干电池

3月24日，浙江台州市速起蓄电池有限公司厂房外边堆满了废旧垃圾。近日，台州路桥区峰江街道上陶村139名村民出现由蓄电池污染引起的血铅含量超标生活在垃圾场的儿童把废旧电池当玩具　　近期，浙江省台州市路桥区峰江街道139名村民被查出血铅严重超标，元凶是建在村里的一家被列为重点监控企业的蓄电池企业。重金属污染再次成为舆论关注的焦点。　　本月28日，国家环保部等9部委联合召开2011年全国环保转型行动会议，将今年专项行动重点"剑指"重金属污染问题，其中铅蓄电池企业的整治成为今年我国环保行动的首要任务。　　环保专家根据国土资源部公布的数据估算，全国每年因被重金属污染的粮食高达1200万吨，相当于广东一年的粮食总产量，可以养活常住珠三角的4000万人口。　　重金属至少污染中国10%耕地　　环境保护部部长周生贤透露，根据《重金属污染综合防治"十二五"规划》要求，到2015年，重点区域铅、汞、铬、镉和类金属砷等重金属污染物的排放，比2007年削减15%,并要求各地要全面启动重金属污染综合防治"十二五"规划，打好重金属污染综合防治的持久战和攻坚战。　　重金属污染为何成为"十二五"期间环保治理的头等大事?　　国土资源部对此曾毫不讳言，全国每年仅因重金属污染而减产粮食1000多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元，足以每年多养活4000多万人。　　专家经过对比发现，1200万吨粮食几乎相当于广东省一年的粮食总产量，4000多万人也相当于整个珠三角的常住人口。　　中国科学院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同斌研究员表示，中国的重金属污染在北方只是零星分布，而在南方则比较密集。他根据调查估算，重金属污染中国耕地10%左右的可能性较大。其中，受镉污染和砷污染的比例最大，约分别占受污染耕地的40%左右。　　珠三角40%农用地重金属超标　　国家环保部门组织的《典型区域土壤环境质量状况探查研究》调查显示，珠三角部分城市有近40%的农田菜地土壤重金属污染超标，其中10%属严重超标。　　珠三角调查区域中重金属超标元素主要为：镉、汞、砷、铜、镍。其中，土壤中汞含量明显增高，增加幅度多在70%-150%.调查中约有50%调查区土壤中铅含量水平明显增高，增高幅度大多在30%左右。　　2008年发布的《广东省海洋环境质量公报》显示，珠江、深圳河等河流携带入海的重金属和类金属砷超过1.2万吨。　　中科院华南植物园李志安教授告诉南方日报记者，近年他参与的珠三角污染土壤修复工作，都是灌溉水被周边企业排放影响，导致重金属污染农田为主。"目前的重金属土壤修复技术还很不成熟，最快也要两三年才能修复到可耕种水平，而且修复并不等于把重金属完全消除，只是把它浓度降低。如果不修复，重金属一般可以残留几十年，例如铅可以在农田上残留100年。"　　中国疾病预防控制中心营养与食品安全所杨文婕研究员指出，类似土壤重金属污染这样的环境污染，影响对象广泛，影响区域广，危害人口多。她举例说，重金属镉中毒可在20-30年后表现出来，有机氯农药虽然已经禁用多年，但目前在一些胎儿、婴幼儿体内还可查出。　　电池行业成重金属污染祸首　　重金属污染，使得电池行业成为众矢之的。据工信部的《电池行业重金属污染综合预防方案》显示，电池行业重金属耗用量大，生产、回收、再生等环节重金属污染风险高。含汞扣式电池、含汞锌锰电池、镉镍电池废弃后作为普通垃圾处理，存在重金属污染隐患。　　