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廢電池回收的原因范文第1篇

關(guān)鍵詞電動汽車；電池回收；環(huán)境保護(hù)；排隊論；Anylogic

中圖分類號X705；TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1002-2104（2013）06-0169-08doi：103969/jissn1002-2104201306025

汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國已經(jīng)成為世界上的汽車擁有量大國。根據(jù)公安部的統(tǒng)計消息，截止到2012年6月底，全國汽車保有量為1.14億輛。但是能源緊張和環(huán)境問題也隨之而來：目前，我國原油對外依存度接近50%，原油消費中一半以上是交通用油；我國已成為全球第二大CO2排放國，我國環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)表明空氣中污染物總量的超過60%來自汽車。中國走低碳經(jīng)濟(jì)道路就必須大力發(fā)展低碳工業(yè)，電動汽車憑借使用清潔能源和減少排放總量的優(yōu)勢，成為提高汽車產(chǎn)業(yè)競爭力，保障能源安全和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的新目標(biāo)。同時，國務(wù)院印發(fā)了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020）》。未來十年，甚至幾十年內(nèi)將是電動汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的戰(zhàn)略機(jī)遇期。但是電動汽車（本文指純電動汽車）的發(fā)展也會面臨一些問題，尤其是在電池（本文指鉛酸蓄電池）報廢周期，廢舊電池中含有鉛、鎳、鈷、鋰等金屬材料和電解液，廢舊電池一旦不能得到有效的處理，不僅造成資源的浪費，對環(huán)境的污染也尤為嚴(yán)重。Wen等指出隨著電動汽車的普及，大量的報廢蓄電池會給我們的生活環(huán)境帶來巨大的壓力[1]；Zdeněk和Notter等認(rèn)為蓄電池的生產(chǎn)會產(chǎn)生大量CO2[2-3]，因此廢舊電池的處理成為發(fā)展電動汽車產(chǎn)業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。而回收廢舊電池可以減少對金屬能源的開采，降低電池的生產(chǎn)成本[4-6]等，同時鑒于國家相關(guān)法令、社會責(zé)任、經(jīng)濟(jì)利益以及人們環(huán)境和資源保護(hù)意識，合理的廢舊電池回收處理方式就被提上日程。不可否認(rèn)，未來電池回收利用鏈條將得到強(qiáng)勁地發(fā)展。如何管理好電池回收工作，更重要的是哪些環(huán)節(jié)和因素會影響電池回收以及它們對電池回收的影響程度，將成為關(guān)系著未來電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，乃至環(huán)境保護(hù)問題的重要問題。但目前研究也存在一些不足，特別是對于電池回收影響因素的數(shù)量分析，還缺少系統(tǒng)的的定義和研究，因此，本文基于排隊論理論，從仿真的角度， 對電池回收系統(tǒng)中的主要對象汽車、電池以及汽車電池匹配進(jìn)行模擬，應(yīng)用Anylogic仿真平臺，搭建電動汽車電池回收的排隊論模型，進(jìn)而研究電池回收問題，分析汽車、電池生產(chǎn)速率，汽車、電池壽命，電池更新次數(shù)以及電池翻新率等對電動汽車電池回收整體的影響程度，最后得出相關(guān)政策建議。

宮大慶等：基于排隊論的電動汽車電池回收建模與仿真研究

中國人口·資源與環(huán)境2013年第6期

1文獻(xiàn)回顧

隨著電動汽車數(shù)量的增長，廢舊電池將大量產(chǎn)生。廢舊電池的回收原因可歸結(jié)為三個方面：一是保護(hù)環(huán)境。電動汽車用動力蓄電池中含有鉛、鎳、鈷、鋰等金屬材料和電解液，如果廢舊電池得不到有效回收處理，會造成資源浪費和環(huán)境污染[1-3]；二是節(jié)約資源。使用回收過的蓄電池材料可減少對金屬礦產(chǎn)的開采，節(jié)約對金屬礦產(chǎn)的使用[4-5]；三是降低成本。對回收的蓄電池進(jìn)行充分利用可降低蓄電池的生產(chǎn)成本[6]。

基于電池回收的重要作用，大量文獻(xiàn)對此進(jìn)行了研究。電動汽車電池回收從更大的概念上講，包含在廢舊電子產(chǎn)品回收和固體廢棄物回收諸多概念之中，廢舊電池與其他廢舊產(chǎn)品回收面臨類似的問題。通過對大量文獻(xiàn)的梳理，現(xiàn)有研究主要包括回收過程研究、回收方法和模式總結(jié)、回收影響因素探索以及回收敏感性分析等。

回收過程研究是研究的基礎(chǔ)。Ishihara等認(rèn)為鋰電池生命周期主要包括生產(chǎn)、使用、回收和翻新等過程[7]；鑒于處理、回收、翻新、重新使用組成的電池回收的閉環(huán)物流系統(tǒng)，Kannan等建立了多階段、多周期、多產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型，并且運用遺傳算法分析回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性[8]；Hischier等從廢舊電子產(chǎn)品回收角度，運用物流分析方法（MFA）和生命周期評估方法（LCA），評價回收過程對環(huán)境的影響[9]。

基于對回收過程的分析，會產(chǎn)生不同的回收方法和模式。Ploog和Spengler等通過數(shù)學(xué)模型和lingo程序評價某種回收模式[10]；Sodhi和Reimer系統(tǒng)地介紹了整體回收、分解回收、融化回收幾種不同的回收方法，并且基于不同的回收模式，建立以成本收益為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，闡述電池回收問題[11]；Nagurney和Toyasaki同樣采用數(shù)學(xué)方法論證了廢舊資源、回收者、處理者、消費者和需求市場組成的電子產(chǎn)品回收處理模式的可行性[12]。Savaskan等將廢舊產(chǎn)品的回收活動分為“制造商自營回收”、“零售商負(fù)責(zé)回收”以及“第三方委托回收”三種組織模式，通過對這三種分散化模式進(jìn)行比較，認(rèn)為零售商負(fù)責(zé)回收效率最高[13]。

不同的回收模式下存在共同的影響因素。Wen等調(diào)查分析了回收率在電子產(chǎn)品回收中的重要作用[1]；Vyrynen和Salminen運用統(tǒng)計方法指出，隨著電動汽車的發(fā)展，提高回收率來增加電池使用壽命是蓄電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件[14]；進(jìn)而，Sidiquea等基于面板數(shù)據(jù)，分析了影響回收率的因素（消費情況/回收工藝/收入狀況/人口特征）[15]。Schaik和Reuter從系統(tǒng)動力學(xué)角度分析了產(chǎn)品設(shè)計對回收和環(huán)境的影響[16]。Zackrisson等運用生命周期評估方法，認(rèn)為通過提高電池技術(shù)來延長電池的使用周期，可以減少電池使用過程中對環(huán)境造成的影響[17]。

