鉛酸蓄電池由于其安全穩(wěn)定、性價比高等優(yōu)點，在電池領域占據(jù)較高的市場份額，并被廣泛應用于汽車啟動、通信領域、動力電池與儲能電池等領域?？v觀整個鉛酸蓄電池市場，從競爭數(shù)量、退出壁壘、同質(zhì)化程度，以及競爭層次來看，鉛酸蓄電池行業(yè)處于成熟階段，但行業(yè)整體素質(zhì)參差不齊，受到企業(yè)自身因素的局限，多數(shù)企業(yè)集中于低端產(chǎn)品，打價格戰(zhàn)，目前市場上現(xiàn)有企業(yè)競爭激烈。本文從鉛酸蓄電池的結構、產(chǎn)業(yè)地位與發(fā)展趨勢、回收與存在問題、解決對策、鋰電池威脅下鉛蓄電池生存空間遭擠壓、新能源汽車動力電池發(fā)展對鉛酸蓄電池行業(yè)的影響等多方面進行深入剖析！

蓄電池是1859年由法國人普蘭特（Plante）發(fā)明的，至今已有一百多年的歷史。自發(fā)明后，在化學電源中一直占有絕對優(yōu)勢。到20世紀初，鉛酸蓄電池歷經(jīng)了許多重大的改進，提高了能量密度、循環(huán)壽命、高倍率放電等性能。然而，開口式鉛酸蓄電池有兩個主要缺點：①充電末期水會分解為氫，氧氣體析出，需經(jīng)常加酸、加水，維護工作繁重；②氣體溢出時攜帶酸霧，腐蝕周圍設備，并污染環(huán)境，限制了電池的應用。

近二十年來，為了解決以上的兩個問題，世界各國競相開發(fā)密封鉛酸蓄電池，希望實現(xiàn)電池的密封，獲得干凈的綠色能源。2011年，我國鉛酸蓄電池行業(yè)產(chǎn)銷規(guī)模均有所擴大，利潤及銷售利潤均大幅上升，行業(yè)經(jīng)營效益較好。2011年我國鉛酸蓄電池行業(yè)的資產(chǎn)總額為880.91億元，同比增長39.35%;實現(xiàn)銷售收入965.15億元，同比增長32.40%;實現(xiàn)利潤總額57.20億元，同比增長10.81%。

與此同時，鉛酸蓄電池技術經(jīng)過多年發(fā)展，其比能量、循環(huán)壽命、高低溫適應性等問題已有所突破。目前我國正逐漸縮小與國際領先技術的差距，在部分核心技術方面已達到國際水平，并且越來越多地進入國際市場。

1.極板

鉛酸蓄電池的正?負極極板由純鉛制成,上面直接形成有效物質(zhì),有些極板用鉛鎳合金制成柵架,上面涂以有效物質(zhì)?正極(陽極)的有效物質(zhì)為褐色的二 氧 化 鉛,這層二 氧 化 鉛由結合氧化的鉛細粒構成,在這些細粒之間能夠自由地通過電解液,將正極材料磨成細粒的原因是可以增大其與電解液的接觸面積,這樣可以增加反應面積,從而減小蓄電池的內(nèi)阻?負極(陰極)的有效物質(zhì)為深灰色的海綿狀鉛?在同一個電池內(nèi),同極性的極板片數(shù)超過兩片者,用金屬條連接起來,稱為極板組或極板群?至于極板組內(nèi)的極板數(shù)的多少,隨其容量(蓄電能力)的大小而異?為了獲得較大的蓄電池容量,常將多片正?負極板分別并聯(lián),組成正?負極板組。

安裝時,將正、負極板組相互嵌合,中間插入隔板,就形成了單格電池?在每個單格電池中,負極板的片數(shù)總要比正極板的片數(shù)多一片,從而使每片正極板都處于兩片負極板之間,使正極板兩側放電均勻,避免因放電不均勻造成極板拱曲?

