Ắc quy chì-axit là loại ắc quy thứ cấp được công nghiệp hóa sớm nhất. Chúng có lịch sử hơn 150 năm kể từ khi chúng được phát minh vào năm 1859, nhưng ngành công nghiệp này vẫn đang phát triển.
Pin chì-axit là loại pin có thị phần lớn nhất và phạm vi ứng dụng rộng nhất trong pin hóa học, đặc biệt là trong các ứng dụng như khởi động và lưu trữ năng lượng quy mô lớn, và khó có thể thay thế bằng loại pin mới khác trong một thời gian dài . Giá của pin axit-chì tương đối thấp và chúng có những lợi thế so sánh như công nghệ trưởng thành, hiệu suất nhiệt độ cao và thấp tuyệt vời, độ ổn định và độ tin cậy, độ an toàn cao và khả năng tái sử dụng tài nguyên tốt. Thị trường có lợi thế cạnh tranh rõ ràng.
So với các vật liệu kim loại pin khác, nguồn chì tương đối dồi dào. Dự trữ chì và chì tái sinh đảm bảo cho sự phát triển bền vững của ngành ắc quy axit chì trong thời gian tương đối dài. Ắc quy chì-axit được sử dụng rộng rãi và sẽ không gây thiếu hụt nguồn chì trong thời gian dài. Nhược điểm của ắc quy chì-axit là: mật độ năng lượng thấp, tuổi thọ ngắn, chì nguyên liệu chính là một loại chất độc hại, có nguy cơ ô nhiễm chì trong quá trình sản xuất ắc quy và xử lý chì tái sinh, quản lý kém có thể gây ra môi trường và sức khỏe con người. làm hại.
Với sự đột phá của công nghệ mới và ứng dụng cấu trúc mới, sự ra đời liên tục của pin chì-cacbon, pin lưỡng cực, pin lưới không chì và các loại pin axit-chì tiên tiến khác đã thay đổi tỷ lệ khối lượng trên năng lượng thấp và chu kỳ ngắn. mạng sống. Và với việc từng bước hoàn thiện luật pháp, quy định và nâng cao trình độ quản lý, nguy cơ ô nhiễm chì cũng có thể được ngăn chặn và kiểm soát. Nó đã mang lại sức sống mới cho sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp ắc quy axit-chì. Trong tương lai, pin chì-axit vẫn sẽ đóng một vai trò quan trọng trong các ứng dụng như cung cấp năng lượng dự phòng, lưu trữ năng lượng, khởi động và nguồn điện. (1) Ưu điểm so sánh của ắc quy chì-axit
①Lợi thế hiệu suất so sánh
Hiện tại, pin thứ cấp được công nghiệp hóa quy mô lớn chủ yếu bao gồm pin axit-chì, pin niken-cadmium, pin niken-hydro và pin lithium-ion. Pin niken-cadmium chứa nguyên tố cadmium có độc tính cao, dần dần được thay thế bằng các loại pin khác. Hiện nay, các loại pin được sử dụng rộng rãi nhất trên thị trường là pin chì-axit, pin lithium-ion và pin niken-hydro.
So với các loại pin thứ cấp khác, pin chì-axit có những ưu điểm so sánh sau:
A. Pin có thời gian dài nhất để thực hiện sản xuất công nghiệp hóa và công nghệ trưởng thành nhất có hiệu suất ổn định, độ tin cậy và khả năng ứng dụng tốt;
B. Axit sunfuric loãng được dùng làm chất điện phân, không cháy. Pin sử dụng thiết kế áp suất bình thường hoặc áp suất thấp, có độ an toàn tốt;
C. Điện áp làm việc cao và dải nhiệt độ làm việc rộng, thích hợp cho các ứng dụng phóng điện tốc độ cao như xe điện hybrid (HEV);
D. Nó có thể được sử dụng để sạc nổi, với hiệu suất sạc cạn và xả cạn tuyệt vời, thích hợp cho việc cung cấp điện liên tục (UPS), lưu trữ năng lượng mới, cạo đỉnh lưới và lấp đầy thung lũng và các lĩnh vực khác;
E. Công nghệ pin dung lượng lớn đã trưởng thành và có thể chế tạo thành pin hàng nghìn ampe giờ, mang lại sự thuận tiện cho việc lưu trữ năng lượng quy mô lớn.
