ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Восстановление и реанимация свинцово-кислотного аккумулятора


У всех аккумуляторов есть срок годности, с многочисленными циклами заряда-разряда и множеством проработанных часов аккумулятор теряет свою емкость и держит заряд все меньше и меньше.
Со временем емкость аккумулятора настолько падает что дальнейшая его эксплуатация стает невозможна.
Вероятно у многих уже накопились аккумуляторы от бесперебойников (UPS), систем сигнализаций и аварийного освещения.

В множестве бытовой и офисной техники находятся свинцово-кислотные аккумуляторы, и в независимости от марки аккумулятора и технологии производства, будь то обычный обслуживаемый автомобильный аккумулятор, AGM, гелевий (GEL) или маленький аккумулятор от фонарика, все они имеют свинцовые пластины и кислотный электролит.
По окончание эксплуатации такие аккумуляторы выбрасывать нельзя потому как они содержат свинец, в основном их ждет судьба утилизации где свинец извлекают и перерабатывают.
Но все же, не смотря на то что такие аккумуляторы в основном «необслужываемые», можно попытаться их восстановить вернув им прежнюю емкость и использовать еще некоторое время.

В этой статье я расскажу о том как восстановить 12вольтовый аккумулятор от UPSa на 7ah, но способ подойдет для любого кислотного аккумулятора. Но хочу предупредить что данные меры не следует производить на полностью рабочем аккумуляторе, так как на исправном аккумуляторе добиться восстановления емкости можно всего лишь правильным способом зарядки.

Итак берем аккумулятор, в данном случае старый и разряженный, поддеваем отверткой пластмассовою крышку. Скорее всего она точечно приклеена к корпусу.


Подняв крышку видим шесть резиновых колпачков, их задача не обслуживание аккумулятора, а стравливания образующихся при зарядке и работе газов, но мы воспользуемся ними в наших целях.
Снимаем колпачки и в каждое отверстие, с помощью шприца, наливаем 3мл дистиллированной воды, следует заметить что другая вода не годится для этого. А дистиллированную воду можно легко найти в аптеке или на авторынке, в самом крайнем случае может подойти талая вода от снега или чистая дождевая.
После того как мы долили воду, ставим аккумулятор на зарядку и заряжать его будем с помощью лабораторного (регулируемого) блока питания.
Подбираем напряжения пока не появляются какие то значения зарядного тока. Если аккумулятор в плохом состояние то зарядного тока может не наблюдаться, поначалу, вообще.
Напряжения надо повышать, пока не появится зарядный ток хотя бы в 10-20мА. Добившись таких значений зарядного тока нужно быть внимательным, так как ток будет со временем расти и придется постоянно уменьшать напряжение.
Когда ток дойдет до 100мА дальше напряжения уменьшать не надо. А когда ток заряда дойдет до 200мА нужно отключить аккумулятор на 12 часов.
Дальше снова подключаем аккумулятор на зарядку, напряжение должно быть таким чтоб ток зарядки для нашего 7ah аккумулятора был в 600мА. Также, постоянно наблюдая, поддерживаем заданный ток на протяжении 4 часов. Но смотрим за тем чтоб напряжение зарядки, для 12вольтового аккумулятора, было не больше 15-16 вольт.
После зарядки, спустя примерно час, аккумулятор нужно разрядить до 11 вольт, сделать это можно с помощью любой 12вольтовой лампочки (например на 15ват).
После разрядки аккумулятор нужно снова зарядить с током в 600мА. Лучше всего проделать такую процедуру несколько раз, то есть несколько циклов заряд-разряд.

Скорее всего вернуть номинальную емкость аккумулятору не получится, так как сульфатация пластин уже понизила его ресурс, а к тому же имеют место быть и другие пагубные процессы. Но аккумулятор можно будет дальше использовать в штатном режиме и емкости для этого будет достаточно.

По поводу быстрого износа аккумуляторов в бесперебойниках, было замечено следующие причины. Находясь в одном корпусе с бесперебойником, аккумулятор постоянно поддается пассивному нагреву от активных элементов (силовых транзисторов) которые кстати говоря нагреваются до 60-70 градусов! Постоянный прогрев аккумулятора ведет к быстрому испарению электролита.

В дешевых, а порой и даже некоторых дорогих моделях UPSов отсутствует термокомпенсация заряда, то есть напряжение заряда выставлено на 13,8 вольта, но это допустимо для 10-15градусов, а для 25 градусов, а в корпусе порой и намного больше, напряжение заряда должно быть максимум 13,2-13,5 вольта!
Хорошим решением будет вынести аккумулятор за пределы корпуса, если хотите продлить его срок службы.

Также сказывается «постоянный маленький под заряд» бесперебойником, 13.5 вольтами и токе в 300мА. Такая подзарядка призводит к тому что когда кончается активная губчатая масса внутри аккумулятора  то начинается реакция в его электродах что призводит к тому что свинец токоотводов на (+) становится коричневым (PbO2) а на (-) стает «губчатым».
Таким образом, при постоянном пере заряде, мы получаем разрушение токоотводов и «кипение» электролита с выделением водорода и кислорода, что приводит к увеличению концентрации электролита, что опять способствует разрушению электродов. Получается такой замкнутый процесс что призводит быстрому расходу ресурса аккумулятора.

Кроме того такой заряд (пере заряд) большим напряжением и током от которого электролит «кипит» — переводит свинец токоотводов в порошковый оксид свинца который со временем осыпается и может даже замыкать пластины.

При активном использование (частом заряде), рекомендуется раз в год доливать в аккумулятор дистиллированную воду.

Доливать только на полностью заряженный аккумулятор с контролем как уровня электролита так и напряжения. Некоем случае не переливать, лучше ее не долить потому как назад отбирать ее нельзя, потому что отсасывая электролит вы лишаете аккумулятор серной кислоты и в последствие концентрация меняется. Думаю понятно что серная кислота нелетучая поэтому в процессе «кипения» во время зарядки, она вся остается внутри аккумулятора — выходит только водород и кислород.

На клеммы подключаем цифровой вольтметр и шприцем на 5мл с иглой заливаем в каждую банку по 2-3мл дистиллированной воды, одновременно светя внутрь фонариком чтобы остановиться если вода перестала впитываться — после заливки 2-3мл смотрите в банку — увидите как вода быстро впитывается, а напряжение на вольтметре падает (на доли вольта). Повторяем доливку для каждой банки с паузами на впитывание по 10-20сек(примерно) до тех пор пока не увидите что «стекломаты» уже влажные — то есть вода уже не впитывается.

После доливки  осматриваем нет ли перелива  в каждой банке аккумулятора, вытираем весь корпус, устанавливаем на место резиновые колпачки и приклеиваем на место крышку.
Так как аккумулятор после доливки показывают примерно 50-70% зарядки, вам надо его зарядить. Но зарядку нужно осуществлять или регулируемым блоком питания или же бесперебойником или штатным устройством, но под присмотром, то есть во время зарядки необходимо пронаблюдать за состоянием аккумулятора (нужно видеть верх аккумулятора). В случае с бесперебойником, для этого придется сделать удлинители и вывести аккумулятор за пределы корпуса UPSa.

Под аккумулятор подстелем салфетки или целлофановые мешочки, заряжаем до 100% и смотрим, не протекает из какой либо банки электролит. Если вдруг такое произошло, прекращаем зарядку и убираем салфеткой подтеки. С помощью салфетки смоченной в растворе соды — очищаем корпус, все впадины и клеммы куда попал электролит, для того чтоб нейтрализовать кислоту.
Находим банку откуда произошло «выкипание» и смотрим, если в окошке видно электролит, отсасываем излишки шприцем, а потом аккуратно и плавно заправляем этот электролит обратно внутрь волокна. Часто случается что электролит после доливки не равномерно впитался и вскипел вверх.
При повторной зарядке наблюдаем за аккумулятором как описано выше и если «проблемная» банка аккумулятора снова начнет «изливаться» при зарядке, излишки электролита придется удалить из банки.
Также под осмотром следует проделать хотя бы 2-3 полных цикла разряда-заряда, если все прошло отлично и нет никаких подтеков, аккумулятор не греется (легкий нагрев при заряде не в счет), то аккумулятор можно собирать в корпус.

Ну а теперь рассмотрим особо кардинальные способы реанимации свинцово-кислотных аккумуляторов

Из аккумулятора сливается весь электролит, а внутренности промываются сначала пару раз горячей водой, а потом уже горячим раствором соды (3ч.л соды на 100мл воды) оставив в аккумуляторе раствор на 20 минут. Процесс можно повторить несколько раз, а вконце хорошенько промыв от остатков раствора соды — заливают новый электролит.
Дальше аккумулятор сутку заряжают, а спустя, в течение 10 дней, по 6 часов вдень.
Для автомобильных аккумуляторов током до 10 ампер и напряжением 14-16 вольт.

Второй способ это обратная зарядка, для этой процедуры понадобится мощный источник напряжения, для автомобильных аккумуляторов например сварочный аппарат, рекомендуемый ток — 80ампер напряжением 20 вольт.

Делают переполюсовку, то есть плюс к минусу а минус к плюсу и на протяжение пол часа «кипятят» аккумулятор с его родным электролитом, после чего электролит сливают и промывают аккумулятор горячей водой.
Дальше заливают новый электролит и соблюдая новую полярность, на протяжение сутки заряжают током 10-15 ампер.

Но самый эффективный способ делается с помощью хим. веществ.
Из полностью заряженного аккумулятора сливают электролит и после неоднократной промывки водой, заливают аммиачный раствор трилона Б (ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРАУКСУСНОКИСЛОГО натрия), содержащий 2 весовых процента трилона Б и 5 процентов аммиака. Происходит процесс десульфатации на протяжение 40 — 60 минут, на протяжение которого с небольшими брызгами выделяется газ. По прекращению такого газообразования можно судить о завершение процесса. При особо сильной сульфатации аммиачный раствор трилона Б следует залить снова, убрав перед этим отработавший.
Вконце процедуры внутренности аккумулятора тщательно промывают несколько раз дистиллированной водой и заливают новый электролит нужной плотности. Аккумулятор заряжают стандартным способом до номинальной емкости.

