废电池污染防治技术政策背景材料Word文档格式.docx
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氧化镉由金属镉制造，根据对电池的不同要求，负极中镉和铁的含量有不同的比例，分为1:
1、1.5:
1和4.6:
1，由此电池中镉和铁的含量也不尽相同，分别为镉36-42%、44-53%、60-78%；
铁32-41%、27-34%、12-17%。
镉镍电池的特点是使用温度、湿度的范围广，循环寿命和贮存寿命长。
金属镍和金属镉在电池中发生可逆反应，因此电池可以重新充电，能以较大的电流放电。
可反复充、放电500次以上，且安全性高。
但该电池存在“记忆”效应，如果在充电之前不放电完全的话，电池会将前次沒用完的电储存起來，使电不能充到饱和，并且含有对环境有害的元素鎘。
大型的袋式和开口式镉镍电池主要用于需要高功率放电的工业、军事、航空等领域，圆柱形镉镍密封式电池主要用于电动工具、剃须器和摄像机，小型扣式镉镍电池主要用于小电流低倍率放电的计算器、无绳电话、玩具、助听器等。
由于镉镍电池重量大、储备小、污染性强，加之具有记忆效应，正逐步退出电池的主流市场。
镉镍电池生产中所用主要原材料是羰基镍粉、氢氧化镍、硝酸镍、硫酸镍、镉、氢氧化钾、穿孔镀镍钢带、钢壳等。
4、金属氢化物-镍（MH-Ni）电池
MH-Ni电池是一种新型高性能、无污染的碱性可充电电池。
以金属氢化物（金属间氢化物）作负极、氢化镍作正极，其单体的标称电压为1.2V。
它的内部结构和制造方法与镉镍电池相同，它具有如下优点：
①比能量高，约是镉镍电池的1.5-2倍，容量可以提高70-100％，工作时间长；
②有良好的耐过充，过放的保护特性；
③由于用贮氢合金代替镉作为负电极，消除了镉及其化合物的环境污染；
④贮氢材料来源广泛；
⑤制造工艺简单；
⑥可与镉镍电池互换，是镉镍电池的换代产品。
不过氢镍电池和镉镍电池一样，也有记忆功能，但不很明显。
近年来随着用电器具对电池工作要求的提高，以及市场竞争的加剧，氢镍电池的性能也不断完善和提高。
主要用于移动电话、笔记本电脑、便携式CD、VCD、电话机、摄录机等。
金属氢化物-镍（MH-Ni）蓄电池的主要原材料是镍粉、氢氧化镍、硝酸镍、硫酸镍、吸氢合金、钢壳、氢氧化钾、氢氧化钠等。
5、锂电池
以金属锂或锂的化合物作活性物质的电池通称为锂电池，锂电池分为一次锂电池和二次锂电池。
锂电池有很多系列，一次锂电池通常以金属锂作负极，由于锂的化学活泼性很强，极易与水发生反应，所以，锂电池采用的电解质溶液都为非水电解质溶液，在有机溶剂中加入无机盐使之导电。
锂电池常用的有机溶剂有碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、乙腈、二甲基甲酰胺等，常用的无机盐有LiClO4、LiBr、LiAsF6、LiBF4等。
锂电池有卷式圆柱形、电芯式圆柱形、扣式和矩形等多种结构。
卷式圆柱形锂电池结构类似于圆柱形镉镍电池，锂片压在镍网上制成负极，正极一般采用粘接式电极，聚丙烯毡作隔膜，钢筒作外壳。
电芯式锂电池适用于高容量使用的场合，结构类似于圆柱型锌锰电池。
扣式锂电池主要用于照相机、计算器等小型电器中，结构与其他扣式电池相近。
以金属锂作负极的锂电池安全性较差、功率低、成本高。
6、锂离子电池
锂离子电池是在锂电池基础上发展起来的新型高能蓄电池。
可分为两大类：
液态锂离子电池和聚合物锂离子电池（也称固态锂离子电池）。
液态锂离子电池技术相对较成熟，已批量生产，目前主要由日本产品控制市场。
聚合物锂离子电池是近年开发出的一种新型锂离子电池，我国已将它的产业化列为重点扶持和政策引导对象。
液态锂离子电池是将锂或锂合金负极改变成锂离子－碳负极，这种碳是指石油焦碳或石墨。
锂钴、锂镍或锂锰等氧化物作正极，正负极之间插入聚丙烯隔膜，电解质溶液是将LiPF6溶解在碳酸乙酯和碳酸甲乙酯的有机混合剂中。
锂离子电池可分为非再充电和可再充电电池两种。
