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双碳战略下的铅酸电池循环生产路径、问题与解决方案 #铅酸电池

作者:上海有色网

在SMM主办的2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛——铅酸蓄电池技术论坛上,东南大学教授雷立旭讲解了双碳战略下的铅酸电池循环生产路径、问题与解决方案。

“双碳战略”源起和实现路径

温室气体和温室效应

人类活动产生的主要温室气体:H2O和CO2

使用更多的可再生能源,通过降低能耗和资源消耗减少温室气体排放

工业品的循环生产

可再生能源的开发和使用

双碳战略下的铅酸电池循环生产路径、问题与解决方案 #铅酸电池

必须建立超大规模储能电站以应对可再生能源的波动性

超大规模指的是GW或者TWh的规模,储能电站的储能方式包括物理储能和电化学储能,电化学储能譬如锂离子电池、铅酸电池以及液流电池。

建立GW/TWh规模的铅酸电池储能大楼

铅酸电池是安全的

已为机要部门默默服务百年;柴油潜艇的水下航行能源

铅酸电池价廉物美

已为普通百姓安全服务十余年

铅酸电池是全球回收资源化、循环生产做得最好的工业产品

致命缺点:铅酸电池能量密度低、循环寿命短

铅酸电池的循环生产:路径、问题与解决方案

双碳战略下的铅酸电池循环生产路径、问题与解决方案 #铅酸电池
双碳战略下的铅酸电池循环生产路径、问题与解决方案 #铅酸电池

结论:生产何种铅酸电池?

单极耳/全极耳电池

•电流密度分布不均匀,远离极耳的地方会产生充放电不充分,应当是硫酸分层、负极下部硫酸盐化、活性物质利用率低的主要原因

•电流在极耳处过度集中,产生大的欧姆热。这是锂离子电池安全隐患的来源之一

无极耳双极性电池

电流密度分布均匀,无上述问题。

因此,综合来看,双极性电池是必然的选择。

双碳战略下的铅酸电池循环生产路径、问题与解决方案 #铅酸电池

如何制造双极性铅酸电池

集流体使用加强铅箔,端板使用包铅铝(铜)板;

正极活性物质使用化学合成的4BS;

负极活性物质使用化学合成的PbSO4;

隔膜使用胶体电解质隔膜;

使用紧装配,四周用不导电的胶密封;

根据需求和制造工艺确定容量(单片电极Ah数)和电池电压(2n V)。

能量密度:~80 Wh/kg

功率密度:> 800 W/kg

一种新的化学反应技术:少溶剂固态化学反应

1. 目前的溶液化学反应过程使用了太多的溶剂:反应不能进行到底!

2. 使用少量的溶剂可以想办法使自发反应进行到底,同时克服固态化学反应传质难题。可以说扬二者之长避二者之短。

双极性铅酸电池的应用场景

顺应国家关于可再生能源开发、碳达峰、碳中和战略:高安全性超大规模长时储能系统(储能大楼);家用到中小型企事业单位用各种高安全性后备储能系统。

高安全性短续航里程电动车、电动摩托。

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