不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有研究圍繞廢舊產(chǎn)品回收，從不同角度進(jìn)行了研究和探討，同時對影響回收的具體因素分析，特別是這些因素對回收整體的影響程度等，即敏感性分析（whatif）[18]，也正日益引起人們的關(guān)注。Schiffer等提出了一個生命周期模型，這個模型可以比較不同的運行條件，不同的系統(tǒng)規(guī)模，不同的電池技術(shù)對電池壽命的影響[19]。同時系統(tǒng)動力學(xué)被引入這種定量分析中，Dyson和Chang應(yīng)用系統(tǒng)動力學(xué)，研究固體廢棄物產(chǎn)生的不同條件[20]；Georgiadis和Besiou基于閉環(huán)物流思想，建立了廢舊電子產(chǎn)品的系統(tǒng)動力學(xué)模型，進(jìn)一步進(jìn)行敏感性分析，討論不同因素對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的影響作用[21]。

通過對文獻(xiàn)的梳理，本文發(fā)現(xiàn)關(guān)于電池回收的影響因素數(shù)量分析，還缺少統(tǒng)一的定義和研究，同時系統(tǒng)動力學(xué)方法作為連續(xù)系統(tǒng)建模仿真方法中的一種，適用于面向具體問題建模分析， 是一種定性與定量相結(jié)合、系統(tǒng)的方法，該方法的不足之處是對個體的同質(zhì)性假設(shè)。因此，本文基于排隊論理論，從仿真的角度，研究汽車、電池生產(chǎn)速率，汽車、電池壽命，電池更新次數(shù)以及電池翻新率等對電動汽車電池回收整體的影響程度。

2電動汽車電池回收概念模型

本文研究的前提是“零售商負(fù)責(zé)回收”模式以及整體回收方法。電動汽車電池回收模型研究車和電池匹配行為，分析影響電動汽車電池回收的影響因素（汽車數(shù)量、汽車壽命、電池壽命、電池翻新率以及電池更新次數(shù)等），以及這些影響因素對電動汽車電池回收（報廢車比例、報廢電池比例以及汽車重復(fù)使用電池比例等）的影響程度等，為行業(yè)政策制定提供參考。本文研究的主體包括電動汽車、電池以及實現(xiàn)電動汽車電池匹配的消息模型，根據(jù)資料整理，電動汽車生命周期包括生產(chǎn)、正常行駛、更換電池和汽車報廢四種狀態(tài)，電池生命周期則需要經(jīng)過等待使用、使用中、電池更換、翻新和報廢一系列循環(huán)過程，外部環(huán)境考慮的主要是國家電動汽車電池回收政策。因此本文設(shè)置的電動汽車電池回收概念模型如圖1所示。

圖1概念模型

Fig.1The concept model

3簡單排隊論模型

考慮電動汽車的不同狀態(tài)、電池的一系列循環(huán)過程以及電動汽車和電池的匹配行為，結(jié)合排隊論理論的研究過程，因此本文用排隊論方法建模。

參照胡運權(quán)等[25]，一個電動汽車生產(chǎn)運行過程可以看成是一個排隊系統(tǒng)中的生滅過程?！吧北硎酒嚮蛘唠姵氐纳a(chǎn)，“滅”表示汽車或者電池的報廢。

令N（t）表示t時刻排隊系統(tǒng)中的汽車或者電池數(shù)量。

假設(shè)N（t）=n，（n=0，1，2…）則從時刻t起到下一個汽車或者電池到達(dá)時刻止的時間服從參數(shù)為λn的負(fù)指數(shù)分布（或其它分布）。

假設(shè)N（t）=n，（n=0，1，2…）則從時刻t起到下一個汽車或者電池處理完的時間服從參數(shù)為μn的負(fù)指數(shù)分布（或其它分布）。

當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)后的狀態(tài)分布，記為pn（n=0，1，2…）。

根據(jù)相關(guān)原理，可以求平穩(wěn)狀態(tài)的分布為：

pn=Cnp0（n=1，2，…），

其中Cn=λn-1λn-2…λ0μnμn-1…μ1，（n=1，2，…）；

p0=11+∑∞n=1Cn，其中∑∞n=1Cn收斂。

汽車或者電池排隊論模型類似于共享資源服務(wù)模型M/M/S/∞，其是指，汽車或者電池按照一定分布（負(fù)指數(shù)分布）到達(dá)，系統(tǒng)服務(wù)資源數(shù)為S個（無窮大）。

則平均服務(wù)隊長：

記pn=p（N=n）（n=0，1，2…）為系統(tǒng)達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)后的隊長N的概率分布；

依據(jù)排隊論可以實現(xiàn)不同車和電池的匹配行為，并且報廢車數(shù)量、報廢電池數(shù)量、車總量以及電池總量等都可以依據(jù)排隊論的基本結(jié)論，如平均隊長等計算出來。

4基于Anylogic的仿真模型

依據(jù)概念模型，電動汽車電池回收模型主要包括消息模型、電池模型以及汽車模型等。文章建模所采用的平臺為AnyLogic 6 University版，采用的編程語言為Java。

4.1配對模型

汽車和電池之間的配對，需要一定的機(jī)制來實現(xiàn)，本文使用類模式完成，包括汽車類（carID（汽車ID）、carPD（汽車生產(chǎn)時間）、carLT（汽車生命周期））、電池類（batID（電池ID）、round（循環(huán)次數(shù)））以及汽車電池類（carmsg（汽車類信息）、batmsg（電池類信息））。類模式在保障汽車、電池相互獨立情況下，可以實現(xiàn)電池安裝、電池更換以及汽車報廢后的電池處理等行為。

4.2電池模型

電池使用過程中，需要考慮許多因素，比如電池壽命、電池翻新率以及電池更新次數(shù)等。

4.2.1電池壽命

電池在運行過程中，首先會受到其最大壽命Lifemax的影響，只有當(dāng)Life（battery，batID）≤Lifemax時候，電池才處于系統(tǒng)循環(huán)中。考慮電池翻新次數(shù)K（K≥1），因此電池的實際使用壽命可以擴(kuò)展，即Life（battery，batID）≤K*Lifemax。

4.2.2翻新率

電池在超過其壽命Lifemax時候，即Life（battery，batID）>Lifemax，電池通過經(jīng)銷商回收系統(tǒng)得以翻新重新使用。電池報廢翻新的分布情況F可以直接影響重新進(jìn)行系統(tǒng)的電池數(shù)量，我們假設(shè)其分布為伯努利分布，即F=Bernoulli（α）其中，α為翻新因子（以下稱翻新率），表示回收的電池以α的概率方式進(jìn)行翻新，以1-α的概率方式直接報廢掉。

4.2.3翻新次數(shù)

同樣，電池在超過其壽命Lifemax時候，即Life（battery，batID）>Lifemax，電池可以翻新重新進(jìn)行系統(tǒng)中去。但翻新次數(shù)K有上限M的限制，只有K

4.3電動汽車模型

電池使用過程中，同樣需要考慮汽車情況，比如汽車的需求狀況直接決定電池的產(chǎn)量，汽車的生命周期影響電池狀態(tài)的變化等。因此用一個三元組來表示汽車：cars（carID，carPopulation，carLife），其中：carID 表示汽車ID，carPopulation表示汽車數(shù)量，carLife表示汽車壽命。

4.3.1汽車數(shù)量

電池生產(chǎn)量Y的多少，很大程度上取決于汽車生產(chǎn)的數(shù)量X，即Y=F（X），并且只要能保障汽車正常運行的電池數(shù)量，即是最優(yōu)的電池數(shù)量，即MinY。因此電池數(shù)量不應(yīng)該很多，否則容易造成資源浪費，環(huán)境污染，同時也不能很少，容易引起汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展滯后。