电池专家、教育部华师工程研究中心主任李伟善介绍，目前，在人们接触到的电池中，含有有害重金属的主要是汽车用的铅蓄电池和家庭摄像机等数码产品使用的镉镍电池，均已列入危险废物控制名录。"但前者还没有替代品，国内产能仍然很大，后者有锂离子电池可以替代，但因为成本等原因，镉镍电池仍有市场需求。"　　随着国内汽车市场出现"井喷式"增长，车用电池得到了快速发展，中国电池工业协会统计，我国电池产量占世界一半以上，去年铅酸蓄电池累计完成产量14416.60万千伏安时，同比增长17.3%.镉镍电池约4亿只。　　中国电池工业协会发布的中国蓄电池行业市场研究分析认为，铅酸蓄电池属于高污染产品，其制粉和加酸两个生产环节对周边环境污染较大，严重时会引起铅中毒或易导致酸雨的形成。　　李伟善表示，除了做好废弃物处理外，也要从源头上倡导清洁生产和减少污染排放"广东是电池生产大省，尤其需要注意，像最近浙江台州和2009年清远的血铅事件，就是教训。"　　铅蓄电池回收率不足30%　　电池行业污染大的另外一个原因是回收率不高。　　据工信部测算，2009年电池企业排放含重金属废水总量1200多万吨，其中铅蓄电池企业排放废水1000多万吨 产生含重金属固废22余万吨，其中含铅固体废物21余万吨，含镉固体废物约4000吨 废旧铅蓄电池有组织回收率不足30%.　　中国工程院院士杨裕生指出，现在铅酸电池再生环节常用干法再生技术，其缺点是铅的回收率不高，能耗却不低，应该升级换代。此外，应该坚决取缔手工式的铅酸电池再生"作坊".　　除铅蓄电池、镉镍电池外，市民常用的干电池同样面临回收难题。据一项抽样调查显示，平均每人一年用掉11节干电池，而目前90%的市民对废旧电池的处理是随意乱丢。对此，李伟善教授表示忧虑，干电池经过整治后，已经基本淘汰有毒的含汞电池，但其余重金属仍然存在，部分还不易降解。如果随意丢弃，在局部累积的量太多，也会造成生物生长紊乱，对环境带来不良影响。　　"国外有一种较为成熟的做法，是通过放置在便利店的回收箱回收废弃电池，市民就像喝完玻璃瓶装汽水交还瓶子一样，每隔一段时间，生产商或者供货商主动去取回处理。"广东省生态环境与土壤研究所研究员陈能场建议参考这样的做法，从而避免像国内一些设施回收了大量废弃电池，却没有回收企业或者处理厂商连接，结果回收点成了污染点。　　■各方回应　　垃圾分类企业：　　无力回收废旧电池　　废旧电池回收难道真的无路可走?垃圾分类回收的企业是否能有所作为?南方日报记者探访广州为数不多的垃圾分类企业，听到的是一片无奈之声。　　杨静山在广州五羊新城经营着一家垃圾回收企业，主要是做垃圾分类然后变成再生资源。　　杨静山透露，目前公司收集了大量的有毒有害垃圾，只能堆放在公司仓库里，无处处理，其中就包括大量的废旧电池。想交给固废中心去处理，但还得交钱。一套垃圾处理设备，要一万余元，家庭普及的可能性较低。杨静山表示，如果要推广，一个社区的设备初步估算至少要25万元，这笔钱不能光靠企业负担。　　杨静山向记者坦承，目前行业发展过程中遇到的困难主要是政策问题。　　似乎，在垃圾分类回收这个环节中，政府是游戏规则的制定者，但政府又参与了利益分配。游戏规则的制定者参与到了游戏中，是否有违经济原则呢?"政府有垃圾分类的想法，喊这个口号，但其实政府没有特意给我们做政策引导，也没有制定具体可行的方案让企业可以有路可走，我认为在这个问题上，政府的引导并没有到位。"　　对于垃圾分类回收企业面临的问题，可持续发展社区协会低碳城市项目经理潘涛认为，在垃圾分类回收上，政府应该引导而不是主导，要靠市场化来推动，政府应该配置的是市场化的要素。　　广东省环保厅：　　彻底排查铅蓄电池企业　　广东省环保厅近日表示，将把针对铅蓄电池重点企业的整治作为今年环保专项行动的第一要务，对全行业进行彻底排查，并在7月30日前在媒体上公布辖区内铅蓄电池企业情况。　　