锌空气蓄电池电池与其他废弃电池放在一起后该怎么办?

电池是一种能量转化与储存的装置它通过反应将化学能或物理能转化为电能。电池即一种化学电源它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡茬能提供媒体传导作用的电解质中当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供能作为一种电的贮存装置,当两种金屬(通常是性质有差异的金属)浸没于电解液之中它们可以导电,并在“极板”之间产生一定电动势电动势大小(或电压)与所使用嘚金属有关,不同种类的电池其电动势也不同

电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。电动势等于单位正电荷由负极通过電池内部移到正极时电池非静电力(化学力)所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质与电池的大小无关。电池所能输出的总电荷量为电池的容量通常用安培小时作单位。在电池反应中1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。电池的实际比能量要比悝论比能量小因为电池中的反应物并不全按电池反应进行,同时电池内阻也要引起电动势降因此常把比能量高的电池称做高能电池。電池的面积越大其内阻越小。

电池的能量储存有限电池所能输出的总电荷量叫做它的容量,通常用安培小时作单位它也是电池的一個性能参数。电池的容量与电极物质的数量有关即与电极的体积有关。

实用的化学电池可以分成两个基本类型:原电池与蓄电池原电池制成后即可以产生电流,但在放电完毕即被废弃蓄电池又称为二次电池,使用前须先进行充电充电后可放电使用,放电完毕后还可鉯充电再用蓄电池充电时,电能转换成化学能;放电时化学能转化为电能。

在化学电池中化学能直接转变为电能是靠电池内部自发進行氧化、还原等化学反应的结果,这种反应分别在两个电极上进行负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成,如锌、鎘、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成,如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金屬氧化物氧或空气,卤素及其盐类含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料如酸、碱、盐的水溶液,有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等当外电路断开时,两极之间虽然有电位差(开路电压)但没有电流,存储在电池中的化学能并不转换为電能当外电路闭合时,在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路同时在电池内部,由于电解质中不存在自由电子电荷的传递必嘫伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应,以及反应物和反应产物的物质迁移电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完荿。因此电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。充电时电池内部的传电和传质过程的方向恰与放電相反;电极反应必须是可逆的,才能保证反方向传质与传电过程的正常进行因此,电极反应可逆是构成蓄电池的必要条件为吉布斯反应自由能增量(焦);F为法拉第常数=96500库=26.8安·小时;n为电池反应的当量数。这是电池电动势与电池反应之间的基本热力学关系式也是计算电池能量转换效率的基本热力学方程式。实际上当电流流过电极时,电极电势都要偏离热力学平衡的电极电势这种现象称为极化。電流密度(单位电极面积上通过的电流)越大极化越严重。极化现象是造成电池能量损失的重要原因之一极化的原因有三:①由电池Φ各部分电阻造成的极化称为欧姆极化;②由电极-电解质界面层中电荷传递过程的阻滞造成的极化称为活化极化;③由电极-电解质界媔层中传质过程迟缓而造成的极化称为浓差极化。减小极化的方法是增大电极反应面积、减小电流密度、提高反应温度以及改善电极表面嘚催化活性

电池的主要性能包括额定容量、额定电压、充放电速率、阻抗、寿命和自放电率。

在设计规定的条件(如温度、放电率、终圵电压等)下电池应能放出的最低容量,单位为安培小时以符号C表示。容量受放电率的影响较大所以常在字母C的右下角以阿拉伯数芓标明放电率,如C20=50表明在20时率下的容量为50安·小时。电池的理论容量可根据电池反应式中电极活性物质的用量和按法拉第定律计算的活性物质的电化学当量精确求出。由于电池中可能发生的副反应以及设计时的特殊需要,电池的实际容量往往低于理论容量

电池在常温下的典型工作电压,又称标称电压它是选用不同种类电池时的参考。电池的实际工作电压随不同使用条件而异电池的开路电压等于正、负電极的平衡电极电势之差。它只与电极活性物质的种类有关而与活性物质的数量无关。电池电压本质上是直流电压但在某些特殊条件丅,电极反应所引起的金属晶体或某些成相膜的相变会造成电压的微小波动这种现象称为噪声。波动的幅度很小但频率范围很宽故可與电路中自激噪声相区别。

有时率和倍率两种表示法时率是以充放电时间表示的充放电速率,数值上等于电池的额定容量(安·小时)除以規定的充放电电流(安)所得的小时数倍率是充放电速率的另一种表示法,其数值为时率的倒数原电池的放电速率是以经某一固定电阻放电到终止电压的时间来表示。放电速率对电池性能的影响较大

电池内具有很大的电极-电解质界面面积,故可将电池等效为一大电容與小电阻、电感的串联回路但实际情况复杂得多,尤其是电池的阻抗随时间和直流电平而变化所测得的阻抗只对具体的测量状态有效。

储存寿命指从电池制成到开始使用之间允许存放的最长时间以年为单位。包括储存期和使用期在内的总期限称电池的有效期储存电池的寿命有干储存寿命和湿储存寿命之分。循环寿命是蓄电池在满足规定条件下所能达到的最大充放电循环次数在规定循环寿命时必须哃时规定充放电循环试验的制度,包括充放电速率、放电深度和环境温度范围等

电池在存放过程中电容量自行损失的速率。用单位储存時间内自放电损失的容量占储存前容量的百分数表示

化学电池,是指通过电化学反应把正极、负极活性物质的化学能,转化为电能的┅类装置经过长期的研究、发展,化学电池迎来了品种繁多应用广泛的局面。大到一座建筑方能容纳得下的巨大装置小到以毫米计嘚品种。无时无刻不在为我们的美好生活服务现代电子技术的发展,对化学电池提出了很高的要求每一次化学电池技术的突破,都带來了电子设备革命性的发展现代社会的人们,每天的日常生活中越来越离不开化学电池了。现在世界上很多电化学科学家把兴趣集Φ在做为电动汽车动力的化学电池领域。

干电池和液体电池的区分仅限于早期电池发展的那段时期最早的电池由装满电解液的玻璃容器囷两个电极组成。后来推出了以糊状电解液为基础的电池也称做干电池。

现在仍然有“液体”电池一般是体积非常庞大的品种。如那些做为不间断电源的大型固定型铅酸蓄电池或与太阳能电池配套使用的铅酸蓄电池对于移动设备,有些使用的是全密封免维护的铅酸蓄电池,这类电池已经成功使用了许多年其中的电解液硫酸是由硅凝胶固定或被玻璃纤维隔板吸付的。

一次性电池和可充电电池

一次性電池俗称“用完即弃”电池因为它们的电量耗尽后,无法再充电使用只能丢弃。常见的一次性电池包括碱锰电池、锌锰电池、锂电池、锌电池、锌空电池、锌汞电池、水银电池、氢氧电池和镁锰电池

可充电电池按制作材料和工艺上的不同,常见的有铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池其优点是循环寿命长,它们可全充放电200多次有些可充电电池的负荷力要比大部分一次性电池高。普通镍镉、镍氢电池使用中特有的记忆效应,造成使用上的不便常常引起提前失效。

电池的理论充电时间:电池的电量除以充电器嘚输出电流

例如:以一块电量为800MAH的电池为例,充电器的输出电流为500MA那么充电时间就等于800MAH/500MA=1.6小时当充电器显示充电完成后,最好还要给电池大约半个小时左右的补电时间

燃料电池是一种将燃料的化学能透过电化学反应直接转化成电能的装置燃料电池是利用氢气在阳极进行嘚是氧化反应,将氢气氧化成氢离子而氧气在阴极进行还原反应,与由阳极传来的氢离子结合生成水氧化还原反应过程中就可以产生電流。燃料电池的技术包括了出现碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固态氧囮物燃料电池(SOFC)以及直接甲醇燃料电池(DMFC)等,而其中利用甲醇氧化反应作为正极反应的燃料电池技术,更是被业界所看好而积极發展

电池的种类很多,常用电池主要是干电池、蓄电池以及体积小的微型电池。此外还有金属-空气电池、燃料电池以及其他能量转換电池如太阳电池、温差电池、核电池等。

常用的一种是碳-锌干电池(图3)负极是锌做的圆筒,内有氯化铵作为电解质少量氯化锌、惰性填料及水调成的糊状电解质,正极是四周裹以掺有二氧化锰的糊状电解质的一根碳棒电极反应是:负极处锌原子成为锌离子(Zn++),释出电子正极处铵离子(NH嬃)得到电子而成为氨气与氢气。用二氧化锰驱除氢气以消除极化电动势约为1.5伏。

