鉛酸蓄電池再生有術(shù)

鄭秀亮

鉛酸蓄電池，被廣泛運(yùn)用在通信、電力、軍事、交通、銀行、信息等各領(lǐng)域，在很多行業(yè)當(dāng)中有著不可替代的作用。

由于鉛酸蓄電池使用范圍廣，加上實(shí)際使用壽命短，每年中國(guó)報(bào)廢的鉛酸蓄電池大約有2億只?！懊磕晏蕴?億只鉛酸蓄電池中，至少有5000萬只是可以進(jìn)行修復(fù)再生的。”廣州泓淮能源科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱廣州泓淮）技術(shù)人員表示，受修復(fù)技術(shù)限制，這些被淘汰的電池大多數(shù)都沒有得到利用，造成了資源浪費(fèi)，也帶來了環(huán)境污染。不過，日前該公司歷經(jīng)十多年時(shí)間研發(fā)成功的鉛酸蓄電池修復(fù)技術(shù)，得到了行業(yè)專家的認(rèn)可，為鉛酸蓄電池的再生利用找到了出路。

現(xiàn)狀：鉛酸蓄電池壽命短，資源浪費(fèi)嚴(yán)重

1859年，鉛酸蓄電池正式面世。在其發(fā)明后的一百多年時(shí)間里，鉛酸蓄電池由于具備安全可靠、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上95%的后備能源系統(tǒng)均采用鉛酸蓄電池。

經(jīng)過一百多年的發(fā)展，鉛酸蓄電池在理論研究和產(chǎn)品性能方面都得到了長(zhǎng)足發(fā)展，然而鉛酸蓄電池生命周期短的弊端卻長(zhǎng)期未能得到有效解決。儲(chǔ)能鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命通常為8～12年，但是在實(shí)際使用過程中，其壽命往往只有3～5年。

“鉛酸蓄電池壽命短的核心原因在于，蓄電池氧化還原反應(yīng)的必然產(chǎn)物Pb2SO4，會(huì)逐步形成不可逆的硫酸鉛結(jié)晶體?！睋?jù)廣州泓淮董事長(zhǎng)黃尚南介紹，鉛酸蓄電池主要成份是金屬鉛與硫酸溶液，它在工作過程中會(huì)逐步產(chǎn)生不可逆的Pb2SO4結(jié)晶體，也就是常說的硫酸鹽化。Pb2SO4結(jié)晶體屬于非常穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)，且導(dǎo)電性差、體積大、會(huì)堵塞極板上的微孔，妨礙電解液的滲透作用，增大了蓄電池的內(nèi)阻，在充電時(shí)不易還原成為可逆二氧化鉛和金屬鉛，使極板中參加電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)減少，容量降低，導(dǎo)致蓄電池最終失效報(bào)廢。

“世界各國(guó)都在尋找鉛酸蓄電池的修復(fù)再生之路，修復(fù)領(lǐng)域的研發(fā)熱度從未減緩?！睆V州泓淮技術(shù)人員介紹說，雖然各國(guó)科學(xué)家都非常重視鉛酸蓄電池再生技術(shù)的研究，但是絕大部分的修復(fù)技術(shù)都沒有真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)上革命性突破，都存在修復(fù)后電池容量恢復(fù)少、使用壽命短等問題，報(bào)廢蓄電池逐年增加。

廢舊鉛酸蓄電池的大量囤積，一方面導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)。另一方面，鉛酸蓄電池中含有鉛、硫酸等廢物，具有強(qiáng)污染力和不可降解的特性，目前國(guó)內(nèi)很多地方對(duì)報(bào)廢鉛酸蓄電池的回收利用仍然處于不規(guī)范狀態(tài)，對(duì)水質(zhì)和土壤污染帶來巨大的隱患。

改變：成功研發(fā)出鉛酸蓄電池活化劑，鉛酸蓄電池實(shí)現(xiàn)循環(huán)再生

針對(duì)鉛酸蓄電池壽命短、修復(fù)技術(shù)不成熟等問題，廣州泓淮自成立開始，先后投入6000多萬元，開展蓄電池修復(fù)再生技術(shù)研發(fā)，希望能夠進(jìn)一步延長(zhǎng)蓄電池的實(shí)際使用壽命，減少每年蓄電池的報(bào)廢數(shù)量。經(jīng)過近十年無數(shù)次的試驗(yàn)和測(cè)試，一項(xiàng)鉛酸蓄電池再生技術(shù)終于面世，使鉛酸蓄電池再生成為現(xiàn)實(shí)。