②Lợi thế chi phí so sánh
Pin chì-axit là loại pin thứ cấp rẻ nhất và giá mỗi đơn vị năng lượng bằng khoảng 1/3 so với pin lithium-ion hoặc pin niken-hydro. Ngoài ra, thành phần chính của pin chì-axit là chì và hợp chất chì. Hàm lượng chì cao tới 60% tổng khối lượng của pin. Giá trị còn lại của pin đã qua sử dụng tương đối cao và giá tái chế vượt quá 30% so với pin mới. Do đó, tổng chi phí của pin chì-axit thấp hơn.
③Lợi thế so sánh của việc tái chế
Ắc quy chì-axit có thành phần đơn giản, công nghệ tái tạo hoàn thiện và có giá trị tái chế cao. Chúng là loại pin dễ tái chế và tái sử dụng nhất. Việc sản xuất chì tái chế trên toàn cầu đã vượt qua sản xuất chì nguyên chất. Tỷ lệ tái chế pin axit-chì ở Hoa Kỳ đã vượt quá 98,5% và tỷ lệ tái chế pin axit-chì thải ở nước tôi đã đạt hơn 90%. Pin niken-cadmium, pin niken-hydro và pin lithium-ion hầu hết là các loại pin nhỏ có thành phần phức tạp, chi phí tái tạo cao và khó tái chế. Rất khó để ngành tái chế đạt được các hoạt động theo định hướng thị trường. Hiện tại, tỷ lệ tái chế trung bình toàn cầu của các loại pin nói trên là dưới 20%, đặc biệt là đối với pin lithium-ion. Hầu hết các quốc gia vẫn chưa đạt được hiệu quả tái chế và tái sinh.
(2) Thiếu pin chì-axit
①Mật độ năng lượng thấp
Pin axit-chì truyền thống có mật độ năng lượng khối lượng và khối lượng thấp. Mật độ năng lượng chỉ bằng khoảng 1/3 so với pin lithium-ion và khoảng 1/2 so với pin niken-hydro. Chúng cũng có kích thước lớn và không thích hợp cho các ứng dụng nhẹ và nhỏ. sử dụng. Trong tương lai, mật độ năng lượng của pin axit-chì vẫn còn nhiều cơ hội để cải thiện, đặc biệt là đối với pin axit-chì sử dụng vật liệu và công nghệ mới như carbon xốp. ②Tuổi thọ quá ngắn
Vòng đời của pin axit-chì truyền thống ngắn và số chu kỳ lý thuyết bằng khoảng 1/3 so với pin lithium-ion. Vẫn còn nhiều cơ hội để cải thiện vòng đời của ắc quy axit-chì, đặc biệt là ắc quy axit-chì với vật liệu mới, cấu trúc mới và công nghệ mới, chẳng hạn như ắc quy axit-chì lưỡng cực và ắc quy chì-cacbon.
③Có nguy cơ ô nhiễm chì trong dây chuyền công nghiệp
Chì là nguyên liệu chính để sản xuất pin chì-axit. Chì chiếm hơn 60% chất lượng pin. Pin chì-axit trên toàn thế giới chiếm hơn 80% tổng lượng tiêu thụ chì. Chì là một kim loại nặng và chuỗi công nghiệp sản xuất pin chì-axit (bao gồm luyện chì sơ cấp, sản xuất pin, tái chế pin và luyện chì tái chế) có nguy cơ ô nhiễm chì cao. Quản lý kém có thể gây ô nhiễm môi trường và gây hại cho sức khỏe con người.