По поводу аммиачного раствора трилона Б, его можно разыскать в химических лабораториях и хранить в герметичных емкостях в темном месте.

А вообще если интересно то состав электролита которые выпускают фирмы Lighting, Electrol, Blitz, akkumulad, Phonix, Toniolyt и некоторые другие, это водный раствор серной кислоты (350-450гр. на литр) с прибавлением сернокислых солей магния, алюминия, натрия, аммония. В составе электролита фирмы Gruconnin кроме того содержатся калиевые квасцы и медный купорос.

После восстановления аккумулятор можно заряжать обычным для данного типа способом (например в UPSe) и не допускать разряда ниже 11вольт.
В многих бесперебойниках присутствует функция «калибровка АКБ» с помощью которой можно осуществлять циклы разряд-заряда. Подключив на выходе бесперебойника нагрузку в 50% от максимума ИБП, запускаем эту функцию и бесперебойник разряжает АКБ до 25% а потом заряжает до 100%

Ну а на совсем примитивном примере зарядка такого аккумулятора выглядит так:
На аккумулятор подается стабилизированное напряжение 14.5 вольта, через проволочный переменный резистор большой мощности или через стабилизатор тока.
Ток заряда расчсчитывается по простой формуле: емкость аккумулятора разделяем на 10, например для аккумулятора в 7ah будет — 700мА. И на стабилизаторе тока или с помощью переменного проволочного резистора необходимо выставить ток в 700мА. Ну а в процессе зарядки ток начнет падать и нужно будет уменьшать сопротивления резистора, со временем ручка резистора придет до упора в начальное положение и сопротивление резистора будет равно нулю. Ток будет дальше постепенно уменьшатся до нуля пока напряжение на аккумуляторе не станет постоянным — 14.5 вольта. Аккумулятор заряжен.
Дополнительную информацию по «правильной» зарядке аккумуляторов можно найти здесь.

Для наглядности разберем старый аккумулятор от бесперебойника

Что здесь можно увидеть. Намазка (-) пластины (она «серая» по цвету) полностью высохла от постоянного под заряда, который производится в бесперебойнике.
Светлая пластина вся в сульфате свинца, происходит такое от неравномерного использования емкости каждой банки аккумулятора и соответственно отсутствие добивки емкости.

светлые кристаллы на пластинах — это сульфатация

Отдельная «банка» батарея аккумулятора подвергалась постоянному недозаряду и в результате покрыта сульфатами, ее внутреннее сопротивление росло с каждым глубоким циклом, чтоб привело к тому что, во время заряда она стала «закипать» раньше всех, из-за потери емкости и выведения электролита в нерастворимые сульфаты.
Плюсовые пластины и их решетки превратились по консистенции в порошок, в следствие постоянного подзаряда бесперебойником в режиме «стенд-бай».

Свинцово кислотные аккумуляторы кроме автомобилей, мотоциклов и разнообразной бытовой техники, где только не встречаются и в фонариках и в часах и даже в самой мелкой электронике. И если вам попал в руки такой «нерабочий» свинцово-кислотный аккумулятор без опознавательных знаков и вы не знаете какое напряжение он должен выдавать в рабочем состояние. Это легко можно узнать по количеству банок  в аккумуляторе. Отыщите защитную крышку на корпусе аккумулятора и снимите ее. Вы увидите колпачки для стравливание газа. по их количеству станет понятно на сколько «банок» данный аккумулятор.
1 банка — 2вольта (полностью заряженная — 2.17 вольта), то есть если колпачка 2 значит аккумулятор на 4 вольта.
Полностью разряженная банка аккумулятора должна быть не ниже 1.8 вольта, ниже разряжать нельзя!

Ну а вконце дам небольшую идею, для тех кому не хватает средств на покупку новых аккумуляторов. Найдите в вашем городе фирмы которые занимаются компьютерной техникой и УПСами (бесперебойниками для котлов, аккумуляторами для систем сигнализаций), договоритесь с ними чтоб они не выбрасывали старые аккумуляторы от бесперебойников а отдавали вам возможно по символической цене.
Практика показывает что половина AGM (гелевых) аккумуляторов можно восстановить если не до 100% то до 80-90% точно! А это еще пару лет отличной работы аккумулятора в вашем устройстве.

Использование и восстановление свинцовых АКБ мой опыт / Хабр

Недавно я делал очередную замену батареек в своих ИБП. Я решил поглубже изучить вопрос правильного использования свинцовых АКБ, их устройство и химию процесса.

Цена батарей растет из-за курса и покупать их становится накладно.

Можно ли сделать так, чтобы батарейки служили дольше? Как получить от них максимальную отдачу, чтобы оборудование работало дольше и отключения электричества меня совсем не беспокоили?

Хочу поделиться опытом. Кому интересно, прошу под кат…

Долгая работа от батареи.

На батареях для бесперебойника производители пишут 20 часовую емкость, то есть емкость, которую батарея отдаст за 20 часов разряда.

Но в бесперебойниках такого режима не бывает. Они работают от батареи минут 30 в лучшем случае. А обычно 5-10.

Посмотрим на табличку из даташита на батарею CSB GP1272 с заявленной емкостью 7.2 Ач:

Так вот, если мы будем разряжать ее 1 час до напряжения 10.8 вольт (больше не рекомендуется иначе будет потеря ресурса), то она отдаст 5.23 Ач. Уже очень далеко от заявленных 7.2 не правда ли?

Если 30 минут, то 4.38
Если 10 минут, то 3,1 всего 43% емкости!

Вывод: свинцовые батареи не любят отдавать большие токи.

Оставим заявленную емкость на совести производителей и подумаем, как лучше поступить.

А вот как:

Бесперебойники с одной батарейкой для питания компьютера не пригодны. Ну может быть кроме совсем слабых офисных машин.

Ну, или они будут работать считанные минуты а батарейки будут умирать быстро и не отдавать и треть своей емкости.

Сам бесперебойник может и выдержит какое-то время 300вт нагрузки, которые на нем написаны, но батарейке внутри будет очень тяжко.

Такие бесперебойники годятся для питания какого-нибудь маломощного устройства (роутера например) или неттопа или совсем слабого офисного системника с маленьким монитором.
Для питания компьютера надо использовать бесперебойник с двумя батареями. Обычно это устройства категории «smart».

Это не только в 2 раза больше емкость, но и в 2 раза меньший ток. А значит, отдать батарейки смогут ампер * часов больше.

А еще хорошо бы использовать в компьютере качественные блоки питания с PFC корректором и высоким КПД.
С хорошим блоком питания будет меньше потерь, а значит дольше время работы от батарей.

Долгая жизнь АКБ

Почему в одних бесперебойниках батарейки живут по 5-6 лет, а в других помирают за год, и их приходится выковыривать оттуда монтажкой? Попробуем разобраться.

Для этого посмотрим вот на этот график из даташита:

А теперь возьмем термометр и измерим температуру в помещении и в батарейном отсеке.
Посмотрим теперь на график. Если температура батарей 20-25 градусов (как обычно в помещении), то срок службы 5 лет. Если 35, то в 2 раза меньше! А если выше 40, то батарейка проживет меньше 2х лет.

Вывод: батареи должны быть холодными! Ну, то есть не выше комнатной температуры.
При повышении температуры ускоряются химические процессы и испарение электролита.

А еще, есть еще такая штука как температурная компенсация напряжения заряда.
В некоторых даташитах ее указывают. Но чаще просто приводят режимы для 20 или 25 градусов цельсия.

Вот диаграмма из даташита:

Напряжение заряда для разных температур разное и его надо корректировать по фактической температуре в батарейном отсеке. Продвинутые ИБП умеют это делать сами. Но чаще всего, зарядник там стоит тупой и кипятит батареи повышенным напряжением заряда в дополнение к тому, что греет их.

Посмотрим, как обстоит дело в реальных устройствах

У меня есть 2 ИБП типа «смарт». Один Ippon вот такой:

А другой APC smart 700 вот такой:

Ну и еще пара простеньких APC back CS500.

У устройств типа «смарт» есть одна особенность. Там стоит Большой Железный Трансформатор (БЖТ).

Он активен всегда, когда ИБП включен в розетку. И он греется! При питании от сети этот БЖТ работает в режиме автотрансформатора и может повышать или понижать напряжение путем переключения обмоток. Так же как в трансформаторах для лампового дедушкиного телевизора, но только автоматически. От него же идет зарядка. Хотя в более современных ИБП, зарядку делают на отдельном импульснике.

Так вот в Ippon этот трансформатор отдает в тепло 30 Вт. А в APC почти 20.
(Замерил потребление на холостом ходу)

Я измерил температуру в помещении, а также температуру в батарейном отсеке ИБП.

Еще я измерил напряжение заряда.

Получилось вот что:
Температура в помещении 25 градусов.
Температура в ИБП Ippon 25 градусов.
Температура внутри APC 34 градуса!
Напряжение заряда Ippon 27.5 V, у APC оно 27.2 V.

В Ippon есть кулер. И он крутится всегда, когда он включен в сеть. Конструкторы позаботились об охлаждении, не смотря на то, что это не самый крутой производитель. А вот зарядник там самый простой линейный на LM317. И напряжение высоковато для моих 25 градусов в помещении.

У APC ситуация плохая. Принудительное охлаждение отсутствует, монтаж плотный, трансформатор нагревает батарейный отсек. И хотя напряжение заряда примерно соответствует (возможно даже есть температурная коррекция), он все равно быстро убьет батареи.

Что я буду делать

В Ippon я немножко уменьшу зарядное напряжение. Сделать это просто. Достаточно рассчитать и впаять резистор в цепочку делителя LM317. Так я и поступил. Теперь напряжение 27,15в.

В случае APC я решил установить туда кулер. Можно конечно вынести батареи из корпуса. Но мне такое решение показалось не эстетичным. Кроме того, будут лучше охлаждаться компоненты самого ИБП, не будут сохнуть конденсаторы.