对未经环境影响评价或达不到环境影响评价要求的，一律停止建设 对环境保护、劳动保护"三同时"执行不到位的，一律停止生产 对无污染治理设施、污染治理设施不正常运行或超标排放的，一律停产整治 对无危险废物处理资质从事废铅蓄电池回收的，一律停止非法经营活动 对不能依法达到卫生防护距离要求的，一律停产整治 对发生重大铅污染事件的，一律追究责任。　　根据《广东省重金属污染防治规划》拟定的目标，到2015年，广东省重点防控区主要重金属污染物排放量比2007年降低15%,非重点防控区主要重金属污染物新增量实现零增长，重点防控区环境质量有所好转，重金属污染得到有效控制。

作为人类活动的物质基础，能源就如一只扼住人类社会发展咽喉的手，我们的日常生活处处离不开能源的使用。而在这个能源有限的蓝色星球，能源的发展，能源和环境，能源的存储和再生，是全世界、全人类共同关心的问题。随着科学技术的不断发展，诸如多晶硅太阳能电池，电动汽车，生物质能等新能源技术如同雨后春笋般在我们的生活中流行开来，人们对便携式能源存储设备的需求比以前更加庞大，并继续保持指数级增长。 为了顺应这种潮流，电池技术的发展和生产变得越来越多样化，以满足人们对电池全面功效的需求。小到随身携带的电子设备，大到出行的交通工具，电池几乎遍布于我们生活的每一个角落。今天，小编就来给大家说道说道这小小电池世界里的大学问！ 步入有趣的电化学世界 在电池世界里面，首先要提到的就是使用普遍的且有着近150年发展历史的铅酸电池，其广泛应用于交通、通信、电力、军事、航海、航空等领域。从结构上来说，铅酸电池的电极主要由有毒的重金属铅及其氧化物制成，电解液是腐蚀性很强的硫酸溶液。铅酸电池在放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。 铅酸电池在耐用性、便携性和环保性方面有比较大的局限。一般深充深放电在300次以内，且有记忆，寿命在两年左右，并且电池内的液体在消耗一段时间后，如果发现电池发烫或者充电时间变短，就需要补充液体；同时，一般铅酸电池的重量是16~30公斤，体积较大，不易携带；此外，电池在生产过程或回收过程容易造成环境污染。 为了倡导可持续发展，对环境无毒害的绿色电池技术正在成为主流。最常见的有碱性电池和锂电池。碱性电池也称碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的电池品种，适用于需放电量大及长时间使用。相比铅酸电池，碱性电池在某些应用中被证明是一种更有效率和安全的替代品，因为它们不含有剧毒和腐蚀性的成分。 碱性电池在结构上采用了与普通电池相反的电极结构，采用二氧化锰与石墨粉的混合物为正极，锌和其他添加物为负极，增大了正负极间的相对面积，而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液为电解液，允许离子在两极间移动。特别是负极锌也由片状改变成粉末状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，所以电性能得以很大提高。 总的电池反应式为：Zn+MnO2+2H2O+4OH－=Mn(OH)42－+Zn(OH)42－ 碱性电池是成功的高容量干电池，也是最具性价比的电池之一。由于它的防漏性相当好，所以可被使用在任何环境。 最后来带大家来看看目前电子设备中流行最广泛的锂电池。锂系电池可分为锂金属电池和锂离子电池。