4.3.2汽車壽命

在一個汽車壽命周期內(nèi)Life（car，carID），汽車的生命周期的長短會影響電池需要更換的次數(shù)，在電池壽命穩(wěn)定情況下，汽車壽命越長，電池需要更新次數(shù)K1越多，即K1=C* F（carLife），其中C為大于0的正數(shù)，F(xiàn)為汽車壽命函數(shù)。

基于上述模型，本文設(shè)置的電動汽車電池回收仿真模型如圖2所示。

在圖2中，汽車（carManu）和電池（batManu））按照一定的速率生產(chǎn)，分別進(jìn)入排隊系統(tǒng)（queue和queue1），之后進(jìn)入電動汽車電池組裝階段（combine），組裝好的電動汽車，經(jīng)過又一個排隊系統(tǒng)（queue2）進(jìn)入電動汽車運行狀態(tài)（delayPowerOut），汽車經(jīng)過一個電池生命周期，將逐漸（queue3）進(jìn)入電池更換狀態(tài)（split），待汽車逐步（queue5）安裝好新的電池后（combine1），只要滿足汽車壽命要求（selectOutput），電池汽車開始新一輪運行（queue2）否則電動汽車將經(jīng)過排隊（queue7）、卸下電池（split1）、排隊（queue8），從而最終報廢（sink）。在這一排隊系統(tǒng)中，還有兩條排隊是同時進(jìn)行的：其一是，電動汽車更換的電池和分解的電池將同時得到回收處理（queue4），當(dāng)電池未達(dá)到其翻新次數(shù)上限情況下（selectOutput2），會以概率的形式（selectOutput1）進(jìn)行翻新處理，重新進(jìn)入排隊系統(tǒng)（delay1），等待重新使用（queue6），否則，回收的電池直接被廢棄掉（sink1）；其二是，電動汽車在安裝新電池開始新一輪運行情況下，包括兩個路徑可以選擇（queue6、queue9）。

汽車和電池之間的配對，本文基于類模式，具體運用排隊形式完成。系統(tǒng)中存在三條隊，汽車隊、電池隊以及安裝電池后的汽車電池隊，通過三條隊的合并與分離，如圖1所示，queue，queue5和queue8表示汽車隊，queue1，queue4，queue6和queue9代表電池隊，queue2，queue3和queue7表示汽車電池隊，因此汽車和電池就完成了配對，電池可以不斷循環(huán)，汽車可以周而復(fù)始正常運行，直至汽車、電池報廢。

基于仿真模型，本文進(jìn)一步做仿真實驗分析。

5仿真實驗分析

因為AnyLogic 6 University是基于JAVA編寫的，仿真程序可以編譯生成Java Applets，支持Web頁面上運行，因此，文章仿真所采用的平臺為AnyLogic 6 University版。

在AnyLogic 6 University版中新建7個統(tǒng)計變量分別統(tǒng)計汽車總量、電池總量、報廢汽車數(shù)量、報廢電池數(shù)量、汽車重復(fù)使用二/三/四次電池數(shù)量，從而度量電動汽車電池回收情況進(jìn)而得到報廢車比例、報廢電池比例以及二/三/四手電池使用比例。

仿真過程不考慮汽車電池更換時間以及電池從翻新到重新使用的時間，回收率設(shè)為1，其他設(shè)置與說明具體見表1。

電動汽車的發(fā)展目前還處于起步階段，相關(guān)數(shù)據(jù)比較少。因此，本文在參考《電動汽車科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》[23]以及《新能源汽車動力電池行業(yè)深度研究》[24]數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上做模擬仿真研究，仿真研究可以清楚發(fā)現(xiàn)各個

參量之間的數(shù)量關(guān)系。

5.1仿真實驗

5.1.1仿真實驗1：改變電池生產(chǎn)速率

取模型30次仿真結(jié)果的平均值（其它參數(shù)設(shè)置見表2）得到圖3-a。

仿真結(jié)果的T檢驗（當(dāng)電池生產(chǎn)速率為1，報廢車數(shù)量為38，以此為例進(jìn)行T檢驗）：

根據(jù)大數(shù)定律，樣本量為30情況下，可以認(rèn)為樣本服從正態(tài)分布。根據(jù)樣本的T檢驗置信區(qū)間（置信度為95%）：

（X—-t（α/2，df）Sn，X—+tα/2，dfSn）

其中，X—為樣本均值，t為統(tǒng)計值，α為風(fēng)險，df為自由度，S為樣本標(biāo)準(zhǔn)差，n為樣本數(shù)量。

則其置信區(qū)間為[36，39]。說明，模型95%的仿真結(jié)果位于區(qū)間[36，39]中，文章取均值X—=38做為模型仿真的最終值（下同）。

圖3-a顯示出，電池生產(chǎn)速率4的情況下，處在各種變化的分水嶺上，報廢車比例會處于最低點，而報廢電池比例等其它指標(biāo)情況會處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)下；與此同時，電池速率從1變?yōu)?時候，對整體影響較大，報廢車比例會迅速下降約10%，其它指標(biāo)則會平均增加5%。

5.1.2仿真實驗2：改變電動汽車生產(chǎn)速率

根據(jù)實驗1中1∶4的生產(chǎn)比例（下同），研究汽車生產(chǎn)速率對整體的影響程度。取模型30次仿真結(jié)果的平均值，具體見圖3-b（其它參數(shù)設(shè)置見表1）。

從圖3-b可以看出，只要按照電動汽車生產(chǎn)速率：電池生產(chǎn)速率為1∶4比例安排生產(chǎn)，不管電動汽車生產(chǎn)速率如何變化，報廢車比例、報廢電池比例以及重復(fù)使用電池比例都會處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。

5.1.3仿真實驗3：改變電池壽命

取模型30次仿真結(jié)果的平均值，具體見圖3-c（其它參數(shù)設(shè)置見表1）。

從圖3-c看出，報廢電池比例和重復(fù)使用電池比例，會在電池壽命初始階段變化明顯：當(dāng)電池壽命由12個月增加到24個月時候，報廢電池降低12%左右，重復(fù)使用電池比例則平均降低4%左右；當(dāng)其壽命增加到一定程度時候，如48、60個月情況下，各項指標(biāo)雖然仍然處于下降狀態(tài)，但變動不明顯。另外，發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象就是，報廢車比例會隨著電池壽命的變化而變化，其實這只是個假象。

5.1.4仿真實驗4：改變汽車壽命

取模型30次仿真結(jié)果的平均值，具體見圖3-d（其它參數(shù)設(shè)置見表1）。

圖3-d可以發(fā)現(xiàn)，以汽車壽命120個月為基準(zhǔn)，當(dāng)汽車壽命變化增加60個月時候，報廢車比例迅速下降約10%，而當(dāng)汽車壽命減少60個月時候， 報廢車比例則會增加20%之多；另外，報廢電池比例以及重復(fù)使用電池比例變動不明顯。

5.1.5仿真實驗5：改變電池更新次數(shù)