Берем слесарный инструмент и вперед:

Ну а в маленьких APC back CS500 ничего делать не надо. Там импульсный зарядник, и он почти не греется. Напряжение в пределах нормы.

Итак, для долгой жизни батарей надо

Обеспечить температурный режим.

В случае серверной это вынос батарей в отдельную комнату, шкаф, короб и обеспечение вентиляции / охлаждения.

В случае обычного бесперебойника это внедрение кулера, вынос батарей за пределы горячего корпуса.

Обеспечить соответствие напряжения заряда и температуры батарей.

Скорректировать напряжение заряда если необходимо.

Тест и восстановление АКБ

Теперь мне стало интересно. А можно ли попробовать восстановить б/у батарейки? Подсохшие и потерявшие емкость.

Понятно, что в интернетах много всякого бреда и фейка. Я решил для начала немного изучить суть вопроса и почитать теорию.

Почитал книжку вот эту. И вот тут. А еще статью на Хабре.

Выводы из прочитанного

  1. Чуда быть не может. Пытаться восстановить можно только относительно живые АКБ с определенными симптомами. Если у батареи закорочены банки, осыпались или отвалились пластины то тут уже делать нечего. Только в цветмет!
  2. Процесс восстановления очень долгий (примерно неделя на один АКБ). По этому, делать это «в ручную» очень трудозатратно и не имеет смысла даже на стадии опытов. Имеет смысл только автоматизированный процесс.
  3. Восстановить батареи, работавшие в бесперебойниках таки можно попробовать. Потому что основные причины потери емкости этих батарей это потеря воды в результате постоянного подзаряда и сульфатация из-за не оптимальных режимов заряда и разряда.
  4. Заряжать и разряжать батарею лучше импульсами. Так меньше кипит и образуются кристаллы правильной структуры.

Я сделал опытный вариант установки для теста и восстановления АКБ.

Вот ее схема:


Кликабельно

В качестве «мозгов» я взял Arduino nano. Источник тока – лабораторный блок питания с контролем тока и напряжения. Для связи с внешним миром – модуль Bluetooth HC-05.

Ключ Q1 подключает зарядку. Q3 подключает нагрузку R4 для разряда. Делитель R6 / R8 для контроля напряжения на АЦП Arduino.

Основная идея этой установки в том, что она работает где-нибудь в дальнем углу сама по себе, есть / пить не просит. Иногда можно поглядывать что там происходит и даже подходить к ней не надо.

Пока все сделано «на соплях». Я не знаю будет ли толк от всего этого, по этому заморачиваться с платой и корпусом пока не стал.

Управляется вся эта беда удаленно с терминала:

Схема позволяет прогонять разные циклы заряда / разряда по программе и считает примерно сколько электричества ушло на процесс. Можно определить сколько батарея берет и отдает.

Алгоритм работы такой:

Заряд идет импульсами 0,5 сек заряд и 1 сек релаксация.
Разряд импульсами 1/1 сек.
Измерение напряжения при заряде идет в паузах (не под напряжением)
Измерение напряжения при разряде идет под нагрузкой.

Заряжаем или разряжаем 3 минуты, потом измеряем напряжение, отправляем данные на Bluetooth модуль и решаем надо ли продолжать.

Есть еще программа десульфатации. Она долгая.

Сначала 3 цикла «выравнивания». Это заряд малым током и ожидание 10 часов.
Потом циклы разряд / заряд.

Выберем «подопытных кроликов»

Батарея № 1 Sven.

(ее фото в начале статьи)

Это батарейка 2012 года. ИБП на нее не ругается, проходит селф тест, но емкости у нее почти не осталось. Она держит 10 минут бесперебойник, нагруженный на роутер. Она и новая была хлам, а после 6 лет работы остались рожки да ножки 🙂 Но для издевательств – самое оно.

Вскрытие крышки и заглядывание в банки показало, что в батарее сильно не хватает электролита.

Батарея № 2 Ippon

Она 2014 года, работала в ИБП типа «смарт» до тех пор, пока у соседней батареи в паре не закоротило банку. Произошло это недавно. То есть наработка 4 с лишним года. Она изрядно покипела и в нее пришлось доливать воду.

Доливаем дистиллированную воду

Именно воду, а не электролит. Потому что уходит именно вода, а серная кислота остается на пластинах в связанном состоянии. Обычная вода из под крана убьет АКБ сразу.

Доливать нужно так:

Доливаем заряженную АКБ. Потому что в ходе работы уровень электролита меняется и в заряженном состоянии он максимальный. Чтобы не было перелива.
Шприцом с тупой иголкой капаем воду прямо на пластины. И смотрим фонариком.
Надо чтобы пластины были сверху влажные, но чтоб вода не плюхалась.
Процедуру повторить 2-3 раза по мере впитывания воды через несколько часов.

В испытуемую батарею №1 я долил примерно 50мл воды. Очень много, батарея была почти сухая! В батарею №2 долил чуть меньше, но тоже по 6-8 кубиков в каждую банку.

После долива воды, напряжение упало. Вода задействовала части пластин, которые давно были сухие и на них непонятно какие отложения.

Итак, предположим, что батарейке не дают нормально жить труднорастворимые отложения (сульфат свинца и α оксид свинца). Они имеют большое сопротивление и пассивируют участки пластин. Кроме того, отложения эти плотные и в них не проникает электролит. Удельная поверхность получается маленькая а циркуляции электролита – никакой. В результате симптомы: потеря емкости АКБ, большое внутреннее сопротивление (батарея не может отдавать большой ток), кипение при зарядке.

Батарея в таком состоянии даже может отдать свою паспортную емкость. Но только ооочень малыми токами. Так что практической пользы от этого никакой.

Задача цикла восстановления это растворить «вредные» соли. И путем заряда с правильным режимом, создать новые структуры с правильным строением.

Батарея 1 потребовала долгого выравнивания. То есть циклов заряда с ожиданием.
Заряжаем, ждем, напряжение падает. Потом опять заряжаем.

Я думаю, что из-за длительного выкипания воды, на пластинах образовались неравномерные отложения с разными свойствами. Получается разный заряд в пределах одной пластины.
К сожалению, дальнейшие тесты этой батарейки на разряд / заряд выявили, что у нее есть отгнившие пластины в одной из банок. Видно это как «ступеньку» на кривой разряда.

Выглядит это так:

Слева — нормальная разрядная кривая. Справа — что получается когда отгнила часть пластин.

Батарея №2 почти не требовала выравнивания.

Электролит в ней выкипел быстро из-за аварии соседней батареи и я предпологаю что трудно растворимые отложения не успели образоваться.

Ей я прогнал 2 цикла разряд / заряд.

Для теста в условиях приближенных к реальным, я использовал APC Back CS500, нагруженный на лампочку 60вт. Мощность лампочки известна и замерена, КПД UPSа тоже замерен и равен 80%. От времени работы можно будет вычислить отдаваемую емкость.

Вот тестовая установка:

После долива воды, но до проведения восстановительных циклов, я зарядил батарейку №1 штатным способом от UPS и разрядил на лампочку.

Лампочка горела 8 минут, а батарея разрядилась до 9,5в (измерено под нагрузкой). Потом бесперебойник отключился. Возьмем эти 8 минут за точку отсчета (до процедур восстановления).

Батарею №2 я до восстановления так мучить не стал. Она еще годная, а разрядом до 9,5в ее можно убить.

После проведения восстановления, я испытал батарею №1 на том-же стенде с лампочкой и…
она продержалась 16 минут.
То есть в 2 раза дольше, чем до. И это при среднем токе 6,5А.
Конечно отгнившие пластины уже ничем не спасти, но динамика мне понравилась.
Даже эту дохлую батарейку можно использовать для питания какого-нибудь роутера или свича где-нибудь на чердаке / подвале и она продержит минут 30-40.
Отданная емкость до 0,87 Ач, после 1,73 Ач

Батарея №2 после восстановления продержалась на стенде с лампочкой 37 минут.

При этом я ее разряжал не до 9,5 а до 10,5 вольт. Она кальциевая и ее нельзя разряжать до 9,5.
Отданная емкость при этом 4 Ач при среднем токе 6,5 А.

Сравним это с табличкой из даташита вверху. Даташит конечно на другую батарею, но это не сильно важно.

В таблице нет значения 6,5А, но есть соседние колонки для напряжения 1,75в на элемент.
Я приблизительно посчитал и получилось 50минут продержала бы новая батарея ток 6,5А по даташиту.

Это значит что батарейка №2 отдает примерно 74% емкости относительно новой. Я считаю неплохо после 4х с лишним лет работы и пережитой аварии.

Эта батарейка еще послужит.

Вобще, я конечно не рекомендую использовать восстановленные батареи для важных задач.
Но для второстепенных, для питания маломощного и не критичного оборудования их можно использовать.

Еще я планирую использовать установку для прогона тестового разряда / заряда используемых батарей примерно раз в год. Буду оценивать их емкость и пригодность чтобы не получить аварию с разрушением, коротким замыканием батареи и выгоранием бесперебойника.

Всем спасибо за внимание, надеюсь кому нибудь пригодится.

Если кто хочет пожертвовать батарейку для опытов в Барнауле, прошу в личку.

Восстановление кислотных аккумуляторов переменным током

   Напряжение электросети переменного тока представляет собой осциллограмму в виде синусоиды с положительными и отрицательными полупериодами.

   При зарядке аккумуляторов используется положительная часть синусоиды в однополупериодных и двухполупериодных выпрямителях постоянного тока.

   Ускорить процесс восстановления пластин аккумулятора без ухудшения состояния возможно, если использовать дополнительно отрицательный полупериод тока небольшой мощности.

   Ввиду низкой скорости химического процесса в электролите не все электроны достигают кристаллов сульфата свинца за отведенное время в десять миллисекунд, к тому же исходя из формы синусоиды напряжение в начале равно нулю, а затем растет и достигает максимума через пять миллисекунд, в последующие 5 мс оно падает и переходит через нуль в отрицательный полупериод синусоиды. Электроны средней части синусоиды обладают наибольшим энергетическим потенциалом и в состоянии расплавить кристалл сульфата свинца с переводом его в аморфное состояние. Электроны остальной части синусоиды, имея недостаточную энергию, не достигают поверхности пластин аккумулятора, или неэффективно воздействуют на их восстановление. Накапливаясь в молекулярных соединениях на поверхности пластин, они’ препятствуют восстановлению, переводя химический процесс в электролиз воды.