由于金属锂非常活泼的化学性质导致的安全问题尚未完全突破，因此目前广泛使用的锂系电池均为锂离子电池，而非锂金属电池。 锂离子电池是一种充电电池。一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料，使用非水电解质的电池。主要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作，实现能量的存储和释放。锂离子电池常见的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等。在这里，我们拿拥有较好安全性的磷酸铁锂电池举例。 磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质。电池分左右两边，左边是橄榄石结构的LiFePO4组成的电池正极，由铝箔与电池正极相连，中间是把正、负极隔开的聚合物隔膜，锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过；右边是由石墨组成的电池负极，由铜箔与电池的负极相连。电池的上下端之间是电池的电解质，主要成分是六氟磷酸锂LiPF6，整个电池由金属外壳密闭封装。充电时，正极中的Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；放电时，负极中的Li+通过隔膜向正极迁移。 锂电池耐用性较强，消耗慢，寿命长，且无记忆，同时便于携带。虽然价格相对比较昂贵，但是非常绿色环保，是一款清洁的能源存储设备，是电池行业的发展趋势。 水分仪跟电池也能扯上关系？ 看完了上面对电池知识的普及，是不是有种回到了似曾相识的化学课堂的感觉？其实在电池生产过程中，还有一项指标对电池的性能和可制造性起到至关重要的作用，这就是电池的水分含量。有人会觉得匪夷所思了吧~ 拿碱性电池来说，电池正负极材料成分被混进一种黏性物质，形成并产生合适的形状以构造电池。黏性混合物必须符合严格而又精确的水分含量规定，如果水分含量过多，导电性就会变差，因而电池容量就会不足；反之，如果水分含量不足，电池就很难成形。 全国乃至全球许多的电池生产商都信任奥豪斯的水分测定仪用来测定电池中的水分含量。下面拿来自我国华东地区的一家生产磷酸铁锂电池的客户举例。据相关实验显示，锂电池循环性能及倍率性能与电极水分含量密切相关，当电极水分含量超过0.06%时，电池循环性能和倍率性能降低，放电比容量严重衰减，循环200周后容量衰减近40%，且电池内阻增大，电化学阻抗增加。同时，电池极片在实际生产中的专配环节也会吸收水分，导致其电化学性能衰减。【1】因此在锂电池的生产当中，电极材料需要极其严格地控制水分。 奥豪斯MB 120水分测定仪配有全新的加热腔设计，同时精确控制的卤素加热系统可快速升温并均匀加热，结合高精度称重传感器可确保样品水分测试可读性达到0.01%/1mg。客户在电池生产过程中，每次仅需对电极材料粉末取样3~5g，根据样品的特性选择合适的温度进行测定，很快就能显示精准而又稳定的测定结果。整个过程不仅大大提升了测量的准确性，更节约了时间并提高了产能。 奥豪斯的设备不仅能在实验室中提供快速和重复性的结果，而且也能在工业环境中提供值得信赖的日常测量服务。如果你有更多关于工业生产中原料及成品水分测定方面的疑难咨询，或正在寻求更专业细致的水分仪选型指导，请及时联系我们，我们专业的工程师们届时将会在第一时间为您提供最满意的解答！ 参考文献：【1】牛俊婷，孙琳，康书文，赵政威，马紫峰. 电极水分对磷酸铁锂电池性能的影响[J]. 电化学，2015，21(5)：465-470.

