进行快速充电,40分钟内可充入95%以上的电量。7.超长寿命,设计浮充寿命可达8年以上。8.极高的耐小电流深放电能力主要应用领域仪器仪表、电动工具、健身器材、医疗器械、太阳能灯具、输送电设备各种备用电源、混合电动车及汽车起动
电池产品对环境的危害主要是酸、碱等电解质溶液和重金属的污染。不同类型的电池污染物也不同。 一般来说,电池中的有害物质主要有Zn、Hg、CNi、Pb等重金属;铅蓄电池中的H2S04;各种碱性电池中的KOH和锂电池中的IiPP6电解液等。Hg及其化合物,特别是有机汞化物,具有极强的生物毒性、较快的生物富集速率和较长的脑器官生物半衰期。Cd易在动植物体内富集,影响动植物的生长,具有很强的毒性。Pb对人的胸、肾脏、生殖、心血管等器官和系统产生不良影响,表现为智力下降、肾损伤、不育及高血压等。Zn,Ni的毒性相对较小,但超过一定浓度范围时,会对人体产生不良影响和危害。废旧电池中的酸、碱解质溶液会影响土壤利水系的pH值,使土壤和水系酸性化或碱性化。电池电解质构成污染的主要组份是其中的可溶重金属,特别是铅蓄电池电解液中大量的硫酸铅和镍镉电池中的氢氧化镉。电池中的重金属离子在土壤或水体中溶解并被植物的根系吸收,当牲畜以植物为食料时,体内就积累了重金属。人类食人含重金属的粮食、蔬菜和肉类、水,顺着这条食物链,重金属就会在人体里富集。由于重金属离子在人体里难以排泄,最终会损害人的神经系统及肝脏功能。 废电池的回收利用研究 1 废电池再生利用现状 国内使用最多的工业电池为铅蓄电池,铅占蓄电池总成本50%以上,主要采用火法、湿法冶金工艺以及固相电解还原技术。外壳为塑料,可以再生,基本实现无二次污染。 小型二次电池目前使用较多的有镍镉、镍氢和锂离子电池,镍镉电池中的镉是环保严格控制的重金属元素之一,锂离子电池中的有机电解质,镍镉、镍氢电池中的碱和制造电池的辅助材料铜等重金属,都构成对环境的污染。小型二次电池目前国内的使用总量只有几亿只,且大多数体积较小,废电池利用价值较低,加上使用分散,绝大部分作生活垃圾处理,其回收存在着成本和管理方面的问题,再生利用也存在一定的技术问题。 民用干电池是目前使用量最大、也是最分散的电池产品,国内年消费80亿只。主要有锌锰和碱性锌锰两大系列,还有少量的锌银、锂电池等品种。锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池一般都使用汞或汞的化合物作缓蚀剂,汞和汞的化合物是剧毒物质。废电池作为生活垃圾进行焚烧处理时,废电池中的Hg、Cd、Pb、Zn等重金属一部分在高温下排人大气,一部分成为灰渣,产生二次污染。 2 废旧干电池再生利用技术 a.人工分选回收利用技术 一般是将干电池分类后,进行简单的机械剖开,人工分离出锌皮、塑料盖、炭棒等,残存的Mn02、水锰石等混合物送人回砖窑煅烧,制成脱水的Mn02,此法简单易行,但占用劳动力较多,经济效益不大。 b. 火法回收利用技术 一般是将干电池分类、破碎后,送入回转窑,在1100~1300摄氏度的的高温下,锌及氯化锌被氧化为氧化锌随烟气排出,用旋风除尘器回收氧化锌,残存的二氧化锰及水锰石进入残渣,再进一步回收锰等物质,此法简便易行,一般的冶炼厂勿需增加设备即可回收锌。 c. 湿法回收利用技术 根据锌、二氧化锰可溶于酸的原理,将废旧干电池分类、破碎后,置于浸出槽中,加入稀硫酸(100~120g/L)进行浸出,得到硫酸锌溶液,可用电解法制得金属锌,滤渣经洗涤分离出铜帽、炭棒后,剩余物Mn02、水锰石经煅烧后制得Mn02。所用方法有焙烧一浸出法和直接浸出法。 湿法与火法相比较,具有投资少,成本低,建厂速度快,利润高、工艺灵活等优势,但不能保障有害成份完全回收。 3 废电池回收利用过程中二次污染的防治 以上的三种回收方法皆简单易行,但各有不足,存在着二次污染的问题,通过大量实验测定,我们得到了防治二次污染的可行方法。 首先将废旧干电池分类,以机械进行剖开后,分离出铜帽、锌皮,可分别回收利用。剩余的炭包物质经磁选除铁后,按1:4的固液比用水浸制1小时,取上层清液进行蒸发、结晶,沉淀物的主要成份是Mn02、MnO(OH)、乙炔黑、碳棒等物质,加入回转窑炼到600摄氏度,产生的烟气经冷凝后可得凝缩液,定期清洗即可得纯汞。同时也防止汞蒸气污染环境。在煅烧的过程中,混合物中大量的乙炔黑与碳,将Mn02还原为MnO。其反应过程如下: 2Mn0 2 +C--->2MnO+C0 2 把此煅烧物按固液比1:4加入浓度小于2mol/L硫酸溶液中,在温度80℃下浸制1小时,发生如下反应: MnO+H 2 S0 4 --->MnS0 4 +H 2 0 得到硫酸锰盐溶液,同时,也将引人其他可溶性重金属硫酸盐。 所得的锌皮及铜等金属可直接重熔利用,氯化铵可以制肥料或提纯作为化工试剂,硫酸锰是动、植物生长的激素成份,可用于油漆油墨的吹干剂和一些有机合成反应的催化剂,此外也用于造纸、陶瓷、印染和电解锰的生产试剂。表1为锌锰干电池可回收物质的成份。 这种回收方法投资较少,采用的设备简单,易于在中小城市得以实现,从而免除了废旧电池的运输问题。 废电池回收之后的溶液,浓缩并与EDTA反应生成金属络合物,可以彻底消除二次污染。经测定,回收废电池后的溶液中所含重金属量符合国家环保标准。若要将这些金属进行分离,利用其稳定性不同可分级处理。表2为金属离子与EDTA络合稳定常数。 4 废旧电池回收过程中存在的问题及建议 ①电池回收后无法处置,一般都采用堆放。堆放过程中电池有可能泄漏或有毒物质扩散。 ②由于电池的种类繁多,假冒产品多,也给电池回收带来了困难,有的电池是含汞电池,有的是含镉电池,有的以氯化铵为电解液,而有的则以氯化锌为电解液,因此建议生产厂家用统一的标准标识电池的种类及内含的主要成份,以便回收利用。 ③加强高性能环保型电池的开发,实现普通民用电池的无汞化。 ④回收处理废电池,国家应从政策上给予扶持。
近两年,废电池对环境的影响成为国内媒体热门话题之一。有的报道称电池对环境污染很严重,一节电池可以污染数十万立方米的水。有的甚至说废电池随生活垃圾处理可以引起诸如日本水俣病之类的危害,这些报道在社会上引起了很大反响,有很多热爱环保的人士和团体开展或参加了回收废电池的活动。 然而,国家环保总局有关人士却认为,废电池不用集中回收,以前有关废电池危害环境的报道缺乏科学依据,在某种程度上对群众造成了误导。那么,废电池怎样处理才科学呢?本文拟就此问题作以简要介绍,以期帮助大家更科学地认识废电池处理问题,更好的保护我们的环境。 废电池里面到底有哪些污染物 清华大学环境科学与工程系的博士生导师聂永丰教授,带领课题组专门对废电池的危害和处理做过研究。他介绍说,近年来关于废旧电池给环境带来危害的报道的确很多,但是遗憾的是,这些报道未向读者或观众说明支持其结论的科研内容,没有向读者介绍其分析推理过程,也没有列举因干电池造成污染的实际案例,只有“污染严重”的结论。 废电池中含有哪些有害物质,这些物质通过什么样的机理释放到环境中,会对环境造成多大程度的损害,国内外有无废干电池引起严重污染的案例,发达国家是怎样解决这个问题的?带着疑问,课题组作了全面深入的调查,得出的结论与一些新闻报道相去甚远,这些报道确有不切合实际和偏激之处。 聂教授介绍说,电池产品可分一次干电池(普通干电池)、二次干电池(可充电电池,主要用于移动电话、计算机)、铅酸蓄电池(主要用于汽车)三大类。用量最大、群众最关心,报道最多的是普通干电池。下面所说的电池均指普通干电池。 电池主要含铁、锌、锰等,此外还含有微量的汞,汞是有毒的。有报道笼统地说,电池含有汞、镉、铅、砷等物质,这是不准确的。事实上,群众日常使用的普通干电池生产过程中不需添加镉、铅、砷等物质。 废电池中的汞没有对环境构成威胁 汞的挥发温度低,是一种毒性较大的重金属。很多地方的土壤中也含有微量的汞,在汞矿开采、提炼、含汞产品加工过程中,如密闭措施不够完备,释放到空气中的汞(蒸气)对操作人员的健康影响很大。 电池中虽然含有汞,但由于是添加剂,其含量很少。即便是高汞电池,含汞量一般也在电池重量的千分之一以内。我国电池行业全年的用汞量,大体上与一个汞法聚氯乙烯,或汞法炼金,或高汞铅锌矿采选的企业年排放废水中的含汞量相当。由于电池消费区域大,含汞废电池进入生活垃圾处理系统以后,对环境的影响比前述一个化工企业排放含汞废水所造成的影响要小得多,况且电池使用了不锈钢或碳钢做外包皮,有效地防止了汞的外漏。因而废电池分散丢弃在生活垃圾中,其危害微乎其微,在客观上不可能造成水俣病之类的危害。日本的水俣病是化工企业几十年向一条河流排放大量含汞废水,下游水系中汞逐渐累积造成的。 含汞电池正在被无汞电池代替 当然,含汞废电池毕竟对环境有负面影响(哪怕是轻微的)。因此,在1997年底,国家经贸委、中国轻工总会等9部门联合发出《关于限制电池汞含量的规定》,借鉴发达国家的经验,要求国内电池制造企业逐步降低电池汞含量,2002年国内销售的电池要达到低汞水平,2006年达到无汞水平。 从实际进展来看,国内电池制造业基本按照《规定》要求在逐步削减电池汞含量。据中国电池工业协会提供的数据,我国电池年产量为180亿只,出口约100亿只,国内年消费量约80亿只,基本已达到低汞标准(汞含量小于电池重量的%)。其中约有20亿只达到无汞标准(汞含量低于电池重量的%)。 聂教授最后强调,截至目前国内外均无废电池造成严重污染的报道或科研资料,有关废电池污染环境的说法的确缺乏科学根据,对群众造成了误导。 废电池集中回收处理不当会造成污染 如果按某些报道呼吁的那样,在我国建造一个专业的、能够批量处理废电池的工厂,是否可行呢?国家环保总局污控司固体处彭德富工程师介绍说,建设一个废电池回收处理厂,需要投资1000多万元人民币,而且还要每年至少回收4000多吨废旧电池,工厂才能运转起来。而实际上要回收这样大数量的废电池十分困难。以首都北京为例,在大力宣传和鼓励下,3年才回收了200多吨。在环保模范城杭州市,废电池的回收率也只有10%。据了解,目前瑞士和日本已建好的两家可加工利用废旧电池的工厂,现在也因吃不饱经常处于停产状态。这不得不让我们慎重考虑投资建回收厂的问题。