种类很多共同的特点是可鉯经历多次充电、放电循环,反复使用

最为常用,其极板是用铅合金制成的格栅电解液为稀硫酸。两极板均覆盖有硫酸铅但充电后,正极处极板上硫酸铅转变成二氧化铅负极处硫酸铅转变成金属铅。放电时则发生反方向的化学反应。

铅蓄电池的电动势约为2伏常鼡串联方式组成6伏或12伏的蓄电池组。电池放电时硫酸浓度减小可用测电解液比重的方法来判断蓄电池是否需要充电或者充电过程是否可鉯结束。

铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小,对环境腐蚀性强

由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅(PbO2)负极板是灰色的绒状铅(Pb),当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液Φ时极板的铅和硫酸发生化学反应,二价的铅正离子(Pb2+)转移到电解液中在负极板上留下两个电子(2e-)。由于正负电荷的引力铅正离子聚集在负极板的周围,而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅(PbO2)渗入电解液其中两价的氧离子和水化合,使二氧化铅分孓变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb(OH4〕)氢氧化铅由4价的铅正离子(Pb4+)和4个氢氧根〔4(OH)-〕组成。4价的铅正离子(Pb4+)留茬正极板上使正极板带正电。由于负极板带负电因而两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势当接通外电路,电流即甴正极流向负极在放电过程中,负极板上的电子不断经外电路流向正极板这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子(H+)和硫酸根負离子(SO42-),在离子电场力作用下两种离子分别向正负极移动,硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO2)在正极板上,由於电子自外电路流入而与4价的铅正离子(Pb4+)化合成2价的铅正离子(Pb2+),并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上

随着蓄电池的放电,正负极板都受到硫化同时电解液中的硫酸逐渐减少,而水分增多从而导致电解液的比重下降在实际使用中,可鉯通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度在正常使用情况下,铅蓄电池不宜放电过度否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体,这不仅增加了极板的电阻而且在充电时很难使它再还原,直接影响蓄池的容量和寿命铅蓄电池充电是放电的逆过程。

铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低因而应用广泛。采用新型铅合金可改进铅蓄电池的性能。如用铅钙合金作板栅能保证铅蓄电池最小的浮充电流、减少添水量和延長其使用寿命;采用铅锂合金铸造正板栅,则可减少自放电和满足密封的需要此外,开口式铅蓄电池要逐步改为密封式并发展防酸、防爆式和消氢式铅蓄电池。

也叫爱迪生电池铅蓄电池是一种酸性蓄电池,与之不同铁镍蓄电池的电解液是碱性的氢氧化钾溶液,是一種碱性蓄电池其正极为氧化镍,负极为铁充电、放电的化学反应是

电动势约为1.3~1.4伏。其优点是轻便、寿命长、易保养缺点是效率不高。

正极为氢氧化镍负极为镉,电解液是氢氧化钾溶液充电、放电的化学反应是

其优点是轻便、抗震、寿命长,常用于小型电子设备

正极为氧化银,负极为锌电解液为氢氧化钾溶液。

银锌蓄电池的比能量大能大电流放电,耐震用作宇宙航行、人造卫星、火箭等嘚电源。充、放电次数可达约100~150次循环其缺点是价格昂贵,使用寿命较短

一种把燃料在燃烧过程中释放的化学能直接转换成电能的装置。与蓄电池不同之处是它可以从外部分别向两个电极区域连续地补充燃料和氧化剂而不需要充电。燃料电池由燃料(例如氢、甲烷等)、氧化剂(例如氧和空气等)、电极和电解液等四部分构成其电极具有催化性能,且是多孔结构的以保证较大的活性面积。工作时將燃料通入负极氧化剂通入正极,它们各自在电极的催化下进行电化学反应以获得电能

燃料电池把燃烧反应所放出的能量直接转变为電能,所以它的能量利用率高约等于热机效率的2倍以上。此外它还有下述优点:①设备轻巧;②不发噪音很少污染;③可连续运行;④单位重量输出电能高等。因此它已在宇宙航行中得到应用,在军用与民用的各个领域中已展现广泛应用的前景

把太阳光的能量转换為电能的装置。当日光照射时产生端电压,得到电流用于人造卫星、宇宙飞船中的太阳电池是半导体制成的(常用硅光电池)。日光照射太阳电池表面时半导体PN结的两侧形成电位差。其效率在百分之十以上典型的输出功率是5~10毫瓦每平方厘米(结面积)。

两种金属接成闭合电路并在两接头处保持不同温度时,产生电动势即温差电动势,这叫做塞贝克效应(见温差电现象)这种装置叫做温差电耦或热电偶。金属温差电偶产生的温差电动势较小常用来测量温度差。但将温差电偶串联成温差电堆时也可作为小功率的电源,这叫莋温差电池用半导体材料制成的温差电池,温差电效应较强

把核能直接转换成电能的装置(目前的核发电装置是利用核裂变能量使蒸汽受热以推动发电机发电,还不能将核裂变过程中释放的核能直接转换成电能)通常的核电池包括辐射β射线(高速电子流)的放射性源(例如锶-90),收集这些电子的集电器以及电子由放射性源到集电器所通过的绝缘体三部分。放射性源一端因失去负电成为正极集电器┅端得到负电成为负极。在放射性源与集电器两端的电极之间形成电位差这种核电池可产生高电压,但电流很小它用于人造卫星及探測飞船中,可长期使用

经一次放电(连续或间歇)到电池容量耗尽后,不能再有效地用充电方法使其恢复到放电前状态的电池特点是攜带方便、不需维护、可长期(几个月甚至几年)储存或使用。原电池主要有锌锰电池、锌汞电池、锌空气蓄电池电池、固体电解质电池囷锂电池等锌锰电池又分为干电池和碱性电池两种。

制造最早而至今仍大量生产的原电池有圆柱型和叠层型两种结构。其特点是使用方便、价格低廉、原材料来源丰富、适合大量自动化生产但放电电压不够平稳,容量受放电率影响较大适于中小放电率和间歇放电使鼡。新型锌锰干电池采用高浓度氯化锌电解液、优良的二氧化锰粉和纸板浆层结构使容量和寿命均提高一倍,并改善了密封性能

以碱性电解质代替中性电解质的锌锰电池。有圆柱型和钮扣型两种这种电池的优点是容量大,电压平稳能大电流连续放电,可在低温(-40℃)下笁作这种电池可在规定条件下充放电数十次。

由美国S.罗宾发明故又名罗宾电池。是最早发明的小型电池有钮扣型和圆柱型两种。放電电压平稳可用作要求不太严格的电压标准。缺点是低温性能差(只能在0℃以上使用)并且汞有毒。锌汞电池已逐渐被其他系列的电池代替

以空气中的氧为正极活性物质,因此比容量大有碱性和中性两种系列,结构上又有湿式和干式两种湿式电池只有碱性一种,鼡NaOH为电解液价格低廉,多制成大容量(100安·小时以上)固定型电池供铁路信号用。干式电池则有碱性和中性两种。中性空气干电池原料丰富、价格低廉,但只能在小电流下工作。碱性空气干电池可大电流放电,比能量大,连续放电比间歇放电性能好。所有的空气干电池都受環境湿度影响使用期短,可靠性差不能在密封状态下使用。

以固体离子导体为电解质分高温、常温两类。高温的有钠硫电池可大電流工作。常温的有银碘电池电压0.6伏,价格昂贵尚未获得应用。已使用的是锂碘电池电压2.7伏。这种电池可靠性很高可用于心脏起搏器。但这种电池放电电流只能达到微安级

以锂为负极的电池。它是60年代以后发展起来的新型高能量电池按所用电解质不同分为:①高温熔融盐锂电池;②有机电解质锂电池;③无机非水电解质锂电池;④固体电解质锂电池;⑤锂水电池。锂电池的优点是单体电池电压高比能量大,储存寿命长(可达10年)高低温性能好,可在-40~150℃使用缺点是价格昂贵,另外电压滞后和安全问题尚待改善

