蓄电池行业清洁生产技术指导.docx

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蓄电池行业清洁生产技术指导

深圳市二次电池行业

清洁生产技术指引

目录

1总论1

1.1概述1

1.2编制原则和依据1

1.2.1编制原则1

1.2.2编制依据2

1.3适用范围2

2二次电池行业主要生产工艺及污染环节分析3

2.1主要生产工艺3

2.1.1铅酸蓄电池制造工艺3

2.1.2镍镉电池制造工艺6

2.1.3MH-Ni电池的结构和制造工艺7

2.1.4锂离子电池制造工艺8

2.2主要污染环节的分析9

2.2.1铅酸电池生产过程中产生的废物/污染物9

2.2.2镍镉电池生产过程中的污染和耗能环节10

2.2.3镍氢电池生产过程中的污染环节10

2.2.4锂离子电池生产过程中的污染和耗能环节11

3二次电池行业清洁生产评价指标11

3.1电池行业清洁生产评价指标体系结构11

3.2电池行业清洁生产评价指标的评价基准值及权重值13

3.3电池企业清洁生产评价指标的考核评分计算方法14

3.4定性评级指标19

3.5定量评级指标19

4二次电池行业清洁生产技术要求21

4.1产品设计21

4.2原辅材料的选用22

4.3生产工艺与装备22

4.4资源与能源利用22

4.4过程控制22

4.5末端治理与废物利用23

4.6环境管理23

4.7清洁生产管理24

5企业清洁生产审核25

5.1企业推行清洁生产审核的要求与对策25

5.2企业实施清洁生产审核程序25

6深圳市二次电池行业清洁生产推荐技术27

6.1铅酸蓄电池清洁生产技术27

6.1.1铅酸蓄电池清洁生产方案27

6.1.2中国铅酸蓄电池工艺装备的发展与改进31

6.1.3铅酸蓄电池复合栅板制造技术36

6.2镍镉、镍氢电池生产新技术36

6.3镍氢电池清洁生产技术47

6.4锂离子电池生产企业清洁生产新技术50

6.5真空技术及设备在电池制造中的应用52

6.5.1真空混合52

6.5.2真空烧结53

6.5.3真空干燥54

6.5.4真空检漏与真空注液55

6.5.5真空化成与真空封口56

6.5.6其它应用及前景56

1总论

1.1概述

为了贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国清洁生产促进法》及《深圳市循环经济促进条例》，指导和促进深圳市二次电池行业依法实施清洁生产，提高资源利用率，减少和避免污染物的产生，保护和改善环境，推行节能减排，产业优化升级，为深圳市二次电池企业推行清洁生产提供技术方法，深圳市环境保护局特委托清华大学深圳研究生院清华-深圳清洁生产研究中心编制本指引。

本指引结合二次电池行业生产的工艺特点及产污环节，按照清洁生产原理，从提高资源利用率和减少环境污染出发，针对生产工艺、原材料选用、资源利用、污染物减量及最终处置提出技术要求，并对二次电池企业进行全过程的环境管理和认证提出要求。