[目录]1、废弃电池回收、处理刻不容缓2、对废电池污染评价3、国外电池处理回收概况4、 国内废弃电池回收处理概况5、 治理废弃电池污染之我见[原文] 废弃电池对环境的污染正渐为国人所重视。人们一直在寻求技术上可行、经济上可取的科学处理方法。废电池的回收、处理利用是一项系统工程,应根据中国的国情建立有效的无害化管理机制,国家要从政策上给予扶持,建立健全法规,完善回收、处理运行体系,无公害的再利用方法须进一步论证、研究和开发。分析了各种废弃电池对环境的污染;报导了国内外回收、处理废弃电池的情况;结合国情提出了治理电池污染的对策。"地球只有一个",保护环境,爱护地球,给子孙后代留下一片蓝天和碧水,是全世界人民所向往并为之奋斗的共同目标。废弃电池对环境的污染已是一个不争的事实,关注电池的回收再利用,发展无污染、无公害的“绿色”化学电源产品已是时代要求和大势所趋,也是电池产品可持续发展的必由之路
地球,是人类共有的家园,是人类生命的摇篮;环境,是人类赖以生存的场所,是生活资料的来源。因此,保护环境的问题,显得尤为重要。在这个信息技术爆炸的时代,层出不穷的科技产品让人眼花缭乱。高科技产品逐渐普及,进入寻常百姓家。然而,在使用产品的同时,我们也在污染着我们的环境。生活中广泛使用的电池:手机、文曲星,照相机,mp3等等,造成了不可估量的环境污染就是其中的一个例子。电池中含有汞、铅、镍、锰等多种重金属,若不经过回收和妥善处理,而将其随意丢弃于自然环境之中,有毒物质便会慢慢从电池中溢出进入土壤或水体之中,再通过食物链入人体中,在人体内长期积累而难以排除,以致损害我们的神经系统,肾脏和骨骼,甚至还能致癌,而生活中,我们常常忽视废旧电池的处理环节。随着电子产品使用的日益增加,电池的消费量迅速增加,对于废旧电池的回收与处理问题自然成了突出的问题。我校在申请“绿色学校”时,专门设置了“可回收”与“不可回收”两种回收箱提醒我,我能为废旧电池回收做点什么?为此我开展了一系列调查。1、关于废旧电池回收难的原因调查。如何才能降低废旧电池对环境的污染,我认为回收废旧电池是关键。而在实际生活中有许多棘手的问题需要解决,其中最主要的是:1、市民缺乏环境意识,电池使用者过于分散,这是造成废旧电池回收难的重要原因。2、政府的宣传和执法力度不强,修理废旧电池技术有限是造成废旧电池处理难的重要原因。首先,对一则引人深思的信息的反思。我从《人民日报》中得知:一位以自费回收废旧电池而闻名的新乡市个体工商户田桂荣,于1999年,在一个偶然的机会,从报纸上发现废旧电池对环境造成的危害,这则消息对她的震动很大,她联想到自己销出的数不清的电池会破坏家乡秀美的山川,从此,回收废旧电池成了她的一项业务。刚一开始没有人主动来送,她就拿出自己做生意赚来的钱,以每节2分钱的价格自费收购,新乡市的中小学校、机关、商店等地,留下了田桂荣宣传保护环境回收废旧电池的身影。为了引起人们对废旧电池的关注,她自费制作了数千面印有“以旧换新、拯救地球”字样的绿色环保小旗以及200多个废旧电池回收箱,放在人多的公共场所。在她的不懈努力下,不少新乡市民加入到回收废旧电池的行列。两三年时间,田桂荣回收的废旧电池达60多吨。 然而让她意想不到的是,废旧电池的处理比回收更难。为了给这些固体污染物找一个理想的“归宿”,田桂荣四处奔波,先是找到当地一家电池厂,该厂技术负责人告诉她,从效益角度看,回收处理1节旧电池比生产3节新电池的成本还高,这家企业不愿干这件事。她又找到省、市环保部门,甚至专程到北京找有关部门咨询。但问来问去,得到的答复都是:“受技术条件限制,目前无法处理”。 一方面,她回收的废旧电池处理不成;但另一方面,市民们送来的废旧电池越来越多。没有办法,她只好一车一车地把废旧电池送到离市区十多公里的乡下老家。目前,她位于新乡县合河乡范岭村的老家那漂亮的两层楼房里,装有废旧电池的纺织袋从屋里堆到院子。 针对她的烦恼,记者采访了新乡市环保局副局长陈奇。这位领导认为,废旧电池中所含重金属污染严重,对此科研部门早有定论。但由于技术条件的限制,对废旧电池的回收、处理和再利用,目前还做得很不够。如果采用混凝土浇注填埋,也有一个选址、建厂的问题,还要进行防渗处理,这需要有充裕的经费支持。无独有偶,中央台在今年暑假也报道了另外一则与田桂荣情境完全相同的新闻。可见,市民缺乏环境意识,这是造成我国当前废旧电池污染问题的重要原因。而政府部门滞后的措施和缺乏应有的处理技术,是造成废旧电池污染问题的另一个重要原因。其次,对引人注目的现实的调查结果的反思。利用节假日,我对温州市区一些公共场所就 “对废旧电池的回收活动”进行调查。调查发现,尽管在温州市区的一些商场、社区和学校已经开展了对废旧电池的回收活动,但由于种种原因,成效不大,回收率仅为1%—2%。我做过以下问卷调查,内容包括年龄,职业,使用电池的态度等。此次活动共发放110份问卷,有效答卷90份。具体如下:年龄(岁) 10~20 20~30 30~40 40~45 45~55 55以上 人数 18 25 16 12 11 8 职业 学生 教育界 政府机关 企事业单位 服务业 其他 人数 38 8 2 16 14 12 使用率(平均一星期) 1~3节 3~5节 5~7节 7节以上 使用的电池(节) 83 4 2 1 购买电池的地方 超市 附近小店 路边小摊49 34 7对电池危害的认识 很大 一般 不大 不知道34 42 11 3此外,对本人居住小区附近的调查表明:有收购废旧电池习惯的有25人,对于听说过收购废旧电池活动的有15人。他们中对于开展这种活动的态度积极的有33人。这些数据表明,人们还没有完全形成回收旧电池的观念,有一部分人对于回收废旧电池的观念还不是很强,也可以说是环保意识还不强!其次,我们的政府部门也没有做好这方面的工作—对废旧电池的危害认识还不强,我们的宣传力度还不够。为了做更深入的研究,我针对消费者喜欢购买便宜电池的心态,对“便宜电池”的“便宜”亲身实验了一回:在一些商场的出租柜台或街头的小地摊上,常常会看到那些所谓的“便宜电池”,花个十元钱,你就可以随便买15、16节了。这个价格比品牌电池便宜多了,因此买得人也很多。凭着好奇心,我分别从商场买来“双鹿电池”和从地摊上买来“人人抢购”的便宜电池。在相同的时间里,分别进行放电实验。一天内,同样用于手电筒的放电,“双鹿电池”的电量还有剩余,而那个便宜电池的电量早就没了。结果表明,这些所谓的便宜货,其实并不是货真价实的。而消费者只看表面现象:便宜,不过本质:污染,人为地增加了废旧电池污染。因为:全国现在每年电池的消费量为140亿节,如果大量使用假冒伪劣的便宜电池,就会多增加两个140亿节的废旧电池!而在国家还没有妥善的办法处理之前,劣质电池购买越多,污染就会越严重。为此,我呼吁有关生产便宜电池的厂家应立即停止生产,多生产和开发出一些无污染且电量足的电池来!我提醒电池消费者:请购买无污染的电池,或者买个充电电池。调查表明:国产充电电池的价格为13元一只,进口的也只要15元一只。虽然价格高一些,但可以反复充电200次至500次,平均使用一次的价格每节只有几分钱,比便宜电池更为便宜,比普通的电池更持久,更耐用,更重要的是更有利于保护人类环境不受污染。不要为了一点“利益”而破坏环境,得不偿失啊!2、解决电池回收难的问题的几点建议:我们认为废旧电池回收问题的解决应该统筹兼顾:提高人们的环境意识是基础,制定完备的法律法规,加大有关政府部门的宣传和执法力度是保障,加速废旧电池资源再生利用技术的研究是重要条件等。具体做法如下,在公共场合,可适当粘贴一些警示语,提高人们对环境的保护,以尽量少地使用电池,还可开展一些关于回收废旧电池的公益活动,鼓励人们积极参与;政府部门应对那些制造便宜电池的厂商进行教育或者勒令他们停止生产;研制废旧电池再利用技术,通过科学技术,降低废旧电池的再生产利用的生产成本,提高经济效益,从而变废为宝。解决电池的问题,不是一朝一夕的事,更不是单单靠政府部门的努力的。这是我们大家的事!电池问题的解决,也就相当于在环保方面做出了努力。作为中学生,作为21世纪的主人,我们更应该树立环保意识,身体力行,积极加入环保行列,不做破坏环境之事,多做有益环境之事,从回收废旧电池开始,从不买劣质电池做起,为处理废旧电池努力,好好学习有关知识,争取早日研制出处理废旧电池的最佳方式乃至技术,为21世纪的地球,天蓝地绿水常清尽一份责任!最后,我想说的是,地球母亲在呼唤,世界人民在呼唤,社会大家庭在呼唤,为了你的家人,朋友,自己,保护环境,刻不容缓!关注环境,从解决废旧电池问题开始!
先说现在锂离子电池的应用和优点,然后说你这个项目用的什么正极材料,和其他锂离子电池相比有什么优势。比如现在类似的锂离子电池阻抗是多少我们用新的正极材料阻抗可以降低到多少