非再充电电池可以做成世界上最薄的板式电池；
可充电电池一般做成筒式。
锂离子电池有许多优点。
一是负极材料碳不仅来源广泛，更重要的是可以得到高速的放电效果。
二是由于锂离子嵌入碳中，可以削弱锂的活性，从而解决锂电池的不安全问题。
三是综合性能好，工作电压可以达到3.6伏，是镉镍和氢镍电池的3倍；
四是它的循环使用寿命可以达到1200次，是镉镍电池的1.5倍，并具有较宽的工作温度范围，能快速充电，无记忆效应；
五是体积小，比氢镍电池小30％，质量轻，比氢镍电池轻50％。
可以说锂离子电池是二十一世纪发展的理想电池。
但由于正极材料锂钴氧化物的制造成本较高，所以锂离子电池的成本相对较高，单位能量价格是氢镍电池的1.8-2.0倍，若考虑其实际可用容量85%这一因素，则其能量价格为氢镍电池的2.1-2.4倍。
此外它的电池内阻大，电池的比容量不够高。
小型圆柱形、扣式和口香糖形锂离子电池可用于移动电话、小型摄录机、笔记本电脑。
大型电池可用于电动车、航天和储能领域。
主要原材料：
LiCoO2、LiPF6、碳酸乙酯、碳酸甲乙酯、碳电极、外壳等。
由于液态锂离子电池也具有一些不利因素，如：
适用的阴极材料的选择有限；
液态有机电解质在放电过程中容易分解，产生气体，形成过大的蒸汽压；
因过放电，导致正、负极不能保持适当的平衡，从而使过剩的锂离子在负极没有可嵌入的位置而生成锂枝晶。
因此在液态锂离子电池的基础上又出现了新一代锂离子电池：
聚合物锂离子电池。
它是在1993年由美国Bellcore公司率先报道的。
聚合物锂离子电池的基本性能与液态锂离子电池相同，采用锂的氧化物和石墨电极材料，单电池工作电压达3.6V。
所不同的是电池内不需要或仅需少量液态电解质，而由固态聚合物电解质起导电作用。
其特点是采用塑料制膜技术和层压技术制成较薄的塑料电极膜，具有超轻、超薄、柔性等特点，它的能量密度是镉镍电池的3倍，是氢镍电池的2倍，比液态锂离子电池高30%，它的自放电率为镉镍电池的1/3，氢镍电池的1/5，高达20%/月。
由于聚合物电池材料柔软,电池不漏液,易于制成超薄型和任意形状的电池。
液态锂离子电池的主要原材料是锂的氧化物、石墨、固态聚合物电解质、金属集流体、铝塑膜等。
7、铅酸蓄电池
铅酸蓄电池已有100多年的历史，由于价格低廉，该电池仍是目前产量最大的蓄电池。
构成铅酸蓄电池的主要部件是正负极板、电解液、隔板、电池槽，此外还有一些零件如端子、连接条、排气栓等。
采用二氧化铅作正极活性物质，铅作负极活性物质，硫酸作电解液，微孔橡胶、烧结式聚氯乙烯、玻璃纤维、聚丙烯等作隔板。
铅酸蓄电池根据使用范围、外形结构、极板结构、电解液和充电维护等，可分为不同类型。
按用途分为起动型、固定型、牵引用、铁路客车用、内燃机车用、船舶用、航空用、鱼雷用、坦克用、矿灯用、航标用等；
按极板结构可分为涂膏式、管式和形成式；
按荷电状态可分为干放电态、干荷电态、湿荷电态、带液充电态、免维护和少维护蓄电池；
按电池盖和排气栓结构分为开口式、排气式、阀控密闭式、防酸隔爆式和防酸消氢式。
铅酸蓄电池的主要优点是①比较廉价，在世界范围内均可生产低倍率和高倍率放电的电池，价格是镉镍蓄电池的1/6～1/5；
②高倍率放电性能和高低温性能好，可在－40℃～＋60℃条件下工作；
③电池电压在实用蓄电池中最高，可达2.2V；
④无记忆效应；
⑤电能效率高达60％。
但其比能量较低，使用寿命较镉镍和铁镍蓄电池短，制成小尺寸比较难，而镉镍碱性扣式电池可制成小于0.5Ah的尺寸。
此外由于铅酸蓄电池的主要原材料是铅、锑和硫酸，氢化锑及其它化合物的析出会引起环境公害。
铅酸蓄电池的主要原材料有铅和铅合金：
蓄电池活性物质用铅均是电解精制粗铅而得的电解铅，仅含微量杂质，纯度可达99.99%。
铅基合金主要制造板栅，蓄电池废极板含Pb70-80%，Sb2-3%，其他为氧、硫（氧化铅、硫酸铅）、水分等；
锑：
用以配制铅蓄电池板栅合金；
硫酸：
硫酸在蓄电池中是重要原材料之一。