   Отрицательный полупериод синусоиды «отводит» электроны от поверхности пластин на исходные позиции с суммарной энергией, неиспользованной при первоначальной попытке расплавления кристалла сульфата свинца и энергии возврата. Идет раскачивание энергетической мощности с ее ростом, что в конечном результате позволяет расплавить нерастворимые кристаллы.

   Значение амплитуды напряжения отрицательного полупериода не превышает 1 /10… 1 /20 от тока эаря-да и является достаточной для возврата электронов перед следующим циклом подачи положительного импульса, направленного на расплавление кристалла сульфата свинца. При таком токе отсутствует вероятность переполюсовки пластин аккумулятора при отрицательной полярности.

   В практике используется несколько технологий восстановления, в зависимости от технического состояния аккумуляторов и условий предшествующей эксплуатации. Техническое состояние можно определить с помощью диагностического прибора или простой нагрузочной вилкой, при высоком внутреннем сопротивлении напряжение под нагрузкой заметно ниже,’ чем без нее — это означает, что поверхность пластин и внутренняя губчатая структура покрыты кристаллами сульфата свинца, который препятствует току разряда.

Характеристика устройства Напряжение электросети, В220
Напряжение аккумуляторов, В12
Емкость аккумуляторов, А*ч2…90
Вторичное напряжение, В2*18
Мощность трансформатора, Вт120
Зарядный ток, А0…5
Импульс тока, Адо 50
Мощность импульса, Втдо 1000
Разрядный ток, А0,25
Время заряда при восстановлении, мс1…5
Время разряда, мс10
Время восстановления, ч5…7


   Ранее используемые технологии восстановления имеют положительные и отрицательные качества: длительное время восстановления, большое энергопотребление, работа с кислотой, большие выделения газа, в состав которого входит взрывчатая смесь водорода с кислородом, необходимость мощной принудительной вентиляции и средств защиты при переливании кислоты при восстановительных работах. Положительным является конечный результат.

   Технология восстановления atf-кумуляторов длительным зарядом малым током была разработана в прошлом веке и применялась при незначительной сульфатации электродов, заряд проводился до начала газообразования, ток снижался ступенчато с небольшими перерывами. Такой метод и сейчас используется для восстановления пластин мощных промышленных аккумуляторов на низкое напряжение и ток до десятков тысяч ампер. Время восстановления составляет не менее пятнадцати суток.

   Второй метод представляет собой восстановление пластин в дистиллированной воде, он также длителен по времени и связан с заменой кислоты на воду с последующим зарядом, как в первом варианте. По окончании восстановления плотность выравнивается добавкой электролита.

   Возможно восстановление пластин кратковременной подачей большого зарядного тока в течении 1…3 ч. Недостаток такого метода состоит в резком сокращении срока эксплуатации аккумулятора, чрезмерном нагреве пластин и их коробление, повышенном саморазряде, обильном газовыделении кислорода и водорода.

   Технология восстановления свинцовых аккумуляторов переменным током позволяет в кратчайшее время снизить внутреннее сопротивление до заводского значения, при незначительном нагреве электролита.

   Положительный полупериод тока используется полностью при зарядке аккумуляторов с незначительной рабочей сульфатацией, когда мощности зарядного импульса тока достаточно для восстановления пластин.

   При восстановлении аккумуляторов с длительным послегарантийным сроком необходимо использовать оба полупериода тока в соизмеримых величинах: при токе заряда в 0,05С (С — емкость), ток разряда рекомендуется в пределах 1/10… 1/20 оттока заряда. Интервал времени тока заряда не должен превышать 5 мс, то есть восстановление должно идти на максимально высоком уровне напряжения положительной синусоиды, при которой энергии импульса достаточно для перевода сульфата свинца в аморфное состояние. Освободившийся кислотный остаток SO4 повышает плотность электролита до тех пор, пока все кристаллы сульфата свинца не будут восстановлены и повышение плотности закончится, при этом из-за возникшего электролиза напряжение на аккумуляторе возрастет. При зарядно-восстановитель-ных работах необходимо использовать максимальную амплитуду тока при минимальном времени его действия. Крутой передний фронт импульса тока заряда свободно расплавляет кристаллы сульфата, когда другие методы не дают положительных результатов. Время между зарядом и разрядом дополнительно используется на охлаждение пластин и рекомбинацию электронов в электролите. Плавное снижение тока во второй половине синусоиды создает условия для торможения электронов в конце зарядного времени с дальнейшим реверсом при, переходе тока в отрицательный полупериод синусоиды через нуль.

   Для создания условий восстановления применена тиристорно-диодная схема установки и регулирования тока синхронизированного с частотой электросети. Тиристор во время переключения позволяет создать крутой передний фронт тока и меньше подвержен нагреву во время работы, чем транзисторный вариант. Синхронизация импульса зарядного тока с электросетью снижает уровень помех, создаваемых устройством.

Рис. 1 

Момент повышения напряжения на аккумуляторе контролируется введением в схему отрицательной обратной связи по напряжению, с аккумулятора на ждущий мультивибратор на аналоговом таймере DA1 (рис. 1).

   Также в схему введен температурный датчик для защиты от перегрева силовых компонентов. Регулятор тока заряда позволяет установить начальный ток восстановления, исходя из значения емкости аккумулятора.

   Контроль среднего тока заряда ведется по гальваническому прибору — амперметру с линейной шкалой и внутренним шунтом. В показаниях амперметра токи алгебраически суммируются, поэтому показания среднего зарядного тока с учетом одновременной подачи с положительного тока отрицательного полупериода будут занижены.

   Не следует продолжительное время подавать на аккумулятор только отрицательный полу пери од тока — это приведет к разряду аккумулятора с переполюсовкой пластин.

   В заряженном аккумуляторе всегда идет саморазряд из-за разной плотности верхнего и нижнего уровня электролита в банке и других факторов, нахождение в буферном режиме подзарядки поддерживает аккумулятор в рабочем состоянии.

   Схема восстановления аккумуляторов переменным током (рис. 1) содержит небольшое количество радиодеталей.

   В состав схемы входит ждущий мультивибратор — формирователь синхронизированных с электросетью импульсов на аналоговом таймере DA1 типа КР1006ВИ1, усилитель амплитуды импульса на биполярном транзисторе обратной проводимости VT1, датчик температуры и усилитель напряжения отрицательной обратной связи VT2, узел питания и тиристорный регулятор зарядного тока. Напряжение синхронизации снимается с двухполупе-риодного выпрямителя на диодах VD3, VD4 и подается через делитель напряжения R13, R14 на вход 2 нижнего компаратора микросхемы DA1.

   Частота импульсов ждущего мультивибратора зависит от номиналов резисторов R1, R2 и конденсатора С1.

   В исходном состоянии на выходе 3 DA1 имеется высокий уровень напряжения при отсутствии на входе 2 DA1 напряжения выше1/3Uп, после его появления микросхема срабатывает с порогом, установленным резистором R14, на выходе появляется импульс с периодом 10 мс и длительностью, зависящей от положения регулятора R2, — времени заряда конденсатора С1. Резистор R1 определяет минимальную длительность выходных импульсов.

   Вывод 5 микросхемы имеет прямой доступ к точке 2/3Un внутреннего делителя напряжения. По мере роста напряжения на аккумуляторе в конце заряда открывается транзистор VT2 цепи отрицательной обратной связи и снижает напряжение на выводе 5 DA1, создается модификация схемы и длительность импульса уменьшается, время нахождения тиристора в открытом состоянии снижается. Импульс с выхода 3 таймера через резистор R5 поступает на вход усилителя на.транзис-торе VT1. Усиленный транзистором VT1 импульс через оптопару U1 подает на управляющий электрод тиристора VS1 отпирающее напряжение, синхронизированное с сетью, тиристор открывается и подает в цепь аккумулятора импульс двухпо^-лупериодного зарядногатока с длительностью, зависящей от положения регулятора тока R2. Резисторы R9, R10 защищают оптопару от перегрузок.

   Температура силовых элементов контролируется с помощью тер-морезистора R11, установленного в делителе напряжения цепи отрицательной обратной связи.

   Повышение температуры вызывает снижение сопротивления терморезистора и шунтирование транзистором VT2 вывода 5 DA1, длительность импульса сокращается — ток снижается.

   Питание таймера и RC-цепи в схеме стабилизировано стабилитроном VD1.

   Электронная схема питается от вторичной обмотки силового трансформатора через диоды VD2…VD4, пульсации сглаживаются конденсатором СЗ. Диод VD2 разделяет пульсирующее напряжение выпрямителя на диодах VD3, VD4 от напряжения питания таймера и усилителя на транзисторе VT1.

   Тиристор питается двухполупе-риодным пульсирующим напряжением и исполняет роль ключа с регулируемым временем включения положительных импульсов тока, отрицательный импульс подается в аккумулятор с однополупериодного выпрямителя на диоде VD5.

   Радиодетали в схеме установлены общего применения: микросхема таймера серии 555, 7555. Резисторы МЛТ 0,12, R15 — мощностью 5 Вт. Переменные резисторы типа СП. Трансформатор можно использовать типа ТПП 2*18 В/5 А. Диоды малогабаритные на ток до 5 А. Тиристор при емкости аккумулятора до 50 А*ч подойдет типа КУ202Б…Н с радиатором.

   Регулировку схемы устройства начинают с проверки напряжения +18 В, небольшие расхождения не влияют на работу прибора.

   Временно установив параллельно конденсатору С1 емкость в 0,1 мкФ, по вспышкам светодиода уточняют работоспособность таймера.