为了开发出性能更优异的品种,人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如,锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以,锂电池的研究,也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外,人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。21世纪,科学家研发了一种新型的盐酸铁锂动力电池。磷酸铁锂动力电池可归纳下述特点。 1 高效率输出:标准放电为2~5C、连续高电流放电可达10C,瞬间脉冲放电(10S)可达20C;2 高温时性能良好:外部温度65℃时内部温度则高达95℃,电池放电结束时温度可达160℃,电池的结构安全、完好;3 即使电池内部或外部受到伤害,电池不燃烧、不爆炸、安全性最好;4 极好的循环寿命,经500次循环,其放电容量仍大于95%;5 过放电到零伏也无损坏;6 可快速充电;7 低成本;8 对环境无污染。由于磷酸铁锂动力电池具有上述特点,并且生产出各种不同容量的电池,很快得到广泛地应用。它主要应用领域有:1 大型电动车辆:公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等;2 轻型电动车:电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等;3 电动工具:电钻、电锯、割草机等;4 遥控汽车、船、飞机等玩具;5 太阳能及风力发电的储能设备;6 UPS及应急灯、警示灯及矿灯(安全性最好);7 替代照相机中3V的一次性锂电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池(尺寸完全相同);8 小型医疗仪器设备及便携式仪器等。
先说现在锂离子电池的应用和优点,然后说你这个项目用的什么正极材料,和其他锂离子电池相比有什么优势。比如现在类似的锂离子电池阻抗是多少我们用新的正极材料阻抗可以降低到多少
废旧电池的回收利用论文2010年6月20日摘要:我国作为世界上最大的电池生产国和消费国,2001年生产电池180亿只,主要有干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镍镉电池、氧化银电池、氢镍电池、锂离子电池等,占世界总产量的30%。2001年消耗电池80亿只,折合约40万吨。可想而知,其污染程度是多么巨大。这么多电池排放到环境中,直接影响环境而且间接通过各种途径对人身体产生有害影响。所以,废旧电池的回收势在必行。主题词:概况,回收,调查一、电池概述随着科学技术、社会经济的发展以及人们物质生活水平的不断提高,人们对能源的需求量越来越大,因此电池的使用量越来越大,相应世界电池的产量也正以每年20%的速度增长。据统计,2001年我国各类电池的生产总量达180亿只,2003年就猛增到262亿只,其中除少量出口发达国家的为高档无汞电池以外,大部分为低档有汞电池。电池的品种结构也已发展到目前的14个系列250多个品种,形成了较为完整的电池工业体系。但与此同时,大量的废旧电池也正通过各种渠道流入到环境中,对环境造成严重的污染,也必然通过直接或间接的渠道影响到人们的健康。在国家环境保护“十五”计划中,特别提到要建立废旧电池回收体系。2003年五部委发布了《废旧电池污染防治技术政策》。都表明了我国对废旧电池问题进行治理的迫切性。电池的品种繁多,按其用途可分为民用电池和工业电池两大类。目前工业电池以铅蓄电池为主,其主要污染物为铅和硫酸。民用电池按其是否可以充电又可分为一次性电池和可充电电池,一次性电池主要包括锌锰电池、锌汞电池、锌银电池及锂电池等,其中最主要的一次性电池为锌锰电池,2003年我国锌锰电池产量高大246亿只,占电池总产量的90%以上,其废弃物中除了汞以外,还含有锌、锰、铜等重金属。可充电电池使用较多的有镍镉电池、氢镍电池、锂电池等,镍镉电池中的镉是环保部门严格控制的重金属元素,锂电池中的有机电解质,镍镉电池、氢镍电池中的碱和制造电池的辅助材料铜等重金属,都会对环境造成严重的污染。(一)国内外电池的发展动态联想集团和中科院物理研究所强强联合,正在共同组建苏州星恒电源有限公司,该公司采用了中科院物理所的锂离子动力电源技术成果,在苏州组建锂离子动力电池生产基地。此外,中南大学在湖南晶鑫科技股份有限公司的资助下已将其研究出的锂离子动力电池中试技术产业化。另外,为推动我国光伏技术及其产业的发展,国家发展改革委员会和科技部制定出未来5年太阳能资源开发利用计划,国家“光明工程”将筹资百亿元用于太阳能光伏发电技术的应用。热光伏系统的主要优点有效率较高、噪声低、可便携、可靠性高、高体积比功率、可将热能利用与发电结合在一起等。近日,美国能源部与日本经贸部官员签署了合作研制氢燃料电池的协议。氢燃料电池不经过热功转化过程,按电化学方式直接将化学能转化为电能。它具有清洁、高效、灵活等优点。氢燃料电池若能研制成功将使人类不再依赖石油和煤炭,因此可以减少污染。目前,欧洲和美日等国家已有多家研究单位和企业在从事小型燃料电池的研究,为手机、笔记本电脑提供稳定的电力供应。另外还有很多厂家和科研单位正在开发电动车用燃料电池,也有一些科研单位正在从事镁燃料电池的研究。(二)废旧电池的污染与危害随着电池的生产、使用量越来越大,电池的应用遍及我们生活和工作的每一个方面。据调查,仅2001年,我国电池消费量就高达80亿节。每年产生如此多的废旧电池,如果处理不当将使之对环境的污染和人类的危害成为一个不容忽视的问题。从电池的化学组成可以看到,电池中含有多种重金属,酸,碱等物质。电池的危害主要集中在所含的少量重金属上,如铅,汞,镉等,这些有毒物质通过各种途径进入人体,长期积累难以排出体外,就会损害人的神经系统、造血功能和骨骼,甚至可以致癌。废电池经过长期机械磨损和腐蚀,使得内部的重金属和酸、碱等物质泄露出来,进入土壤和水源,就会通过各种途径进入人的食物链,当进入水体的重金属被水生生物摄取并经过食物链的放大作用而在生物中成千上万倍的富积后经过食物进入人体,在某些器官中积累造成慢性中毒。如40年前在日本发生的“村庄集体发疯事件”就是由于电池的污染造成的。因为废旧电池中的锌、镉、二氧化锰等成分长期埋在地下会与土壤中的化学物质发生作用,生成锌锰酸式盐等并渗入地下,污染该地区的饮用水,造成周围居民蓄积性中毒。据专家测试,一节小小的钮扣电池就能污染60万升水,相当于一个人一生的饮水量;一节一号电池烂在地里,它的溶出物能使出1平方米的土地失去利用价值,而我国每年要消耗钮扣电池400000粒;2002年全国干电池的产量达到了近160亿节,我们有多少水源、土地供其污染呢!因此,对废旧电池无污染的处理刻不容缓。二、废旧电池的回收(一)国内外电池的回收状况。我国作为世界上最大的电池生产国和消费国,2001年生产电池180亿只,主要有干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镍镉电池、氧化银电池、氢镍电池、锂离子电池等,占世界总产量的30%。2001年消耗电池80亿只,折合约40万吨。可想而知,其污染程度是多么巨大。这么多电池排放到环境中,直接影响环境而且间接通过各种途径对人身体产生有害影响。所以,废旧电池的回收势在必行。而现在收还是不收——电池行业的激烈交锋针对电池回收,我国电池行业有两派观点正在激烈争论。一派认为集中回收一次性电池意义不大,在没有条件处理的情况下,集中回收会造成集中污染。一些专家认为,目前回收量最大的干电池,其主要成分是铁、锌、锰,还有微量的汞。这种电池汞含量不高,没有必要集中回收。铅酸蓄电池和对人体健康危害非常大的镍镉电池应该回收。高汞电池中的汞含量只有电池总量的千分之一,随垃圾填埋后,电池里的重金属进入填埋场渗液数量非常小,并不构成污染。而回收处理废旧电池成本过高,从经济角度看无利可图,何况在回收过程中还可能产生二次污染。中国电池协会有关负责人说,目前我国的一次性干电池已经基本做到低汞化,正在迈向无汞化,随垃圾分散处理不会对环境产生威胁。更应该做的是从生产龙头上消灭污染,即实现无汞化。由于回收一性电池的费用很高,没有经济杠杆刺激企业来回收利用一次性电池,事情很难办。需要回收的是那些对环境污染大的充电电池及铅酸电池。一些专家还举例说目前一些发达国家也不集中回收一次性电池。环保部门有关负责人认为,既然要达到无汞化,那么对一次性电池的回收不支持也不反对。这种观点,似乎是对目前我国民间回收电池巨大热情颇有意味的嘲讽。另一种观点认为,无论哪类电池,都必须坚持回收。这派观点的专家认为,虽然1997年我国轻工总会、国家经贸委等九部委联合发出《关于限制电池汞含量的规定》,要求电池制造企业逐步做到降低电池汞含量,2002年达到低汞水平,2005年达到无汞化。但我国的现状是,绝大部分民用电池是一次性电池,而且电池的无汞化进程并不乐观。据调查,目前我国1000多家电池生产企业中,在中国电池协会注册的仅300多家。虽然大电池企业生产的电池目前都做到了低汞化或无汞化,但大量小企业生产的电池还存在高汞现象。河北省干电池检验站高级工程师张虎说,目前我国电池含汞量参差不齐,有的质量非常好,小于百万分之一;有的极差,高于低汞电池标准的20倍,高于无汞电池标准一万倍。我们了解到,我国目前能批量生产低汞无汞的大电池厂家还不到15%。不久前国家工商局对电池的一项调查显示,我国市场上的电池有20%达不到标准。所以,用已实现电池无汞化的发达国家不回收一次性电池的经验来套我国现实,还不合国情。有关专家认为电池中不仅汞会造成污染,锌、锰、镉、铅等随生活垃圾腐烂渗入地下,超过一定的限值,也会造成污染。这些有害物质随着食物链进入人体,极大威胁着人的健康。