铅膏配方、化成电解液以及蓄电池在运行使用中的电解液都是硫酸配制。
铅蓄电池用电解液中硫酸的含量为40-15％，或480g/L-180g/L；
活性物质添加剂：
有腐植酸、木素及其衍生物、栲胶、合成鞣剂、炭素材料（炭黑、乙炔黑、石墨和活性炭）、短纤维、硫酸钡（负极膨胀剂）；
隔板：
微孔橡胶隔板和烧结式PVC隔板；
电池槽：
移动用的电池槽用PP、PE、PPE，固定用的电池槽用改性聚苯乙烯（AS）；
封口剂：
沥青、环氧树脂。
8、锌银电池
锌银电池分为锌银扣式电池和锌银二次电池
锌银扣式电池用AgO或Ag2O与石墨混合压成片状作正极，锌粉压成片状作负极，正负极间用隔膜隔开。
氢氧化钾或氢氧化钠溶液作电解液。
该电池适用于小电流连续放电的微型器具，输出电流为微安级，标称电压为1.55V。
它的体积较小，与钮扣形状相近，电池的容量也较小，广泛应用于石英电子手表、照相机、计算器、助听器等小型电子器具。
锌粉、氧化银、氧化锌、氢氧化钾或氢氧化钠、隔膜等。
锌银二次电池（俗称银锌蓄电池）的正极活性物质是银粉，活性银粉的制备方法主要有三种：
氧化银热分解法、有机银盐热分解法及电沉积法。
由于氧化银热分解法成本较低、工艺易于掌握、银粉活性较好，为国内生产厂家普遍采用。
活性银粉中银含量≥97.0％，氯化银含量0.095％～1.75％，铁含量≦0.004％，铜含量≦0.005％。
负极活性物质主要指混和锌粉，用于涂膏式负极板。
负极物质有两种，一种添加氧化汞，一种不加氧化汞。
第一种的化学成分是：
全锌含量83.5%，金属锌含量22.5～25％，氧化汞含量0.9-1.3%，铁含量≦0.0008%。
第二种的化学成分是：
全锌含量84.5%，金属锌含量22.5-25%，铁含量≦0.0008%。
银电极隔膜一般采用尼龙布，锌电极隔膜一般采用耐碱棉纸，主隔膜采用纤维素膜和接枝膜等，电解液采用氢氧化钾的水溶液，其化学成分是：
氢氧化钾540g/L-570g/L，氧化锌80g/L-100g/L，铬化钾1.5g/L-2g/L，氢氧化锂（带结晶水）5g/L-6g/L，碳酸钾≦20g/L，铁含量≦0.0015g/L。
正极板的制造方法有模压法、辊压法、涂膏法。
模压法工艺简单，易操作，国内厂家普遍采用。
负极板有涂膏法、压成法、电沉积法。
国内主要采用涂膏式负极板。
该电池在体积小、重量轻、比能量高、高倍率放电性能好等方面较其他蓄电池有突出的优势，但它的成本高、循环寿命短（高倍率电池仅能循环7-38周，低倍率电池也只能循环100-200周），从而限制了使用领域。
它主要应用于质量轻的轻便型电子仪器和其他设备、鱼雷发射无人驾驶飞机、潜艇和其他军用设备等。
它的主要原材料：
锌粉、氧化银、氧化、氢氧化钾、聚乙烯接枝丙烯酸膜、尼龙布、耐碱绵纸等。
9、氧化汞电池
氧化汞电池以锌粉或锌箔同5-15%的汞混合作为阳极，氧化汞与石墨作为阴极，电解液是氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
有些品种用镉代替锌作阳极用于一些特定的用途，如天然气和油井的数据记录，发动机和其他热源的遥测，报警系统，以及诸如数据探测、浮标、气象站一类的遥控装置。
10、锌空气电池
锌空气电池是一种以空气（氧气）正极，膏状锌为负极的一次性电池。
由于其正极活性物质是空气中的氧，理论上讲，正极的容量是无限的。
又加之正极活性物质在电池之外，是有限的电池空间中可填充更多的负极活性物质，因此，在同型号电池中，锌空气电池的比能量最高。
锌空气电池负极活性物质为锌，其贮存量大，来源广泛，价格相对低廉，且性能稳定，故锌空气电池的研究和开发一直深受关注。
目前，锌空气电池有方形和钮扣形两种类型，形成批量化生产且得到较好应用，但实用的圆柱形特别是小圆形电池由于其特殊要求和工艺难度，在国内外一直没有突破性进展。
（二）电池主要成分
表1所示为各种电池的典型元素含量，表2为废铅蓄电池的主要成分。
表1：
各种电池的典型元素含量（mg/kg）