传统锂电池内的气体释放通常是由高度电解的阴极分解和SEI的形成和分解引起，对电池安全构成极大威胁，会导致电池膨胀、变形、热失控等安全危害。由于固态电池采用固态电解质取代了传统的液态电解质，在消除传统锂电池的安全焦虑方面，人们对固体电池有很高的期望。 那么是不是固态锂电池就不会有内部产气和压力升高的顾虑了呢？ 德国卡尔斯鲁厄理工学院的Timo Bartsch等人研究了一种基于β-Li3PS4固体电解质和富镍层状氧化物阴极的典型全固态电池的产气行为。研究显示，在45°C时，Li/Li+在4.5 V以上电位时检测到明显的氧气和二氧化碳产气。 中科院物理所聂凯会等人对PEO基固态电池体系，结合实验和计算系统地研究了其在高电压状态下的产气行为，发现了尽管PEO基聚合物电解质的电化学窗口只有3.8V，但是单纯PEO电解质直到负载电压达到4.5V时才开始出现明显的产气分解的行为。 以上研究说明固态电池同样存在电池内部产气并产生内部压力的问题， 因此对固态电池的产气行为和内压研究同样重要。 电弛的解决方案2023年，武汉电弛新能源有限公司研发团队经过技术攻关，成功推出了DC IPT原位气体内压测定仪，为锂电池测试提供了全新的解决方案。该产品方案得到了行业内先进企业的认可，其具有以下优点： （1）直接穿刺，精准测量大道至简，摒弃“间接法”测量方式，采用类似于外科穿刺方式，直接对锂电池内部气体及压力进行取样和测量。通过锂电池穿刺取样这种直接测量方法，可以快速获取真实、准确的数据，从而极大地提升检测质量效率。这种直接测量方法的实现原理是，利用专门设计的密封穿刺装置在电池表面制造一个局部密封的小孔，然后将电池内部气体导出到测量探头，直接测量电池内部的压力或进行进一步的气体成分分析。这种测量方式不仅可以避免系统漏气而产生的误差，还可以实现对不同类型锂电池（如软包电池、方形电池、圆柱电池等）的快速取样。 （2）气体采样，兼容并包“间接法”测量的另一大弊端在于其兼容性。由于这种方法只能针对特定类型的锂电池进行测量，这无疑增加了测试成本和时间。为了解决这一问题，我们开发了一种全新的锂电池气体采样接口，该接口具有广泛的兼容性，可以同时测量不同类型的锂电池，包括软包电池、方形电池和圆柱电池等。这一创新性接口的设计与开发基于我们对电池内部气压监测的深入理解和多年的专业经验。通过这种新型气体采样接口，我们可以快速、准确地获取各种类型锂电池的气体内压数据，从而更好地评估其安全性能。这种兼容并包的测量方式不仅提高了测试效率，也降低了测试成本和风险。①　兼容性强：DC IPT创新性地引入了“锂电池气体采样接口（GSP）”这一技术，类似于广泛使用的Type-C接口，实现了不同品牌和类型电池测试的兼容性和互换性。DC IPT锂电池气体采样接口（GSP）打破了传统测量方法的局限性和弊端，可同时进行软包电池、方形电池、圆柱电池的测试，无需因不同类型的电池更换不同的测量设备或方法。②　高效便捷：用户无需在不同的测量设备之间切换或等待适配，提高了测试效率，降低了时间和人力成本。③　数据准确：采用先进的测量技术和算法分析，确保数据的准确性和可靠性。④　高重复性：由于采用了标准化的接口设计和测量流程，保证了测量结果的可重复性和一致性，有利于结果的比较和分析。 （3）网络接口，云端数据数据也是生产力，高效率的信息传递可以提升企业测试效率，对每块电池的质量状态做出快速预判。为了满足这一需求，DC IPT预设网络接口，实现了数据联云上网，以及与其他测试设备或系统进行数据交互和共享。这使得企业可以构建一个完整的电池测试和管理系统，实现对电池测试数据的全面管理和分析。用户可以跨平台（PC 、手机、Pad等）访问每块电池的气体内压测试数据，掌握质量情况。 （4）多通道定制，高通量测试在电池测试中，通道数量是衡量设备测试能力的重要指标之一。单台设备的通道数量越高，可承载的测试容量就越大，高通道带来的经济优势，不言而喻。DC IPT标准款为8通道设计，可以大大提高测试效率，降低测试时间和成本。也可以根据客户需求，定制设计更多通道提高测试通量，使得设备可以适应多种测试场景和需求，具有更强的灵活性和可扩展性。无论是大型企业还是研究机构，都可以根据自身的测试需求和规模，选择适合的通道数量和配置。此外，DC IPT的多通道设计还具有优秀的稳定性和可靠性。每个通道都采用了独立的测量电路，确保了测试的准确性和一致性。 参考文献Increasing Poly(ethylene oxide) Stability to 4.5V by Surface Coating of the Cathode. DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02739Gas Evolution in All-Solid-State Battery Cells. DOI: 10.1021/acsenergylett.8b01457