目前我国垃圾处理方式水平较低,九五期间,我国垃圾年产生量为万吨,处理率为63%,但真正做到无害化处理的不到10%。我国大中城市的近千座垃圾填埋场中,90%仍是简易堆放,这种原始的处理方式极容易造成大面积污染。把废旧电池与生活垃圾一同处理后患无穷。专家认为,大量旧电池都随着垃圾到垃圾场,也是一种集中,怎么就不可能产生污染?北京市政管委会有关负责人郑先生说,把废旧电池集中起来,等有了条件再处理,这样比分散更安全。从资源利用的角度上,电池回收也得到许多专家的肯定。北京科技大学的曾平荣教授说,目前国内生产的电池中90%以上是干电池,不可能对环境无污染。而且,对这些电池不回收利用也是巨大的资源浪费。3000吨废旧电池可以回收杂锌锭141吨、冶金二氧化锰300吨、铁皮260吨、电解锌181吨、电解二氧化锰340吨、铁皮500吨,价值相当于国家开发两个中型矿山的费用,更何况这些都是不可再生的一次性资源。我国目前年消费电池80亿只左右,平均回收效率还不到2%,99%都随生活垃圾一起进入了垃圾填埋厂。就是这2%,已经让管理部门处于尴尬处境。 企业不愿干处理废旧电池的赔本事既然许多环保部门都认为应该谁污染谁治理,那么,从法理上应该承担废旧电池处理的企业怎么想呢?北京金普电池有限公司有关负责人曾经说,回收处理废旧电池,是赔本的事儿,因为技术设备都不配套,收回来不及时处理,也都烂了。而且,国家对回收处理电池也没有补贴,回收成本太高,现在是市场经济,企业怎么能干无效益的事儿?天津力神电池企业有关负责人说:“我们只卖电池,收电池不是我们的事。”大电池企业大都持以上观点,有的人甚至不知电池回收之事。当大电池企业都对处理废旧电池不感兴趣时,民营的北京东华鑫馨劳务服务有限公司却建立起了我国第一个,目前也是惟一的一个废旧电池处理厂。其董事长王自新有“环保狂人”之称。之所以“狂”,就是敢做别人不做之事。王自新在北京建立起了几百个废旧电池回收点,建立了废旧电池回收电话,以至于我们把电话一打到北京市环保局,人家立即就把王自新的电池回收热线电话告诉我们。王自新对我们说,为了对后人负责,他要在废旧电池的产业化上做一番事业,为此现在已经把自己的几百万财产全部投入进去。他说,只有建立废旧电池回收利用的产业链,才能把这个事业进行下去。王自新说:“大量一次性电池不回收,污染环境不说,还浪费了大量资源。每节电池中含有22%的锌、26%的锰、17%的铁,如果不处理就扔了,等于每年白白把几千万吨的有用原料都扔了,这可是从几万吨矿石中提炼出来的呀!这绝对是个朝阳产业,国营企业不做的事,我们民营企业要做!”王自新以前学医,深入研究过废旧电池对人体的伤害,后来改做化工企业,又研究过废电池的利用。1999年,他开始了废旧电池回收利用的事业。王自新走着一条布满荆棘的道路。他的废旧电池回收企业建立在河北易县,虽然技术设备都已经到位,却迟迟开不了工,原因是当地有关部门反对。当地有关部门认为,废旧电池处理企业肯定会产生污染。尽管这个企业的排放条件完全合乎国家标准,也不让生产。王自新曾想迁址,但到哪个地方,一说是废旧电池处理企业,人家就都不让进门了。王自新无奈地说:“不知道我的家到底能落在哪儿!”不过,他没有灰心,正在努力用最新的工艺让企业达到最严格的排放标准,然后争取得到国家环保部门的认证。他说要探索一条中国独特的处理废旧电池之路。有税务部门问王自新:“民营企业,没利的事能干长吗?”王自新说:“我把回收处理废旧电池当成事业。”他充满激情说:“我现在就是当代的唐吉诃德,举着长矛冲刺。”他所挑战的,除了复杂的社会环境,还有观念的壁垒。王自新对废旧电池产业链的每一个链条,都有详细的方案,力图做到让利益机制来运转电池的回收网络。他给北京市长写信说,到2008年,北京市的废旧电池回收率要达到50%。国外一些发达国家情况则相对较好。它们对失效电池的收集和处理大都制定了相当严格的法律法规。如日本规定生产商、销售商和消费者均必须交纳一定比例的回收处理费用,并联合多家公司成立了遍布全国的收集分支机构和网点,以方便废旧电池的收集,同时由政府资助建成了数个废旧电池的回收处理工厂,并享受很多优惠政策。这些措施对于废旧电池的回收都是相当有效的。目前对于废旧电池的处理,西方国家也存在一些问题,他们的处理方法大多采用岩洞封存待处理或用防渗水泥固化后填海造地的方法,绝大多数尚未无害化回收。只有日、德、美、韩等少数国家开发出了较成熟的处理工艺和技术设备。如:日本Sumitomo重工发明的高温挥发和还原熔炼工艺;瑞士Batrec公司建立了较为先进的生产线,年处理能力达3千吨;此外,德国Ald公司也开发出了真空冶金的办法处理废旧电池的应用技术。而我国北京矿治研究院提出的“一步法”处理废旧干电池的方法也是十分有效的。(二)废电池的回收工艺与技术。由于废旧电池的种类繁多,因此对它们的处理方法也各异。目前的处理方法有单类别废旧电池综合利用技术和混合废旧电池综合利用技术,但由于混合废旧电池综合利用技术尚未成熟,所以目前废旧电池的处理技术主要为单类别废旧电池综合利用技术。它包括湿法和火法两种处理方法。1湿法冶金处理方法。湿法冶金回收过程的原理是基于废旧电池中的金属及其化合物溶于酸的性质,先将废旧电池溶解,溶液经净化后电解生成锌、二氧化锰或生产其它化工产品(如:立德粉、氧化锌等)。其优点是设备投资少、操作费用低;缺点是产品纯度低、工艺流程长、可能会产生二次污染等。荷兰、德国等使用此法处理废旧电池。2火法冶金处理过程。火法冶金处理废干电池的原理是将废干电池破碎后在高温下将其中的金属及化合物氧化、还原、分解、挥发和冷凝的过程。火法又包括常压和真空两种方法常压冶金法所有作业均在大气中进行,而真空法则是在密闭的真空环境下进行。多数学者认为,真空法冶金是处理废电池的最佳方法,尤其对汞的处理回收最为有效。其优点是过程中不引进新的杂质、再生产品纯度较高、处汞效果较好等;缺点是耗能大、设备费用高等。目前,瑞士、日本、美国等国家采用此法处理废旧电池。目前,传统的处理废电池的方法一是在较低的温度下加热废电池,先使汞挥发,然后在较高的温度下回收少量烯和其他金属。二是将废旧电池在高温下培烧,使其中易挥发的金属及其氧化物挥发,残留物作为冶金中间产物或另行处理。由于常压冶金在空气中作业有污染重,流程长,高消耗和成本高等缺点。人们又研究出了真空法。真空法是基于组成废旧电池各组分在同一温度下不同的蒸汽压,通过在真空中蒸发与冷凝,使其分别在不同的温度下相互分离,从而实现综合回收利用。其处理过程为:蒸汽压高的组分进入蒸汽,蒸汽压低的组分则留在残液或残渣内;冷凝时蒸汽在温度较低处凝结为液体或固体。真空法的流程短,污染小,回收利用率高,具有较大的优越性,值得广泛地推广。(三)我国废电池的管理现状。针对废电池带来的一系列危害,我国颁布了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》。其中规定:对于危险废物应遵循分类管理,收集、储存、转移和处置等重点环节重点控制,集中处置的原则进行管理,但此法没有专门对电池管理作具体的规定。废电池的管理工作的具体开展还缺乏可操作的具体管理规定及实施细则。在电池行业管理中。1997年12月31日,中国轻工总会、国家经济贸易委员会等九部委联合发出《关于限制电池汞含量的规定》,要求自2000年1月1日起,禁止在国内生产各种汞含量大于的电池(实行电池低汞化),自2001年1月1日起,禁止在国内销售各种汞含量大于的电池,同时,进入市场销售的国内外电池产品均需标明汞含量。自2005年1月1日起,禁止在国内生产汞含量大于的碱性锌锰电池(实行电池无汞化),自2006年1月1日起,禁止在国内销售汞含量大于的碱性锌锰电池。在此文件中具体对各种类电池中的汞含量、具体控制办法、办法的监督执行等事项均作了较为详细的规定。但此法规对于其他类别废电池中的有害物质,如:镉、铅等还没有具体规定。在废电池生产,回收利用与环境无害化处置管理过程中,由于人们对于环境保护的有关知识缺乏了解,对废电池会对环境造成的危害认识不足,管理体系尚未健全,使得管理过程中遇到许多问题。我国废电池管理中存在的问题主要包括:1电池的生产者、使用者没有很好地履行在电池管理中的义务。2缺乏具体的管理法规。3管理体系不健全。4缺乏合理可行的管理运行机制。5缺乏先进的废旧电池再生利用,处理处置技术。6公众缺乏对废旧电池管理知识的正确了解。这些问题在今后的经济发展和环保方面急需有关部门来解决。(四)废旧电池回收中存在的问题我国废旧电池在回收过程中还存在着诸多问题:1由于公众对废旧电池的危害还缺乏足够的了解,大多数公众对废旧电池的处理方式为同生活垃圾一起丢弃,绝大部分废旧电池未实现回收。2由于我国没有建成完整的废旧电池回收网点,有些公众想把废旧电池交回电池回收站,可是却找不到一个电池回收站,迫于无奈只能将其丢弃。3由于我国没有对电池生产销售征收环境税,废旧电池回收、处理资金来源不足,严重的影响废旧电池的回收。4以前主要以锌锰电池为主的处理问题变成多种废旧电池共存,而现有的回收处理方法是建立在对电池分类的基础上的,所以我们要改进现有的废旧电池处理工艺及设备。(五)关于废旧电池回收的建议鉴于以上分析,结合实际情况,我们提出以下建议:1加强环境保护的宣传与教育,以便提高全民环境保护意识。2建立完整的电池回收、处理体系,使人们能方便的把废旧电池交到回收站。3对于毒性较大的铅蓄电池、含汞电池、镍镉电池等必须标有相应的再生利用标志。4强制淘汰部分厂家落后的电池生产工艺及其产品。5鼓励开展再生利用技术研究。对废旧电池再生利用技术的研究与开发,在政策及经济应有所倾向,以确保再生利用技术的经济技术指标及工艺水平达到国际先进水平,实现废旧电池有价成分的综合回收和无二次污染。