鉛酸蓄電池的現(xiàn)狀及應(yīng)用

黃奕釗

摘 要：蓄電池是一種化學(xué)電源，即能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存，也能通過(guò)其內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)向用電設(shè)備供電。鉛酸蓄電池的使用越來(lái)越多，被廣泛用于應(yīng)急照明、電力系統(tǒng)、電信通訊、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)等備用電源電池領(lǐng)域，風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的儲(chǔ)能領(lǐng)域，汽車(chē)、摩托車(chē)、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、船舶等起動(dòng)電池領(lǐng)域，電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)三輪車(chē)、電動(dòng)叉車(chē)及高爾夫球車(chē)等動(dòng)力電池領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：鉛酸蓄電池 能源 發(fā)展

鉛酸蓄電池是一類安全性高，電性能穩(wěn)定，制造成本低，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可低成本再生利用的“資源循環(huán)型”能源產(chǎn)品，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大、發(fā)展空間持續(xù)拓展，成為世界上各類電池中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種電池。鉛酸蓄電池由正極板、負(fù)極板、電解液、隔板、塑料槽等組成。鉛酸蓄電池正極活性物質(zhì)為二氧化鉛（PbO2），負(fù)極活性物質(zhì)為鉛（Pb），電解液為稀硫酸，正負(fù)極之間由隔板隔開(kāi)，電解液中的離子可以通過(guò)隔板中的微孔，而電極上的電子則不能通過(guò)隔板。鉛酸蓄電池進(jìn)行放電時(shí)，正極板的活性物質(zhì)二氧化鉛（PbO2）轉(zhuǎn)化成硫酸鉛（PbSO4）附著在正極板上，負(fù)極活性物質(zhì)鉛（Pb）也轉(zhuǎn)化成硫酸鉛（PbSO4）附著在負(fù)極上，電解液中的硫酸擴(kuò)散到極板中去電解液的濃度降低。作為一種化學(xué)二次電池，鉛酸蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，發(fā)生相反的反應(yīng)。

鉛酸蓄電池單體電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓為2V。電池經(jīng)常通過(guò)串聯(lián)的方式組成6V、12V等的電池組來(lái)滿足高電壓用電器的需求；通過(guò)將相同極板并聯(lián)焊成極群或者通過(guò)增加極板面積來(lái)滿足大容量用電器的需求。

一、鉛酸蓄電池現(xiàn)狀

電池產(chǎn)業(yè)是新能源領(lǐng)域的重要組成部分，也是世界未來(lái)最具發(fā)展前景的十大產(chǎn)業(yè)之一。近年來(lái)，隨著石化燃料的枯竭以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，發(fā)展可再生能源，重點(diǎn)發(fā)展高效、無(wú)污染的綠色能源已是電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。近十年來(lái)，隨著世界能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，鉛酸蓄電池的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)展，市場(chǎng)需求量也大幅度的升長(zhǎng)，在二次電源中，鉛酸蓄電池已占有70%以上的市場(chǎng)份額，需求量正以每年15%～40%的速度增長(zhǎng)，在二次電池中全球市場(chǎng)占有率最高。根據(jù)全國(guó)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證辦公室公布的數(shù)據(jù)，截止2017年5月份，全國(guó)共計(jì)有鉛酸蓄電池獲證企業(yè)450余家。產(chǎn)業(yè)集群主要分布在江蘇、安徽、廣東、江西、湖北、湖南、河南、河北等區(qū)域。據(jù)鉛酸蓄電池行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2013年全國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)量達(dá)到2.05億千伏安時(shí)，2014年全國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)量達(dá)到2.21億千伏安時(shí)，2015年全國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)量達(dá)到約2.43億千伏安時(shí)，2016年全國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)量達(dá)到約2.6億千伏安時(shí)，產(chǎn)量呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

二、鉛酸蓄電池的應(yīng)用

鉛酸蓄電池是化學(xué)電池中使用范圍最廣、市場(chǎng)份額最大的電池，特別是在起動(dòng)和大型儲(chǔ)能等應(yīng)用領(lǐng)域，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)尚難以被其他新型電池所取代。