據(jù)介紹，這種鉛酸蓄電池再生技術(shù)采用高分子材料配置出蓄電池活化劑，采用電化學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)鉛酸蓄電池Pb2SO4結(jié)晶體分解，還原成二氧化鉛和金屬鉛、硫酸，解決硫酸鉛結(jié)晶體導(dǎo)致活性物質(zhì)減少、壽命縮短的問題，實(shí)現(xiàn)蓄電池內(nèi)阻恢復(fù)、容量恢復(fù)。該技術(shù)的使用非常簡(jiǎn)單，打開鉛酸蓄電池的閥門，加入適量的蓄電池活化劑，結(jié)合該公司研發(fā)的修復(fù)設(shè)備對(duì)蓄電池施加活化電壓、電流，就可以實(shí)現(xiàn)鉛酸蓄電池的再生。該蓄電池活化劑在酸性環(huán)境下，結(jié)合蓄電池外部施加的活化電壓，可以催化硫酸鉛結(jié)晶體的分解，讓硫酸鉛結(jié)晶體分解為可以繼續(xù)參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，使鉛酸蓄電池恢復(fù)到健康狀態(tài)。采用高倍率電鏡技術(shù)可以明顯看到，修復(fù)前的蓄電池極板上的Pb2SO4晶體呈現(xiàn)大塊的晶體形狀，修復(fù)過后則變成了絮狀物，效果非常直觀。采用市面上的監(jiān)測(cè)儀器也可以看到，修復(fù)后蓄電池的容量、電阻均得到了恢復(fù)。

從廣州泓淮提供的對(duì)比數(shù)據(jù)來看，目前市場(chǎng)上采用的脈沖修復(fù)法、化學(xué)水療修復(fù)法、多頻譜諧振修復(fù)等方法，蓄電池修復(fù)后容量提升非常有限，而且基本沒有蓄電池內(nèi)阻恢復(fù)的數(shù)據(jù)。而使用該公司的活化劑進(jìn)行活化修復(fù)后，蓄電池容量基本都恢復(fù)達(dá)到標(biāo)稱容量的95%以上，蓄電池內(nèi)阻也恢復(fù)到出廠水平。使用壽命方面，用該修復(fù)技術(shù)修復(fù)后的蓄電池可以達(dá)到三年以上，持續(xù)時(shí)間比其他方法更長(zhǎng)。不過，黃尚南也提到，對(duì)于內(nèi)部極板已經(jīng)損壞或者出現(xiàn)破裂等物理性破壞的電池，目前沒有辦法對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

“我們應(yīng)用廣州泓淮的修復(fù)技術(shù)，對(duì)4只失效蓄電池進(jìn)行修復(fù)效果驗(yàn)證試驗(yàn)及修復(fù)機(jī)理研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，該蓄電池修復(fù)技術(shù)效果明顯?！睆V東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院的工程師稱，失效蓄電池修復(fù)后容量恢復(fù)到額定容量以上，并且在經(jīng)過3個(gè)月的高溫老化試驗(yàn)（1個(gè)月的變化相當(dāng)于正常情況下使用1年的變化）之后，其容量仍然保持在額定容量以上。

中國(guó)電信廣州分公司也采用該技術(shù)對(duì)廣州各區(qū)域和分公司的大量逾齡電池組進(jìn)行修復(fù)，“一開始我也不信，因?yàn)橹昂芏喙径颊疫^我們，也試過很多次。后來聽了他們的詳細(xì)介紹，又看了一些實(shí)際案例，也就抱著“死馬當(dāng)活馬醫(yī)”的態(tài)度拿了一些電池來試一下?！敝袊?guó)電信廣州分公司的技術(shù)人員說，“沒有想到結(jié)果還真出乎意料?！毙迯?fù)的蓄電池共有107組，結(jié)果有62組達(dá)到了100%額定容量，占比58%，達(dá)到90%以上的有38組，占比36%，剩下的7組，額定容量也達(dá)到了80%以上，效果顯著。