6对电池生产商、销售商、进口商以及消费者等环节采取买新交旧、收取处理费和环境税等方法筹集资金,建立完整的废旧电池回收、处理体系,以确保废旧电池能够完全回收并得到妥善的处理。三、关于废旧电池的调查报告(一)本调查的主要目的1了解消费者使用电池的主要类型、数量、以及使用后废旧电池的处理方式。2了解消费者对目前市场所销售电池的建议与意见。3了解公众对废旧电池污染环境的认识程度。4加强环境保护宣传,提高全民的环境保护意识及资源危机意识。(二)本调查的主要对象1山东农业大学部分学生2泰安市部分市民(三)本调查问卷的设计方案本调查问卷共分4个方面10个问题。由于各种类型废旧电池所含主要危害成分及其对环境的危害程度不同,因此本调查问卷的第一个方面(包括问题1~4)主要是为了了解目前消费者使用电池的主要类型。由于本调查对象众多,每个人的文化层次及知识结构不同,因此本调查问卷中的问题3~4主要是为了对问题1~2的补充。南孚电池、双鹿电池、白象电池等主要为碱性电池,大公电池、牡丹电池、中华电池等主要为酸性电池。价格在1元以内的主要为酸性电池、在1元至元的主要为有汞碱性电池、在3元至5元的主要为无汞碱性电池、价格在5元以上的主要为可充电电池。目前市场上销售的电池在消费者心目中必然存在着某些方面的不足,这也就决定了未来电池的发展方向,因此本调查问卷的第二个方面(包括问题5~6)主要是为了了解消费者对目前市场销售的电池的不满。由于目前世界性的资源问题、能源问题、污染问题正阻碍着社会的发展与进步,因此加强环境保护及合理利用资源与能源的宣传迫在眉睫。本调查问卷的第三个方面(包括问题7~8)的主要目的是为了了解普通公众对废旧电池污染的认识及对废旧电池污染环境加以宣传。据有关资料表明,目前中国每年产生的废旧电池总量大约为80~90亿只,平均每人每年产生7只废旧电池,本调查问卷的第四个方面(包括问题9~10)主要是为了了解本调查范围内每人每月产生的废旧电池量以及其对废旧电池的主要处理方式。(四)本调查问卷的调查结果通过我们一周时间对西北大学部分学生及西安市部分市民的调查结果如下:(本调查过程中共发放调查问卷600份,收回有效问卷504份)略(五)问卷调查结果的讨论由于本调查的范围有限,所以其中的某些结果可能与总体情况略有出入,但是本调查必定反映了总体中一个地区的情况,因此还是有一定的参考价值。本调查从某种程度上反映了我国电池的消费量使用后对其处理方式以及存在的问题。(六)调查问卷的结论由以上调查问卷结果我们可以得到如下结论:1目前消费者使用的电池主要为一次性碱性电池。这种电池的各方面性能优于一次性酸性电池,但是由于无汞碱性电池的生产工艺尚不成熟及其造价要高于有汞碱性电池,因此目前市场上销售的碱性电池主要为有汞碱性电池,所以废旧电池如果同生活垃圾一同掩埋、焚烧、堆肥等仍然会对环境造成严重的污染。另外,由于碱性电池的外壳是由钢制成,因此废旧电池同生活垃圾一同处理更是对资源的严重浪费。2由问卷的调查结果我们看到消费者对目前市场上销售的电池仍然存在着很多的不满,比如电池的质量太差、不够环保、价格太高等。因此电池生产厂家及科研单位必须加强对电池生产工艺的研究,以便能尽快生产出高质量、低污染、低造价的新型环保电池。3由问卷的调查结果我们还可以发现,目前绝大部分公众对废旧电池若不妥善处理会污染环境已有一定的了解,但是缺乏更近一步的认识及实际行动,因此我们要加强环境保护的宣传与教育,以便提高全民的环保意识及资源危机意识。4由问卷的调查结果我们还可以发现,目前消费者每月使用的电池为两节左右,而绝大部分消费者对废旧电池处理方式为随生活垃圾一起丢弃,这样不仅会对环境造成严重的危害更是对资源的严重浪费。据有关资料表明,如果全国废旧电池全部得以回收利用,每年就可以回收1万吨锌、18~20万吨二氧化锰、2~万吨铜,这是多么大的一笔财富呀!(七)调查过程中发现的问题目前,我国部分消费者已具有一定的环保意识及资源危机意识,认识到废旧电池同生活垃圾一同丢弃不仅污染环境还是对资源的严重浪费。可是我们在调查过程中了解到,有些消费者把用完的电池收集在一起,并且有的收集了很多,可是苦于找不到废旧电池回收站,最终迫于无奈只能将辛辛苦苦积累下的废旧电池随生活垃圾一起丢了。另外,我们在《中国资源综合利用》中了解到北京某废旧电池处理厂却因原料供应不足而被迫破产。由此可见我国在废旧电池回收管理中存在很大的问题。望能引起有关部门的重视使问题得以解决。四结束语我国作为世界上最大的电池生产国和消费国,废旧电池的收集和处理还存在很多问题有待于解决。虽然2003年五部委发布了《废旧电池污染防治技术政策》,但是政策还有待于落实,公众的环保意识还有待于加强。另外,废旧电池的处理工艺及设备也有待于改进
关于我国新能源汽车发展分析论文摘要:在全球能源短缺,提倡清洁能源的大背景下,新能源汽车是汽车行业发展的必然选择。从新能源汽车兴起的背景出发,提出我国新能源汽车发展的挑战和促进我国新能源汽车发展的相关措施,对我国新能源汽车的发展有重要意义。 论文关键词:新能源;汽车 1 新能源汽车发展的背景 新能源汽车的相关概念 新能源汽车是相对于传统汽车提出来的,传统的汽车是以汽油、柴油为燃料。按照国家发改委的公告定义,新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。目前在工程上可实现的新能源汽车技术包括以下种类:新型燃油汽车;燃气汽车;生物燃料;煤制醇醚燃料;电动汽车。 新能源汽车兴起的背景 全球石油价格上涨的推动 全球石油资源储量的稀缺性毋庸置疑,几个经济大国能源紧缺问题严重,现阶段仍以石油为主要燃料的汽车产业的发展受到极大威胁。因此,发展新能源汽车成为世界汽车工业持续发展的必然选择。在2008年上半年石油价格从80美元一路飘升到147美元,汽车燃料的使用成本也随之水涨船高。在这一轮石油价格上涨期间,部分新能源汽车显示出相对使用成本优势。部分消费者为免于负担过高的燃油费用而放弃原本欲购买的传统车型,而选择石油燃料消耗相对较低的新能源汽车。汽车制造厂商也看到了新能源汽车的发展空间,开始加大研发和推广的力度。各国政府也适时推出了一些优惠政策对新能源汽车的购买和销售予以补贴,新能源汽车行业获得了前所未有的发展良机。虽然近期石油价格受全球经济衰退影响出现严重下跌,但新能源汽车技术的不断发展仍可以使部分新能源汽车保持一定的使用成本优势。 各国石油自给率不足 世界上主要汽车消费国的石油自给率水平不高,石油的储备越来越不能满足各国消费的需要。全球汽车第一大消费国美国石油自给率仅为33%,而日本、德国、法国和意大利的自给率甚至都在10%以下,在当前世界政治和经济格局不确定性增加的情况下,保证石油供给安全己成为各国政府必须解决的难题。降低石油依赖己成必然选择。从政治和经济的角度考虑,鼓励发展新能源汽车、降低石油对外依赖度是各国政府制定汽车产业政策的必然选择。 世界各国家和地区汽车尾气排放标准越来越严格 1997年12月,旨在限制全球温室气体排放的《京都议定书》获得了149个国家和地区代表的通过,并于2005年2月16日正式生效。现今汽车尾气己成为组成温室气体的重要污染物。针对汽车污染问题,世界各个国家和地区针对汽车尾气排放的标准也越来越严格,而为了应对不断严格的汽车尾气排放标准,各大汽车厂商目前主要采取提高传统能源汽车发动机相关技术的方法,以提高排放质量,但技术提升的难度将会越来越大。此时,发展新能源汽车成为各大厂商的新选择,因为新能源汽车的生产和使用会从根本上解决汽车尾气排放问题。 2 我国新能源汽车发展的挑战 技术水平的制约 中国新能源汽车制造的技术水平远落后于日本和美国,企业需要至少掌握新能源汽车车载能源系统、驱动系统及控制系统三者之一的核心技术,才能进行新能源汽车的生产。在这方面,中国的新能源汽车制造商已被发展多年的日系、美系厂商远远落在后面。合资企业把新能源技术带到国内的态度一直不是很积极。即便有些车型已经在国内生产,但也相当于整车进口,技术保密相当严格。中资企业虽然在某些领域掌握了一定的新能源汽车技术,但是尚未能实现批量生产。在混合动力汽车技术上同日本、美国等国家相比仍然存在很大差距。没有掌握核心技术,就会被竞争对手夺走了制定行业标准的“优先权”,对之后的发展产生更加深远的影响。 新能源汽车的购置成本过高 在过去许多年,新能源汽车没有全面推广,一个很大原因在于,新能源车的购置成本较高。相比其节约的能源减少的能源消耗成本,推广新能源汽车,厂商与消费者都要付出更高的代价。国内厂商比亚迪内部人士透露,F3电动车F3e的成本价已达18万元,是市场销售汽油版F3车型的近3倍,当初比亚迪想把F3的售价压缩到15万元以内推向市场,但是这个售价不仅不能让市场接受而且又违背了政府的相关规定。一汽推出的混合动力版奔腾成本是现在市场上销售的汽油版奔腾的2~3倍。售价在25一30万不等的丰田普瑞斯混合动力车就是由于研发成本高导致价格过高而无法在中国进行大范围的推广。毫无疑问,对于国内大多数第一次购买轿车的消费者来说,新能源汽车由于其高昂的价格,让消费者也只能望而却步。 政策优惠涉及范围单一 财政部下发的《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》,出台了新能源汽车消费层面的补贴细则。但是只针对在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车的单位予以补贴,没有提及对个人购买新能源汽车的价格补贴问题,极大影响了个人购买新能源汽车的热情。 