取模型30次仿真結(jié)果的平均值，具體見圖3-e（其它參數(shù)設(shè)置見表1）。

圖3-e發(fā)現(xiàn)，電池更新次數(shù)從1增加到2情況下：報廢電池比例會迅速下降15%，隨著電池更新次數(shù)的增加，報廢電池比例會緩慢下降，直到更新次數(shù)為4的時候，報廢電池比例達(dá)到最低點；三手電池使用比例急劇增加20%左右，但隨著更新次數(shù)增加保持不變。電池更新次數(shù)從2增加到3情況下：四手電池使用比例快速增長7%左右，也隨著更新次數(shù)增加而保持不變。二手電池使用比例則會一直維持在50%左右。電池更新次數(shù)對報廢車比例影響較小。

5.1.6仿真實驗6：改變電池翻新率

取模型30次仿真結(jié)果的平均值，具體見圖3-f（其它參數(shù)設(shè)置見表1）。

圖3-f不難看出，當(dāng)翻新率從0.5增加到0.9時候，報廢電池比例會從70%左右迅速下降到只有16%之多，二/三/四手電池使用比例，則分別從43%提高到78%左右、17%提高到31%上下、6%提高到11%左右，幾乎都是提高了一倍；與此同時，報廢車的比例幾乎沒有發(fā)生變化。

5.2仿真結(jié)論

從以上仿真實驗發(fā)現(xiàn)，電池和電動汽車生產(chǎn)速率、電池壽命、汽車壽命、電池翻新次數(shù)以及電池翻新率等因素對報廢車比例、報廢電池比例以及汽車重復(fù)使用電池比例等的影響程度差異比較明顯，具體的：

5.2.1電池生產(chǎn)速率

實驗1發(fā)現(xiàn)，電池生產(chǎn)速率4的情況為最優(yōu)生產(chǎn)比例，因為電池生產(chǎn)速率4的情況下的報廢車比例則會處于最低位，同時報廢電池比例也不會出現(xiàn)高位的情況。電池生產(chǎn)速率在區(qū)間[1，2]變化對仿真結(jié)果的影響相對較大，分析原因是：電池生產(chǎn)速率對仿真結(jié)果的影響程度，會受到電池和汽車的相對壽命RL的約束（RL= Life（car，carID）） / Life（battery，batID）。在一個汽車生命周期內(nèi)，RL越大（電池翻新次數(shù)固定），電池循環(huán)使用的次數(shù)越多，電池生產(chǎn)速率對仿真結(jié)果影響越大；反之，則反之。同時隨著電池生產(chǎn)速率的持續(xù)增加，各項仿真結(jié)果變化不大，其原因也是電池和汽車的相對壽命RL的影響，此時RL=1。

5.2.2電動汽車生產(chǎn)速率

實驗2的前提是，電動汽車生產(chǎn)速率與電池生產(chǎn)速率按照1∶4，2∶8，5∶20，10∶40以及20∶80的比例進(jìn)行生產(chǎn)，由此導(dǎo)致結(jié)果的一致性，這樣說明模型是可信的。

5.2.3電池壽命

從實驗3可以看出，報廢車的數(shù)量基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，也說明了系統(tǒng)的可信性；電池壽命在區(qū)間[12，24][24，36]之間變化對仿真結(jié)果影響較大，分析原因也是電池和汽車的相對壽命RL的影響；報廢車比例會隨著電池壽命的變化而變化，原因是排隊現(xiàn)象的產(chǎn)生，而排隊情況的發(fā)生則根源來自于電池和汽車的相對壽命RL，當(dāng)RL比較大時，需要大量的電池，RL比較小時，則需要少量的電池，本實驗中報廢車的數(shù)量是確定的，而排隊進(jìn)入系統(tǒng)的車會隨著電池壽命的不斷增加而逐漸減少，由此導(dǎo)致報廢車比例出現(xiàn)下降趨勢。

5.2.4汽車壽命

從實驗4中可以看出電池的各種指標(biāo)數(shù)值基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，同樣說明了系統(tǒng)的可信性；相對于區(qū)間[120，180]，區(qū)間[60，120]對電池各項指標(biāo)影響稍微大一些，從絕對數(shù)量上看，后者對仿真結(jié)果的影響會更加明顯，其原因與實驗1和3相同，汽車壽命對仿真結(jié)果的影響同樣受到電池和汽車的相對壽命RL的約束；另外從仿真結(jié)果還可發(fā)現(xiàn)，報廢汽車數(shù)量及其比例直接受汽車壽命的影響。

5.2.5電池更新次數(shù)

實驗5中，汽車的各種指標(biāo)數(shù)值基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，同樣說明了系統(tǒng)的可信性；對于電池更新次數(shù)在區(qū)間[1，2]變化時，報廢電池比例變化比較明顯的原因同樣是電池與汽車的相對壽命RL的影響；另外從仿真結(jié)果還可發(fā)現(xiàn)，電池更新次數(shù)越多，報廢電池比例都會不同程度降低，綜合考慮各種情況以及本實驗的條件，當(dāng)更新次數(shù)為4的情況下，系統(tǒng)處于最優(yōu)狀態(tài)。

5.2.6電池翻新率

實驗6中，汽車的各種指標(biāo)數(shù)值同樣處于穩(wěn)定狀態(tài)，也說明了系統(tǒng)的可信性；同時從仿真結(jié)果總結(jié)出，電池翻新率對仿真結(jié)果的影響是數(shù)量級的，同時，隨著翻新率的提高，這樣影響會越來越大。

6研究結(jié)論

傳統(tǒng)汽車行業(yè)對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境保護(hù)，都提出了嚴(yán)俊挑戰(zhàn)，發(fā)展電動汽車是提升汽車產(chǎn)業(yè)競爭力、保障能源安全和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要途徑。但是，隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將來會產(chǎn)生大量電池，如何去回收處理電池必將是一個人們遲早要面對的問題，這就要求人們從總體上把握電池回收的機(jī)制，清楚哪些因素會影響電池回收以及這些因素對回收的影響程度等。

本文基于排隊論，應(yīng)用Anylogic仿真平臺研究電池回收問題。研究得出了許多重要結(jié)論，如電動汽車生產(chǎn)速率與電池生產(chǎn)速率生產(chǎn)比例應(yīng)為1∶4；電池更新次數(shù)為4次等。因此，人們需要：

（1）在實際生產(chǎn)中，我們應(yīng)該按照電動汽車、電池生產(chǎn)比例進(jìn)行生產(chǎn)，這樣既可以減少報廢電池和報廢車的比例，更重要的是可以增加循環(huán)使用的電池數(shù)量及其比例，節(jié)省資源和保護(hù)環(huán)境；根據(jù)電池和電池汽車相對壽命情況，合理安排電動汽車和電池的生產(chǎn)速率，科學(xué)計算電池翻新次數(shù)等問題。

（2）在可以延長電池壽命的情況下，應(yīng)該大力提倡這種技術(shù)，從根源上解決廢舊電池的污染回收問題，節(jié)省生產(chǎn)電池的材料成本。但同時我們要衡量技術(shù)的投入產(chǎn)出問題，在不能延長電池壽命情況下，可以增加汽車重復(fù)使用電池比例，這樣也可以減少電池生產(chǎn)量。只有對技術(shù)的投入產(chǎn)出做出準(zhǔn)確度量，才能提供電動汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的動力。汽車壽命面臨同樣的問題。