有两种激活方式,一种是将电解液和电极分开存放使用前将电解液注入电池组而激活,如镁海水电池、储备式铬酸电池和锌银电池等另一种是鼡熔融盐电解质,常温时电解质不导电使用前点燃加热剂将电解质迅速熔化而激活,称为热电池这种电池可用钙、镁或锂合金为负极,KCl和LiCl的低共熔体为电解质CaCrO4、PbSO4或V2O5等为正极,以锆粉或铁粉为加热剂采用全密封结构可长期储存(10年以上)。储备电池适于特殊用途

最著名的是惠斯顿标准电池,分饱和型和非饱和型两种其标准电动势为1.01864伏(20℃)。非饱和型的电压温度系数约为饱和型的1/4

由锌筒、电糊层、②氧化锰正极、炭棒、铜帽等组成。最外面的一层是锌筒它既是电池的负极又兼作容器,在放电过程中它要被逐渐溶解;中央是一根起集流作用的碳棒;紧紧环绕着这根碳棒的是一种由深褐色的或黑色的二氧化锰粉与一种导电材料(石墨或乙炔黑)所构成的混合物它与碳棒一起构成了电池的正极体,也叫炭包为避免水分的蒸发,干电池的上部用石蜡或沥青密封锌-锰干电池工作时的电极反应为锌极:Zn→Zn2++2e

在糊式锌-锰干电池的基础上改进而成。它以厚度为70~100微米的不含金属杂质的优质牛皮纸为基用调好的糊状物涂敷其表面,再经过烘幹制成纸板以代替糊式锌-锰干电池中的糊状电解质层。纸板式锌-锰干电池的实际放电容量比普通的糊式锌-锰干电池要高出2~3倍标有“高性能”字样的干电池绝大部分为纸板式。

其电解质由汞齐化的锌粉、35%的氢氧化钾溶液再加上一些钠羧甲基纤维素经糊化而成由于氢氧化钾溶液的凝固点较低、内阻小,因此碱性锌-锰干电池能在-20℃温度下工作并能大电流放电。碱性锌-锰干电池可充放电循环40多次但充电前不能进行深度放电(保留60%~70%的容量),并需严格控制充电电流和充电期终的电压

由几个结构紧凑的扁平形单体电池叠在一起構成。每一个单体电池均由塑料外壳、锌皮、导电膜以及隔膜纸、炭饼(正极)组成隔膜纸是一种吸有电解液的表面有淀粉层的浆层纸,它贴在锌皮的上面;隔膜纸上面是炭饼隔膜纸如同糊式干电池的电糊层,起隔离锌皮负极和炭饼正极的作用叠层式锌-锰干电池减去叻圆筒形糊式干电池串联组合的麻烦,其结构紧凑、体积小、体积比容量大但贮存寿命短且内阻较大,因而放电电流不宜过大

与同容量的铅蓄电池相比,其体积小寿命长,能大电流放电但成本较高。碱性蓄电池按极板活性材料分为铁镍、镉镍、锌银蓄电池等系列鉯镉镍蓄电池为例,碱性蓄电池的工作原理是:蓄电池极板的活性物质在充电后正极板为氢氧化镍〔Ni(OH)3〕,负极板为金属镉(Cd);而放电终止时正极板转变为氢氧化亚镍〔Ni(OH2)〕,负极板转变为氢氧化镉〔Cd(OH)2〕电解液多选用氢氧化钾(KOH)溶液。

以空气中的氧气作为正极活性物质金属作为负极活性物质的一种高能电池。使用的金属一般是镁、铝、锌、镉、铁等;电解质为水溶液其中锌?空气电池已成为成熟的产品。

金属-空气电池具有较高的比能量这是因为空气不计算在电池的重量之内。锌?空气电池的比能量是现生产的电池中最高的已達400瓦·小时/千克(Wh/kg),是一种高性能中功率电池并正向高功率电池的方向发展。目前生产的金属-空气电池主要是一次电池;研制中嘚二次金属-空气电池为采用更换金属电极的机械再充电电池由于金属-空气电池工作时要不断地供应空气,因此它不能在密封状态或缺少涳气的环境中工作此外,电池中的电解质溶液易受空气湿度的影响而使电池性能下降;空气中的氧会透过空气电极并扩散到金属电极上形成腐蚀电池引起自放电。

一般分为:1、2、3、5、7号其中5号和7号尤为常用,所谓的AA电池就是5号电池而AAA电池就是7号电池!AA、AAA都是说明电池型号的。

AA就是我们通常所说的5号电池一般尺寸为:直径14mm,高度49mm;

AAA就是我们通常所说的7号电池一般尺寸为:直径11mm,高度44mm

说说常见的“AAAA,AAAAA,ASC,CD,NF”这些型号

AAAA型号少见,一次性的AAAA劲量碱性电池偶尔还能见到一般是电脑笔里面用的。标准的AAAA(平头)电池高度41.5±0.5mm直径8.1±0.2mm。

AAA型号电池就比较常见一般的MP3用的都是AAA电池,标准的AAA(平头)电池高度43.6±0.5mm直径10.1±0.2mm。

AA型号电池就更是人尽皆知数码相机,电动玩具都少鈈了AA电池标准的AA(平头)电池高度48.0±0.5mm,直径14.1±0.2mm

只有一个A表示型号的电池不常见,这一系列通常作电池组里面的电池芯我经常给别人换老攝像机的镍镉,镍氢电池几乎都是4/5A,或者4/5SC的电池芯标准的A(平头)电池高度49.0±0.5mm,直径16.8±0.2mm

SC型号也不常见,一般是电池组里面的电池芯多茬电动工具和摄像机以及进口设备上能见到,标准的SC(平头)电池高度42.0±0.5mm直径22.1±0.2mm。

C型号也就是二号电池用途不少,标准的C(平头)电池高度49.5±0.5mm直径25.3±0.2mm。

D型号就是一号电池用途广泛,民用军工,特异型直流电源都能找到D型电池标准的D(平头)电池高度59.0±0.5mm,直径32.3±0.2mm

N型号不常见,我还不知道啥东西里面用标准的N(平头)电池高度28.5±0.5mm,直径11.7±0.2mm

F型号电池,现在是电动助力车动力电池的新一代产品,大有取代铅酸免維护蓄电池的趋势一般都是作电池芯(个人见解:其实个太大,不好单独使用呵呵)。标准的N(平头)电池高度89.0±0.5mm直径32.3±0.2mm。

大家注意到(平头)字样,指的是电池正极是平的没有突起,使用做电池组点焊使用的电池芯一般同等型号尖头的(可以用作单体电池供电的),在高度上就多了0.5mm以此类推,我不逐一解释还有,电池很多的时候并不是规规矩矩的“AAAAA,ASC,CD,NF”这些主型号,前面还时常囿分数“1/32/3,1/22/3,4/55/4,7/5”这些分数表示的是池体相应的高度,例如“2/3AA”就是表示高是一般AA电池的2/3的充电电池;再如“4/5A”就是表示高是一般A电池的4/5的充电电池

还有一种型号表示方法,是五位数字例如,1450017490,26500前两位数字是指池体直径,后三位数字是指池体高例如14500就是指AA电池,即大约14mm直径50mm高

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电池制造业在我国既是传统产业又是新能源产业的重要组成部分,与新能源汽车、可再生能源、现代电子信息、新材料、装备制造等多个战略性新兴产业关联紧密电池制造业也是我国国民经济建设中最重要的基础性产业,关系国计民生和建成小康社会的基础;电池产品在适应我国新形势下的国民经济發展保障国防战略需要,满足大众工作、生活消费多样化需求等方面具有广泛的应用领域和十分重要的作用。电池包括物理电池和化學电池物理电池是利用物理效应,将太阳能、热能或核能直接转换成直流电能的装置如太阳能电池、温差发电器、核电池等;化学电池是一种将化学能直接转变成直流电能的装置, 如铅酸蓄电池、锂离子电池、锌锰电池等在电池中,化学电池是最主要的电池化学电池按是否可以循环使用,分为一次电池和二次电池两大类其中,一次电池是活性物质仅能使用一次的电池 又称原电池, 如锌锰电池 堿锰电池等;二次电池可充电、循环使用,又称蓄电池蓄电池利用电池内活性物质在放电状态下发生化学反应输出电流,在充电状态下發生逆向化学反应储存电能

    蓄电池按电极材料和工作原理的不同,主要分为铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池等四大类其中,铅酸蓄电池具有性价比高、容量大、功率高、寿命长、安全可靠等优点是目前世界上产量最大、用途最广的一种电池;锂离子电池凭借能量密度高的优势也占据一定的市场份额。

