（陕西省西安市航天科技集团公司第六设计研究院 710100；
西安航天动力试验技术研究所七室 710100）
摘要：蓄电池是将化学能转换为电能的装置。经过100多年的发展，电池已广泛应用于运输，能源和电子设备。铅酸电池是最常用的蓄电池之一。近年来，中国电池产量呈现快速增长态势，占全球总产量的百分之四十以上。电池行业的快速发展伴随着资源利用和重金属污染造成的相关环境问题。这就是为什么将铅酸电池作为研究对象来彻底分析生命周期的经济成本，降低生产成本和实现污染物的全过程控制是非常重要的。
关键词：铅酸蓄电池；生命周期；经济成本
引言
由于化学作用，铅酸蓄电池正极板和负极板上电子的不平衡导致两极板产生电动势，从而进行充放电，这是铅酸蓄电池的充放电原理。铅酸蓄电池的发展具有许多不确定因素。但经过多年发展，市场占有量依然很大。从近年来，国家对环保的严格要求，一声生产制造企业，尤其是高耗能，并且带有污染的企业面临着巨大的挑战，因此本文从影响铅酸蓄电池生命周期短经济成本进行分析，希望能给业内起到一定的导向作用。
1.铅酸蓄电池生命周期
作为一种有效的环境管理工具，生命周期分析可以广泛评估产品在生命周期过程中对环境的潜在影响，并广泛应用于能源，运输和环境管理等许多领域。利用电池行业的生命周期，可以从生命周期的角度识别电池生产过程中产生的环境影响，确定产生环境影响的关键因素，并为减少电池行业的环境污染提供理论指导。从环境和经济成本的角度出发，本文提出了一种在中国现有技术水平和设备条件下改进电池生产工艺的可行方案，为减少电池行业的环境污染提供了理论参考。
2.铅酸蓄电池经济成本及优化
2.1铅酸蓄电池成本分析
铅酸蓄电池的流程主要分为生极板制造流程、灌酸流程、注塑流程、能源消耗流程。经过这一系列的流程之后，铅酸蓄电池经济成本按征税的百分之四来算，在整个过程当中算到的材料以及数量进行分析，其中生产主要的耗材见表1铅酸蓄电池耗材量。
表1 铅酸蓄电池的耗材量（按生产一个功能单元计算）
将这些耗材与单价做计算，可以算出耗材的成本，其中精铅按1.42万元每吨计算，锡按14.81万元每吨计算，添加剂按0.53万元每吨计算，钙铝合金按2.19万元每吨计算，硫酸按照10.63万元每吨计算。最后经过电力、蒸汽、以及税费，生产一个功能单位的铅酸蓄电池的成本合计约人民币五百元。铅酸蓄电池生产工艺中经济成本最大的流程为生极板制造流程，占总成本的比重约为81.22%，流程中原材料精铅的成本占总成本的比重为77.95%;注塑流程成本占总成本的比重为10.08%，其余流程总成本的比重很小。
2.2铅酸蓄电池优化方法
铅酸蓄电池生产工艺中，对环境和经济成本影响贡献最大的流程是生极板制造流程。注塑流程对环境和经济成本均有一定程度的影响;灌酸流程对环境具有一定影响，对经济成本影响很小，基本可以忽略不计。因此，优化生极板制造流程将会有效降低环境和经济成本两个方面的影响;改善注塑流程也可减小对环境和经济成本的影响，但与优化生极板制造流程相比不具有明显效果;优化灌酸流程会减小生产工艺环境影响，但对降低蓄电池的经济成本效果不明显。优化装配过程和负极片制造流程对于降低工艺的环境影响和经济成本具有较大的作用。提升注液流程对生产工艺经济成本的降低具有明显效果，但对降低环境影响作用不大。根据铅酸蓄电池生极板制造流程对环境影响最大。究其原因，是生极板制造流程中的关键物质精铅和锡的消耗造成的。精铅对于生极板制造流程来讲，属于原材料输入。因此为减轻环境污染，可以采用原材料减量化或原材料替代的优化方案。若提高工艺水平，加强生产管理，则可从源头上降低单位产品用铅量。若采用废弃物资源化利用的方式，将生产工艺产生的铅渣、铅瘤和铅尘等含铅废物进行处理后再利用，则可在一定程度上实现精铅的减量化，获得环境收益。通常提高生产工艺水平可以使其原材料消耗减少百分之五，直接的经济效益如表2所示，从表中可以看出生产一个功能单元，可以节省2.3万元。此外，如果能将生极板制造流程中产生的淋酸泥进行处置后回收再利用。铅酸蓄电池的高能耗以及铅的高用量导致其环境影响较高，但是因其价格低廉、性能稳定，运行安全而成为产量最大、用途最广的一种电池。因此若能通过降低精铅用量，提高精铅的利用率和回收率，最大程度利用精铅，可以有效降低整体的环境和经济成本影响。
表2 直接耗材的经济效益（按生产一个功能单元计算）
3.总结
在蓄电池生命周期环境和经济成本影响分析的基础上，对各关键流程进行优化可知，改善铅酸蓄电池生极板制造流程，实现精铅和锡的减量化能够从环境和经济成本两个方面降低影响;优化磷酸铁铿电池正极片制造流程，利用提高工艺水平和加强生产管理等方式降低磷酸铁铿消耗量，可以有效降低环境和经济成本影响:而改善锰酸铿和磷酸铁铿电池装配流程，通过废弃物资源化利用等方式回收利用废铝，提高原材料铝的利用率，对降低环境影响具有明显效果。
参考文献
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论文作者:沈建华,沈诚皓
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/27
标签：流程论文; 成本论文; 极板论文; 环境论文; 酸蓄电池论文; 经济论文; 电池论文; 《电力设备》2018年第23期论文;