（3）在實際運營中，應(yīng)該大力發(fā)展電池翻新技術(shù)，最大程度的實現(xiàn)電池的重復(fù)利用，節(jié)省材料投入，保護(hù)環(huán)境。

總之，本文的相關(guān)研究結(jié)論可以幫助人們在發(fā)展電動汽車產(chǎn)業(yè)同時，清楚哪些環(huán)節(jié)，哪些因素對電動汽車電池回收工作影響深遠(yuǎn)，實現(xiàn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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廢電池回收的原因范文第2篇

【摘要】隨著電池工業(yè)的發(fā)展，廢舊電池的回收處理無論是從資源循環(huán)利用方面還是從保護(hù)環(huán)境及人類健康方面來說都有重要意義。開發(fā)廢舊電池回收處理技術(shù)刻不容緩，需要加深對其研究和了解，從而使廢舊電池的回收處理系統(tǒng)化、規(guī)范化、科學(xué)化，從根本上解決廢舊電池污染環(huán)境的問題。針對這一現(xiàn)象，文章從廢舊電池的危害和我國廢舊電池的回收狀況入手，分析了我國廢舊電池的回收處理面臨的主要問題，并從政府、企業(yè)和個人的角度探討了可能的解決方案。

【關(guān)鍵詞】回收 廢舊電池 現(xiàn)狀 對策

1.廢舊電池的危害

廢舊電池?zé)o論是對人體本身還是對周邊的環(huán)境的污染都是不可估計的。無論是普通的干電 池，還是電子表中的紐扣電池， 里面都含有多種化學(xué)物質(zhì)。電池一旦廢棄， 它的危害是持久而巨大的，不論將廢電池深埋在地下， 還是在大氣中，廢電池中的重金屬都會隨滲液一起流出，造成對土壤、水的再污染。這種污染對人類健康的危害極大。

2.我國廢舊電池回收中存在的問題

2.1我國的法律體制不健全。長期以來，由于我國缺乏廢電池回收的相關(guān)法律體制，使得生產(chǎn)者、使用者和管理者之間各自應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任仍不明確。其回收利用的過程必然會產(chǎn)生更為嚴(yán)重的環(huán)境問題。一些不正規(guī)的小企業(yè)由于缺乏必要的技術(shù)支持和處理設(shè)備，不但很難有效回收利用， 反而還會造成更為嚴(yán)重的二次污染。

2.2我國的回收體系缺乏系統(tǒng)化。我國的廢舊電池回收網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)分散，個體從業(yè)人員走街穿巷回收為主，還包括廢舊電池經(jīng)營企業(yè)直接回收、生產(chǎn)廠家通過以舊換新回、環(huán)保部門從生活垃圾中回收等。目前廢舊電池的回收網(wǎng)絡(luò)基本上是組織、個人自發(fā)編織而成的，雖宣傳力度較大，但是個人的能力所限， 形成不了規(guī)模， 經(jīng)過幾年的努力，收集的數(shù)量也僅僅是銷售量的滄海一粟。

2.3企業(yè)的回收處理技術(shù)不夠完善，各種經(jīng)濟(jì)因素制約著廢舊電池處理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由于宣傳教育力度不夠， 居民對于廢舊電池的危害缺乏認(rèn)識， 環(huán)保意識淡薄， 不能積極主動 的參與廢舊電池回收處理。人們在購買電池時也 并不考慮其是否符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。很多設(shè)置的廢舊 電池回收箱， 被當(dāng)作垃圾箱， 形同虛設(shè)。

3.我國廢舊電池回收的合理化措施

3.1針對政府的措施。我國政府應(yīng)通過立法并制定實施細(xì)則，強(qiáng)制規(guī)定廢舊電池必須回收， 禁止隨意丟入生活垃圾中，對積極參與回收利用的科研單位和企業(yè)要給予政策和資金傾斜，確保投資者資本的增值和處理所得產(chǎn)品的優(yōu)先推廣。其次，國家應(yīng)建立有效的廢舊電池回收管理體系，明確管理廢電池回收利用的職能部門，制定回收再生利用實施細(xì)則，構(gòu)建一套完善有效的回收網(wǎng)絡(luò)體系。

3.2針對地方政府和行業(yè)協(xié)會的措施。針對地方政府和行業(yè)協(xié)會的措施各地政府可以根據(jù)地方的不同制定與其相適?？梢栽试S相應(yīng)的行業(yè)協(xié)會成立，進(jìn)行更為全面，更為專業(yè)的管理。這樣就可以對具體的措施進(jìn)行運用到最好，可以將回收的意識更好的傳給群眾，同時也可以將企業(yè)的回收方式做得更完善。加大宣傳力度，充分利用媒體、科普活動、強(qiáng)行標(biāo)識等多種形式，宣傳廢舊電池對人類健康和自然環(huán)境的危害及回收利用的意義。動員全社會的一切力量，使更多的人樹立 廢舊電池必須回收利用的觀念，從而自覺參與回收活動。

3.3針對企業(yè)的措施。制造企業(yè)是產(chǎn)品的生產(chǎn)者，它在回收物流合理化中是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果能解決好制造企業(yè)的問題，就能促使回收物流的合理化。生產(chǎn)或制造商品企業(yè)的生產(chǎn)原料可采用原物 料、再生物料，制造過程中采用可再用的工具或器械，生產(chǎn)過程剩余的廢棄品或物料可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)馁Y源回收，并在生產(chǎn)時就要注意到產(chǎn)品的回收問題，盡量做到綠色生產(chǎn)， 從源頭上提高物品的回收活性。以立法的形式明確制造企業(yè)承擔(dān)廢舊家電回收利用的責(zé)任。與此同時，國內(nèi)的一些科研單位和企業(yè)也已經(jīng)研發(fā)出來相關(guān)的技術(shù)，如河南省新鄉(xiāng)電池廠已經(jīng)有科技人員設(shè)計出了廢舊電池回收再利用的成套技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備；遼寧省鞍山市開發(fā)成功了廢舊電池回收再生資源及無害化處理工藝，這些技術(shù)完全可以互相借鑒，擇優(yōu)推廣。

3.4針對公眾的措施。應(yīng)增強(qiáng)家電用戶的環(huán)保意識，使其認(rèn)識到隨便丟棄廢舊電池的危害性。既造成環(huán)境污染，又造成資源的浪費。消費者從一定程度上影響著制造企業(yè)在原料選擇和制造方式中的取向，如果對消費者的購物意向能進(jìn)行合理引導(dǎo)， 也是為我國回收物流趨于合理化的有效途徑。為提高廢棄物的回收活性， 消費者還可采用正確的廢棄物分類，一方面可增 加資源的復(fù)生效率， 另一方面也可減少廢棄物對 于環(huán)境的污染。除此之外，公眾要加強(qiáng)自我的回收意識，要注意廢棄物的分類，這樣便于廢棄物的再轉(zhuǎn)手處理，便于分類和回收再利用。只要大家一起努力，肯定會將廢舊電池的回收處理的更好。這樣廢舊電池的污染就不會那么大了，我們的人體的傷害會變得很小再者環(huán)境也會受到保護(hù)。

