家用廢電池如何處置？是直接丟在垃圾桶嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-27 18:40
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在以往的環(huán)保教育中，人們都被告知電池中含有鎘、汞、鉛等重金屬，因重金屬毒性大，不能隨意丟棄，不少志愿者組織還推動廢舊電池統(tǒng)一回收的活動。但是，近期一則“家用廢電池已無須集中統(tǒng)一回收”的微博，引發(fā)了人們對廢舊電池的關(guān)注。廢舊電池真的可以直接投入垃圾箱了嗎？
市民：仍然不敢隨便扔
“孩子喜歡玩游戲機，家里有很多廢舊電池，不知如何處理，若扔進垃圾桶被當垃圾填埋會對環(huán)境造成污染，統(tǒng)一送到立沖溝垃圾處理場又太遠太麻煩，廢舊電池到底如何處理？我們身邊有沒有回收點？”日前，市民龔女士致電今報熱線稱，家里存的大量廢舊電池讓她很苦惱。
記者在柳州街頭隨機采訪發(fā)現(xiàn)，近9成市民對廢舊電池如何處理并不太了解，大多堅持過去的環(huán)保理念，不敢隨意扔掉廢舊電池。
“我們家的廢舊電池都是統(tǒng)一放到一個塑料袋里，等到數(shù)量多的時候，才會統(tǒng)一送到電池處理環(huán)保箱處理。”勝利小區(qū)的李女士稱，她并不知道堿性電池能否隨垃圾一并處理，一直以來，她和家人都不敢隨意亂扔廢舊電池。
環(huán)保部門：得區(qū)別對待
據(jù)了解，通常所說的廢電池有污染，主要是因為電池里含有鎘、汞、鉛三種重金屬。其中鎘、鉛是作為原料，只存在于鉛酸蓄電池和鎳鎘電池中，而汞是各類電池常用的添加劑，在2000年以前被電池廠商廣泛使用。這三種重金屬毒性都很大，而且留存環(huán)境中的時間長，還會通過環(huán)境進入食物鏈，最終進入人體造成慢性中毒。
為保護環(huán)境，1997年12月31日，中國輕工總會、國家環(huán)保局等國家九部委局聯(lián)合頒發(fā)了《關(guān)于限制電池產(chǎn)品汞含量的規(guī)定》，其中就寫明要限制電池產(chǎn)品汞含量，“首先實現(xiàn)低汞，最終達到無汞。”2000年，國內(nèi)的電池廠商開始生產(chǎn)低汞和無汞電池。2002年1月1日起，國內(nèi)市場禁止銷售高于低汞標準的電池。
柳州市環(huán)保局法規(guī)科工作人員介紹，目前家用的1號、5號、7號等堿性電池不含鎘和鉛，汞含量已達到國家低汞或無汞技術(shù)要求，可隨日常生活垃圾處理。不過，除了低汞或無汞堿性電池外，紐扣電池、鋰電池、鎳鎘電池、鉛酸蓄電池等，仍屬于危險廢物，需要集中回收。
“紐扣電池、鋰電池、鎳鎘電池，可投放到通信運營商在營業(yè)網(wǎng)點設(shè)置的電池回收環(huán)保箱；而電動車電瓶等鉛酸蓄電池，則應該送往電動車維修點進行專業(yè)回收。
鉛酸電池（VRLA），是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。一個單格鉛酸電池的標稱電壓是2.0V，能放電到1.5V，能充電到2.4V；在應用中，經(jīng)常用6個單格鉛酸電池串聯(lián)起來組成標稱是12V的鉛酸電池，還有24V、36V、48V等。
鉛酸電池是電池界中的一名老兵，于1859年由法國人G.plante發(fā)明，至今已有150多年的歷史。同時，在這些年中，鉛酸電池的主要工作原理幾乎沒有變過，可以說是電池界中的元老。普通鉛酸電池的正極活性材料是氧化鉛（PbO2），負極活性材料是鉛（Pb），它們附著在板柵上。鉛酸電池以硫酸的水溶液為電解液，構(gòu)造簡單，易于使用。
鉛炭電池為什么會比鉛酸電池重
其充電、放電反應機理如下：
鉛炭電池為什么會比鉛酸電池重
鉛酸電池在過去一百多年中一直是人類最常用的電池之一，這主要是因為其幾個突出的優(yōu)點：
1）成本低廉：只有0.6~0.7rmb/Wh；
2）制備工藝簡單：制備設(shè)備、廠房投資都不大，相比于鋰電要小的多；
3）較為安全：爆炸燃燒的可能性很低；
4）環(huán)境適應性強：具有很寬的工作范圍區(qū)間，而且性能隨溫度的變化不像鋰離子電池一樣劇烈，對于溫控系統(tǒng)要求更低；
5）易于回收再利用：廢舊的鉛酸電池回收活性材料較為容易；
6）技術(shù)成熟穩(wěn)定可靠：已有百余年歷史的技術(shù)，使用經(jīng)驗豐富，值得依賴。
然而傳統(tǒng)鉛酸電池也一直有其突出的問題：
1）壽命問題：傳統(tǒng)上只有幾百次壽命；