本指引为推荐性标准，可用于企业的清洁生产审核和清洁生产潜力与机会的判断，以及企业清洁生产绩效评定。

本指引根据当前深圳市二次电池行业技术和装备水平而制订，将根据行业发展状况进行修订。

1.2编制原则和依据

1.2.1编制原则

清洁生产技术要求的基本原则是：

“清洁生产技术”要符合产品生命周期分析理论的要求，能够体现全过程污染预防思想，并覆盖从原材料的选取到生产过程和产品的处理处置的各个环节。

具体原则如下：

（1）符合清洁生产思路，即体现全过程的污染预防，不考虑污染物单纯的末端处理和处置。

（2）针对二次电池的生产工艺设定清洁生产技术要求，该工艺应能基本反映企业的总体生产状况，从而避免针对某一单项技术建立技术要求；

（3）依据适用范围确定各个指标的基准值分级；

（4）基准值设定时应考虑国内外的现有技术水准和管理水平，考虑其相对性，并要有一定的激励作用；

（5）对难以定量化的指标，不宜设定基准值，但应给出明确的限定或说明。

（6）力求实用和可操作，以易于企业和审核人员的理解和掌握。

根据前述适用范围的要求，拟将各项指标分为二级：

●一级指标：

达到国际上同行业清洁生产先进水平。

此项指标主要作为清洁生产审核时的参考，以通过比较发现差距，从而寻找清洁生产机会。

国际先进指标采用公开报道的国际先进水平。

●二级指标：

达到国内同行业清洁生产先进水平，此项指标可作为国内企业清洁生产绩效公告的依据。

国内先进指标采用公开报道的国内先进水平，并参考有关的统计数据。

1.2.2编制依据

（1）《中华人民共和国清洁生产促进法》

（2）电池行业环境友好型企业评选条件（试行）

（3）电池行业清洁生产评价指标体系（试行）

（4）广东省清洁生产企业标准

（5）深圳市清洁生产实施意见

（6）电池制造工艺新技术与质量监控及标准实用手册，杨洪波主编，安徽文化音像出版社，2003.

（7）Cleanerproductionoptionsforlead-acidbatterymanufacturingindustry，JournalofCleanerProduction8（2000）133–142

（8）中国铅酸蓄电池工艺装备的发展与改进，《蓄电池》2004年第4期

（9）蓄电池行业铅尘（烟）现状分析与对策，通风与除尘，1995，第3期p48-50

（10）我国镉镍电池的电极制造技术及发展，电源技术，1998年第22卷第2期。

（11）真空技术及设备在动力电池制造中的应用，真空科学与技术学报，2006年第26卷第5期。

（12）第十届全国电池测试技术研讨会论文集。

（14）产业结构调整指导目录（轻工行业）。

1.3适用范围

本技术指引适用范围为深圳市现有二次电池（铅酸电池、镍镉镍氢电池、锂离子电池）生产企业。

本指引为深圳市二次电池行业环保审批和环保监理提供技术支持，为深圳市二次电池行业清洁生产提供技术指导。

2二次电池行业主要生产工艺及污染环节分析

2.1主要生产工艺

2.1.1铅酸蓄电池制造工艺

与其它电池类似，铅酸电池也是由正极、负极和电解质构成。

所有铅酸电池在充放电过程中有相同的电化学反应。

放电时正极的PbO2和负极的海绵铅都转变成PbSO4;充电时，正极的PbSO4转化成PbO2，负极的PbSO4转化成海绵铅，电解质溶液硫酸在正负极反应中是活性成分。

