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铅酸蓄电池资源化处置

能源网讯(稿源) 2022-6-8 09:12 No.1920


铅酸电池主要由极板、电解液、隔板、电极、壳体等部分组成,各部分协同分工共同完成充放电工作。硫酸作为铅酸蓄电池的电解液,在不发生泄露时,其本身可以提供足量的 SO42-来使充放电循环持续下去。但是,随着充放电次数的增多,铅酸电池的极板会发生老化,发生不可逆的硫酸盐化,使得电池的容量减小。

铅酸蓄电池资源化处置

  1. 极板

极板主要分为负极板和正极板。极板上的活性物质会与电解液中的硫酸发生化学反应,从而实现铅酸电池的充放电过程。其中,负极板上活性物质的主要成分为金属 Pb,正极板上活性物质主要成分为 PbO2。极板板栅框架由铅锑合金铸成,框架上填充有活性物质,锑的加入可以提高栅架的浇铸性能和机械强度。但是锑易从正极板栅架中解析出来,导致铅酸电池的自行放电和板栅的膨胀、溃烂,减少使用寿命。另外,为了提高蓄电池的容量,可将多片正、负极板并联,组成正、负极板组。在每单个电池中,正极板都处于负极板之间,负极板的数量总比正极板多一片,可使其两侧均匀放电,否则单面工作会使两侧活性物质体积变化不一致,导致极板弯曲。

2、隔板


铅酸电池正、负极板应尽量靠近来减少其体积和内阻,但彼此又不能接触以防止短路,因此在正负极板间设有绝缘隔板。为便于渗透电解液,隔板应具有多孔性,因为电解液为强酸,隔板还应具有良好的耐酸耐碱性。主要的隔板材料有微孔塑料、微孔橡胶、木质、树脂纸质等。近年来,还有做成袋状的微孔塑料隔板,可包裹在正极板的外部,避免活性物质的脱落。

3、壳体


铅酸电池的外壳是用来盛放电解液和极板组的,因此必须具有较强的耐酸、耐热、耐震性能,以前多用硬橡胶制成。现在国内生产的主要是聚丙稀塑料外壳,这种壳体不但耐酸、耐热、耐震性强,而且还具有重量轻、高强度、透明、外型美观等特点。壳体底部的凸筋可以起支撑作用,并可收集脱落的活性物质,防止极板短路,若采用袋式隔板,则可取消凸筋降低壳体高度。

4、电解液


电解液主要起运输离子的作用,在电极的作用下其中的离子会发生定向移动,可以使电极板上的活性物质溶解和电离,发生电化学反应。铅酸电池的电解液由硫酸和蒸馏水按比例配制而成,其相对密度为 1.24~1.30。

5、联条


联条的成分主要为金属铅,用于串联其中的各个单位电池。主要有两种连接方式:一种是将铅质链条装在盖子上面,链条暴露在电池盖表面,这种连接方式会造成较大内阻,同时浪费铅材料,正在逐渐被淘汰;第二种是穿壁式连接方式,铅酸电池各单格电池串联后,两端的正负极从电池盖穿出,形成电池极桩。

6、加液孔盖


铅酸电池上装有的加液孔盖可防止电解液溅出。进一步为排出产生的H2和O2,需在加液孔盖上安装通气孔,防止发生事故。另外,在孔盖上安装氧过滤器可避免铅酸电池中形成的水蒸气溢出而导致水的损耗。

铅酸蓄电池资源化处置

铅是一种常用的金属,在全球工业和经济发展中扮演着重要的角色。虽然铅的下游应用十分广泛,但是我国乃至全球铅产量的 84% 约用于铅蓄电池生产。废铅蓄电池中含有大量的铅,因此铅蓄电池具有很大的回收价值,同时铅是一种毒性很强的重金属,不当的处置将会导致严重的环境污染,危害人类健康。

废铅蓄电池主要由铅膏(35%-60%)、铅栅合金(20%-30%)、废酸液(10%-25%)、隔板(PVC、PE、玻璃纤维等,2%-3%)和塑料外壳(PP\ABS等,6%-10%)组成。因而废铅蓄电池的再生对铅资源循环和环境保护的意义重大,其中包含40%—60% PbSO4的铅膏回收是废电池资源化的重点。

废铅膏是废铅蓄电池中含铅量最高的部分之一,铅膏的成分大致为: 40%-65% PbSO4,10% -30% PbO,10% -20% PbO2 和 2% -3% 金属铅的混合物。

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