2.隔板

在各種類型的鉛酸蓄電池中,除少數(shù)特殊組合的極板間留有寬大的空隙外,在兩極板間均需插入隔板,以防止正?負極板相互接觸而發(fā)生短路?這種隔板上密布著細小的孔,既可以保證電解液的通過,又可以阻隔正?負極板之間的接觸,控制反應速度,保護電池?隔板有木質(zhì)?橡膠?微孔橡膠?微孔塑料?玻璃等數(shù)種,可根據(jù)蓄電池的類型適當選定?吸附式密封蓄電池的隔板是由超細玻璃絲綿制作的,這種隔板可以把電解液吸附在隔板內(nèi),吸附式密封蓄電池的名稱也是由此而來的?

3.容器

容器是用來盛裝電解液和支撐極板的,通常有玻璃容器?襯鉛木質(zhì)容器?硬橡膠容器和塑料容器四種?容器用于盛放電解液和極板組,應該耐酸?耐熱?耐震?容器多采用硬橡膠或聚丙 烯塑料制成,為整體式結構,底部有凸起的肋條以擱置極板組?殼內(nèi)由間壁分成3個或6個互不相通的單格,各單格之間用鉛質(zhì)聯(lián)條串聯(lián)起來?容器上部使用相同材料的電池蓋密封,電池蓋上設有對應于每個單格電池的加液孔,用于添加電解液和蒸餾水以及測量電解液密度?溫度和液面高度?

4.電解液

鉛酸蓄電池的電解液是用蒸餾水稀釋高純濃硫酸而成的?它的密度高低視鉛蓄電池類型和所用極板而定,一般在15℃時為1.200～1.300g/cm3?蓄電池用的電解液(稀硫酸)必須保持純凈,不能含有危害鉛酸蓄電池的任何雜質(zhì)?電解液的作用是給正?負電極之間流動的離子創(chuàng)造一個液體環(huán)境,或者說充當離子流動的介質(zhì)?電解液的相對密度對蓄電池的工作有重要影響,相對密度大,可減少結冰的危險并提高蓄電池容量,但相對密度過大,則黏度增加,反而降低蓄電池容量,縮短使用壽命?應根據(jù)當?shù)刈畹蜌鉁鼗蛑圃鞆S家的要求選擇電解液相對密度?

5.加液孔蓋

加液孔蓋用橡膠或塑料制成,旋在電池蓋的加液孔內(nèi)。

加液孔蓋上有通氣孔,可使蓄電池化學反應中產(chǎn)生的氣體順利排出?加液孔蓋上的通氣孔應經(jīng)常保持暢通,使蓄電池內(nèi)部的氫 氣與氧氣排出,防止蓄電池過早損壞或爆炸?

6.聯(lián)條

由于蓄電池各單格為串聯(lián)連接,因此不同極性的極柱要用聯(lián)條連接起來?聯(lián)條用鉛銻合金鑄成,有外露式?跨橋式和穿壁式三種,前者用在硬橡膠外殼和蓋上,后兩者用在塑料外殼和蓋上?外露式是指聯(lián)條外露在蓄電池的上面;跨橋式是指聯(lián)條下部在蓄電池的平面上或埋在蓋下,連接部分跨接在各單格電池的中間壁上;穿壁式是指在中間壁上打孔,使極板組柄直接穿過中間隔壁將各單格電池連接起來?穿壁式聯(lián)條的連接方式如下圖所示：

鉛酸蓄電池為世界上產(chǎn)量最大的電池產(chǎn)品，生產(chǎn)量占全部電池總量的50%，據(jù)了解，即便是在發(fā)達國家和地區(qū)，至今也仍大量生產(chǎn)和使用鉛酸蓄電池。近年來，鉛酸蓄電池行業(yè)在加快淘汰落后產(chǎn)能、提高產(chǎn)業(yè)集中度、促進轉型升級和綠色發(fā)展方面，取得了顯著成績。但事實上，鉛酸蓄電池生產(chǎn)以及廢棄可能造成的環(huán)境污染問題仍然沒有得到根治。