图2.1铅酸电池生产工艺流程图

铅酸电池的制造工艺是将氧化铅膏涂布在铅合金格栅上制成极板，再组装成电池。

这个过程可以是手工进行也可以用自动化机器完成。

采用手工或机器生产取决于公司的规模和电池的产量。

少数制造商自己制造铅合金格栅、铅粉氧化、电解质和电池外壳，大多数制造商直接购买用于制造铅酸电池制造的各种材料。

图2.1显示湿法铅酸电池的制造工艺流程，也标出了产生含铅废物的生产环节。

1.铅粉的制造（球磨氧化法）

现代蓄电池用以制造活性物质的原料，基本上都使用铅粉。

铅粉的制造方法有两种：

一是球磨法，即将铅球或铅块装入滚筒内，磨成铅粉；二是气相氧化法，即将铅熔化后用喷雾方法制成。

所谓铅粉，实际上是外表面包有氧化铅（PbO）的细铅粉。

球磨法制造铅粉，是将铅球或铅块装入球磨机，滚筒内不装其它钢球，仅有铅球自身撞击摩擦而产生铅粉。

由于铅球的互相碰撞和摩擦而发热，这就使滚筒内的气流温度升高。

其次是铅粉与空气中的氧气发生化学反应，生成一氧化铅，这是一个放热反应。

球磨法制铅粉的设备一般用旋风式铅粉机。

从铅粉机吹出的携带铅粉的气流，经过旋风分离器，使大部分铅粉沉积下来，装入料仓。

气流则经过布袋除尘过滤，进一步除去铅粉，尾气最后经过水洗放空。

球磨法制造的铅粉一般是含有26%金属铅的氧化铅细粉。

在这个工艺过程中，布袋除尘器排除的气流中含有一定量的氧化铅或铅颗粒，这是铅污染源之一。

这是铅酸电池生产企业清洁生产必须关注的一个生产环节。

2.格栅铸造

在格栅铸造环节，首先将铅合金在铅锅熔化，然后将熔融的铅合金注入格栅注模，再用水冷却。

冷却以后，打开模具，取出格栅，修正浇注口多余的铅合金。

水口料再回铅炉熔化，循环使用。

在格栅铸造环节，所有的操作都由机械化完成。

在这个环节，前合金熔融会产生浮渣等含铅固体废物，不合格的格栅再次回铅炉熔融循环使用。

在此环节，除产生含铅浮渣固体污染物外，高温熔铅将产生铅蒸汽也将污染作业环境。

3.铅膏制备

铅酸电池生产过程中要制备两类铅膏，一类是正极用铅膏，另一类是负极用的铅膏。

和膏所需的材料有氧化铅、硫酸、水和其他添加剂。

和膏是将所需的几种材料按一定比例调和均匀，形成稠度合适的膏状混合物，然后涂布在铸造好的用前合金铸造好的格栅上。

氧化铅是铅膏的主要组分，含量在85%左右。

在和膏环节有酸雾挥发到空气中，另外还产生含铅和硫酸的废水。

4.格栅涂板

和好的正负极铅膏要分别涂布在铅合金格栅上，制成正负极板。

涂板有手工涂板和机械涂板两种。

大型蓄电池企业多采用机械涂板，小型蓄电池企业用手工涂板更经济。

涂填好的极板，一般要立即浸在密度为1.05g/cm3的硫酸溶液中，保持3-5秒，然后提出置于极板架上，送入固化干燥间。

浸酸的目的是为了在生极板的表面形成一层薄的硫酸铅，防止干燥后出现裂纹。

机械涂板是在涂板机上进行的。

在生产中，正负极的和膏、涂板必须分别在两台和膏机与两台涂板机上进行。

必须防止负极活性物质尤其是其中的BaSO4混进正极活性物质中，否则将大大缩短蓄电池使用寿命。

5.极板固化

经过表面干燥（或手工涂板浸酸）的极板，要在控制相对湿度、温度和时间的条件下，使其失去水分和形成可塑性物质，进而凝结成微孔均匀的固态物质，此过程称为固化。

经过固化的极板具有良好的机械强度和电性能，具有良好的容量和寿命。

固化不佳的极板经常会出现活性物质疏松、易于脱落等弊病，蓄电池的质量无法保证。

固化的作用是使铅膏中的铅进一步氧化，在正、负极中残存的铅分别减小到2.5%和5.0%左右，化成后可望获得坚固的活性物质和良好的外观。

在固化过程中，铅膏物质继续进行碱式硫酸铅的结晶过程，通过固化使栅板表面生成氧化铅的腐蚀膜，增强栅板与活性物质的结合。

正极中过多的金属铅的存在，化成时转化为PbO2，体积增加。

因此固化不充分的极板化成后正极常常出现掉粉现象，对电池寿命有着不利的影响。

6.极板分离

极板分离一般是机械化操作。

用机械手把成卷的极板送入分板机，在机器的另一端手工收集切割的极板，并堆积起来用于电池的组装。

在这个环节会产生边角料和含铅粉尘。

在这个工序采用负压抽风系统，吸走工作区的铅尘，然后通过布袋除尘器过滤，达标排放。

7.电池组装

以汽车电池为例，组装电池的主要流程如下：

（1）硬橡胶槽的电池组装工艺流程：

焊极群→插隔板→装槽→装电池盖→灌注封口剂→焊接链条→焊端子

（2）塑料槽电池组装工艺流程

配组→焊极群→装槽→穿壁焊接→热封大盖→焊端子。

若采用电池组化成，组装电池使用的是未化成的生极板，需要移到下道工序进行化成，然后才是成品。

8.电池化成

国内生产的阀控式密封铅酸电池主要有两种化成方式。

一种为槽化成，组装成电池后再进行补充充电；一种为电池化成，直接得到成品电池。

两种化成方式的流程如下：

（1）化成槽化成

生极板→装入化成槽通电化成→水洗、干燥→裁板、修板→正极包膜、配组→压极群→焊接汇流排→极群组装入电池槽→过桥焊接→封盖、封极柱→注酸→补充充电→抽出多余酸→装安全阀→成品。

（2）电池化成

生极板→裁板、修板→正极包膜、配组→压极群→焊接汇流排→极群组装入电池槽→过桥焊接→封盖、封极柱正极包膜、配组→压极群→焊接汇流排→极群组装入电池槽→过桥焊接→封盖、封极柱→定量注酸→通电化成→擦拭、装安全阀→成品。

从流程可知，