锌镍电池产业化研究报告.docVIP

锌镍电池产业化可行性研究报告 项目背景 自从1859年GastonPlante提出铅酸电池的概念以来，化学电源界一直在研制新的高比能量、长循环寿命的二次电池。其中，氢镍电池和镉镍电池是两种比较成熟的碱性充电电池，而金属镉是一种对人体有剧毒对环境能造成巨大污染的化学物质。但是，由于技术和成本等原因，当前在电动工具和小型用电器中应用最广泛的依然是镉镍电池，镉镍电池也是目前国内产量最大碱性圆柱形电池。 镉属于重金属， 对人体具有很强的毒害作用，易聚积在肾脏、骨骼及血液中，对肾小管功能、肺功能有损伤作用，尤其对儿童影响更为严重；镉易引起骨痛病、使骨骼畸变，特别容易导致肝癌、前列腺癌和肺癌，并且一经发病便无可挽救，是国际公认的致癌物质。镉在生物体内的半衰期约为10～30年。美国环境健康科学研究所前不久研究还发现，镉会干扰细胞内DNA复制后配对错误（MMR）的修复，从而导致细胞中较高的变异性。从1931年开始，日本富山县神通川流域出现了一种严重的怪病，主要症状是：全身各部位都神经痛、骨痛尤烈，进而骨骼软化萎缩，以致呼吸、咳嗽都带来难忍之苦，得这种病的人都一直喊着“痛啊！痛啊！”，直到死去，所以被叫做“痛痛病”，许多人因难以忍受极大痛苦而自杀。后经研究证明，该怪病是由于镉中毒引起的。日本“痛痛病”事件促使人们不得不对镉的毒害问题高度重视。 大量科学研究资料显示，含镉产品的生产、使用、处理过程都有可能引起人的急、慢性中毒。含镉产品对环境污染所引起的远期影响，将有可能直接威胁人类和其他生物在地球上的健康生存和正常繁衍，是事关国家、民族及人类生死存亡的大事。 2005年12月间广东韶关冶炼厂检修期间，违法超标排放含镉废水，致使北江下游韶关、清远、英德三个城市的饮用水受到严重影响，部分城市自来水停止供应，人民群众的生命、健康受到严重威胁。当地政府已责令韶关冶炼厂立即停产整顿，并关闭了全市十四家小型冶炼厂。前不久珠江时报报道50名疑染镉中毒员工告惠州超霸电池案在惠州市惠城区法院开庭审理。50人以身体镉中毒受到危害为由起诉厂方，每人要求赔偿医疗费、精神抚慰金等各项费用25万元，共1250万元。 近些年来西方发达国家在替代有毒有害材料的技术开发方面发展较快，并开始通过法律法规、绿色贸易和技术壁垒等多种形式限制或禁止有毒有害材料产品进入市场。如欧盟决定2006年7月1日开始实施的《RoHS》指令限制使用的六种有毒有害物质中，镉名列其中。这些措施已经给我国的外贸出口和经济发展造成巨大的冲击和影响，为了加强对我国环境的保护、提高人民健康水平、应对西方发达国家设置的技术与贸易壁垒，寻找镉镍电池的替代品，开发绿色环保的二次化学电源已经成为当前一项十分必要和紧迫的任务。 锌电极具有资源丰富、平衡电位低、可逆性好、能量密度高、无环境污染等优异性能，被广泛作为化学电源的阳极材料。碱性体系中的锌电极是发展高性能、长寿命的二次电池的希望所在：锌电极具有优良的电化学性能，碱性溶液具有很高的电导和良好的低温性能，而无毒害的正极材料，如：NiOOH、MnO2等具有循环寿命长的特点，因此开发高性能、长寿命的二次碱性锌电池一直是人们研究的热点。随着锌电极研究的进展及高性能隔膜的开发，二次碱性锌电池离实用化的距离越来越近。 项目简述 锌镍电池的竞争实力分析 锌电极具有资源丰富、平衡电位低、可逆性好、能量密度高、无环境污染等优异性能，被广泛作为化学电源的阳极材料。碱性体系中的锌电极是发展高性能、长寿命的二次电池的希望所在。 锌镍二次电池性能如下： (1)可高速率工作，适合各种场合下使用； (2)具有50～85 Wh/kg的高比能量，是镉镍电池比能量的2倍； (3)所用材料普通，资源丰富，成本低廉； (4)有益的低温性能，-40 ℃工作可保持50～60%的容量； (5)所用材料是安全无毒的，对人和环境不造成有害影响。 表1 各种二次电池体系的比较 电池体系 工作电压 (V) 理论比容量 (Wh/kg) 负极元素电化学当量 (g/F) 负极元素地壳的丰度 (%) Pb-Acid电池 2.00 170 Pb 103.6 1.6×10-3 Cd-Ni电池 1.20 214 Cd 56.2 1.5×10-5 Fe-Ni电池 1.20 272 Fe 27.9 4.2 MH-Ni电池 1.20 275 - - - Zn-Ni电池 1.65 354 Zn 32.7 1.5×10-2 表2 各种二次电池性能比较 电池系列 比能量/(Wh/kg) 比功率/(W/kg) 循环寿命/(次) 价格/($/kWh) Pb-Acid电池 30-40 150-200 300-500 70-150 Cd-Ni电池 50 500 700-1200 600 MH-Ni电池 60 100-200 800-