   В цепь катода тиристора для контроля его работы включают лампочку на напряжение 12 В и мощность 50…60 Вт. Мигание лампочки подтверждает исправность тиристора и его работу в допустимом тепловом режиме. Вращением вала установочного резистора R14 уста-навливают порог срабатывания микросхемы. После подключения в зарядную цепь аккумулятора необходимо выставить зарядный ток резистором R2 при среднем положении подстроечного резистора R12. При нагреве терморезистора R11 ток заряда должен уменьшится.

Рис. 2 

Элементы схемы, кроме выключателя, регулятора тока заряда, амперметра и предохранителя устанавливаются на печатной плате (рис. 2), остальное крепится в корпусе зарядного устройства.

   Технология восстановления аккумуляторов переменным током была разработана в 1999 г. и выполнена в изделии небольшой партией для патентного эксперимента.

   Литература

  1. И.П. Шелестов «Радиолюбителям — полезные схемы». Солон-Пресс. Москва. 2003 г.
  2. В. Коновалов. «Зарядно-восста- • новительное устройство для Ni-Cd аккумуляторов». — «Радио», №3/2006, стр. 53.
  3. В. Коновалов. «Измеритель Rbh АБ». — «Радиомир», №8/2004, стр. 14.
  4. В. Коновалов., А. Разгильдеев. «Восстановление аккумуляторов». -«Радиомир», №3/2005, стр. 7.
  5. В. Коновалов. «Пульсирующее зарядно — восстановительное устройство». — «Радиолюбитель», №5/2007, стр. 30.

   Автор: Владимир Коновалов г. Иркутск-43, а/я 380

Восстановление свинцовых аккумуляторов « схемопедия


Проблемой продления работоспособности свинцовых аккумуляторов авторы статьи занимались не один десяток лет – разработаны технологии восстановления свинцовых аккумуляторов, проведены сотни лабораторных работ на аккумуляторах ёмкостью от 4 до 2200 А/час и напряжением от 1,5 до 110 вольт. Благодаря сотрудничеству лаборатории и организаций: Российской Железной Дороги, Речфлотом, Автотрансом, Аккумуляторными Компаниями, Минатомом и другими фирмами – разработаны ряд зарядно – восстановительных устройств, которые прошли апробирование в единичных экземплярах, даны рекомендации по эксплуатации аккумуляторов, восстановления их технических характеристик, снижения взрывоопасных выбросов водорода и кислорода, улучшение экологической обстановки и уменьшение расходов на зарядно- восстановительные работы.

Аккумуляторы теряют свои свойства не только в промышленных установках, но и в современном автотранспорте после двух-трёх лет эксплуатации.

Причины снижения качества – отсутствие профилактических работ по восстановлению электродов пластин аккумулятора.

Аккумуляторы в автомобилях используются в смешанном режиме эксплуатации: при заводке двигателя потребляется значительный стартовый ток, в поездке аккумулятор заряжается в буферном режиме небольшим током от генератора.

При неисправной автоматики автомобиля ток зарядки может быть недостаточным или привести к перезаряду – при повышенных значениях.

Кристаллизация пластин, повышенное напряжение заряда, преждевременный электролиз с обильным выделением сероводорода и недостаточная емкость в конце заряда сопровождают работу такого аккумулятора.

Признаки сульфатации пластин аккумулятора:

– Уменьшение ёмкости аккумулятора;

– Повышенное напряжение на электродах;

– Кипение и газообразование;

– Нагрев и коробление пластин.

Восстановить нормальную работу аккумулятора непосредственно от автомобильного генератора невыполнимо ввиду незначительного превышения напряжения генератора над аккумулятором и постоянной составляющей тока заряда – для этого используются зарядные устройства.

Ток разряда аккумулятора в течении 10-ти часов всегда равен ёмкости аккумулятора. Если напряжение при разряде упало до 1,92 вольта на элемент, раньше чем за десять часов, то и ёмкость во столько меньше.

В некоторых автомобилях используется по два аккумулятора общим напряжением 24 вольта. Разные токи разряда, из-за того, что на первый аккумулятор подключена вся нагрузка с напряжением 12 вольт (телевизор, радио, магнитофон …), которая питается от аккумулятора на стоянке и в пути, а второй нагружается только во время пуска стартера и разогрева свечи в дизельном двигателе. Регулятор напряжения не во всех автомобилях автоматически отслеживает напряжение заряда аккумулятора с разницей в зимнее и летнее время, что приводит к недозаряду или перезаряду аккумулятора.

Необходимо восстанавливать аккумуляторы отдельным зарядным устройством с возможностью регулирования тока заряда и разряда на каждом аккумуляторе.

Такая потребность натолкнула на создание зарядно- разрядного устройства на два канала с раздельной регулировкой тока заряда и тока разряда, это очень удобно и позволяет подобрать оптимальные режимы восстановления пластин аккумулятора исходя из их технического состояния.

Плотность электролита должна после восстановления аккумулятора, соответствовать паспортной для данного района эксплуатации, на севере плотность выше чем в тёплых районах – летом и зимой.

Не следует плотность подгонять доливкой электролита.

Восстановление ёмкости переполюсовками. При абсорбции органических поверхностно – активных веществ на отрицательных пластинах является способ периодической переполюсовки аккумулятора. Приложение высокого потенциала к отрицательной пластине приводит к сгоранию поверхностно-активных веществ, вызывающих сульфатацию пластин.

Использование циклического режима восстановления приводит к значительному снижению выхода газов водорода и кислорода из-за их полного использования в химической реакции, ускоренно восстанавливается внутреннее сопротивление и ёмкость до рабочего состояния, отсутствует перегрев корпуса и коробление пластин.

Восстановление аккумулятора импульсным током. Импульсные токи по форме, амплитуде и времени значительно отличаются от синусоидального.

Амплитуда импульса такого тока восстановления, как правило, превышает средний ток заряда в 5-10 раз. Повредить пластины аккумулятора такой ток не может, а вот расплавить застарелые кристаллы сульфата свинца в состоянии, и за короткое время. При средней величине зарядного тока в пять ампер импульс может достигать амплитуды в 50 ампер, достичь такой амплитуды тока возможно при значительной величине напряжения заряда в 24-26 вольт.

Ввиду короткого по времени импульса в несколько микросекунд нагрева аккумулятора и кипения практически не наблюдается, восстановление можно производить в помещении при отсутствии принудительной вытяжки.

Мощность зарядного тока на аккумуляторе не превышает мощности простого зарядного на диодном мосте, а мощность единичного импульса может достигать 1200ватт, что достаточно для перевода сульфата свинца в аморфный свинец.

Между двумя импульсами зарядного тока всегда присутствует промежуток времени без тока, достаточный для восстановления электронного равновесия в электролите.

Схему, для ускорения процесса восстановления, следует дополнить цепью разрядного тока небольшой величины.

Зарядно-восстановительное устройство, выполненное по схеме (Рис.1). Схема и трансформатор помещаются в стандартный корпус блока питания компьютера.

Характеристики устройства:

Напряжение сети 220 В

Вторичное напряжение 16-18 В

Мощность трансформатора 100 Ватт

Время импульса заряда 2-5 мс

Время разряда 1-3 мс

Время восстановления 5-12 часов

Ток заряда 1/20 С.

С-ёмкость в А/час.

Ток разряда 0,05-0,2А

Ток разряда при зарядке ассиметричным током должен составлять не более 1/10 тока заряда.

Новые технологии зарядки и восстановления аккумуляторов, позволяют снизить мощность на регенерацию пластин, хотя зарядка аккумуляторов в современных автомобилях не претерпела существенных изменений – за более вековой период, что как и раньше приводит, практически вечные аккумуляторы, к преждевременной кристаллизации, повышению внутреннего сопротивления и ухудшению пусковых характеристик.

Задающий генератор в схеме реализован на двух транзисторах разной проводимости VT1 и VT2. Аналог двухбазового диода включен в цепь моста – слева резисторы R1R2R3R4 справа R5R6.

Питание генератора выполнено от параметрического стабилизатора на напряжение стабилизации 16 вольт на элементах VD1VD2R9.

Генератор на транзисторах по сравнению с классическим генераторам на двухбазовом диоде легче модифицировать. В данном варианте имеются внешние цепи по регулировке тока – R1 с ограничением резистором R3. Цепь поддержания температурного режима схемы выполнена с помощью терморезистора – R2.

Для подачи тока обеих полярностей в аккумулятор не требуется установка двух идентичных генераторов, положительный импульс восстановления формируется тиристором VS1.

Импульс управления с эмиттера транзистора VT2 через ограничительный резистор R7 поступает на внутренний светодиод оптопары U1. Внутренний транзистор оптопары открывает ток через ограничительный резистор R8 с анода тиристора VS1 на управляющий электрод, при отрицательной полуволне синусоиды напряжения вторичной обмотки трансформатора Т1 на катоде VS1.Ток открытого тиристора VS1 поступает на зарядку аккумулятора GB1.

Время включения зависит от номиналов резисторов R1,R2,R3 и конденсатора С1.

При положительной полуволне на трансформаторе Т1 открывается тиристор VS2 и в аккумулятор поступает разрядный ток, синхронно с зарядным но меньшим по величине. Поскольку разрядный ток не должен быть выше 1/10 зарядного- установлен ограничитель разрядного тока, резистор R11.

Цепь R13 VD3 создаёт, для запуска, смещение на минусовой шине генератора на транзисторах VT1 VT2, при закрытых в начальный момент тиристорах VS1VS2.

Ширина импульса генератора должна перекрывать ширину полного периода синусоиды вторичной обмотки – более 10 мсек.

Регулировка зарядно-разрядного тока выполняется резистором R1.

Терморезистор R2 снижает зарядный ток при перегреве тиристоров.

Элементы R12 HL1 РА1 индицируют верность подключения аккумулятора к зарядно- восстановительному устройству и суммарный ток восстановления.

В схеме используются радиодетали, характеристика и возможная замена которых рекомендована в таблице 1.

