铅酸蓄电池:一、概述:铅酸蓄电池是指电极由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的一种蓄电池,主要构成成份为:阳极板(过氧化铅 . PbO2)活性物质、阴极板 ( 海绵状铅 .Pb)活性物质、电解液(稀硫酸)、硫酸(H2SO4) + 水(H2O)、电池外壳、隔离板及液口栓、盖子等。
它是目前世界上广泛使用的一种化学电源,具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点,是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池。
二、原理:铅酸蓄电池正极活性物质是二氧化铅,负极活性物质是海绵铅,电解液是稀硫酸溶液,其放电化学反应为二氧化铅、海绵铅与电解液反应生成硫酸铅和水,Pb(负极)+PbO2(正极)+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(放电反应)其充电化学反应为硫酸铅和水转化为二氧化铅、海绵铅与稀硫酸。
2PbSO4+2H2O=Pb(负极)+PbO2(正极)+2H2SO4 (充电反应)铅酸蓄电池单格额定电压为,一般串联为6V、12V用于汽车、摩托车启动照明使用,单替电池一般串联为48V、96V、110或220V 用于不同场合。
电池内正、负极板间采用电阻极低、杂质少成分稳定离子能通过的橡胶、PVC、PE或AGM隔板。
三、特点:铅酸蓄电池已有140多年的历史,虽然与技术先进的锂电池、镍氢电池等相比能量低、深循环寿命短、环保性差,但由于功率特性好、自放电小、高低温性能优越、生产和回收技术成熟以及具有廉价优势,该电池目前仍然是二次电池的主流产品,销售额居二次电池之首。
四、分类:常用的铅酸蓄电池主要分为三类:分别为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池三种。
1)普通蓄电池;普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶液。
它的主要优点是电压稳定、价格便宜;缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。
2)干荷蓄电池:它的全称是干式荷电铅酸蓄电池,它的主要特点是负极板有较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两年内保存所得到的电量,使用时,只需加入电解液,等过20-30分钟就可使用。
3)免维护蓄电池:免维护蓄电池由于自身结构上的优势,电解液的消耗量非常小,在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。
它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。
使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。
市场上的免维护蓄电池也有两种:第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液);另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死,用户根本就不能加补充液。
按我国有关标准规定主要蓄电池系列产品有:起动型铅酸蓄电池,主要用于汽车、拖拉机、柴油机船舶等起动和照明;固定型铅酸蓄电池:主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源;牵引型铅酸蓄电池,主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源;铁路用铅酸蓄电池,主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力;摩托车用铅酸蓄电池,主要用于各种规格摩托车起动和照明;煤矿用铅酸蓄电池:主要用于电力机车牵引动力电源;储能用铅酸蓄电池,主要用于风力、水力发电电能储存。
五、工艺流程:铅酸蓄电池简易生产工艺如下:铅粉制造——板栅铸造——极板制造——极板化成——装配电池主要设备如下:铅粉制造设备:铸粒机或切段机、铅粉机及运输储存系统;板栅铸造设备:熔铅炉、铸板机及各种模具;极板制造设备:和膏机、涂片机、表面干燥、固化干燥系统等;极板化成设备:充放电机、水冷化成及环保设备;装配电池设备:汽车蓄电池、摩托车蓄电池、大中小型密封阀控铅酸蓄电池装配线;电池检测设备:各种电池性能检测。
图1:铅酸蓄电池生产流程铅酸蓄电池生产过程中主要污染物为水和废气。
(1)废水在铅酸蓄电池生产过程中,涂板工序、化成工序以及电池清洗工序产生含铅的重金属废水。
经调查,水污染物中铅的产生浓度为:。
(2)废气在铅酸蓄电池生产过程中,不可避免地产生多种含铅烟气,铅烟、铅尘主要来自板栅铸造、合金配制、铅零件、铅粉制造等工序。
(3)噪声铅酸蓄电池生产企业的噪声源为生产机械。
(4)固废一般固废:废纸箱、废木料、废金属、废包装泡沫、废劳保用品等;危险废物:废电池、废酸、废油、废铅渣、铅泥等。
铅酸属于高污染产品,其制粉和加酸两个生产环节对周边环境污染较大,国内生产企业虽有一定的防护措施,但其制铅粉时形成的大量粉尘和硫酸灌注过程中产生的酸雾仍会有部分弥散到空气中,严重时会引起铅中毒或易导致酸雨的形成。
六、铅酸蓄电池应用领域:铅酸蓄电池应用领域相当广泛,在汽车启动、通信、铁路、牵引等诸多领域都有应用,但是当前汽车启动用电池市场份额仍高达60%以上。
图1:铅酸蓄电池主要应用领域七、市场现状:中国电池工业协会数据显示,2011年1-11月,电子信息产业500万元以上项目完成固定资产投资8183亿元,同比增长56%,高于工业投资个百分点。