4. Ắc quy chì-axit và bảo vệ môi trường
Sản xuất pin chì-axit là ngành công nghiệp chính sử dụng chì. Chuỗi công nghiệp có rủi ro ô nhiễm chì trong quá trình nấu chảy chì sơ cấp, sản xuất pin, tái chế pin thải và nấu chảy chì tái sinh. Tuy nhiên, ô nhiễm chì trong toàn bộ dây chuyền công nghiệp có thể được kiểm soát một cách hiệu quả. Công nghệ phòng ngừa và kiểm soát ô nhiễm chì tương đối hoàn thiện. Hiện đã có đầy đủ bộ công nghệ, thiết bị liên quan đến luyện chì sơ cấp và chì thứ cấp của nước ngoài. Công nghệ luyện chì trong nước về cơ bản đã hoàn thiện, bao gồm cả sản xuất pin axit-chì, miễn là thiết bị bảo vệ môi trường tiên tiến được cấu hình theo thông số kỹ thuật, Hoạt động bình thường của thiết bị bảo vệ môi trường về cơ bản sẽ không gây ra sự cố ô nhiễm chì. Trong lĩnh vực sản xuất ắc quy chì-axit, các thiết bị sản xuất sạch, tự động hóa và cơ giới hóa tiên tiến cũng như công nghệ và thiết bị bảo vệ môi trường tiên tiến đã được sử dụng rộng rãi để có thể xử lý hiệu quả khói chì, bụi chì, hợp chất chì trong nước. xử lý, và ô nhiễm chì có thể được kiểm soát một cách hiệu quả.
Các quy trình sản xuất tiên tiến bao gồm: quy trình đúc lưới nhiều máy một lần, công nghệ cắt phôi chì nguội, đóng gói và chải tự động, quy trình tạo hóa chất bên trong, v.v. Các quy trình bảo vệ môi trường tiên tiến bao gồm: bộ xử lý bụi chì xung hiệu suất cao, nhiều giai đoạn bộ xử lý khói chì ướt, bộ xử lý phun sương axit phun sương kiềm, hệ thống tái sử dụng nước thu hồi nước thải, v.v. Các sự cố ô nhiễm chì thường xuyên xảy ra ở nước tôi trước đây chủ yếu là do luật pháp và quy định và chính sách liên quan không đầy đủ và quản lý không đầy đủ trong toàn bộ quá trình.
Chủ yếu thể hiện ở năm khía cạnh:
Một là sự cạnh tranh mất trật tự giữa các lò luyện, đặc biệt là các lò luyện nhỏ lẻ và lò luyện bất hợp pháp, nhằm tranh giành thị trường với giá thấp, áp dụng các phương pháp luyện bản địa, không có công trình bảo vệ môi trường hoặc hoạt động bất thường của các cơ sở; thậm chí có một số nhà máy luyện lớn để giảm giá thành còn có hiện tượng quản lý bảo vệ môi trường chưa chuẩn mực, dẫn đến để xảy ra sự cố ô nhiễm tại các công ty đầu mối.
Thứ hai, có một số lượng lớn các nhà máy nhỏ trong ngành sản xuất pin axit-chì và thiết bị sản xuất của họ còn lạc hậu, không thể trang bị các thiết bị bảo vệ môi trường và cơ sở bảo vệ sức khỏe đầy đủ và tiên tiến, không có lợi cho việc bảo vệ môi trường và Tận dụng nguồn tài nguyên.
Thứ ba, việc tái chế pin chì-axit hoàn toàn trong tình trạng tái chế vô tổ chức, đây là mắt xích quan trọng gây ô nhiễm chì và axit.
Thứ tư, một lượng lớn pin thải chảy đến các nhà máy chì tái sinh nhỏ, và do việc quản lý các liên kết mất kiểm soát nên thường xuyên xảy ra các sự cố ô nhiễm môi trường.
Thứ năm, có nguy cơ ô nhiễm cadmium trong pin axit-chì điện.