№ по схеме Наименование Тип по схеме Возможная замена Примечание
R1 Резистор СП-3 СП-10, СПО Переменный
R2 Резистор ММТ-1 ММТ-4  
R3-R12 Резистор С2-29 С2-10 0,125 Ватт
C1 Конденсатор КМ К22-5 100В
C2 Конденсатор КМ К73 100В
C3 Конденсатор К73 МБМ 100В
VT1 Транзистор – PNP КТ361 МП41-42Б  
VT2 Транзистор – NPN КТ815Б КТ972  
VD1-VD2 Стабилитроны Д814Г Д814Д  
U1 Оптопара LTV817 816  
T1 Трансформатор ТН-1 24В 100ватт ТПП, ТС 18-24 В 60-100ватт  
VS1 Тиристор Т122-25 КУ202Б-Н С радиатором
VS2 Тиристор ВТ139 КУ201Б-Г Новое крепление
PU1 Амперметр М4100 5Ампер 10 Ампер С шунтом
HL1 Светодиод АЛ307Б АЛ307Г Любой цвет
R11 Резистор ПЭВ-10 ПЭВ-5 5ватт
SA1 Тумблер      

Наладку схемы начинают с проверки монтажа. Вместо аккумулятора GB1 на гнёзда выхода подключается лампочка 12 вольт 20-50 свечей, регулятором тока R1 проверяется изменение яркости от минимального до максимального уровня. Разрядный ток можно проверить, подключив амперметр в разрыв анодной цепи тиристора VS2.

Тиристор VS1 и трансформатор Т1 устанавливаются вне платы.

Регулятор тока – R1, амперметр – PU1, светодиод – HL1 и выключатель SA1 крепятся на передней панели.

Терморезистор R2 крепится на радиаторе тиристора VS1 и отслеживает его перегрев.

Использованная литература:

1. В.Сорокоумов. Импульсное зарядное устройство. Радио№8, 2004г С.46.

2. И.П.Шелестов. Радиолюбителям полезные схемы. Книга 5.С.108. Солон-Пресс. 2003г.

3. Б.Соколов. Усовершенствование электронного балласта. Радио №6, 2006г С27.

4. А.Петров. Импульсный блок питания. Радиомир. №7,2002г с.12.

5. В. Коновалов. «Автомобили и аккумуляторы». Методическое пособие Центра ДТТ. г.Иркутск. 2009г. С70.

6. М.Дорофеев. Снижение уровня помех от импульсных источников питания. Радио №9.2006г.С38-40.

7. В.Коновалов. Зарядное устройство на импульсном блоке питания. Радиолюбитель №10,2009г С.36-39.

8. В.Коновалов. М.Мальков. Зарядное устройство на тиристорном инверторе. Радиолюбитель №12, 2009г С.46-48.

Скачать печатную плату в формате Sprint-Layout

Авторы: Владимир Коновалов, Алексей Разгильдеев, Александр Вантеев – творческая лаборатория «Автоматика и связь»

Восстановление кислотных аккумуляторов переменным током

 

Описание способа восстановления кислотных аккумуляторов с помощью зарядки переменным током, схема устройства для восстановления кислотных аккумуляторов переменным током.


Напряжение электросети переменного тока представляет собой осциллограмму в виде синусоиды с положительными и отрицательными полупериодами.

При зарядке аккумуляторов используется положительная часть синусоиды в однополупериодных и двухполупериодных выпрямителях постоянного тока.

Ускорить процесс восстановления пластин аккумулятора без ухудшения состояния возможно, если использовать дополнительно отрицательный полупериод тока небольшой мощности.

Ввиду низкой скорости химического процесса в электролите не все электроны достигают кристаллов сульфата свинца за отведенное время в десять миллисекунд, к тому же исходя из формы синусоиды напряжение в начале равно нулю, а затем растет и достигает максимума через пять миллисекунд, в последующие 5 мс оно падает и переходит через нуль в отрицательный полупериод синусоиды. Электроны средней части синусоиды обладают наибольшим энергетическим потенциалом и в состоянии расплавить кристалл сульфата свинца с переводом его в аморфное состояние. Электроны остальной части синусоиды, имея недостаточную энергию, не достигают поверхности пластин аккумулятора, или неэффективно воздействуют на их восстановление. Накапливаясь в молекулярных соединениях на поверхности пластин, они’ препятствуют восстановлению, переводя химический процесс в электролиз воды.

Отрицательный полупериод синусоиды «отводит» электроны от поверхности пластин на исходные позиции с суммарной энергией, неиспользованной при первоначальной попытке расплавления кристалла сульфата свинца и энергии возврата. Идет раскачивание энергетической мощности с ее ростом, что в конечном результате позволяет расплавить нерастворимые кристаллы.

Значение амплитуды напряжения отрицательного полупериода не превышает 1 /10… 1 /20 от тока заряда и является достаточной для возврата электронов перед следующим циклом подачи положительного импульса, направленного на расплавление кристалла сульфата свинца. При таком токе отсутствует вероятность переполюсовки пластин аккумулятора при отрицательной полярности.

В практике используется несколько технологий восстановления, в зависимости от технического состояния аккумуляторов и условий предшествующей эксплуатации. Техническое состояние можно определить с помощью диагностического прибора или простой нагрузочной вилкой, при высоком внутреннем сопротивлении напряжение под нагрузкой заметно ниже,’ чем без нее — это означает, что поверхность пластин и внутренняя губчатая структура покрыты кристаллами сульфата свинца, который препятствует току разряда.

Характеристика устройства Напряжение электросети, В

220

Напряжение аккумуляторов, В

12

Емкость аккумуляторов, А*ч

2…90

Вторичное напряжение, В

2*18

Мощность трансформатора, Вт

120

Зарядный ток, А

0…5

Импульс тока, А

до 50

Мощность импульса, Вт

до 1000

Разрядный ток, А

0,25

Время заряда при восстановлении, мс

1…5

Время разряда, мс

10

Время восстановления, ч

5…7

Ранее используемые технологии восстановления имеют положительные и отрицательные качества: длительное время восстановления, большое энергопотребление, работа с кислотой, большие выделения газа, в состав которого входит взрывчатая смесь водорода с кислородом, необходимость мощной принудительной вентиляции и средств защиты при переливании кислоты при восстановительных работах. Положительным является конечный результат.

Технология восстановления atf-кумуляторов длительным зарядом малым током была разработана в прошлом веке и применялась при незначительной сульфатации электродов, заряд проводился до начала газообразования, ток снижался ступенчато с небольшими перерывами. Такой метод и сейчас используется для восстановления пластин мощных промышленных аккумуляторов на низкое напряжение и ток до десятков тысяч ампер. Время восстановления составляет не менее пятнадцати суток.

Второй метод представляет собой восстановление пластин в дистиллированной воде, он также длителен по времени и связан с заменой кислоты на воду с последующим зарядом, как в первом варианте. По окончании восстановления плотность выравнивается добавкой электролита.

Возможно восстановление пластин кратковременной подачей большого зарядного тока в течении 1…3 ч. Недостаток такого метода состоит в резком сокращении срока эксплуатации аккумулятора, чрезмерном нагреве пластин и их коробление, повышенном саморазряде, обильном газовыделении кислорода и водорода.

Технология восстановления свинцовых аккумуляторов переменным током позволяет в кратчайшее время снизить внутреннее сопротивление до заводского значения, при незначительном нагреве электролита.

Положительный полупериод тока используется полностью при зарядке аккумуляторов с незначительной рабочей сульфатацией, когда мощности зарядного импульса тока достаточно для восстановления пластин.

При восстановлении аккумуляторов с длительным послегарантийным сроком необходимо использовать оба полупериода тока в соизмеримых величинах: при токе заряда в 0,05С (С — емкость), ток разряда рекомендуется в пределах 1/10… 1/20 оттока заряда. Интервал времени тока заряда не должен превышать 5 мс, то есть восстановление должно идти на максимально высоком уровне напряжения положительной синусоиды, при которой энергии импульса достаточно для перевода сульфата свинца в аморфное состояние. Освободившийся кислотный остаток SO4 повышает плотность электролита до тех пор, пока все кристаллы сульфата свинца не будут восстановлены и повышение плотности закончится, при этом из-за возникшего электролиза напряжение на аккумуляторе возрастет.

При зарядно-восстановительных работах необходимо использовать максимальную амплитуду тока при минимальном времени его действия. Крутой передний фронт импульса тока заряда свободно расплавляет кристаллы сульфата, когда другие методы не дают положительных результатов. Время между зарядом и разрядом дополнительно используется на охлаждение пластин и рекомбинацию электронов в электролите. Плавное снижение тока во второй половине синусоиды создает условия для торможения электронов в конце зарядного времени с дальнейшим реверсом при, переходе тока в отрицательный полупериод синусоиды через нуль.

Для создания условий восстановления применена тиристорно-диодная схема установки и регулирования тока синхронизированного с частотой электросети. Тиристор во время переключения позволяет создать крутой передний фронт тока и меньше подвержен нагреву во время работы, чем транзисторный вариант. Синхронизация импульса зарядного тока с электросетью снижает уровень помех, создаваемых устройством.

Рис. 1. Нажмите на рисунок для просмотра.

Момент повышения напряжения на аккумуляторе контролируется введением в схему отрицательной обратной связи по напряжению, с аккумулятора на ждущий мультивибратор на аналоговом таймере DA1 (рис. 1).

Также в схему введен температурный датчик для защиты от перегрева силовых компонентов. Регулятор тока заряда позволяет установить начальный ток восстановления, исходя из значения емкости аккумулятора.

Контроль среднего тока заряда ведется по гальваническому прибору — амперметру с линейной шкалой и внутренним шунтом. В показаниях амперметра токи алгебраически суммируются, поэтому показания среднего зарядного тока с учетом одновременной подачи с положительного тока отрицательного полупериода будут занижены.

Не следует продолжительное время подавать на аккумулятор только отрицательный полу период тока — это приведет к разряду аккумулятора с переполюсовкой пластин.

В заряженном аккумуляторе всегда идет саморазряд из-за разной плотности верхнего и нижнего уровня электролита в банке и других факторов, нахождение в буферном режиме подзарядки поддерживает аккумулятор в рабочем состоянии.