2）大功率工作問題：在0.5C以上的大倍率工作條件下，會發(fā)生“硫酸鹽化現(xiàn)象，”衰減加速，而這也是鉛酸電池壽命不佳的根本原因；
3）能量密度不高：只有20~40Wh/kg，因此大部分對于能量密度較高的場合都選用了鋰電池，這也是鋰電池近年來強勢崛起的重要原因；
4）回收再利用方面：雖然鉛酸電池回收并不困難，但是因為回收機制不健全、民眾環(huán)保意識不強的因素，導致了鉛酸電池回收存在許多不正規(guī)的現(xiàn)象，因而造成了資源的浪費和環(huán)境的污染。
隨著社會的進步，社會的各種場合對于電池儲能的要求不斷提升。在過去的幾十年中，很多種電池技術(shù)都有了長足的進步，而鉛酸電池自身的發(fā)展也遇到了諸多機遇與挑戰(zhàn)。在此背景之下，科學家與工程師共同努力，將鉛酸電池的負極活性材料中加入碳，于是就誕生了鉛碳電池——這一鉛酸電池的升級版本。
鉛碳電池
傳統(tǒng)鉛酸電池的最大問題在于在大電流，長時間服役后出現(xiàn)的負極的硫酸鹽化效應，使得材料發(fā)生失效，容量驟降。與此同時，大家都看過不少關(guān)于電池進步的大新聞，比如充電7秒之類，實際上這些新聞講的都是充電速度本質(zhì)上就很快的超級電容，而非電池。這樣不難看出：鉛酸電池的短板（快充放），恰恰是電容機理比較擅長應對的情況。因此就有人想到了：在鉛酸電池的負極中加入活性碳，可以綜合電容和電池的優(yōu)點。
實際上，是可以把超級電容器與鉛酸電池并聯(lián)使用的（這種用法可稱“外并”，即電池和電容器做為兩個獨立的元件進行一個機械的并聯(lián)整合）。而對于鉛碳電池來說，此時的情景就變成了“內(nèi)并”（lead-acid battery with a carbon supercapacitor
combination），就是將雙電層電容器的高比功率、長壽命的優(yōu)勢內(nèi)化融合到鉛酸電池中，從而提高了功率、比能量，延長了電池壽命，因此也有地方將其稱為“超級電池”（Ultrabattery）。
普通鉛酸電池的負極活性材料是鉛（Pb），而在鉛碳電池中，負極從純Pb變成了具有雙電層電容特性的碳材料（C）+電池特性海綿鉛（Pb）混合組成的雙功能復合負極，即鉛碳（Lead-carbon）負極，然后再與PbO2正極匹配組裝，即組成了鉛碳電池?？傮w來說，鉛碳電池的變化主要出現(xiàn)在負極上，電極液、正極等方面的變化并不大。可以這樣說，鉛碳電池可以說是鉛酸電池這顆老樹上開出的新花，并且在近年來還結(jié)出了很多不錯的應用成果。而在這一方面，加入的碳自然是要記頭功的。
鉛炭電池為什么會比鉛酸電池重
目前，國內(nèi)外有許多電池企業(yè)都在生產(chǎn)鉛碳電池，代表性的企業(yè)包括日本古河，Ecoult，East Penn，Axion，國內(nèi)的圣陽、雙登、南都、C&D等。
鉛碳電池工作原理分析
傳統(tǒng)鉛酸電池中的一個核心問題就在于負極的硫酸鹽化，即在高倍率放電模式下，負極的海綿狀鉛與HSO4-快速反應生成PbSO4，此時因為HSO4-與Pb這一對反應物的供應失配，導致了PbSO4成核速率太快，這樣就使得生成的PbSO4（本質(zhì)是絕緣的）“糊”在了負極表面，或者是生成了極大的顆粒；而不是按我們所需要的在負極板內(nèi)部均勻的生成，或者是在表面只是生成細小均勻容易還原的絨狀PbSO4。
鉛炭電池為什么會比鉛酸電池重
表面生成的PbSO4堆積層或者是大顆粒PbSO4明顯減少了電子轉(zhuǎn)移、反應需要的有效表面積和物質(zhì)，使得后續(xù)的反應更為困難，因此使得負極板內(nèi)部變成了“死”區(qū)。而在充電時，因為表面PbSO4層阻礙了鉛酸電池本體反應的發(fā)生，此時負極的電位只好將電池中的水電解成氫氣，造成電解液的枯竭，這樣會進一步導致電池性能的惡化。
鉛炭電池為什么會比鉛酸電池重
為了解決這一問題，我們可以在鉛負極中加入的碳粒子，其會形成如上圖所示的導電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的優(yōu)點主要如下：
1）提供反應中心：這些碳粒子表面就形成了新的反應活性中心；
2）形成導電網(wǎng)絡降低極化；
3）形成更幼小均勻的傳質(zhì)網(wǎng)絡，促進電化學反應在電極表面、內(nèi)部的均勻進行，從而減輕PbSO4在表面的集中析出效應；
4）作為異質(zhì)材料阻礙PbSO4顆粒的長大，使其均勻分布。
5）通過碳的電容效應，提高電池的容量和功率特性。