鉛酸蓄電池價(jià)格較低，具有工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、自放電低、高低溫性能優(yōu)異、安全性高、穩(wěn)定可靠、免維護(hù)要求、資源再利用性好等比較優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。相對(duì)于其他的電池金屬材料資源，鉛資源比較豐富，鉛儲(chǔ)量和再生鉛可保證鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的年限相對(duì)較長(zhǎng)，鉛酸蓄電池大量應(yīng)用，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)造成鉛資源短缺。

相較于其他二次電池，鉛酸蓄電池性能方面的優(yōu)勢(shì)有：1、使用的電解液為稀硫酸，稀硫酸無(wú)可燃性，并且電池采用常壓或者低壓設(shè)計(jì)，安全穩(wěn)定性高；2、鉛酸蓄電池作為工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)，技術(shù)最為成熟的能源，其性能可靠穩(wěn)定，適用性強(qiáng)；3、可浮充電使用，淺充電淺放電性能優(yōu)異，適用于不間斷電源（UPS）、新能源儲(chǔ)能等領(lǐng)域；4、高容量電池技術(shù)成熟，可制成容量為數(shù)千安時(shí)的電池，為大規(guī)模的儲(chǔ)能提供了便利；5、由于性能穩(wěn)定，工作溫度范圍較寬，工作電壓較高，適用于混合電動(dòng)車(chē)（HEV）等高倍率放電應(yīng)用。

我國(guó)作為鉛酸蓄電池的生產(chǎn)和銷(xiāo)售大國(guó)，一直將它視為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，具有十分重要的能源戰(zhàn)略地位。因此，在不斷發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，鉛酸蓄電池具有廣泛的使用價(jià)值和發(fā)展前途，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、車(chē)站碼頭、電信電力、石油化工、銀行醫(yī)療、礦山井下、商業(yè)娛樂(lè)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及國(guó)防軍工、新能源等各個(gè)領(lǐng)域，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到十份重要的作用，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的支持下，未來(lái)仍將在電池市場(chǎng)中發(fā)揮重要作用。同時(shí)，隨著鉛酸蓄電池技術(shù)水平的進(jìn)步，鉛酸蓄電池的應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣，新的行業(yè)需求也將不斷涌現(xiàn)。

雖然鉛酸蓄電池在生產(chǎn)過(guò)程中大量使用了重金屬鉛，如果不能有效控制污染物排放，會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響，鉛酸蓄電池的發(fā)展也面臨著較大的社會(huì)輿論壓力，但是隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，鉛酸電池在制造工藝、循環(huán)回收利用方式、活性物質(zhì)、支撐結(jié)構(gòu)、膠體電解液、構(gòu)造設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備、非活性部件（如隔板、電池殼和密封材料）及充電方法等方面也在不斷地改善與提高，鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)只要管理得力，其污染完全可實(shí)現(xiàn)有效控制，也將是循環(huán)利用性最好、回收率最高的電池。美國(guó)鉛酸蓄電池的用鉛量約占全國(guó)用鉛總量的95%以上，由于健全的法律法規(guī)的健全和有效的企業(yè)管理，鉛酸蓄電池生產(chǎn)造成的鉛排放僅占總排放量的1.5%，2008年美國(guó)政府已將鉛酸蓄電池生產(chǎn)從主要鉛污染源中排除。

三、總結(jié)

電池制造業(yè)既是我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，又是新能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，與可再生能源、新材料、新能源汽車(chē)、現(xiàn)代電子信息等多個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)緊密關(guān)聯(lián)，也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中最重要的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，關(guān)系著國(guó)計(jì)民生和小康社會(huì)基礎(chǔ)。鉛酸蓄電池在適應(yīng)我國(guó)新形勢(shì)下的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，保障國(guó)防戰(zhàn)略需要，滿足大眾工作、生活消費(fèi)多樣化需求等方面，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院）