3.5實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，打造資源節(jié)約型社會是歷史的必然選擇

首先，從保護(hù)環(huán)境角度講，即便到了一次性干電池都已實現(xiàn)無汞化，廢舊電池的循環(huán)再利用也必須堅持做好。更何況目前電池?zé)o汞化進(jìn)程并不樂觀，規(guī)模較大的電池生產(chǎn)企業(yè)能做到低汞、無汞化，而大量小企業(yè)由于資金、技術(shù)、成本等原因，其生產(chǎn)的電池仍存在高汞現(xiàn)象。

其次，從節(jié)約資源的角度講，更要作好回收處理工作。有統(tǒng)計資料表明，我國每年用于生產(chǎn)干電池要消耗鋅12萬t；二氧化錳20萬；銅2萬t；汞數(shù)十噸，還有相當(dāng)多的氯 化鋅、石墨、瀝青、不銹鋼等，這些資源需要經(jīng)過采礦、選礦、冶煉等過程獲得。大量一次性廢舊電池不回收，不但污染環(huán)境，還浪費了寶貴的金屬資源，這些都是不可再生資源，這不符合科學(xué)發(fā)展觀要求。目前我國資源、能源短缺日趨嚴(yán)重，環(huán)境污染形勢日益嚴(yán)峻，搞好廢舊電池的回收處理，是落實科學(xué)發(fā)展觀，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，打造Y源節(jié)約型社會的必然選擇。發(fā)達(dá)國家在廢舊電池回收利用方面已有很多成功經(jīng)驗和模式可予借鑒。

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廢電池回收的原因范文第3篇

Pb+PbO2+2H2SO4充電放電2PbSO4+2H2O，寫出放電時的電極反應(yīng)。

解析鉛蓄電池放電是一個原電池，還原劑Pb在負(fù)極上失去電子，產(chǎn)物為PbSO4，氧化劑PbO2在正極上得電子，產(chǎn)物是PbSO4及H2O。

負(fù)極：Pb+SO2-4-2e-PbSO4

正極：PbO2+4H++SO2-4+2e-

PbSO4+2H2O兩個電極反應(yīng)相加可以得到總反應(yīng)式。

例2某堿性蓄電池充電和放電時發(fā)生的反應(yīng)為：

Fe+NiO2+2H2O充電放電Fe（OH）2+Ni（OH）2，寫出放電時的負(fù)極和充電時的陰極反應(yīng)。

解析放電時的負(fù)極和充電時的陰極反應(yīng)：Fe+NiO2+2H2OFe（OH）2+Ni（OH）2，還原劑Fe在負(fù)極上失去電子，

產(chǎn)物是Fe（OH）2，OH-參與負(fù)極反應(yīng)，即負(fù)極：

Fe+2OH--2e-Fe（OH）2。

充電時是電解池，反應(yīng)為：Fe（OH）2+Ni（OH）2電解

Fe+NiO2+2H2O，氧化劑Fe（OH）2在陰極上得電子，產(chǎn)物為Fe，即陰極：Fe（OH）2+2e-Fe+2OH-。

在堿性電池中，書寫電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式時，不能出現(xiàn)H+。

例3幾年前我國首創(chuàng)的以Al―空氣―海水電池作為新型海水標(biāo)志燈的電源，這種電池以海水為電解液，靠空氣中的氧氣不斷氧化Al產(chǎn)生電流，只要把這種燈放入海水?dāng)?shù)分鐘，就可發(fā)出耀眼

的光，其能量比干電池高20倍～50倍。請運用所學(xué)

知識推測這種新型電池兩極上發(fā)生的電極反應(yīng)。

解析原電池是由活動性不同的兩個電極及與兩極相接觸的電解質(zhì)溶液構(gòu)成。該海水電池負(fù)極顯然為不斷氧化的Al，電解質(zhì)溶液為海水，正極材料應(yīng)為具有導(dǎo)電性和活動性比Al差的材料，通常為石墨棒，氧化劑O2在正極上獲得電子，即

負(fù)極：Al-3e-Al3+

正極：O2+2H2O+4e-4OH

-

例4熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物為陰極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃燒電池，陽極反應(yīng)式為：2CO+

2CO2-3

4CO2+4e-。則陰極反應(yīng)式為

；總電池反應(yīng)式為。

解析原電池的負(fù)極即為陽極，正極即陰極，電池工作時是以CO為燃?xì)猓ㄟ€原劑），空氣、CO2的混合氣為助燃?xì)?，顯然空氣中O2為氧化劑。因此總反應(yīng)式為：2CO+O2

2CO2，

氧化劑O2在陰極（正極）上得到電子，產(chǎn)物是CO2-3，即陰極反應(yīng)為：O2+2CO2+4e-

2CO2-3。

例5（2015年新課標(biāo)全國卷Ⅱ）酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。回收處理該廢電池可得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示：

回答下列問題：

（1）該電池的正極反應(yīng)式為，電池反應(yīng)的離子方程式為。

（2）維持電流強(qiáng)度0.5A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅g。（已知F=96500 C?mol-1）

（3）廢電池糊狀填充物加水處理后，過濾，濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通過分離回收；濾渣的主要成分是MnO2、和，欲從中得到較純的MnO2，最簡便的方法是，其原理是。

（4）用廢電池的鋅皮制備ZnSO4?7H2O的過程中，需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵，其方法是：加稀H2SO4和H2O溶解，鐵變?yōu)?，加堿調(diào)節(jié)至pH為時，鐵剛好沉淀完全（離子濃度小于1×10-5mol?L-1時，即可認(rèn)為該離子沉淀完全）；繼續(xù)加堿至pH為時，鋅開始沉淀（假定Zn2+濃度為0.1mol?L-1）。若上述過程不加

H2O2后果是，原因是。

解析（1）該電池為酸性電池，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：MnO2+H++e-MnOOH；電池反應(yīng)為Zn與MnO2在酸性條件下的反應(yīng)，生成Zn2+和MnOOH。即應(yīng)順填：MnO2+H++e-

MnOOH；2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+。

（2）電池工作5 min，電池中的總電荷量Q=It=0.5×5×60C=150C，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為15096500mol，1mol Zn失去2 mol電子，則此過程中消耗鋅的質(zhì)量m（Zn）=65×12×15096500g=0.05 g。即應(yīng)填：0.05。

（3）從表1數(shù)據(jù)看出，相同溫度下，ZnCl2的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于NH4Cl的溶解度，則可采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法分離二者。即應(yīng)順填：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶；碳粉，MnOOH；空氣中加熱；碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，MnOOH氧化為MnO2。

廢電池回收的原因范文第4篇

活動目標(biāo)

1　在操作中感知電動玩具的共同特征――有電源才會動。

2　初步了解正確使用電池的方法。

3　進(jìn)一步激發(fā)對電動玩具的好奇心，發(fā)展探索的興趣。

活動準(zhǔn)備

孩子自帶一種或兩種電動玩具，各種型號的電池若干，受潮的電池5～6節(jié)，廢電池若干，大盤子五個，安裝電路圖一張，電動霸王龍一只，關(guān)于電池污染環(huán)境的報道，廢舊電池回收箱一只，小恐龍粘紙若干。

活動過程

一、師：教室里有這么多電動玩具，我們來開一個電動玩具運動會吧。

1　幼兒各自選一個電動玩具，讓它動起來。

設(shè)問：你的玩具動起來了嗎?你是怎樣讓它動起來的?(幼兒自由回答)

2　出現(xiàn)問題：許多小朋友說打開開關(guān)就動起來了，可是為什么有些小朋友的電動玩具開關(guān)打開了還是沒有動起來?