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    (1)铅酸蓄电池的构成和工作原理铅酸蓄电池由正极板、负极板、隔板、电解液、塑料槽等组成铅酸蓄电池正极活性物质为二氧化铅(PbO2),负极活性物质是铅(Pb)电解液是稀硫酸,正负极之间由隔板隔开电解液中的离子可以通过隔板中的微孔,电极上的电子不能通过隔板铅酸蓄电池放电后, 正极板的活性物质二氧化铅(PbO2)转囮成硫酸铅(PbSO4)附着在正极板上负极活性物质铅(Pb)也转化成硫酸铅(PbSO4)附着在负极上, 电解液中的硫酸扩散到极板中去 电解液的浓喥降低。 铅酸蓄电池在充电时发生相反的反应。通过充电、放电反应铅酸蓄电池可以反复使用,直到储存的容量达不到电器的要求时寿命终止。

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    铅酸蓄电池单格电池(又称单体电池)的标准电压是 2V为满足用电器高电压的需要,电池常通过串聯组合成 6V、12V 等电池组;为满足用电器高容量需要常通过增加极板面积或将相同极板并联焊成极群来实现。将完全处于充电状态的电池按一定放电条件,放电到所规定电压时所释放出的电量称为电池的容量单位一般用安培小时(简称安时,用“Ah”表示)电池释放电量嘚能力称为能量,为电池的容量乘以平均放电电压通常用伏安时(VAh)或千伏安时(kVAh)表示。

    1799 年伏打(Alessandro Volta)用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸爿组装成电堆;1836 年丹尼尔(John Frederic Daniell)利用伏打电堆的工作原理制成了第一个实用电池,标志着化学电池进入生产和生活中但铜锌体系的电池鼡完后不能充电供重复使用,阻碍了其更广泛地应用1801 年,戈特洛(Nicolas Gautherot)在实验中用伏打电堆和两根铂丝电解盐水产生氢气和氧气在其撤赱电源并将两根铂丝直接接触时,出现了短时间的反向电流(当时也被称为二次电流今称放电电流),但电流维持的时间太短没有实鼡价值。1802 年里特(Johann Wilhelm Ritter)用伏打电堆向一叠夹以盐水浸湿纸片的铜片进行充电在撤走电源后,其发现两片铜片之间存在 0.3V的电压; 之后再用金屬铅、 锡和铜替代铜片进行了实验 均测到了不同的电压值。1854 年德国科学家辛斯特登(Wilhelm Joseph Sinsteden)在使用多种电池进行研究时认识到浸没在硫酸Φ的铅电极具有一定的储能容量,即对电极充电之后可以向负载供电并报道了其能量密度,但其未意识到这一发现的重要价值1859 年,普蘭特(Raymond Gaston Plante)独立于辛斯特登发现并报道了从浸在硫酸溶液中并充电的一对铅板 在撤去充电电流并加上负载后可以得到有效的放电电流,这個体系的放电电流在诸多电极-电解液体系中可以维持最长的时间并且电压也最高。普兰特根据这一原理设计了具有实用价值的蓄电池並在 1860 年向法国科学院展示了这一可充电电池,这标志着第一个可以重复使用的电池问世1870 年,发电厂开始使用直流发电机并引入铅酸蓄電池进行负载调峰,即在晚上充电白天供电。1879 年爱迪生(Thomas Edison)发明了白炽灯让电力走进千家万户,同时激发了用户在输电线架设不到的哋方使用电源的需求这正是铅酸蓄电池的应用场合。限于制造工艺当时铅酸蓄电池还无法大规模生产,但越来越多的研究者已开始参與铅酸蓄电池的研究从此,铅酸蓄电池开始处于因市场需求而促进其研发的状态人们对它进行不断地研究和改进,使其得到极大地发展铅酸蓄电池是迄今发展时间最长,技术最成熟的电池技术

    1881 年, 富莱(Camille Alphonse Faure)和布鲁希(Charles Francis Brush)二人制成涂膏式极板即用铅的氧化物和硫酸沝溶液混合制成铅膏涂在铅板上,较好地防止了活性物质的脱落使铅酸蓄电池的制造工艺有了很大进步。1882 年赛隆(John Scudamore Sellon)采用铅-锑(Pb-Sb)合金淛造板栅克服了由于充放电前后电极活性物质体积膨胀、 收缩使得作为活性物质载体的板栅发生变形的问题,大大提高了电池极板的强喥使铅酸蓄电池的寿命有了较大提高。1970 年之前铅酸蓄电池的极板需浸在可流动的硫酸中使用,在电池充电后期和过充电时会发生电解水的副反应,氢气和氧气可无障碍地释放出来这带来电解液失水, 电池需定期维护的问题 板(absorbedglassmat)即阀控式密封铅酸蓄电池的 AGM 技术。Gel 技术和 AGM 技术的阀控密封铅酸蓄电池实际解决了电池内部氧气的复合循环问题,运行及安全性能远远超过之前的技术VRLA 从 1973 年于小型电池实現商业化之后至今,在外形及尺寸上均有了较大的发展因而广泛适用于众多领域,成为蓄电池产品中的重要组成部分

    按照应用领域划汾, 我国的铅酸蓄电池主要可分为备用电源电池、储能电池、起动电池和动力电池四大类备用电源电池是主要用于通讯备用电源、不间斷电源(UPS)、应急照明电源及其他备用电源的蓄电池。储能电池指适用于供太阳能发电设备和风力发电机以及其他可再生能源的储能用蓄電池 起动电池是主要应用于汽车、摩托车、燃油发动机起动、点火和照明的蓄电池。动力电池主要应用于电动自行车、电动特种车(电動游览车、高尔夫车、巡警车、叉车等)、低速电动乘用车、混合电动车等电动车辆作为动力

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    按照电池中极板嘚结构分为板式、管式和卷绕式等类别,分别称为平板式电池、管式电池和卷绕式电池此外,根据铅酸蓄电池中电解液处于游离状态和吸附(或固定)状态分为富液式蓄电池和贫液式蓄电池。贫液电池中电解液吸附在玻璃纤维隔板中的蓄电池常设计成阀控密封式,称為阀控式密封蓄电池;电解液用二氧化硅胶体固定的蓄电池称为胶体电池

    铅酸蓄电池是工业化最早的二次电池,自 1859 年发明至今已经有 150 多姩的历史但是该产业的发展仍然方兴未艾。

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铅酸蓄电池是化学电池中市场份额最大、使用范围最广的电池特別是在起动和大型储能等应用领域,在较长时间尚难以被其他新型电池替代铅酸蓄电池价格较低,具有技术成熟、高低温性能优异、稳萣可靠、安全性高、资源再利用性好等比较优势市场竞争优势明显。相对于其他电池金属材料铅资源比较丰富,铅储量和再生铅保证鉛酸蓄电池产业可持续发展的年限相对较长铅酸蓄电池大量应用,较长时间内不会造成铅资源短缺铅酸蓄电池不足之处在于:能量密喥偏低、循环寿命偏短,主要原材料铅是一类有毒物质电池生产和再生铅加工过程中存在铅污染风险,管理不善可能会对环境和人体健康造成危害

    随着新技术的突破和新结构的应用,铅碳电池、双极性电池、非铅板栅电池等先进铅酸蓄电池的不断问世改变了质量能量仳偏低、循环寿命较短等不足,并且随着法规制度的逐步健全和管理水平的提升铅污染的风险也可防可控。为铅酸蓄电池产业的持续发展注入了新的活力在未来,铅酸蓄电池仍将在备用电源、储能、起动、动力等应用领域发挥重要的作用

    目前,大规模产业化的二次电池主要有铅酸蓄电池、镉镍电池、氢镍电池和锂离子电池镉镍电池含有剧毒元素镉,已逐步被其他电池所替代目前,市场上应用最广泛的电池为铅酸蓄电池、锂离子电池和氢镍电池

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相较于其他二次电池,铅酸蓄电池主要有以下性能比较优势:A、实现工业化生产的时间最长、技术最成熟的电池性能稳定、可靠,适用性好;B、采用稀硫酸作电解液无可燃性,电池采用常压或低壓设计安全性好;C、工作电压较高、工作温度范围较宽,适用于混合电动车(HEV)等高倍率放电应用;D、能浮充电使用浅充浅放电性能優异,适用于不间断电源(UPS)、新能源储能、电网削峰填谷等领域;E、大容量电池技术成熟能制成数千安时的电池,为大规模储能提供叻便利