3 促进我国新能源汽车发展的措施 要全面拉动新能源汽车消费 一要积极创造优惠条件,鼓励消费者购买新能源汽车,提前更新老旧汽车,特别是那些排放超标的汽车。提前淘汰旧车鼓励更换新能源汽车,如此既有利于环保,又能拉动消费。我国有3000多万的汽车保有量,如果十分之一更新汽车的车主选择新能源汽车,对新能源汽车市场的拉动效应就相当巨大。二要为新能源汽车提供使用便利,提高服务水平。北京LPG出租车退出市场就是由于成本和便利性双重制约的结果。三是继续推行对购买新能源汽车消费者的补贴活动。比如可以增加开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的城市数量,扩展对节能与新能源汽车的补贴领域,将受益人群从集体扩展到个人等。 大力发展新能源汽车技术 传统汽车已经发展了100多年,再去搞创新,空间很小,而新能源汽车刚刚起步,创新的空间很大。即使企业的核心技术很难突破,也不能把资金当做唯一的借口,作为车企要积极筹谋,多方应对。中国在传统汽车发展上同发达国家相差20年,但是在新能源汽车上只相差10年,车企应该抓住机遇,持续并且深入的研究下去,就可以不被汽车大国前进的步伐抛下而越落越远,我们也可以在市场上占有一席之地。与此同时,我国的车企应该尽全力保住自己在某个新能源汽车技术领域的优势,不断创新和进步。比如比亚迪的双模技术,在世界上也只有通用、丰田和比亚迪三家拥有,一定要保持住并扩大该技术上的优势。 加大政府政策支持力度 《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》的推出和汽车产业振兴规划的顺利通过,都表明国家越来越关注新能源汽车的发展,并且采取了实际措施对新能源汽车的发展予以政策支持。但是《通知》和“规划”的政策力度和影响范围尚不够强力和广泛。例如,《通知》只是涉及了13个城市,范围也只局限于公共服务领域;而本次规划也没有能出台像减免购置税这样的政策来鼓励新能源车的消费,使得一汽丰田、比亚迪等已经推出新能源车的厂家的希望落空。新能源汽车研发费用大,成本较高。为了扶持新能源汽车发展,美国、日本等国家政府采取了减免购置税、消费税、个人所得税等多种措施,鼓励消费者优先购买新能源汽车。国家没有价格上的补贴使得奇瑞、吉利、长安、比亚迪等中国自主品牌厂家研发的新能源汽车,虽然制造成本比国外低很多,但其售价仍然比传统能源汽车起码高出20%以上。没有国家的政策和财政支持,国产新能源汽车价格过高严重减缓了新能源汽车进入中国老百姓的家庭进程。希望国家能尽快通过减免混合动力车、电动车等新能源汽车购置税的方案,以鼓励个人消费者购买,使新能源汽车的销量得到大幅度的提升。
美国伊利诺伊大学(UniversityofIllinois;UI)的研究人员发现一种可将自愈技术应用在锂离子电池的方法,可望打造出可靠且更长效的电池。
研究人员开发出一种新的电池,电池的负电侧使用硅纳米颗粒复合材料,并以一种新颖的方式将复合材料结合在一起——这是含硅的电池固有的问题。
伊利诺伊大学材料科学与工程教授NancySottos以及航空工程教授ScottWhite带领研究团队进行这项研究,并在《先进能源材料》(AdvancedEnergyMaterials)期刊上发表相关研究报告。
美国伊利诺伊大学材料科学与工程教授NancySottos与航空工程教授ScottWhite带领研究团队,开发出可用于电池阳极的硅纳米颗粒复合材料,可望用于打造更可靠且长效的池(来源:UniversityofIllinois)
“对于自愈材料的研究来说,这项研究工作相当新,因为它能应用在储存能量的材料上,”White说,“这是一种完全不同类型的目标。除了恢复结构性能,还具有愈合储存能量的能力。”
为便携设备供电或电动车用的锂离子电池内部,带负电荷的电极或阳极通常是由石墨颗粒复合材料制造而成。这些电池的使用成效不错,但需要很长时间才能上电,而且随着时间的进展,充电持续时间就会变得无法和新电池时一样了。
Sottos说:“硅具有相当高的容量,而如此的高容量让你得以从电池中取得更多能源,不过,由于电池的周期及其自粉化作用,也会经历大量的膨胀过程。”
过去的研究发现,由纳米尺寸的硅颗粒制造成的电池阳极不太可能分解,而是存在其他问题。
White说:“电池持续地进行充放电,经过一次、二次、三次到最终容量损耗,这是因为硅颗粒开始脱离粘合剂。”
为了解决这个问题,研究团队藉由赋予其自行修复的能力,进一步完善了硅阳极。这种自愈现象是经由硅纳米颗粒和聚合物粘合剂之间连接的可逆化学键合而发生的。
“这种动态重新键合过程基本上是将硅颗粒和聚合物粘合剂保存在一起,大幅改善了电极的长期性能,”Sottos说。
研究人员针对未使用可逆化学键合的新电池进行测试,发现即使是经过400次充电周期后仍能保持80%的初始容量。
这些电池还具有更高的能量密度,这意味着它们比相同尺寸的石墨-阳极电池储存更多的电力。
“能量密度越高越好。另一个选择是增加更多的电池,但这也增加了许多重量,特别是电动车正面临这样的问题,”Sottos说。
研究人员表示,未来的研究将包括研究这种自愈技术如何与固态电池搭配运作。近来多起由于锂离子电池液体引发自燃甚至爆炸的意外,正敦促着科学家们朝此方向进行研究。
这项研究计划由美国能源部(DoE)科学、基础能源科学办公室资助的先进能源研究中心——电化学能源科学中心(CenterforElectrochemicalEnergyScience)赞助。
编译:SusanHong
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生活中,我们接触到的手机电池一般都是锂电池,锂电池是由锂金属或锂合金为负极材料,使用非水电解质溶液的电池。随着科技的发展,锂电池可以主要分为锂金属电池和锂离子电池,那么这两者之间有什么区别呢?锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的,一般是使用锂合金金属作为正极材料,石墨作为负极,我们一般用的手机电池便是可充电放电的锂离子电池;而锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料,金属锂或锂合金金属作为负极材料,在其安全性、性价比、价格等方面要远远高于锂离子电池,并且由于制造锂金属电池的技术要求较高,现在世界上也仅仅有几个国家能生产锂金属电池。
随着科技的发展,手机、电脑在人们的生活中也起到了日益重要的作用,让人们根本停不下来,如果没有移动电源,手机几个小时就会提醒低电量了,而如何研发出一种电池在其使用寿命以及作用稳定的情况下也显得尤为重要了,而锂电池最先是启用于医疗的心脏起搏器中,后期在移动电话、笔记本、计算器等反面也应用广泛。而三星的note 7手机,在刚上市不久的时间里就一连串地发生爆炸事件是怎么回事呢?是因为电池的原因吗?锂电池为什么会发生爆炸呢?原因也会分为几种情况,如外界环境温度过高可能是导致爆炸的主要原因,另外,也可能由于电池内部的原因,如电池电解液本身的质量和性能问题、注液时注液量达不到工工艺的要求,或者在装配过程中激光焊接密封性能差侧漏时漏气等问题都可能会引起电池的爆炸。
但是在设计锂离子电池时,为了避免使用不当造成安全性降低,其本身内部也会设置有三重保护机构,首先,采用开关元件,当电池内部的温度升高时,阻值也会升高,温度过高的情况下会自动停止供电;其次,锂离子电池选择的隔板材料较好,当温度上升到一定值时,隔板上的微孔会自动溶解,阻止锂离子的通过,电池的内部反应停止;最后,锂离子电池顶部设置有放电孔,电池内压力过大时,安全阀会自动打开,用来保证电池使用的安全性。因此,在人们正确使用锂离子电池时,是相对比较安全的,但是,随着科技水平的提高,人们对锂离子电池的设计,以及使用材料等方面的不断升级,未来锂离子电池也会变得更加安全。
科学家研究发现,当人们从一块大晶圆上切下一小块的硅片的时候,往往会产生大量的碎屑,但是通常情况下,这些材料会被丢弃,浪费了一定的资源。据了解,外国科学家正进行一项研究,将这些碎屑收集起来,洗去杂质,比如说在切割过程中用到的一些冷却剂,将保留下来的硅屑制成大约15nm厚的粉末再裹上碳,可以做成锂离子电池的阳极。因为锂离子电池的阳极一般都是使用锂合金的金属氧化物,成本相对来说比较高,如果将硅屑大量回收,制作的规模进一步扩大,那么,锂离子电池阳极的成本也会变得比较廉价。但是,也会有人担心这种阳极材料做成的锂电池容量和安全性的问题,经科学家研究测试表明,这种锂电池的容量可以达到1200mAh/g,充电放电的过程也超过800次。相信在科学家的研究下,最终会为锂离子电池带来更高的稳定性和可靠性。
由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高,所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。
但是由于锂电池的很多优点,锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。但是,锂电池多数是二次电池,也有一次性电池。
少数的二次电池的寿命和安全性比较差。 后来,日本发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。
同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出, 又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。