3　解決問題：使不動的玩具動起來。

(1)打開下面的“肚子”看看里面有什么?(有的有兩節(jié)電池，有的只有一節(jié)電池，還有的沒有電池)得出結(jié)論1：有兩節(jié)電池的一打開開關(guān)玩具就動了。

(2)少了一節(jié)電池怎么辦?(幼：再裝上一節(jié))

(3)有了兩節(jié)電池還是不會動，為什么呢?(幼：電池的大小不一樣。)得出結(jié)論2：裝上兩節(jié)一樣大小的電池，打開開關(guān)玩具就會動了。

二、師：運動會真熱鬧，吸引了另外一些電動玩具來參加運動會。請小朋友也幫它們動起來。

1　幼兒分組操作教師投放的玩具。

2　出現(xiàn)問題：有的會動，有的又不會動了，為什么呢?

3　探索問題：打開“肚子”看一看，都有兩節(jié)相同的電池，為什么有的會動，有的不會動?

4　比較電池的安裝方法：方向不一樣。

5　解決問題：學(xué)習(xí)正確安裝電池的方法。

(1)幼兒自由發(fā)表意見。

(2)出示電路圖：平平的尾巴對著彈簧，突出的嘴巴對準(zhǔn)平平的尾巴。

(3)幼兒對不會動的玩具進(jìn)行改裝，理解正確的安裝方法。

6　玩具總動員――正確操作電動玩具。

三、師：熱鬧的運動會引來了霸王龍，誰來幫它動起來?

1　出現(xiàn)問題：裝對了電池，打開了開關(guān)還是不會動，為什么?(幼：電池有皺紋)師：我看見有人把電池掉在地上，拖地時弄濕了。

2　找到原因：電池受潮，漏電了。

3　解決的辦法：換新電池，保護(hù)電池不受潮。

4　師：怎樣愛護(hù)電池?(幼：不用的時候關(guān)掉，節(jié)約電源；不讓電池受潮；不摔電動玩具……)

5　師：我還有一個好辦法，不用時拿出電池存放到瓶子里，可以延長電池的壽命。

四　師：換上新電池，霸王龍真的動起來了。它帶來了許多小獎品，想搞個有獎競猜，誰來回答?

1　問題：廢舊的電池怎么處理比較好?(幼兒自由回答，并當(dāng)場獎勵恐龍粘紙)

2　請幼兒聽一聽《錢江晚報》上的報道《從身邊做起――收集廢舊電池》。

3　出示環(huán)?；厥障洌堄變喊褟U舊電池放入回收箱。

廢電池回收的原因范文第5篇

[關(guān)鍵詞]防爆蓄電池 主要危害因素 應(yīng)對措施

中圖分類號：TD64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0335-01

1 引言

目前井下蓄電池車輛動力源主要有鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰蓄電池兩種.，由于在鉛酸蓄電池的裝配過程中涉及到鉛中毒、易燃、易爆等危險特性，因而確保鉛酸蓄電池的安全生產(chǎn)十分重要。目前，鉛酸蓄電池已被列入《危險化學(xué)品名錄》，我國也一直重視鉛酸蓄電池的安全生產(chǎn)，加強(qiáng)了對蓄電池生產(chǎn)裝配的安全防范措施，制定了《鉛作業(yè)安全生生規(guī)程》等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

2 防爆蓄電池的主要危害因素分析

2.1 防爆蓄電池自身危害分析

廢電池污染及其處理已經(jīng)成為目前社會最為關(guān)注的環(huán)保焦點之一。國家環(huán)?？偩挚萍紭?biāo)準(zhǔn)司有關(guān)人士認(rèn)為，隨著我國電池的種類、生產(chǎn)量和使用量的不斷擴(kuò)大，廢舊電池的數(shù)量和種類也在不斷增加。廢舊電池含有汞、鉛、鎘、鎳等重金屬及酸、堿等電解質(zhì)溶液，對人體及生態(tài)環(huán)境有不同程度的危害。據(jù)了解，其中對人體健康和生態(tài)環(huán)境危害較大、列入危險廢物控制名錄的廢電池主要有：含汞電池，主要是氧化汞電池；鉛酸蓄電池；含鎘電池，主要是鎳鎘電池。有關(guān)資料顯示，一節(jié)一號電池爛在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用價值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當(dāng)于一個人一生的飲水量。

人體一旦吸收這些重金屬以后，會出現(xiàn)哪些病癥呢？據(jù)有關(guān)專家介紹，汞是一種毒性很強(qiáng)的重金屬，對人體中樞神經(jīng)的破壞力很大。目前我國生產(chǎn)的含汞堿性干電池的汞含量達(dá)1%-5%，中性干電池的汞含量為0.025%，我國電池生產(chǎn)消耗的汞每年就達(dá)幾十噸之多。鎘在人體內(nèi)極易引起慢性中毒，主要病癥是肺氣腫、骨質(zhì)軟化、貧血，很可能使人體癱瘓。而鉛進(jìn)入人體后最難排泄，它干擾腎功能。

專家們認(rèn)為，由于電池污染具有周期長、隱蔽性大等特點，其潛在危害相當(dāng)嚴(yán)重，處理不當(dāng)還會造成二次污染。據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，我國一些職工在回收鉛酸蓄電池中的鉛時，因為回收處理不當(dāng)，把含有鉛和硫酸的廢液倒掉，不僅造成了鉛中毒，而且使當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物無法生長。如何及時安全地回收和處理廢電池，已日益突出地擺在人們面前。

2.2 防爆蓄電池裝配過程中的主要危害因素分析

鉛酸蓄電池裝配過程中可能產(chǎn)生的危險、危害主要是中毒、火災(zāi)、爆炸，以及高溫灼燙、機(jī)械傷害、腐蝕傷害等。限于篇幅，僅對中毒、火災(zāi)和爆炸3種因素進(jìn)行分析。

稱片、包片區(qū)，存在著大量的鉛塵，屬于鉛的重污染區(qū)，易發(fā)生慢性鉛中毒。鉛中毒對人體的危害主要集中在消化系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，在蓄電池廠工作的操作工患職業(yè)性慢性鉛中毒的比例高達(dá)25%～30%。更為嚴(yán)重的是，鉛中毒不僅局限在蓄電池廠里的成年操作工鉛中毒反應(yīng)，甚至周邊許多兒童也出現(xiàn)了鉛中毒的反應(yīng)。

引起中毒事故的原因主要有廠區(qū)內(nèi)缺乏必要的排風(fēng)環(huán)保設(shè)備，有的廠家雖然有，但是工作期間不開啟，形同虛設(shè)，工人缺少必要的勞保用品以及工人的自我保護(hù)意識不強(qiáng)等。稱片、 包片是引起鉛中毒的重點部位，必須有完善的防護(hù)措施和排風(fēng)系統(tǒng)。