    铅酸蓄电池是最廉价的二次电池, 单位能量的价格是锂离子电池或氢镍电池的 1/3 左右此外,铅酸蓄电池的主要成分为铅和铅的化匼物铅含量高达电池总质量的 60%以上,废旧电池的残值较高回收价格超过新电池的 30%,因此铅酸蓄电池的综合成本更低

    铅酸蓄电池组成簡单,再生技术成熟回收价值高,是最容易实现回收和再生利用的电池全球再生铅产量已经超过原生铅产量,美国废铅酸蓄电池铅的洅利用率已超过 98.5%我国废铅酸蓄电池的再利用率也达到 90%以上。镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池多为小型电池且组成复杂,再生成本高回收难度大,再生产业难以实现市场化运营目前,前述电池全球的平均回收比例不足 20%特别是锂离子电池,多数国家尚未实现有效回收和再生

    传统的铅酸蓄电池质量和体积能量密度偏低, 能量密度只有为锂离子电池的1/3 左右氢镍电池的 1/2 左右,并且体积较大不适宜在質量轻、体积小的场合使用。未来铅酸蓄电池能量密度仍有较大的提高空间,尤其是泡沫碳等采用新材料、新技术的铅酸蓄电池

    传统鉛酸蓄电池循环寿命较短,理论循环次数为锂离子电池 1/3 左右铅酸蓄电池的循环寿命提高的空间仍然比较大,特别是新材料、新结构和新技术的铅酸蓄电池如双极性铅酸蓄电池、铅碳电池等。

    铅是铅酸蓄电池的主要原材料铅占电池质量的 60%以上,全球铅酸蓄电池的用铅量占总用铅量的 80%以上铅为重金属,铅酸蓄电池制造产业链(包括原生铅冶炼、电池制造、电池回收、再生铅冶炼)存在较高的铅污染风险管理不善会对环境造成污染和对人体健康产生危害。

    铅酸蓄电池制造是用铅的主要行业其产业链在原生铅冶炼、蓄电池生产、废旧蓄電池回收、再生铅冶炼存在铅污染风险,但是该产业链全过程的铅污染可以实现有效控制铅污染防治的技术较为成熟, 国外已有成套有關原生铅和再生铅冶炼的技术和设备可以提供国内的铅冶炼技术基本成熟,包括铅酸蓄电池制造在内只要按规范配置先进的环保设备,环保设备正常运行基本不会造成铅污染事件的发生。在铅酸蓄电池制造领域先进的清洁化、自动化、机械化生产装备,以及先进的環保技术与装备得到了广泛的应用,使得铅烟铅尘、水中铅化合物得到有效处理铅污染得到有效控制。先进生产工艺有:一炉多机板柵铸造工艺、铅锭冷切技术、自动化包片与刷片、内化成工艺等先进环保工艺有:高效脉冲式铅尘处理器、 多级湿式铅烟处理器、 碱雾噴淋式酸雾处理器、 废水中水回用系统等。过去我国频繁发生的铅污染事件主要是由于相关法规、 政策不够完善和全过程管理不足造成的主要表现在五个方面:一是冶炼厂之间的无序竞争,特别是小冶炼、非法冶炼厂为了以低价争夺市场采用土法冶炼的方法,无环保设施或设施运行不正常;甚至也有一些大冶炼厂为了降低成本存在环保治理不规范的现象,造成原生铅企业污染事件的发生二是铅酸蓄電池制造业小厂数量众多,其生产装备落后无法配置齐全和先进的环保设备和卫生防护设施,不利于环境保护和资源利用三是铅酸蓄電池回收完全处于无组织回收状态,这是造成铅、酸污染的重要环节四是废旧蓄电池大量流向小型再生铅厂,因环节管理失控造成经瑺性环境污染事件的发生。五是动力铅酸蓄电池存在镉污染风险

    美国也是全球铅酸蓄电池生产大国之一, 年用铅 200 多万吨 由于法规健全、控制铅污染的措施得力,实现了铅使用的闭路循环从原生铅冶炼、电池制造、再生铅冶炼实施“从生到死”的跟踪,生产者、运输者、运营者、产品拥有者以及各级政府“共同各自承担责任”使铅酸蓄电池产业链的铅污染得到了有效控制。近年来随着国内相关法规囷行业政策规范的逐步颁布和严格执行,铅酸蓄电池企业环保意识的逐渐增强污染治理技术的不断进步,行业主要企业的铅污染也已得箌有效防治特别是经过国家工信部、环保部组织进行的行业准入核查、行业规范条件核查、行业环保核查,行业企业环保状况得到显著嘚改善与其它的有害金属相比,铅污染可控可防铅中毒也可治,一定程度的铅中毒或血铅超标是可以逆转的可以通过食疗、药物调節等得到恢复。

    在全球市场范围内铅酸蓄电池由于其技术成熟、安全性高、循环再生利用率高、适用温带宽、电压稳定、组合一致性好忣价格低廉等优势,在电池市场占据主导地位2015 年,全球铅酸蓄电池市场规模占全球电池市场规模的 54.67%
铅酸蓄电池作为全球市场份额最大嘚电池类型, 全球市场规模预计仍将保持持续增长2015 年全球铅酸蓄电池市场规模较上年增长 1.57%,达到 432.08 亿美元预计未来 5 年将基本维持 1%-2%增长速喥。

    全球铅酸蓄电池市场规模预测(亿美元)

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    从全球铅酸蓄电池供给来看2015 年铅酸蓄电池出货量较上年增长 2.75%,出貨量达到 4.68 亿 kVAh预计未来 5 年出货量将维持 2%-3%之间的增长速度。

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    我国是全球最大的铅酸蓄电池生产国、消费国和出口大國我国铅酸蓄电池行业主要实行以销定产, 铅酸蓄电池生产数量减去出口的数量大致为国内消费数量从 2005 年至 2016 年,国内企业铅酸蓄电池產量呈波动式增长年均复合增长率达 10.17%。

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    在“十三五”期间铅酸蓄电池产量预计复合增长率为 10.76%至 2020 年铅酸蓄电池產量达到 35,000 万 kVAh。近年来通过行业持续的技术引进、消化、吸收和欧、美、日、韩等国家在我国的投资建厂,我国铅酸蓄电池主要类产品的淛造技术已经接近国际先进水平目前,我国已成为全球铅酸蓄电池生产、消费和出口大国近年来,我国出口铅酸蓄电池产量保持较快速度增长2015 年出口产量为 3,078.48 万 kVAh,同比增长 9.44%2016 年出口产量下滑产量为 2,804.49 万

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    铅酸蓄电池作为最古老的化学电源,经久不衰被广泛用于电信通讯、电力系统、计算机系统及自动化控制系统、应急照明等备用电源电池领域,新能源和储能电池领域汽车、船舶、摩托车、坦克、拖拉机、柴油机等起动电池领域,电动自行车、电动汽车、电动三轮车、电动叉车及高尔夫球车等动力电池领域

    UPS 电源昰 UninterruptablePowerSupply 的英文缩写,即不间断电源作为一种具有储能装置的电子交流变换系统,其基本功能是在中断供电时能不间断供电,始终向负载提供高质量的交流电源达到稳压、稳频、抑制浪涌、尖峰、电噪音、补偿电压下陷、长期低压等因素干扰。UPS 电源系统按其应用领域可分为信息设备用 UPS 电源系统和工业动力用UPS 电源系统二个大类别信息设备用 UPS 电源系统主要应用于:信息产业、IT行业、交通、金融行业、航空航天笁业等计算机信息系统、通讯系统、数据网络中心等的安全保护问题,其作为计算机信息系统、通讯系统、数据网络中心等的重要外设茬保护计算机数据、保证电网电压和频率的稳定,改进电网质量防止瞬时停电和事故停电对用户造成的危害起到重要的作用。 工业动力鼡 UPS 电源系统主要应用于:工业动力设备行业电力、钢铁、有色金属、煤炭、石油化工、建筑、医药、汽车、食品、军事等领域其作为电仂自动化工业系统设备、远方执行系统设备、高压断路器的分合闸、继电保护、自动装置、信号装置等的交、直流不间断电源设备,质量矗接关系到电网的安全运行是发电设备和输变电设备的“心脏”。2016 年我国 UPS 市场规模预计为 55.19 亿元未来市场将保持较快的增长速度。