锌锰电池
碱锰电池
镉镍电池
氧化汞电池
锌银电池
锂离子电池池
As
3-236
2-239
Cr
69-677
25-1335
1.3-12920
Cu
5-4539
5-6739
40720-47110
In
3-101
9-100
Fe
34-307000
50-327300
75-311700
Pb
14-802
16-58
5-37
Mn
120000-414000
28800-460000
13830-226000
30-395000
Hg
3-4790
118-8201
229300-908000
629-20800
Ni
13-595
12.6-4323
116000-556000
186-30460
17000-41050
Cl
9900-130000
12-5300
K
25600-56700
13684-34824
11960-50350
19270-99350
Sn
26-665
4-492
Zn
18000-387000
2090-172500
8140-141000
Cd
11000-173147
1.4-30
Na
154-2020
294-2250
Ag
37590-3536000
1-63
Li
12500-77500
Bi
13-50
V
1.9-170
S
82-3470
F
96-98000
I
1-72
pH
4.8-7.27
11.9-14.0
12.6-13.5
10.7-13.3
10.8-12.7
4.62-10.17
表2：
废铅蓄电池的成分（%wt）
Pb总
PbSO4
PbO
Sb
FeO
SiO2
CaO
72
5.0
42.1
38.0
2.2
0.75
0.88
0.18
二、废电池中主要有害成分
电池中含有的主要有害物质包括大量的重金属以及酸、碱等电解质溶液。
其中重金属主要有汞、镉、铅、镍、锌等。
镉、汞、铅是对于环境和人体健康有较大危害的物质；
锌、镍等虽然在一定浓度范围内是有益物质，但在环境中超过极限也将对于人体构成危害；
废酸、废碱等电解液可能污染土地，使得土地酸化或碱性化。
含有废酸、废碱以及其他成分废电解液的废电池（这类电池主要包括废汽车电瓶用铅酸电池和镉镍电池）可能引起的环境污染问题，既有重金属对环境的污染，又有其电解液造成的环境污染，这种污染既有短期的，又有长期的。
1、汞
汞是一种存在于自然界中的、可以以各种形态存在的元素。
金属汞在常温下是具有银色光泽的无味液体，加温后形成无色无味气体。
汞可以与氯、硫、氧等结合生成无机汞化合物，也可以与碳结合生成有机汞化合物。
最常见的有机汞化合物—甲基汞主要是由水和土壤中的微生物合成。
自然界中的大部分汞可以被微生物作用生成甲基汞。
汞严重影响神经系统，特别是甲基汞和金属汞蒸汽。
暴露在高浓度的汞（金属、无机、有机）条件下可以严重影响大脑、肾脏和生长中的胎儿。
短期暴露在高浓度金属汞蒸气条件下可以引起胃病、提高血压和心率以及皮肤病等。
汞对儿童的影响要比成人大，特别是通过母亲对胎儿的影响。
而且汞对人体的损害可以通过母亲遗传到下一代。
汞的熔点为-38℃，沸点为357℃。
目前各国均对汞的接触（暴露）制定了严格的标准限值。
中国饮用水标准为0.001mg/L；
美国为0.002mg/L。
中国企业卫生标准中空气中金属汞标准限值为10μg/m3，有机汞为5μg/m3；
美国工作场所空气限值为100μg/m3。
2、镉
镉是存在于地壳中的天然元素，在自然界中大部分是以氧化镉、氯化镉、硫酸镉等形式存在。
几乎所有土壤和岩石都含有不同程度的镉。
吸入高浓镉可以严重损害肺并导致死亡；
食入（饮入）大量镉会刺激胃，引起呕吐；
长期暴露在低浓镉条件下会在肾脏内积累镉，引起肾病；
还可能引起高血压、贫血等疾病。
长期影响还可能引起肺病和骨质酥松。
但是皮肤接触不会对人类和动物的健康造成影响。
镉的熔点为321℃，沸点为765℃。
中国饮用水标准为0.01mg/L；
美国为0.005mg/L。
