鉛酸蓄電池和鋰電池的可持續(xù)發(fā)展調(diào)查報告

(寧波大學科學技術學院，寧波 315300)

鉛酸電池(VRLA)，是一類電極主要由鉛及其氧化物所制作而成，電解液成分為硫酸溶液的蓄電池。從法國人普蘭特于1859年創(chuàng)造該電池以來，這種電池已經(jīng)存在大約500年的歷史。通過人類社會不斷地創(chuàng)新與發(fā)展，鉛酸蓄電池無論在進行理論研究還是其本身產(chǎn)品的種類和品種以及產(chǎn)品的電氣性能等方面都有了長效的增進。在目前的經(jīng)濟社會中，鉛酸蓄電池不論是在交通、通訊、電氣、軍事應用或是在航海、航天等各個重要經(jīng)濟領域，都具有了不可替代的重要地位。

鋰電池是一種把鋰金屬或者鋰合金當作負極材料，并且用了非水電解質(zhì)溶液所制作成的電池種類。與鉛酸電池相比較，鋰離子電池發(fā)明出時間較晚，索尼公司推出全球第1只鋰離子電池是在1990年。 鋰離子電池不僅具有能量密度高、使用相對安全、沒有記憶效應等優(yōu)點，而且較為環(huán)保(不含鉛、鎘、汞等對環(huán)境有污染的化學元素)， 相比傳統(tǒng)電池全面占優(yōu)，所以鋰離子電池自問世以來就發(fā)展迅猛，市場規(guī)模飛速擴大，未來幾年可能將超越鉛酸電池成為用量最大的二次電池產(chǎn)品。

通過我國近幾年來對于鉛酸電池業(yè)的大范圍整改，有些人認為對于鋰電池來說，取代鉛酸電池將成為一個大趨勢，但目前我們國家在鉛酸電池的產(chǎn)出方面依然占據(jù)著全球較大的份額，這種現(xiàn)象說明鉛酸電池目前依然被世界市場所接納，并且短時期內(nèi)無法撼動其在中國乃至世界上的地位，而縱觀世界上鉛酸電池產(chǎn)業(yè)的整體生產(chǎn)鏈，中國國內(nèi)的鉛酸電池的產(chǎn)出和利用已經(jīng)可以達到有效的平衡。而目前想要達到鉛酸電池的可持續(xù)，就必定需要完善鉛酸電池相關的回收模式以及管理辦法，以達到促進鉛酸電池行業(yè)的進一步成長的目的。

在和鉛酸電池比較之下，鋰電池擁有密度較高、壽命更長、體積更小、重量相對輕、環(huán)保等巨大優(yōu)勢，是非常具有代替鉛酸電池的前景的。但在鉛酸電池運用較為廣泛的電動車領域，鉛酸電池替換為鋰電池的實際比重不超過10%，據(jù)最新的電動車行業(yè)協(xié)會領導所預測的數(shù)據(jù)來看：2019年鋰電池電動車的銷售量大致為400萬輛，而整個電動車行業(yè)的生產(chǎn)銷售量大概為3800萬輛。從數(shù)據(jù)上看，鉛酸電池替換為鋰電池的市場響應，并不那么強烈，那么將鉛酸電池替換為鋰電池的主要障礙在哪些方面呢？

首先，鋰電池性價比優(yōu)勢并不突出。據(jù)眾多鋰電車的經(jīng)銷商反映：部分采用國產(chǎn)鋰電池組的電動車，這類電動車返修率較高。數(shù)據(jù)顯示目前我國國內(nèi)實力較強的鋰電池生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的鋰電池，其返修率為5%左右，而實力較為一般的中等鋰電池企業(yè)(pack)所制造出來的部分鋰電池，其返修率居然達到了13%之高。而除卻返修率高這一方面，不同鋰電池的價格差距十分懸殊：同規(guī)格下，用錳系材料所生產(chǎn)的鋰電池組市場售價大概為500元/組，而由鎳鈷錳三元材料所生產(chǎn)的鋰電池組的售價大約為650元/組。雖然pack鋰電池的售價只有320元/組。但實驗表明，這類pack鋰電池的使用量達到一年后，電池的使用容量將大大削弱，以致用戶沒有辦法正常進行使用，由此可見鋰電池產(chǎn)生的成本將大大超過鉛酸電池。而使用錳系材料和三元材料所進行生產(chǎn)加工的鋰電池同鉛酸電池相較之下，除去體積更小和重量更輕的削微改變之外，并不具有太大的明顯的優(yōu)勢，且大部分鋰電池的使用在超過2年之后，電池本身的衰弱將達到?jīng)]有辦法滿足長距離駕駛的要求的程度。