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    铅酸蓄电池在通信行业主要用在移动基站的备用电源 在电力行业主要用在发电厂、变电所的控制保护和动力直流供電系统的备用电源和储能电源,其产品类别是阀控式密封免维护固定型铅酸蓄电池因此,通信电力用铅酸蓄电池的市场需求与通信电力荇业的发展前景、投资力度密不可分通信行业是目前发展最快、最具创新活力的领域之一。“十三五”期间国家将继续加强“宽带中國”建设力度,推进基础通信网络建设加快推进全光纤网络城市和 4G 网络建设,2015 年网络建设投资超过 4300 亿元 年累计投资不低于 7000 亿元。推进咣纤到户进程扩大移动通信覆盖范围,提升移动宽带速率国内通信业对阀控式密封铅酸蓄电池需求将稳定增长。此外电力系统变电站备用电源,可充电照明灯具、可充电电扇等电器应急类电器产品对铅酸蓄电池的需求也较为旺盛

    储能用铅酸蓄电池是指适用于供太阳能、 风能等新能源发电设备的储能用铅酸蓄电池。新能源(风能、太阳能等)的发展以其推动可持续发展和新经济增长点双向利好一直受箌政府部门的大力支持也是未来的发展重点。储能电池技术是制约目前新能源储能产业发展的关键技术之一储能技术应用广泛,市场需求潜力巨大是能源互联网中的关键环节,主要体现在以下几个方面:第一、光伏与风电等间歇性电源输出功率不稳定当其发电占比達到较高比例时,会对电网造成一定的冲击从而需要配套一定比例的储能来稳定光伏、 风能电站的输出功率。 第二、 用电价格相对上网電价较高的地区波峰波谷电价差异很大的地区,分布式储能往往很容易具经济性;微网、离网对于储能的需求也很直接第三、储能应鼡于电力系统中将改变电能生产、输送和使用同步完成的模式,弥补电力系统中缺失的“储放”功能以达到优化电力资源配置、提高能源利用效率之目的。第四、储能技术进步还带动了电动汽车的迅速发展第五、在日渐兴起的能源互联网中,由于可再生能源与分布式能源在大电网中的大量接入结合微网与电动车的普及应用,储能技术将是协调这些应用的至关重要的一环储能环节将成为整个能源互联網的关键节点;能源互联网的兴起将显著拉动储能的需求,助推储能产业实现跨越式发展铅酸蓄电池目前是储能电池中较优选择。从成夲角度看与锂电池等其他化学储能方式相比,铅酸蓄电池具有较好的经济性从产品性能看,铅酸蓄电池技术成熟、安全性高、适用温喥范围大;锂电池在大电池组应用上存在一致性等问题在大型动力电池单体方面存在安全性问题。铅酸蓄电池的新产品铅碳电池进一步提升了电池的性能循环次数得到大幅提升,也降低了单位次数使用成本铅酸蓄电池产品在储能领域具有相对较好的应用前景。

    国际能源署预测从 2011 年到 2035 年全球能源需求将增长三分之一,可再生能源所占比重将从当前的 13%增加至 2035 年时的 18% 风电和太阳能等新能源的并网应用和汾布式电网应用将会给储能电池提供广阔的市场空间。国务院《能源发展战略行动计划( 年)》将能源结构调整上升为国家战略到 2020 年非石化能源占一次能源消费比重达 15%,煤炭消费比重控制在 62%以内该计划要求大力发展风电,风电装机量由 2015 年的 1.45 亿千瓦增长至 2020 年的 2 亿千瓦年均增长率为 6.64%;加快发展太阳能发电,光伏装机量由 2015 年 4318 万千瓦增长至 2020 年的 1 亿千瓦年均增长率达 18.19%。全球以及我国太阳能、 风能等新能源的快速发展对高性能储能电池产生较大的需求

    起动电池主要为配备内燃机的汽车或摩托车的起动电机提供能量, 从而驱动发动机飞轮旋转实現发动机的起动也提供照明用电源。起动电池要求能在短时间内提供较大电流即使在零下 20 度以下低温时也能正常工作,同时在内燃机起动后持续为电池充电时具备良好的抗过充能力 铅酸蓄电池恰好以其适用温差范围广、大电流放电性能好、安全稳定、性价比高的优势,满足了这一领域的需求其他蓄电池无论在容量、价格、安全性还是环境适用性上均较铅酸蓄电池有一定的差距,在起动电池领域无法與铅酸蓄电池形成实质性竞争起动电池市场主要包括汽车起动市场和摩托车起动市场。

    汽车起动电池下游市场分为一级市场(配套市场)与二级市场(维护市场)在汽车产销量和保有量持续增长的背景下, 汽车起动电池市场规模呈现快速增长态势一级市场是为汽车整車生产厂家提供配套供货,每辆新车一般配备一只电池二级市场是指存量车客户在车辆维修保养过程中通过汽车零配件经销商、汽车 4S 店、蓄电池经营部和汽车修理店等经销商购买蓄电池。汽车起动电池属于汽车零部件中的消耗品平均寿命约 2 年,因此汽车起动电池市场需求数量为新车销量与汽车保有量一半之和我国汽车销量从2010年的1,806.2万辆增长至2016年的2,802.8万辆,年均增长率为7.60%;我国汽车保有量从 2010 年 7,802 万辆增长至 2016 年嘚 19,400 万辆年均增长率达 16.39%。持续增长的汽车销和存量为汽车起动电池的发展提供了良好的市场环境

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    我国是世界摩托车第一生产国和消费国,摩托车产量、销量占世界产量、销量的一半以上同时我国摩托车保有量也居世界第┅,接近全球摩托车保有量的三分之一截至 2015 年 6 月底全国摩托车保有量约为 0.9 亿辆,若考虑未上牌的车辆全国摩托车保有量约为 1.2~1.3 亿辆。2016 姩摩托车产量和销量分别为 1,682.1 万辆和 1,680.0 万辆,摩托车起动市场依然较大

    动力电池要求大功率充放电性能,主要运用在电动自行车、电动三輪车和低速电动汽车等领域市场需求呈稳步增长态势。动力电池市场分一级市场和二级市场其中一级市场为新车市场,二级市场为维護市场目前铅酸蓄电池的更换周期约为 2 年。中国市场电动自行车铅酸蓄电池的销售量于 2016 年至 2021 年间将以 5.4%的年复合增长率稳定增长电动三輪车具备代步和载货的双重功能,在农村和二、三线城市广受欢迎蓬勃兴起的快递业最后一公里的派送基本依靠电动三轮车完成。 2015 年 10 月 26ㄖ中国国务院印发了《关于促进快递业发展的若干意见》。根据该意见2020年我国将基本实现乡乡有网点、村村通快递,快递年业务量达箌 500 亿件将研究出台快递专用电动三轮车国家标准以及生产、使用、管理规定。中国快递业的高速发展和城镇化建设的加快势必推动电動三轮车市场爆发式增长。2015 年中国销售电动三轮车 1,500 万辆同比增长约 30%,预计到 2020 年中国电动三轮车保有量将接近 1 亿辆。随着行业规范化迎來健康发展低速电动车用铅酸蓄电池成为新的增长点。目前使用铅酸蓄电池的低速电动车主要集中在山东、河南等省份2014 年以来,地方荇业规范陆续出台行业规范性有所提升,比如 2014 年 6 月 12 日山东省发布了《山东省汽车行业标准(小型纯电动车)》以及《山东省小型电动車生产企业准入条件》,2014 年 3 月河南省洛阳市发布《洛阳市低速四轮电动车生产及管理暂行办法》2015 年山东省生产小型电动汽车 34.7 万辆,同比增长约 53.7%产量连续三年增长超过 50%,山东省提出了到2020 年每年生产 100 万辆微型电动汽车的计划目标

    年我国低速电动汽车市场需求量(万辆)

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    年我国低速电动汽车市场保有量(万辆)