我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。
Li-ion Batteries就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。 所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。
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锂电池
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生。
由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。
随着二十世纪微电子技术的发展,小型化的设备日益增多,对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。
最早得以应用于心脏起搏器中。由于锂电池的自放电率极低,放电电压平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。
锂电池一般有高于伏的标称电压,更适合作集成电路电源。二氧化锰电池,就广泛用于计算机,计算器,照相机、手表中。
为了开发出性能更优异的品种,人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如,锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以,锂电池的研究,也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外,人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。
1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属铬,与镍铬电池相比,大大减少了对环境的污染。
发展进程 1、1970年代埃克森的M。
S。Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。
2、1980年,J。 Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。
3、1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的R。 R。
Agarwal和J。R。
Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。与此同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。
首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。 4、1983年M。
Thackeray、J。Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。
其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。 。
在古代,人类有可能已经不断地在研究和测试“电”这种东西了。
一个被认为有数千年历史的粘土瓶在1932年于伊拉克的巴格达附近被发现。它有一根插在铜制圆筒里的铁条-可能是用来储存静电用的,然而瓶子的秘密可能永远无法被揭晓。
不管制造这个粘土瓶的祖先是否知道有关静电的事情,但可以确定的是古希腊人绝对知道。他们晓得如果摩擦一块琥珀,就能吸引轻的物体。
亚里斯多德(Aristotle)也知道有磁石这种东西,它是一种具有强大磁力能吸引铁和金属的矿石。 1780年,意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时,两手分别拿着不同的金属器械,无意中同时碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到电流的 *** ,而只用一种金属器械去触动青蛙,却并无此种反就。
伽伐尼认为,出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电,他称之为“生物电”。伽伐尼于1791年将此实验结果写成论文,公布于学术界。
伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣,他们竞相重复枷伐尼的实验,企图找到一种产生电流的方法,意大利物理学家伏特在多次实验后认为:伽伐尼的“生物电”之说并不正确,青蛙的肌肉之所以能产生电流,大概是肌肉中某种液体在起作用。为了论证自己的观点,伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。
结果发现,这两种金属片中,只要有一种与溶液发生了化学反应,金属片之间就能够产生电流。 1799年,伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里,发现连接两块金属的导线中有电流通过。
于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来。用手触摸两端时,会感到强烈的电流 *** 。
伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。
它成为早期电学实验,电报机的电力来源。 意大利物理学家伏特就多次重复了伽伐尼的实验。
作为物理学家,他的注意点主要集中在那两根金属上,而不在青蛙的神经上。对于伽伐尼发现的蛙腿抽搐的现象,他想这可能与电有关,但是他认为青蛙的肌肉和神经中是不存在电的,他推想电的流动可能是由两种不同的金属相互接触产生的,与金属是否接触活动的或死的动物无关。
实验证明,只要在两种金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的(甚至只要是湿和)硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西(他认为这是使实验成功所必须的),并用金属线把两个金属片连接起来,不管有没有青蛙的肌肉,都会有电流通过。这就说明电并不是从蛙的组织中产生的,蛙腿的作用只不过相当于一个非常灵敏的验电器而已。
1836年,英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良。他使用稀硫酸作电解液,解决了电池极化问题,制造出第一个不极化,能保持平衡电流的锌─铜电池,又称“丹尼尔电池”。
此后,又陆续有去极化效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。但是,这些电池都存在电压随使用时间延长而下降的问题。
1860年,法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。这种电池的独特之处是,当电池使用一段使电压下降时,可以给它通以反向电流,使电池电压回升。
因为这种电池能充电,可以反复使用,所以称它为“蓄电池”。 然而,无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体,因此搬运很不方便,特别是蓄电池所用液体是硫酸,在挪动时很危险。
也是在1860年,法国的雷克兰士(GeeLeclanche)还发明了世界广受使用的电池(碳锌电池)的前身。它的负极是锌和汞的合金棒(锌-伏特原型电池的负极,经证明是作为负极材料的最佳金属之一),而它的正极是以一个多孔的杯子盛装着碾碎的二氧化锰和碳的混合物。
在此混合物中插有一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极杯都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中。
此系统被称为“湿电池”。雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜,所以一直到1880年才被改进的“干电池”取代。
负极被改进成锌罐(即电池的外壳),电解液变为糊状而非液体,基本上这就是现在我们所熟知的碳锌电池。 1887年,英国人赫勒森发明了最早的干电池。
干电池的电解液为糊状,不会溢漏,便于携带,因此获得了广泛应用。 1890年Thomas Edison 发明可充电的铁镍电池 1896年在美国批量生产干电池 1896年发明D型电池. 1899年Waldmar Jungner 发明镍镉电池. 1910年可充电的铁镍电池商业化生产 1911年我国建厂生产干电池和铅酸蓄电池(上海交通部电池厂) 1914年Thomas Edison 发明碱性电池. 1934年Schlecht and Akermann 发明镍镉电池烧结极板. 1947年Neumann 开发出密封镍镉电池. 1949年Lew Urry (Energizer) 开发出小型碱性电池. 1954年Gerald Pearson, Calvin Fuller and Daryl Chapin 开发出太阳能电池. 1956年Energizer.制造第一个9伏电池 1956年我国建设第一个镍镉电池工厂(风云器材厂(755厂)) 1960前后Union Carbide.商业化生产碱性电池,我国开始研究碱性电池(西安庆华厂等三 家合作研发) 1970前后出现免维护铅酸电池. 1970前后一次锂电池实用化. 1976年Philips Research的科学家发明镍氢电池. 1980前后开发出稳定的用于镍氢电池的合金. 1983年我国开。