中国没有关于镉的空气标准；
3、铅
铅是存在于地球中的蓝灰色金属，几乎存在于环境中的所有部分。
铅可以影响到几乎人体所有的机体和系统。
无论是吸入还是食入，铅都会严重影响人的中枢神经、肾脏和生殖系统，特别是对孩子。
在高剂量暴露下，铅可以造成人手指、腕、踝等器官的衰弱，并对记忆造成影响。
铅会造成贫血和血液失调，会危害男性生殖系统。
部分铅化合物被证明是致癌物质。
中国饮用水标准为0.05mg/L；
美国为0.015mg/L。
中国和美国的空气质量标准均为1.5μg/m3。
4、锌
锌是地壳中最常见的元素之一，它存在于空气、土壤和水中，并且几乎存在于我们所有的食品中。
纯锌是发蓝白色光泽的金属。
锌具有很多商业用途，干电池是其主要用途。
锌与其他元素结合形成锌化合物。
在危险废物场址发现的常见的锌化合物有氯化锌、氧化锌、硫化锌和硫酸锌。
锌是我们食物的基本元素之一，过少的摄入量会影响人体的发育，但是过多的摄入量也会对人体造成危害。
锌的建议摄入量（RDA）为成年男人15mg/d；
成年女人12mg/d；
儿童10mg/d；
幼儿5mg/d。
摄入过低会引起食欲衰退、降低嗅觉和味觉、伤口愈合缓慢、性欲减退、胎儿生长缓慢等。
如果摄入量超过RDA10-15倍（在每天100—250mg/d范围内）会对人体健康造成影响，造成胃痉挛、恶心、呕吐及贫血、胰腺损伤等。
吸入大量锌（尘、雾）会引起一种特殊的短期疾病——金属烟雾热病，会影响到人体的免疫系统。
目前还不知道大量锌的摄入是否影响人类繁殖，也没有将锌划为致癌物。
中国饮用水标准为1mg/L；
美国为5mg/L。
美国的工作场所空气质量标准为1mg/m3（氯化锌）。
5、镍
镍是地球中最丰富的元素之一。
在环境中，它主要是以氧化物和硫化物的形式存在，几乎所有土壤中都存在镍。
纯镍是银白色的坚硬金属，与其他金属（如铁、铜、铬、锌等）结合可以形成合金。
这些合金被用来生产金属硬币和珠宝。
镍及其合金无味无嗅。
镍是人体健康所需要的基础元素之一。
镍对人体的主要影响是对皮肤的过敏反应。
在以前曾有报道吸入大量镍的工人患有慢性支气管炎，但是现在工作场所空气中镍的水平比以前低很多，所以没有工人出现这种病症。
如果不对镍过敏，摄入过量镍（超过正常水平10万倍）才会出现胃疼并影响到他们的血液和肾脏。
镍及其某些化合物可能具有致癌性。
吸入大量含有高含量镍化合物粉尘的工人患有肺癌和鼻窦癌。
美国EPA建议儿童饮用水中镍的含量不超过0.04mg/L；
中国饮用水标准为0.005mg/L。
美国的工作场所空气质量标准为1mg/m3。
三、我国废电池产生及污染特性
（一）废一次干电池
1995年我国一次性电池的产量约为103亿只，1998年为121亿只，1999年为150亿只，2000年为163亿只，2001年为174亿只。
其中碱性锌锰电池产量1995年达3亿多只（碱性化率2.9%），98年为11亿只（碱性化率9.1%），99年为17亿只（碱性化率11.3%），2000年22亿只（碱性化率13.5%），2001年为27亿只（碱性化率15.5%）。
2000年我国生产的一次干电池分类统计见表3。
表3：
2000年一次性电池分品种产量统计表（单位：
亿只）
R20（1#）
R14（2#）
R6（5#）
R03（7#）
总计
产量
比例
糊式
67
94%
1.95
44.4%
0.45
0.66%
69.4
纸板
4.1
5.8%
2.3
52.5%
56.4
83%
8.4
44.5%
71.2
一次碱锰
0.14
0.2%
0.13
3%
11.1
16.3%
10.5
55.5%
21.87
总量
71.24
4.38
67.95
18.9
162.47
一次电池品种还有扣式电池（包括氧化银、扣式碱锰、锂电池），其产量仅占电池总量的0.39%，约为0.63亿只。
电池出口在我国轻工产品中一
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