根據(jù)工藝要求，焊接區(qū)使用的乙炔、液化石油氣火災(zāi)危險為甲類，氧氣火災(zāi)危險為乙類。乙炔在空氣中的爆炸極限為2.1%～80.0%，引燃溫度在305℃左右；液化石油在空氣中的爆炸極限為2.25%～9.65%，引燃熳度在426～537℃左右。因此，生產(chǎn)過程中最大危險因素是火災(zāi)和爆炸，如果在焊接極群和極柱過程中操作不當(dāng)，劇烈碰撞或離明火過近，溫度太高等都可能引起火災(zāi)、爆炸。

根據(jù)鉛酸蓄電池工作原理，鉛酸蓄電正極活性物質(zhì)是二氧化鉛，負(fù)極活性物質(zhì)是海綿鉛，電解液是稀硫酸溶液，當(dāng)充電到70%～80%電量時，正極開始產(chǎn)生氧氣，當(dāng)充電基本完成約90%時，負(fù)極開始產(chǎn)生氫氣。氫氣是易燃易爆的甲類物質(zhì)，在空氣中的爆炸極限為4.1%～74.1%，引燃溫度在450℃左右，因此充電室內(nèi)氫氣濃度極易達(dá)到爆炸極限，一遇火源就會生產(chǎn)燃爆。

3 安全預(yù)防措施與建議

通過上述分析可知，防爆蓄電池裝配過程中存在的主要危害因素為中毒、火災(zāi)、爆炸等。為確保安全生產(chǎn)建議采取以下安全措施：

（1）廠址選擇與周圍居民及公共設(shè)施保持必要的安全防護(hù)距離，同時必須滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，《鉛作業(yè)安全衛(wèi)生規(guī)程》，《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《使用有毒物品作業(yè)場所勞動保護(hù)條例》的要求。

（2）在作業(yè)前盡可能先將操作環(huán)境濕潤，防止鉛塵飛揚；作業(yè)時工人除穿戴相應(yīng)的工作服、防塵口罩外，必須使用能保證新鮮空氣供給的通風(fēng)設(shè)施；操作臺上清出的鉛粉塵，必須放置在專用容器內(nèi)，不得與其他垃圾等堆放在一起；作業(yè)后，工人必須洗澡，并將工作服和防塵口罩在廠內(nèi)集中洗滌；同時作業(yè)場所所應(yīng)禁止吸煙，飲食等；班中喝水前必須洗手，洗臉及漱口，嚴(yán)禁穿工作服進(jìn)食堂，出廠。

此外，為防止雜質(zhì)侵入和水分蒸發(fā)，采用了僅有極樁外露的全封閉式外殼。

為防止蓄電池?fù)p壞和爆炸，在密封式殼體上設(shè)有排氣孔和安全閥。安全閥中裝有催化劑，可使氫氣與氧氣合成為水蒸氣，冷卻后再返回電解液內(nèi)。為有效防止外來火花造成危害，在其內(nèi)部還裝有火花捕捉器。

免維護(hù)蓄電池的工作原理與普通鉛蓄電池相同。放電時，正極板上的二氧化鉛和負(fù)極板上的海綿狀鉛與電解液內(nèi)的硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛和水，硫酸鉛分別沉積在正、負(fù)極板上，而水則留在電解液內(nèi)；充電時，正、負(fù)極板上的硫酸鉛又分別還原成二氫化鉛和海綿狀鉛。

普通鉛蓄電池，在充電接近終了時，其充電電流除了用來使正、負(fù)極板的硫酸鉛還原成二氧化鉛和海綿狀鉛外，還有一部分電流被用在水的分解上，致使蓄電池內(nèi)產(chǎn)生根多氣泡。特別是充電終了時產(chǎn)生和外逸的氣泡就更多，從而造成電解液內(nèi)水分大量散失。

免維護(hù)蓄電池，由于其負(fù)極板上的硫酸鉛含量比正極板上多，因此，充足電時正極板的硫酸鉛全部轉(zhuǎn)變成了二氧化鉛，而負(fù)極板上仍有一部分硫酸鉛殘留。這樣，過充電時，充電電流只在正極板上用來產(chǎn)生氧氣，而在負(fù)極板上則被用于使多余的硫酸鉛轉(zhuǎn)變成海綿狀鉛。同時，在正極板上所產(chǎn)生的氧氣也不會外逸，而是迅速與負(fù)極板上的活性物質(zhì)（海綿狀鉛）發(fā)生反應(yīng)生成二氧化鉛，再與電解液中的硫酸反應(yīng)變成硫酸鉛和水。

由此可見，免維護(hù)蓄電池在過充電時，其負(fù)極板上的硫酸鉛永遠(yuǎn)不會消失，即負(fù)極板上不會產(chǎn)生氫氣。即從理論上講，免維護(hù)蓄電池即使在過充電時，其電解液中的水也不會散失。

（3）車間內(nèi)的氣體鋼瓶不得隨意堆放或不同氣體鋼瓶混放。雖然乙炔、液化石油氣及氧氣用最較少，但氣體鋼瓶仍需單獨存放。存放處應(yīng)在生產(chǎn)車間外墻處用磚墻和預(yù)制板砌兩間作為石油液化氣和氧氣的中間倉庫，選用下端帶百頁窗的門，兩側(cè)墻留通風(fēng)口，并安裝鋼絲網(wǎng)，保持良好的通風(fēng)。門開在車間外面，并在醒目位置貼上禁止明火和吸煙的標(biāo)志。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定，該存放處只能作為車間中間庫房，且乙炔的存放數(shù)量不應(yīng)超過25m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），。液化石油氣的存放數(shù)量不應(yīng)超過50m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）。氧氣和乙炔的保管和使用要設(shè)專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)禁超壓使用和人為加熱氣瓶，嚴(yán)禁用帶油污的手套開啟氧氣瓶閥門；操作人員作業(yè)前必須先檢查軟管與焊接的連接處是否牢固，軟管是否有打結(jié)處。

（4）充電區(qū)應(yīng)保持良好的通風(fēng)，必要時應(yīng)增加防爆型通風(fēng)設(shè)備，同時設(shè)置可燃?xì)怏w濃度檢漏報警裝置，并達(dá)到《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求。充電區(qū)不準(zhǔn)使用不防爆的電器設(shè)備（如開關(guān)、插座、熔斷及燈具等），嚴(yán)禁在充電區(qū)吸煙，用明火照明或取暖；不準(zhǔn)在室內(nèi)動火作業(yè)。室內(nèi)各電氣線路應(yīng)穿管敷設(shè)，電氣連接處應(yīng)接觸良好、牢靠，不得松動，避免產(chǎn)生火花放電。不冷穿化纖服裝進(jìn)入充電區(qū)，以免摩擦產(chǎn)生放電。

4 結(jié)語

蓄電池作為一種方便適用的直流電源廣泛用于發(fā)電廠，工礦企業(yè)變配電所和各類機(jī)動車。由于在鉛酸蓄電池的裝配過程中涉及到鉛中毒、易燃、易爆等危險特性，因而確保鉛酸蓄電池的安全生產(chǎn)十分重要。