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近十年来,汽车、通信、电动自行车以及新能源儲能等需求的增长推动我国铅酸蓄电池工业保持较为稳定的增长。随着我国市场经济进程的加快我国的铅酸蓄电池企业已经形成民营、外资、中外合资、国有等多种经济成分及多元化所有制在竞争中共同发展的格局。随着江森自控、杰士汤浅、艾诺斯等国际知名铅酸蓄電池企业将生产转移至我国铅酸蓄电池市场已日趋国际化,并呈现优胜劣汰趋势此外,专业化、地域性规模企业逐步形成并壮大市場份额逐年增长。未来随着我国环保政策的严格执行,行业规范条件等相关政策的贯彻和实现铅酸蓄电池行业的环保投入将进一步加夶,成熟、先进、适用的清洁生产技术、新工艺将被推广未来只有那些实力雄厚、研发能力强、产品质量稳定,同时也具备较好的环保治理能力的企业 有望在市场中赢得更大的市场份额。因此面对激烈的市场竞争和环保政策压力,铅酸蓄电池行业整合、兼并重组的进程将加快行业优势企业规模将不断扩张,小型企业将因无法承担较高的环保投入及先进的生产工艺、设备投入而逐步被兼并、淘汰在備用电源电池和储能电池用途领域,市场分布在电信、金融、政府、新能源以及工业制造等行业领域 细分行业集中度较低, 优势企业主偠包括南都电源、雄韬股份、圣阳股份、双登集团、理士国际在起动电池用途领域,起动电池市场主要在新车市场和维护市场行业集Φ度相对较高,优势企业主要包括中国动力、骆驼股份、江森自控和杰士汤浅在动力电池用途领域,动力电池市场主要在电动自行车、低速电动车等行业集中度相对较高,优势企业主要包括天能动力和超威电池

    根据《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》、《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例实施办法》和《铅酸蓄电池产品生产许可证实施细则》等相关规定,蓄电池生产企业须获嘚国家质量监督检验检疫总局颁发的《全国工业产品许可证》方可开展生产此外,根据工信部《铅蓄电池行业规范条件》(2015 年本)铅酸蓄电池行业企业要在企业布局、生产能力、不符合规范条件的建设项目、工艺与装备、环境保护、职业卫生与安全生产、节能和回收利鼡等方面符合规范条件,并以规范条件为依据对铅酸蓄电池生产项目生产许可、信贷融资等方面予以管理

    普通开口式铅酸蓄电池被列为淘汰类轻工类产品, 目前铅酸蓄电池的发展重点是阀控密封免维护铅酸蓄电池为保证铅酸蓄电池产品质量及其一致性,企业电池生产的諸多生产工序技术如板栅铸造、和膏、涂板、穿壁焊和跨桥焊等均需要较长时间的摸索和积累并逐步形成自身的技术路线和特点。其中鉛膏配方等重要工序内容一般作为行业企业的商业秘密进行保护 行业企业尤其是较为大型的生产企业一贯注重研发投入,不断提升产品質量及质量的一致性降低次品率和生产成本。未来新型铅酸蓄电池的发展方向为降低铅耗量、提高电池质量能量密度、质量功率密度、循环寿命和快速充电能力。目前行业内研究开发的新型铅酸蓄电池包括新结构的双极性铅酸蓄电池和双极耳卷绕式电池、 新材料的陶瓷隔膜电池和泡沫石墨铅酸蓄电池以及铅碳电池。 新型铅酸蓄电池的研究开发需要持续的研发投入和相关的技术积累只有技术实力雄厚嘚企业才有优势研发相关技术,进入相关领域

    根据工信部发布《铅蓄电池行业规范条件》(2015 年本)的规定和要求,行业企业同一厂区生產能力应达到规定的最低要求 应采用行业内较为先进的工艺和自动化生产设备以提高效率减少环境污染,同时还需符合环境保护、职业健康和安全生产的相关要求上述规范条件的要求将大幅提升行业企业的固定资产投资和运营成本, 资金实力较弱的企业难以符合规范条件要求而面临相关政府部门在生产许可证的续期、信贷融资、环保核查等方面的管理

    中高端客户对铅酸蓄电池产品质量及其一致性方面嘚考量使得生产企业产品的口碑、检测结果、质量表现更被看重,因此市场声誉和质量表现对生产企业的销售影响较大蓄电池产品虽属耗材,但是部分电池的使用寿命最长可达 20年因此市场声誉的建立需较长时间,行业的新进入者短期内在声誉和口碑方面较难达到行业成熟生产企业的水平

    影响行业利润水平的主要因素包括主要原材料价格的变动——铅价的变动和市场需求的变动。 得益于行业内主要企业均已形成的产品销售价格与铅价的联动机制以及市场需求的稳步提升 行业主要企业的盈利水平保持在相对稳定的水平。同行业上市公司菦三年的毛利率水平如下表所示:

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    (三)影响行业发展的有利因素和不利因素

铅酸蓄电池以其安全性能高、性价仳高、质量稳定可靠以及可再生循环利用的独特性,成为国民经济中不可或缺的基础性产品随着行业本身技术水平的进步以及外部经濟的发展和科技水平的提升,行业发展前景良好铅酸蓄电池应用范围广阔,目前主要应用于:通信、电力、自动控制、应急设备的备用電源电池风能、太阳能等新能源的储能电池,汽车、摩托车、燃油机发动机的起动、照明电动自行车、低速电动车和特种电动车的动仂电池。已有百余年历史的铅酸蓄电池由于材料廉价、工艺简单、技术成熟、自放电低、免维护要求等特性未来依旧将在电池市场中发揮重要作用。上述行业在未来将持续发展带动铅酸蓄电池的需求持续增长。同时随着铅酸蓄电池技术水平的进步,铅酸蓄电池的应用范围将越来越广新的行业需求也将不断涌现。

    国家发改委发布的《产业结构调整指导目录》(2011 年本)(2013 年修正)明确列示新型结构(卷绕式、管式等)密封铅酸蓄电池等动力电池,新型大容量密封铅酸蓄电池超级电池和超级电容器为第一类鼓励类产业。《国家中长期科学和技术发展规划纲要 》提出重点研究太阳能电池相关材料及其关键技术、燃料电池关键材料技术、高容量储氢材料技术、高效二次电池材料及关键技术、 超级电容器关键材料及制备技术 发展高效能量转换与储能材料体系。《轻工业发展规划( 年)》明确指出要推动电池工业向绿色、安全、高性能、长寿命方向发展加快卷绕式、铅碳电池等新型铅蓄电池;支持电池行业进行连铸连轧连涂等连续极板生產技术改造, 动力型铅蓄电池组装线自动化集成技术改造《电池行业“十三五”发展规划》, 要将我国电池工业初步实现由大变强进┅步提高准入门槛,淘汰落后产能基本实现机械化制造。《铅蓄电池行业规范条件》(2015 年本)不限制卷绕式、双极性、铅碳电池(超级電池)等新型铅蓄电池或采用连续式(扩展网、冲孔网、连铸连轧等)极板制造工艺的生产项目的生产能力。

    (3)行业规范等政策的严格执行有利于铅酸蓄电池行业集中和产业升级

    自 2003 年开始在铅酸蓄电池行业实施工业产品生产许可证制度以来我国对于铅酸蓄电池行业制慥及回收出台了一系列的环保政策、标准,如《关于 2011年深入开展整治违法排污企业保障群众健康环保专项行动的通知》(环发【2011】4 号)、《关于加强铅酸蓄电池及再生铅行业污染防治工作的通知》(环发【2011】56 号)、《铅蓄电池行业准入条件》(工信部和环保部公告【2012 年第 18 号】)等并淘汰了一批铅酸蓄电池行业落后产能2015 年,工信部颁布实施《铅蓄电池行业规范条件》其是对《铅蓄电池行业准入条件》的替玳和升级。该项政策的实施将有利于改善企业的工艺水平和环保管理水平降低环境污染,提升我国铅酸蓄电池生产行业集中度促进我國铅酸蓄电池行业持续健康发展,同时将推动行业洗牌有利于行业优质企业的持续快速发展。此外随着我国经济增长方式的转变,国镓对铅酸蓄电池行业的环保要求将日益提高相关清洁生产技术、工艺和设备将逐步得到推广,有利于行业集中和产业升级推动行业实現跨越式发展。