Схема восстановления аккумуляторов переменным током (рис. 1) содержит небольшое количество радиодеталей.

В состав схемы входит ждущий мультивибратор — формирователь синхронизированных с электросетью импульсов на аналоговом таймере DA1 типа КР1006ВИ1, усилитель амплитуды импульса на биполярном транзисторе обратной проводимости VT1, датчик температуры и усилитель напряжения отрицательной обратной связи VT2, узел питания и тиристорный регулятор зарядного тока. Напряжение синхронизации снимается с двухполупериодного выпрямителя на диодах VD3, VD4 и подается через делитель напряжения R13, R14 на вход 2 нижнего компаратора микросхемы DA1.

Частота импульсов ждущего мультивибратора зависит от номиналов резисторов R1, R2 и конденсатора С1.

В исходном состоянии на выходе 3 DA1 имеется высокий уровень напряжения при отсутствии на входе 2 DA1 напряжения выше1/3Uп, после его появления микросхема срабатывает с порогом, установленным резистором R14, на выходе появляется импульс с периодом 10 мс и длительностью, зависящей от положения регулятора R2, — времени заряда конденсатора С1. Резистор R1 определяет минимальную длительность выходных импульсов.

Вывод 5 микросхемы имеет прямой доступ к точке 2/3Un внутреннего делителя напряжения. По мере роста напряжения на аккумуляторе в конце заряда открывается транзистор VT2 цепи отрицательной обратной связи и снижает напряжение на выводе 5 DA1, создается модификация схемы и длительность импульса уменьшается, время нахождения тиристора в открытом состоянии снижается. Импульс с выхода 3 таймера через резистор R5 поступает на вход усилителя на транзисторе VT1. Усиленный транзистором VT1 импульс через оптопару U1 подает на управляющий электрод тиристора VS1 отпирающее напряжение, синхронизированное с сетью, тиристор открывается и подает в цепь аккумулятора импульс двухполупериодного зарядного тока с длительностью, зависящей от положения регулятора тока R2. Резисторы R9, R10 защищают оптопару от перегрузок.

Температура силовых элементов контролируется с помощью терморезистора R11, установленного в делителе напряжения цепи отрицательной обратной связи.

Повышение температуры вызывает снижение сопротивления терморезистора и шунтирование транзистором VT2 вывода 5 DA1, длительность импульса сокращается — ток снижается.

Питание таймера и RC-цепи в схеме стабилизировано стабилитроном VD1.

Электронная схема питается от вторичной обмотки силового трансформатора через диоды VD2…VD4, пульсации сглаживаются конденсатором СЗ. Диод VD2 разделяет пульсирующее напряжение выпрямителя на диодах VD3, VD4 от напряжения питания таймера и усилителя на транзисторе VT1.

Тиристор питается двухполупериодным пульсирующим напряжением и исполняет роль ключа с регулируемым временем включения положительных импульсов тока, отрицательный импульс подается в аккумулятор с однополупериодного выпрямителя на диоде VD5.

Радиодетали в схеме установлены общего применения: микросхема таймера серии 555, 7555. Резисторы МЛТ 0,12, R15 — мощностью 5 Вт. Переменные резисторы типа СП. Трансформатор можно использовать типа ТПП 2*18 В/5 А. Диоды малогабаритные на ток до 5 А. Тиристор при емкости аккумулятора до 50 А*ч подойдет типа КУ202Б…Н с радиатором.

Регулировку схемы устройства начинают с проверки напряжения +18 В, небольшие расхождения не влияют на работу прибора.

Временно установив параллельно конденсатору С1 емкость в 0,1 мкФ, по вспышкам светодиода уточняют работоспособность таймера.

В цепь катода тиристора для контроля его работы включают лампочку на напряжение 12 В и мощность 50…60 Вт. Мигание лампочки подтверждает исправность тиристора и его работу в допустимом тепловом режиме. Вращением вала установочного резистора R14 устанавливают порог срабатывания микросхемы. После подключения в зарядную цепь аккумулятора необходимо выставить зарядный ток резистором R2 при среднем положении подстроечного резистора R12. При нагреве терморезистора R11 ток заряда должен уменьшится.

Рис. 2. Нажмите на рисунок для просмотра.

Элементы схемы, кроме выключателя, регулятора тока заряда, амперметра и предохранителя устанавливаются на печатной плате (рис. 2), остальное крепится в корпусе зарядного устройства.

Технология восстановления аккумуляторов переменным током была разработана в 1999 г. и выполнена в изделии небольшой партией для патентного эксперимента.

Читать далее — Схема зарядного устройства для малогабаритных аккумуляторов

Популярные схемы зарядных устройств:

Схема тиристорного зарядного устройства

Десульфатирующее зарядное устройство

Простое зарядное устройство

Схема автомата включения-выключения зарядного устройства


Восстановление аккумуляторов (АКБ) для складской техники -Блог

Тягловые аккумуляторные батареи, как и другие комплектующие, имеют ограниченный срок эксплуатации.

Даже если соблюдать все правила техники безопасности, указанные разработчиком, пользоваться одним аккумулятором не удастся дольше восьми лет. За это время устройство способно пройти 1600 циклов зарядки-разрядки. С каждым разом АКБ заряжается все хуже, а разряжается быстрее.

Техника устаревает и требует замены. Однако не всегда нужно тратить деньги на покупку новой батареи, ведь есть методы ее восстановления.

Ошибки, из-за которых аккумулятор быстрее приходит в негодность

Скорость прихода устройства в негодность можно максимально уменьшить, если делать ряд просчетов, среди которых:

  • допускание разрядки АКБ до показателя ниже 20%;
  • длительное отсутствие зарядки техники, ее работа при низком заряде;
  • регулярное практикование неполной зарядки;
  • низкий уровень электролита;
  • использование несовместимого по техническим параметрам зарядного устройства;
  • подзаряживание при критически высокой температуре.

Если допускать несколько ошибок в совокупности, то это может привести к тому, что аккумулятор не прослужит и половины заявленного срока.

Так что лучше вести себя ответственнее и не пользоваться слабозаряженной батареей при выполнении сложных работ на складской технике.

Методики восстановления аккумуляторной батареи

Пользуетесь вы АКБ по всем правилам или нет, она все равно рано или поздно перестанет работать так, как полагается.

Современные ремонтные мастерские предлагают воспользоваться несколькими способами восстановления аккумуляторов. Они сводятся, в общем, к двум: механическому и электрическому. У каждого есть свои особенности и последовательность действий, которую необходимо выполнить.

При механическом восстановлении АКБ нужно предпринять следующее:

  • вскрыть банку аккумулятора;
  • изъять пластины из устройства;
  • очистить металлические элементы конструкции от сульфата;
  • заменить пластины, если в этом возникает потребность;
  • слить старый электролит и заменить его свежим раствором.

В некоторых ситуациях требуется не замена электролитной жидкости, а ее доливка, так как в ходе использования батареи уровень раствора уменьшается.

Механическое восстановление может быть применено как к полностью изношенным аккумуляторам, так и к устройствам, которые проработали на складской технике всего несколько лет и износились минимально. Такая методика не гарантирует полного восстановления работоспособности АКБ, но она станет работать значительно лучше.

Особенности электрического восстановления

Электрическое «приведение в жизнь» аккумуляторной батареи потребует использования специального устройства, которое называется регенерационной установкой. Она действует по следующему принципу: клеммы устройства подключают от одной из батареечных банок, далее подается переменный ток, электричество воздействует на пластины аккумулятора и способствует их очищению от застоявшегося сульфата.

Подобную процедуру следует провести для каждой батареи АКБ в той же последовательности. По итогу устройство начнет работать намного лучше и эффективнее.

Эффективность каждого из методов восстановления

Как уже было сказано, ни одна из методик не дает гарантии полноценного восстановления устаревшей изношенной батареи.

Многие компании, занимающиеся восстановительными работами, могут гарантировать, что устройство после этого будет работать на восемьдесят процентов от изначальной заводской мощности, а обновленная АКБ гарантированно прослужит в течение нескольких лет.

У каждой методики, механической и электрической, есть свои преимущества и недостатки. Механическое восстановление выглядит более надежным и наглядным, так как при нем устройство разбирается, пластины вынимаются, и мастер может детально оценить степень повреждений. 

Эффективность механического «реанимирования» зависит от мастеровитости ремонтника. Непрофессиональный халатный «специалист» может допустить образование запайек крышек, еще повредить и без того изношенные пластины. Также существует вероятность заправки некачественного электролита.

Поэтому важно доверять проверенным ремонтным компаниям, которые уже не один год работают на рынке и предоставляют гарантии в случае выхода из строя батареи раньше срока.

Сложность электрического восстановления АКБ заключается в том, что оно может быть применимо для одного аккумулятора, но абсолютно не подойти для другого. Тут уже на глаз не определить, какое устройство подлежит реанимированию электричеством, а какому уже ничто не поможет.

Нужно просто практиковать и надеяться на лучшее. Зато регенерация батареи электричеством исключает стороннее вмешательство в пластины в ходе разборки устройства, а значит, оно не будет дополнительно повреждено.

Следует помнить, что, когда говорим о восстановлении аккумуляторных батарей для складской техники, речь идет о качественном оборудовании российского или европейского производства. Если вы изначально установили на технику китайские батареи низкого качества, то не удивляйтесь тому, что с высокой долей вероятность они не подлежат повторному восстановлению и после выхода из строя могут быть окончательно отправлены на свалку. Старайтесь устанавливать качественные комплектующие.

Почему кислотные и гелевые тяговые АКБ приходят в негодность

Структура аккумуляторной батареи включает свинцовые пластины, и именно их повреждения являются основной причиной выхода из строя устройства.

В ходе эксплуатации складкой техники, постоянной разрядки и подзарядки ее аккумуляторов на пластинах образовываются окислительные повреждения, уровень электролита понижается. Это мешает нормальному протеканию химических реакций, что в свою очередь – делает технику неработоспособной.