面對鉛酸蓄電池可能帶來的鉛污染問題，一般來說企業(yè)只要嚴格遵循國家環(huán)保規(guī)定，是完全可以有效控制污染的。然而，這背后需要企業(yè)付出巨額的環(huán)保投入。據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，由于鉛酸蓄電生產(chǎn)過程中極易產(chǎn)生污染，對環(huán)保設備要求極高。僅環(huán)保設備占到總投資額的20%~30%，建成之后還有不斷的后續(xù)環(huán)保投入。目前工廠每生產(chǎn)1萬千伏安時蓄電池的環(huán)保運行費用需要3萬到6萬元，而其銷售收入不過五六百萬元，利潤率很低，大多數(shù)企業(yè)凈利潤只有3%，最高也不會超過5%，所以在面對巨額的環(huán)保投入時，大量相關企業(yè)望而卻步，為了贏得更高的收益，選擇對環(huán)境問題視而不見。

鉛酸蓄電池用途廣泛，短期內(nèi)沒有更好的產(chǎn)品可以替代它。它也是電池行業(yè)中資源循環(huán)利用最好的產(chǎn)品，大部分的鉛酸蓄電池都可以被收集、循環(huán)利用，符合我國可持續(xù)發(fā)展的政策目標。面對環(huán)保整治和相關行業(yè)規(guī)范政策的實施，以及鋰離子電池等新型電池在多個領域的廣泛應用，由于自身的缺陷以及市場的發(fā)展，鉛酸蓄電池唯有積極轉型升級，才能夠站穩(wěn)腳。因而，我國鉛酸蓄電池行業(yè)轉型升級需求日漸迫切。

我國是全球最大的鉛酸蓄電池生產(chǎn)國、消費國和出口大國。鉛酸蓄電池行業(yè)主要實行以銷定產(chǎn)，鉛酸蓄電池生產(chǎn)數(shù)量減去出口的數(shù)量大致為國內(nèi)消費數(shù)量。2016年中國鉛酸蓄電池產(chǎn)量為22353萬千伏安時，國內(nèi)鉛酸蓄電池需求量為20168萬千伏安時，從2005年至2016年，國內(nèi)企業(yè)鉛酸蓄電池產(chǎn)量呈波動式增長，年均復合增長率達10.17%。預計到2018年國內(nèi)鉛酸蓄電池產(chǎn)量將達23598萬千伏安時，國內(nèi)鉛酸蓄電池需求量將達22015萬千伏安時。在“十三五”期間鉛酸蓄電池產(chǎn)量預計復合增長率為10.76%，預計到2022年國內(nèi)鉛酸蓄電池產(chǎn)量將達27359萬千伏安時，國內(nèi)鉛酸蓄電池需求量將達25879萬千伏安時。蓄電池 sealed cell ： 當蓄電池在規(guī)定的設計范圍內(nèi)工作時保持密封狀態(tài)，但是內(nèi)部壓力超過規(guī)定值時，允許氣體通過一個可復位或不可復位的壓力釋放裝置逸出。

全密封蓄電池 hermetically sealed cell 沒有壓力釋放裝置的一種蓄電池。

免維護蓄電池 maintenance-free battery 在規(guī)定的運行條件下，使用期間不需要維護的一種蓄電池。

蓄電池的特性和實驗

容量 （ battery ） capacity 在規(guī)定的條件下，完全充電的蓄電池能夠提供的電量，通常用安時（ A.h ）表示。

放電率 discharge rate 蓄電池放電用安培表示的電流。

平均電壓 mean voltage 在充電或放電期間，電壓的平均值。

充電終止電壓 end-of-charge voltage 在規(guī)定的恒流充電期間，蓄電池達到完全充電時的電壓。

標稱容量 nominal capacity 用來鑒別蓄電池適當?shù)慕频陌矔r電量。

額定容量 rated capacity 在規(guī)定的條件下，蓄電池完全充電后所能提供的由制造廠標明的安時電量。

自放電 self-discharge 當蓄電池不與外電路連接時，由于蓄電池內(nèi)自放反應而引起化學能的損失。

過充電 overcharge 完全充電后仍連續(xù)的充電。