其次，鋰電池的返修的時間較長的問題，嚴重地制約了消費者的消費體驗。一旦鋰電池在出現(xiàn)問題后進行返廠修理，其修理時間將最少達到一周，部分產(chǎn)品則需要更長的時間，極大地浪費消費者的寶貴時間，而產(chǎn)品返修率高和返修時間過長這兩個問題相加，將極大打擊了消費者使用產(chǎn)品的欲望。而鋰電池組返修時間過長的關鍵在于，鋰電池的經(jīng)銷商一般不具備維修或更換鋰電池里導致出現(xiàn)問題的電芯的能力，而想要維修，經(jīng)銷商需要通過快遞等方式將問題產(chǎn)品送到制造企業(yè)，通過使用專業(yè)的設備，來修理問題鋰電池。鋰電池業(yè)這兩種普遍存在現(xiàn)象正是對鋰電池大規(guī)模替換鉛酸電池失敗的關鍵因素。

最后，鋰電池無法像鉛酸電池一樣受得了折騰，在鋰電車的使用中，一旦鋰電池遭到外界刺穿、或者受到強烈的撞擊，就十分容易導致燃燒與爆炸，并且鋰電池對于使用的充電器有著極高要求，首先鋰電池需要專門的充電器而無法使用投幣充電器來進行充電的操作，而一旦通過鋰電池本身的電流過大，極有可能對鋰電池內(nèi)部的保護板造成破壞從而燃燒或者爆炸。再有，由于中小企業(yè)缺乏對鋰電池的高標準制造能力，導致市面上鋰電池產(chǎn)品的良莠不齊，而大量低端鋰電池由于成本較低售價較低，沖擊著市場，從而導致經(jīng)銷商對合格的鋰電企業(yè)的選擇更加困難。由此可見，鋰電池如果要實現(xiàn)替換鉛酸電池成為市場首選，依然存在很多的亟待解決的問題，如果無法解決上述提到的問題的話，那么今后鋰電池的市場發(fā)展依然十分困難。

而對于生產(chǎn)鉛酸電池的過程之中中所導致的污染問題，國內(nèi)已有部分廠家做到對這些污染物進行的管理和利用，而從大范圍來看，目前國內(nèi)進行生產(chǎn)鉛酸電池的生產(chǎn)商對于鉛污染所導致的環(huán)境污染問題都有一定的重視，都能對鉛酸電池生產(chǎn)過程所形成的污染物進行了管理和利用，而一些大型的在進行生產(chǎn)之前都已經(jīng)按照國家的規(guī)定，在進行設施建設之初就基本配置了有效的環(huán)保系統(tǒng)。這些環(huán)保系統(tǒng)可以對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的部分如鉛塵、鉛廢水、酸霧等污染物進行回收使用，從而達到節(jié)約水資源、減少了鉛化污染的目的。這類環(huán)保設備對于保證廢水以及廢氣的安全有效的排放具有強有力的保障。

然而，不可否認的是，目前在生產(chǎn)鉛酸電池的廠商中，依舊存在一些中小型企業(yè)不按照規(guī)定進行鉛酸電池的生產(chǎn)，環(huán)保設備形同虛設，甚至于某些私人作坊，連環(huán)保設備都沒有，對于這類生產(chǎn)商，普通的市場規(guī)章制度已經(jīng)無法制約他們，社會需要的是政府出面對他們進行管理，對于一些達不到排放標準的企業(yè)依法進行嚴格的限制或是督促其置備合格有效的環(huán)保設施，否則不得進行生產(chǎn)。對鉛酸電池進行科學有效的回收具有重大意義，這種回收有利于減少資源的二次浪費，由于鉛酸電池具有極高的回收價值，一些發(fā)達國家在鉛酸電池的廢舊處理和利用上已經(jīng)有十分完善的經(jīng)驗，在對廢棄物的處理上已經(jīng)高度智能化和機械化，他們通過在密封、負壓的環(huán)境下生產(chǎn)后，通過有效的設備一方面安全地將廢水廢氣進行處理，另一方面可以將塑料、酸和鉛膏等可利用元素進行分離，然后再將鉛膏進行脫硫化處理，低溫煉化。如此先進的處理工藝，將鉛酸電池的回收利用率提高到了96%。

加強廢舊鉛酸蓄電池的處理，不僅需要鉛酸電池生產(chǎn)業(yè)內(nèi)的廠商進行自我約束，通過合法的處理公司將這些蓄電池進行回收和利用，做到全面符合國家所要求的各項環(huán)保指標，也需要國家法律與政策的支持。在企業(yè)與國家兩方共同的努力下，才可能有效地防止由于鉛酸電池處理不當而對環(huán)境造成的二次破壞。目前針對鉛酸電池行業(yè)所存在的環(huán)保有關的問題，行業(yè)內(nèi)有眾多的不具備處理污染能力的小企業(yè)是這類污染的主要來源，這些企業(yè)還是需要通過政府部門出臺相關政策來制約他們，需要政府部門對行業(yè)出具相關的行業(yè)生產(chǎn)標準和回收標準，這樣，對于鉛酸的電池的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。