“這個(gè)蓄電池活化劑屬于中性，不會(huì)損害蓄電池的內(nèi)在部件，不會(huì)影響蓄電池自放電率，不影響它的壽命?！秉S尚南提到，而且加入活化劑之后，修復(fù)過程主要是蓄電池充電跟放電，可以采用該公司生產(chǎn)的修復(fù)設(shè)備，也可以直接采用市場(chǎng)普通的設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，修復(fù)時(shí)間一般為24～72個(gè)小時(shí)?！安粌H要效果，我們也堅(jiān)持環(huán)保原則。”黃尚南指出，活化劑不會(huì)增加蓄電池的污染物，用它來進(jìn)行澆花，經(jīng)過10天時(shí)間的檢驗(yàn)，花兒依然鮮艷，長(zhǎng)勢(shì)良好。

未來：綠色再生是主流，修復(fù)市場(chǎng)空間可達(dá)上百億

當(dāng)前，節(jié)能環(huán)保、綠色低碳成為社會(huì)發(fā)展的主流，廣州泓淮的蓄電池修復(fù)技術(shù)，正是順應(yīng)了社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)。

鉛酸蓄電池中鉛極板含量超過70%，硫酸及懸浮的含鉛化合物約占20%，屬于危險(xiǎn)固體廢棄物。由于我國(guó)目前尚未建成全國(guó)性和區(qū)域性的鉛酸蓄電池回收網(wǎng)絡(luò)，加上法律法規(guī)不健全，廢舊鉛酸蓄電池的回收利用存在較大的安全隱患。據(jù)行業(yè)人士測(cè)算，目前通過正規(guī)渠道回收的廢舊鉛酸蓄電池僅有30%左右，剩下的大部分進(jìn)入一些不規(guī)范的小企業(yè)，這是導(dǎo)致鉛污染的一個(gè)重要源頭。鉛酸蓄電池修復(fù)技術(shù)的運(yùn)用，可以延長(zhǎng)電池的實(shí)際使用壽命，降低鉛酸蓄電池的報(bào)廢率，提高了資源的利用效率，減少污染的產(chǎn)生，具有重要的社會(huì)意義。

根據(jù)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)鉛酸蓄電池分會(huì)統(tǒng)計(jì)，2015年國(guó)內(nèi)鉛酸蓄電池產(chǎn)能約2000億安時(shí)，產(chǎn)值超過4000億元，約占全世界鉛酸蓄電池產(chǎn)值的1/3。特別是隨著電信基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)中心、企業(yè)IT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、汽車工業(yè)等的飛速發(fā)展，鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能電池、動(dòng)力電池的首選電源，市場(chǎng)仍將繼續(xù)擴(kuò)大。

“蓄電池運(yùn)用范圍廣，每年淘汰量也大，也就預(yù)示著修復(fù)市場(chǎng)非?？捎^?！睋?jù)黃尚南介紹，目前僅通信行業(yè)，蓄電池修復(fù)的潛在市場(chǎng)就已經(jīng)接近500億元。從經(jīng)濟(jì)價(jià)值來看，蓄電池修復(fù)也有巨大的優(yōu)勢(shì)，廣州泓淮的修復(fù)技術(shù)，修復(fù)成本只是新購(gòu)電池成本的三分之一左右，修復(fù)后蓄電池的使用壽命和新電池使用壽命相當(dāng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)可行性。

目前，經(jīng)過廣州泓淮修復(fù)的鉛酸蓄電池包括湯淺、陽光、華達(dá)、光宇、南都、雙登、理士、豐日、銀泰、泰坦、三瑞等，成功修復(fù)的蓄電池容量達(dá)到了1000萬安時(shí)，修復(fù)成功率超過95%，部分蓄電池使用年限超過8年，有的甚至超過12年，經(jīng)過修復(fù)后還可以繼續(xù)投運(yùn)。南方電網(wǎng)的專家表示，這個(gè)技術(shù)解決了他們?cè)谛铍姵鼐S護(hù)中的大問題，給蓄電池的全生命周期管理提供了科學(xué)手段。黃尚南還說，廣州泓淮的蓄電池再生技術(shù)可接受任何第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢測(cè)。

鉛酸蓄電池修復(fù)技術(shù)是一個(gè)全新的產(chǎn)業(yè)，未來還將帶動(dòng)活化液、修復(fù)設(shè)備制造、鉛酸蓄電池管理維護(hù)相關(guān)上下游企業(yè)的發(fā)展，對(duì)直流電源相關(guān)行業(yè)發(fā)展具有明顯的促進(jìn)作用，市場(chǎng)前景可期。專家也指出，這個(gè)蓄電池活化劑如果在蓄電池生產(chǎn)的源頭上采用，直接延長(zhǎng)鉛酸蓄電池的壽命，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及社會(huì)價(jià)值更加不可估量。