锂离子电池 正极材料:可选的正极材料很多,目前主品多采用锂铁盐。
不同的正极材料对照: 发展进程 1 1970年代埃克森的M。S。
Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。 2。
1980年,J。 Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。
3 1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的R。R。
Agarwal和J。R。
Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。 与此同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。
首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。 4 1983年M。
Thackeray、J。Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。
其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。 。
电池的诞生,基于人们对于获取持续而稳定的电流的需要。
不过,电池的发明,是来源于一次青蛙的解剖实验所产生的灵感,多少有些偶然。 1780年的一天,意大利解剖学家伽伐尼(Luigi Galvani)在做青蛙解剖时,两手分别拿着不同的金属器械,无意中同时碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到电流的 *** ,而如果只用一种金属器械去触动青蛙,就无此种反应。
伽伐尼认为,出现这种现像是因为动物躯体内部产生的一种电,他称之为“生物电”。 伽伐尼的发现引起了物理学家们的极大兴趣,他们竞相重复伽伐尼的实验,企图找到一种产生电流的方法。
而意大利物理学家伏特(Alessandro Volta)在多次实验后则认为:青蛙的肌肉之所以能产生电流,大概是肌肉中某种液体在起作用。为了论证自己的观点,伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。
结果发现,这两种金属片中,只要有一种与溶液发生了化学反应,金属片之间就能够产生电流。1799年,伏特成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”。
这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。 1836年,英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良,又陆续有效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。
然而在当时,无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体,搬运很不方便,特别是蓄电池所用液体是硫酸,在挪动时很危险。干电池的诞生 干电池的鼻祖在19世纪中期诞生。
1860年,法国的雷克兰士(Gee Leclanche)发明了碳锌电池,这种电池更容易制造,且最初潮湿水性的电解液,逐渐被黏浊状类似糨糊的方式取代,于是装在容器内时,“干”性的电池出现了。 1887年,英国人赫勒森(Wilhelm Hellesen)发明了最早的干电池。
相对于液体电池而言,干电池的电解液为糊状,不会溢漏,便于携带,因此获得了广泛应用。 如今,干电池已经发展成为一个庞大的家族,种类达100多种。
常见的有普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池等。不过,最早发明的碳锌电池依然是现代干电池中产量最大的电池。
在干电池技术的不断发展过程中,新的问题又出现了。人们发现,干电池尽管使用方便、价格低廉,但用完即废,无法重新利用。
另外,由于以金属为原料容易造成原材料浪费,废弃电池还会造成环境污染。于是,能够经过多次充电放电循环,反复使用的蓄电池成为新的方向。
事实上,蓄电池的最早发明同样可以追溯到1860年。当年,法国人普朗泰(Gaston Plante)发明出用铅做电极的电池。
这种电池的独特之处是,当电池使用一段时间电压下降时,可以给它通以反向电流,使电池电压回升。因为这种电池能充电,并可反复使用,所以称它为“蓄电池”。
1890年,爱迪生发明可充电的铁镍电池,1910年可充电的铁镍电池商业化生产。如今,充电电池的种类越来越丰富,形式也越来越多样,从最早的铅蓄电池,铅晶蓄电池,到铁镍蓄电池以及银锌蓄电池,发展到铅酸蓄电池、太阳能电池以及锂电池等等。
与此同时,蓄电池的应用领域越来越广,电容越来越大,性能越来越稳定,充电越来越便捷。锂电池的产生 在电池这个领域,锂离子电池和燃料电池成为最令人瞩目的明星。
从上面的故事可以看出,整个电池的发展史也可以说是一个“试试各种金属能不能造电池”的历史。现在电池界最红的金属是“锂”。
锂是所有金属里最轻的,比水还轻,而且特别活泼,需要保存在石蜡里。实际上,当初爱迪生就曾经发明过锂电池,但是由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高,所以锂电池长期没有得到应用。
现在,人们对电池“求贤若渴”,这些问题也就不是问题了。恰好锂电池具有能量重量比高、电压高、自放电小、可长时间存放等优点,所以它在近30年中取得了巨大发展。
我们用的计算机、计算器、照相机、手表中的电池都是锂电池。 锂电池组装完成后电池即有电压,不需充电。
这种电池也可以充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。后来,索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物做正极,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
锂离子电池的优势十分明显:工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长。锂离子电池通过锂离子在正负极之间跑来跑去来充电和放电。
这个领域最牛的技术是“层迭电池结构”,也就是把好多个电池做成很薄的层然后迭在一起,这样可以用很小的体积达到很高的效率。所以,锂离子电池被广泛应用于汽车、笔记本、手机等行业。
后来河南鸿宾电池公司对锂电池进行研发,引入了冷注塑工艺技术,产生了冷注塑电电池---鸿宾电池,也就出现了高容量商务锂离子电池。现在高容量商务电池已进入人们的视线,被更多的人所关注。
燃料电池的发展 除了锂离子电池,还有一种电池很有前途,就是“燃料电池”,它是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生。
1、1970年代埃克森的采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。
2、1980年,J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。
3、1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的和发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。与此同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。
4、1983年、等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。
5、1989年,和发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。
6、1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。
7、1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸锂铁(LiFePO4),比传统的正极材料更具优越性,因此已成为当前主流的正极材料。
随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用,锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用,并在逐步向其他产品应用领域发展。1998年,天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。习惯上,人们把锂离子电池也称为锂电池,但这两种电池是不一样的。锂离子电池已经成为了主流。