其中,电池行业完成投资达1505亿元,占全行业投资比重%,同比增长%,成为电子信息产业中投资最密集、增长最快的领域。
1-11月,电子信息产业新开工项目6523个,同比增长%,扭转去年同期下滑局面。
其中,电子元器件、信息机电和信息化学品制造行业新开工项目数增长均超过55%,个数占全行业70%。
(一)2010年电池行业发展情况简述:2010年在全球经济复苏及我国一系列刺激经济增长政策效应持续作用下,我国电池行业经济发展呈现良好运行态势。
虽然国内刺激经济政策逐步退出,国外欧洲债务危机不断蔓延,但国内电池市场高速增长、国外电池市场有所恢复,总体经济环境依然向好。
2010年全国电池行业产销高速增长,规模以上企业完成工业总产值4,亿元,同比增长%;完成工业销售产值亿元,同比增长%,产销率达到%;完成出口交货值亿元,同比增长%,出口占销售比重达到了%。
2010年全国电池行业主要产品产量稳步增长,受利于汽车工业的发展,铅酸蓄电池生产快速增长,2010年铅酸蓄电池产量达14,万千伏安时,同比增长%;随国外电池市场的恢复,碱性蓄电池、锂离子电池的出口增长开始好转,2010年生产碱性蓄电池亿只,同比增长%;生产锂离子电池亿只,同比增长%;受政策的扶持及全球太阳能电池制造业加速向中国转移的影响,太阳能电池生产大幅增长,2010年生产太阳能电池千瓦,同比增长%。
2010年全国电池行业出口快速恢复,但还未恢复国际经济危机前的出口水平。
2010年电池及电池零件亿美元,同比增长%,未达到2008年出口90亿美元的水平;进口电池及电池零件亿美元,同比增长%。
2010年电池企业经济效益大幅好转。
2010年1~11月,电池行业规模以上企业主营业务收入完成亿元,同比增长%;利润总额亿元,同比增长%;销售利润率达到了%,比2009年同期增长近一个百分点;电池行业就业形势好转月平均就业人员达到万人,同比增长%。
2010年“轻工业调整和振兴规划”等政策措施的逐步落实,对缓解电池行业的压力和推动行业的发展起到了积极的作用,全球对新能源的重视给电池产业带来新发展机遇,国家推进节能减排、实施清洁生产促进了电池行业可持续发展。
2010年是我国“调结构、促转型”之年,货币政策从“宽松”转向“稳健”,出口退税政策逆转,人民币升值,劳动力成本在推高,能源、原材料价格在快速上涨,节能环保要求不断提高,诸多因素都对2010年电池行业的发展产生影响。
2010年电池行业已经摆脱了国际经济危机影响,进入良性循环的发展轨道。
(二)2011年总产值分析:2011年1~12月,电池行业工业总产值增幅逐月回落,增幅由轻工行业第一退居行业第二。
1~12月安徽、江西、江苏等地区产值的高速增长,带动全国电池行业工业总产值高速增长。
1、2011年1~12月电池行业工业总产值高速增长,增幅逐月回落2011年1~12月,全国电池行业累计完成工业总产值5,亿元,同比增长%,增幅逐月下降。
2011年全国电池行业月度工业总产值及同比2、2011年1~12月电池行业工业总产值增长居轻工行业第二,2011年1~12月,全国电池行业累计完成工业总产值同比增长%,高于轻工%,同比增幅轻工行业第二。
(三)2012上半年铅酸电池行业供给面临考验,价格将持续上涨随着我国经济的持续快速发展,汽车、摩托车、电动助力车、通信、信息、电力等基础产业发展十分迅速,这些行业在我国处于一个高速成长期,对铅酸蓄电池的需求日益增长。
政府对铅酸电池整顿力度坚决。
业内预计,随着电池行业准入标准的出台,部分早前整顿较松的省份将会再次迎来整顿冲击,行业的供给短期可能再次面临考验,价格也将持续上涨,这主要体现在2012年上半年。
产品汽车启动用电动助力车用固定用摩托车用小型阀控密封牵引用特种电池电动道路车用其他用占比% % % % % % % % %我国铅酸蓄电池产量结构图1. 行业的供给短期可能再次面临考验:汽车行业:上海江森自控今年9月份受到停产整顿的影响,给行业短期供给,尤其是高端整车配套领域带来冲击。
上海江森自控蓄电池厂的车用铅酸蓄电池年产能达400万只,如果库存消耗完而又不能及时复产的话,这400万只电池的产能将逐步由其他公司填补,但一定时期内会对市场供给带来冲击,据统计,目前汽车启动电池缺口达20%以上,行业内主流国内厂商已经开始规划对整车配套电池进行提价。
汽车工业的快速发展为起动铅酸蓄电池市场提供了巨大的市场电动自行车电池:电动自行车企业在此次行业整顿中受到冲击最大。
小厂直接被关停,处于停产整顿状态的中型企业由于资金紧张的问题,亦面临经营困境。
受铅酸蓄电池企业整治的影响,目前全国各城市遭遇电池断货困扰,不仅中小型企业面临资金周转压力,国内一线品牌同样面临一样的问题。
据电动车经销商反映,不但电池的价格大幅提高,而且即便提价,在提车的时候电池还无法配齐,从厂家拿货的时候提20辆车,才给9组电池,剩下的电池要过段时间才能提,新进的车有一半是没电池的,空配率达到50%以上,整车企业存在电池严重短缺的情况。
“电池荒”这波冲击对电动自行车行业中小型企业来说将是致命的。
年度年产量 (万套) 电动车保有量(万辆) 配套电池 数量(万套) 配套电池容量 (万KVAH ) 备 注1998年6 6 3 按“12V12AH ,3只1辆” 计算 1999年9 2000年29 21 2001年58 46 2002年165 118 2003年400 291 2004年582 2005年1209 1105 2006年1950 1947 2007年 2871 1998年-2007年我国电动车产量汇总表2.铅酸电池停产致价格持续上涨:自九部委大规模整顿铅酸电池行业以来,截至8月初,全国近87%的铅酸蓄电池企业被关停或转产。
受此影响,铅酸电池价格已经开始上涨。
进入7月份,天能、超威、永达、双登等多个品牌价格均出现上涨。