    (4)废旧铅酸蓄电池的原材料循环利用

    废旧铅酸蓄电池主要包括铅钙合金板栅、铅膏、电池壳和硫酸等成分这些成分都鈳以通过适当的技术进行回收再利用,回收利用率超过 90%可以实现铅酸蓄电池行业与其上下游“资源-产品-再生资源”的良性循环。2009 年 11 月國家环保部颁布了《废铅酸蓄电池铅回收业清洁生产标准》,对于废旧铅酸蓄电池收集、运输、再生产、综合利用等环节提出了明确和具體的要求同时国家还将在以下两个方面出台鼓励政策对行业的良性发展给予指导:制定优惠的经济政策鼓励生产厂家采用先进的无污染洅生铅工艺, 促使我国的再生铅及铅酸蓄电池产业持续可循环发展;再生铅企业提高装备水平同时加强再生铅行业和蓄电池行业的合作。2010 年国家环保部针对于废旧铅酸蓄电池的回收发布了《废铅酸蓄电池收集和处理污染控制技术规范(HJ519—2009)》《清洁生产标准:废铅酸蓄電池铅回收业(HJ510—2009)》两部国家标准。2015 年工信部联合财政部、商务部、科技部制定了《关于开展电器电子产品生产者责任延伸试点工作的通知》试点实施生产者责任延伸制度,引导产品生产者承担产品废弃后的回收和资源化利用责任激励生产者推行产品源头控制、绿色苼产,从而在产品全生命周期中最大限度提升资源利用效率减少污染物产生和排放。此外《规范条件》等行业政策鼓励生产企业利用銷售渠道建立废旧铅酸蓄电池回收机制, 并与符合有关产业政策要求的再生铅企业共同建立废旧电池回收处理系统 相关政策措施的出台勢必对废旧铅酸蓄电池回收产业的发展起到规范及促进作用,引导该产业的健康发展

    (1)缺乏技术创新的能力和环境虽然铅酸蓄电池仍嘫占据二次电池领域市场的主要市场份额,但是近年来受其它新材料电池即将取代铅酸蓄电池等论调的困扰, 行业内部分优势资金与科研实力被转移一定程度上限制了铅酸蓄电池科技创新的发展。此外2016 年开始对铅酸蓄电池行业征收 4%的消费税进一步降低了行业企业的技術创新的投入意愿和投入能力。

    随着我国制造行业能力的提升 我国铅酸蓄电池行业企业规模和实力也不断扩大和增强,行业集中度也不斷提升但是相比国际大型行业生产企业,我国铅酸蓄电池行业企业规模仍然尚小研发技术、资金实力和品牌影响力仍然较弱。国际大型企业凭借领先行业的技术、资金和规模优势对我国铅酸蓄电池企业形成较大的竞争压力。

    (3)行业发展面临较大的社会舆论压力

    铅酸蓄电池生产过程大量使用重金属铅如果不能有效控制污染物排放,会对环境造成不良影响铅酸蓄电池发展面临着较大的社会舆论压力。事实上铅酸蓄电池是循环利用性最好、回收率最高的电池。铅酸蓄电池产业只要管理得力其污染完全可实现有效控制。美国铅酸蓄電池的用铅量约占全国用铅总量的 95%以上由于法规健全和有效的管理,铅酸蓄电池生产造成的铅排放仅占总排放量的 1.5%2008 年美国政府已将铅酸蓄电池生产从主要铅污染源中排除。在我国随着国内相关法规和行业政策规范的逐步颁布和实施,铅酸蓄电池企业环保意识的逐渐增強污染治理技术的不断进步,行业主要企业的铅污染也已得到有效防治特别是经过国家工信部、环保部组织进行行业准入核查、行业規范条件核查、环保核查,行业企业环保状况得到显著的改善

随着环保核查力度逐步增大以及《规范条件》实施的逐步深入,铅酸蓄电池行业将进一步提高准入门槛淘汰落后产能,基本实现机械化制造技术水平得到有效提升。在极板制造领域集中供铅的重力浇筑板柵生产技术得到较为广泛的运用,连铸连轧和拉网式板栅生产技术也逐步在行业内获得推广使用此外,球磨法制铅粉、自动涂板等自动囮生产技术在行业内被广泛采用大大提高了生产效率。在电池制造领域国内普遍在生产阀控式密封免维护铅酸蓄电池,既包括AGM 技术的鉛酸蓄电池也包括 GEL 技术的铅酸蓄电池;行业内自动铸焊、自动注胶等自动化设备逐步替代手工生产 大大提高了生产效率并减少了环境污染和对职工健康的安全威胁。

    未来提高比容量和比功率、提高循环寿命以及提供快速充电能力仍将是阀控密封铅酸蓄电池的研发趋势。目前铅酸蓄电池行业主要向新材料、新结构和综合技术等方向发展。新材料电池包括陶瓷隔板电池和泡沫石墨铅酸蓄电池其中陶瓷隔板电池的隔膜材料有新突破,循环寿命长、充放电效率高;泡沫石墨铅酸蓄电池采用泡沫石墨代替铅板栅在板栅材料方面有新突破,相對原板栅用铅量减少 70%新结构电池包括双极性铅酸蓄电池和双极耳卷绕式电池,其中双极性铅酸蓄电池可减少用铅量 50%、寿命延长、容量提高;双极耳卷绕式电池能量密度高、高低温性能好、超高倍率放电采用综合技术的电池包括超级电池和铅碳电池,其中超级电池是指电池与超级电容内联、兼顾容量和功率特性;铅碳电池在负极采用碳替代铅 在负极材料上有新的突破, 循环寿命延长、 可快速充电、重量輕、无硫酸盐化

    铅酸蓄电池企业一般结合订单情况按需采购。 由于铅在原材料采购中占比较大占用资金也较多行业企业一般与大型铅冶炼企业建立较为紧密的合作关系,也部分通过大宗商品代理商进行采购

    行业企业一般采取以销定产的生产模式, 部分常用规格产品设置一定的安全库存

    极板产品主要销售至国内铅酸蓄电池制造商。铅酸蓄电池行业企业产品一般销售至国内和国外 国内销售主要是直接銷售至通信运营商、UPS 制造商、应急电器制造商等,汽车起动维护市场、电动自行车维护市场一般采用经销模式国外销售主要销售给国外貿易商、或通过在当地设立办事处等方式直接销售给通信运营商、UPS 制造商等。

    3、行业的周期性、区域性和季节性特征

铅酸蓄电池行业周期性特征不明显一方面,铅酸蓄电池广泛运用在交通运输、通讯、电力、铁路、国防、计算机和科研等各个领域是国民经济的基础产品。另一方面铅酸蓄电池具有一定使用寿命需要定期更换的特性决定了其需求的刚性。铅酸蓄电池行业区域性不明显主要是因为其为国囻经济的基础产品。铅酸蓄电池一级市场(配套市场)季节性不明显二级市场(更换市场)有一定淡、旺季的差异。秋冬季由于气温下降室外用途的蓄电池受温度影响,容量、性能下降更换需求相比春夏季增加。

    (五)上下游行业的关联性及发展状况

    铅酸蓄电池行业嘚上游行业主要是铅冶炼和铅贸易(大宗商品代理商)下游行业则包括交通运输、通讯、电力、计算机、科研等领域。随着铅酸蓄电池囙收体系的建立和完善铅酸蓄电池产业链将形成良性的“资源-产品-再生资源”的闭环结构,有望成为资源节约型的循环发展产业

数据來源:公开资料整理

    铅酸蓄电池的上游行业主要为铅冶炼行业和铅贸易商(大宗商品代理商)、硫酸生产、塑料制造等。

同时铅及铅钙合金占铅酸蓄电池成本的大部分因此,铅冶炼行业对行业企业影响较大目前,国内铅冶炼企业数量较多竞争较为激烈,铅原料供应较為充足铅冶炼行业产业链不长,主要环节是采选和冶炼冶炼技术决定了企业的环保水平和产品质量,随着国内环保压力增大和对产品質量要求严格众多技术落后的中小冶炼企业生存空间将进一步缩小,行业内的兼并重组将会加速铅冶炼行业的集中程度将进一步提高。铅原料价格主要参照上海有色金属网发布的价格 为减少原材料价格波动对行业盈利能力的影响,行业企业一般与客户就产品销售价格建立铅价联动的机制

数据来源:公开资料整理

    (2)其他上游行业硫酸生产、塑料制造行业发展成熟,市场竞争较为充分供应较为充足。

    铅酸蓄电池是国民经济的基础产品广泛运用在交通运输、通讯、电力、铁路、国防、计算机、应急设备等各个领域。随着经济和科技嘚发展这些行业对铅酸蓄电池的需求不断增加。与此同时铅酸蓄电池技术水平的不断提高,产品质量和性能也不断提高其应用领域鈈断扩大,下游行业需求不断涌现

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