По этой причине ремонтные мастерские своей задачей ставят:

  • устранение механических повреждений пластин;
  • восстановление уровня электролита за счет его долива;
  • слив старого непригодного к использованию электролитного раствора.

Зачастую сам пластиковый корпус батареи, ее металлический короб и перемычки не нуждаются в замене, так как не особо повреждаются и не влияют на работоспособность устройства. Именно по этой причине восстановление АКБ является экономной процедурой.

Приобретая новый аккумулятор, вы отдаете деньги за все его комплектующие, а при ремонте платите только за те услуги, которые были выполнены, а они включают лишь точечную замену составляющих (свинцовых пластин и электролита).

По итогу восстановление батареи на складской технике обойдется в три раза дешевле, чем ее замена (около шестидесяти процентов экономии).

Дополнительные возможности

Иногда простой замены электролита может быть недостаточно для продления жизни аккумуляторной батарее, и тут на выручку придет дополнительная присадка. Она позволяет повысить уровень энергоотдачи, снизить скорость окисления пластин, сделать химическую реакцию внутри АКБ полноценной и максимально эффективной.

Любая ремонтная мастерская после проведения работ должна представить отчет того, какие действия были произведены.

Также ведется протокол испытания АКБ, в котором указывается, на какой процент по итогу удалось восстановить устройство от его изначальной заводской мощности.

Какая складская техника подвергается восстановлению АКБ

В принципе, восстановить аккумуляторные батареи можно на любой технике, применяемой на складах. Это касается следующих устройств:

  • погрузчики;
  • тягачи;
  • штабелеры;
  • тележки;
  • ричтраки;
  • другая техника.

Перед тем, как проводить реанимационные работы, необходимо провести диагностику, чтобы оценить степень повреждения и понять, какой способ целесообразнее выбрать – электрический или механический.

Система может неполноценно работать лишь из-за одной нерабочей банки, хотя выгоднее будет проверить и заменить их все. Состояние пластин изначально проверяется специальными измерительными приборами.

Преимущества восстановления аккумуляторных батарей

Восстановление АКБ складской техники – очень выгодная процедура, которая дает следующие преимущества:

  • расходы на восстановление батарей существенно ниже, чем на их полную замену;
  • техника будет работать гораздо эффективнее, чем с изношенными комплектующими;
  • снижаются средства, потраченные на электроэнергию, так как изношенные батареи быстрее разряжаются;
  • аккумулятор прослужит еще несколько лет дополнительно;
  • предоставляется гарантия на проведение дополнительных работ, если устройство снова выйдет из строя;
  • не нужно утилизировать АКБ, ведь этот процесс наносит вред окружающей среде из-за содержания в устройстве кислот, тяжелых металлов и полимеров;
  • затраченные вложения быстро окупятся, так как складская техника не будет простаивать долгое время;
  • восстановление проводится десять дней, а пока оно идет, ремонтная компания предоставляет рабочую батарею на замену, чтобы производство не останавливалось.

Итог

Комплексное восстановление аккумулятора – лучшее решение, которое сочетает в себе выгоду и эффективность.

Модернизация АКБ позволит получить устройства, по своей работоспособности всего на немного уступающие оригинальным заводским батареям. Главное – выбрать надежного ремонтника, а не фирму сомнительного качества, которая и батарею не починит, еще и денег за это возьмет.

16.12.2020 г.

Восстановление емкости аккумуляторов

При своевременном обнаружении по одному или совокупности признаков снижения емкости из-за пассивации электродов щелочных никель-железных аккумуляторов удается восстановить ее без разборки путем проведения специальных восстановительных зарядно-разрядных циклов. Из аккумуляторов, емкость которых необходимо восстановить, сливают электролит и промывают их подщелоченной дистиллированной водой, подогретой до температуры 40o С. Промывку продолжают до тех пор, пока вода не станет прозрачной. После слива воды аккумуляторы заполняют свежим калиевым электролитом, откорректировав его плотность до 1270 кг/м3. После этого аккумуляторы соединяют в батарею и ставят на заряд током, равным 0,25 Сном. Продолжительность первого и второго зарядов составляет 12 ч, третьего, контрольного, — 6 ч. Разряды на первых двух циклах продолжаются до признаков конца разряда батареи по напряжению из расчета 1,0 В на аккумулятор током, численно равным 0,2 Сном. Аккумуляторы, которые за последующие 30 мин разрядились до напряжения не ниже 0,9 В, следует вывести из состава батареи для активации отрицательных электродов. Для восстановления их емкости вводят в электролит сернистый натрий Na2S, соответствующий ГОСТ 2053-77. Количество вводимого сернистого натрия пропорционально объему электролита из расчета 0,025 кг на 1 л. Растворение необходимого количества Na2S проводится в электролите, отобранном из выведенных из состава батареи аккумуляторов. После отстоя и осветления электролита его доливают в аккумуляторы в течение последнего часа следующего заряда. У аккумуляторов, напряжение которых при достижении минимального уровня на батарее или после 30 мин разряда имеет обратное значение, емкость ограничена положительными электродами. Необходимо для восстановления емкости продолжать разряжать их таким образом, чтобы общее время разряда составило 10 ч.

Если за 30 мин дополнительного разряда напряжение снизилось ниже 0,9 В, но не достигло обратного знака, емкость должна быть ограничена обоими полублоками электродов. Для восстановления емкости аккумуляторов необходимо сначала произвести глубокий разряд, а затем активацию добавкой Na2S. Аккумуляторы восстанавливают свою емкость постепенно. Если на третьем контрольном разряде время его до установления напряжения 1,0 В составит не менее 4 ч, такие аккумуляторы могут восстановить свою емкость до номинального значения путем проведения дополнительных циклов с уравнительными зарядами

В профилактических целях при систематических недозарядах щелочных аккумуляторных батарей при эксплуатации в режиме разрядов малыми токами необходимо не реже 1 раза в месяц производить цикл с уравнительным зарядом и разряд с контролем фактической емкости. При проведении циклов необходимо контролировать напряжение на всех аккумуляторах, уровень электролита и выборочно температуру в средних аккумуляторах батареи.

Аккумуляторы, напряжение которых во время заряда не повышается, выбраковываются как имеющие короткое замыкание. Температура электролита во врем усиленных циклов не должна превышать 45o С. После восстановления емкости необходимо произвести корректировку уровня электролита и селекцию аккумуляторов по фактической емкости для комплектования в батареи.

Восстановление емкости свинцовых аккумуляторов, которая снижена в результате сульфатации электродов, может быть произведено путем длительных зарядов малыми токами, глубоких разрядов малыми токами и зарядами с большими плотностями токов. Десульфатация зарядом малыми токами эффективна при неглубокой и незастарелой сульфатации.

Аккумуляторы должны быть предварительно разряжены до минимально допустимого напряжения и освобождены от электролита. Процесс заряда идет при дистиллированной воде в качестве электролита. Ток заряда устанавливается прядка 0,025-0,05 номинальной емкости. Такой ток почти полностью устраняет выделение газов в порах активной массы и облегчает доступ электролита к сульфату, что способствует переходу его в губчатый свинец и диоксид свинца на электродах. Заряд производится до начала заметного газовыделения. Затем ток отключается для того, чтобы пузырьки газа могли выйти из пор активной массы. После получасового отстоя аккумуляторы снова включаются на заряд током, в 2 раза меньшим первоначального. Процесс десульфатации идет медленно (режим может длиться несколько суток), серна кислота постепенно диффундирует в окружающий электроды электролит, повышая его плотность. Так же медленно растет и напряжение аккумуляторов. Процесс десульфатации заканчивается при наличии всех признаков окончания заряда: обильное и равномерное газовыделение во всех аккумуляторах, постоянство напряжения и плотности электролита. После окончания процесса десульфатации необходимо откорректировать плотность и уровень электролита.

При застарелой сульфатации применяется способ глубоких разрядов малыми токами с последующими перезарядами токами нормального значения. Обычно проведение нескольких таких циклов позволяет полностью восстановить емкость аккумуляторов. Процесс десульфатации начинают с перезаряда аккумуляторов, который проводят несколькими ступенями. На первой устанавливают ток, равный 0,2 Сном, который поддерживается до достижения напряжения из расчета 2,4 В на аккумулятор. После этого ток снижают в 3-4 раза и контролируют напряжение и плотность электролита. Когда они перестанут изменяться в течение час, аккумуляторы ставят на отстой на 30 — 60 мин, в течение которых производят корректировку плотности электролита до 1200 — 1210 кг/м3. После этого аккумуляторы включают на разряд током, равным 0,02 Сном, до достижения напряжения 1,75 В. При таком режиме разряда в работу включаются глубинные слои активной массы электродов. После перерыва циклы продолжают и ведут до тех пор, пока на следующих друг за другом разрядах снимаемая емкость не повышается.

Если оба способа не дают положительных результатов и можно предположить, что сульфатация пластин произошла из-за наличия в электролите примесей органических соединений, применяется кратковременный заряд большим током, порядка (1 — 2) Сном. Прохождение такого тока через аккумулятор сопровождается удалением с поверхности электродов абсорбированных поверхностно-активных веществ с последующим растворением крупных кристаллов сульфата свинца.

 

Аккумулятор в Торговой системе спецтехники

Обсуждайте:

Комплектующие для спецтехники: бренды, производители, поставщики

металлов | Бесплатный полнотекстовый | Более чистая переработка отработанной свинцово-кислотной аккумуляторной пасты и совместная обработка пиритового стержня с помощью восстановительного метода закрепления серы для извлечения ценных металлов и сохранения серы

Рисунок 1. ( a ) Схема экспериментальной установки и ( b ) температурный профиль печи.

Рисунок 2. Рентгенограмма смеси PbSO 4 -Na 2 CO 3 -Fe 3 O 4 -C (молярное соотношение 3: 3: 1: 18) при ( a ) различных температурах и ( b ) время реакции.

Рисунок 3. Схема ( a ) многостадийного процесса между PbSO 4 и Na 2 CO 3 и ( b ) реакций экстракции свинца между PbS и Fe 3 O 4 .

Рисунок 4. ( a ) График ΔGTθ и T, ( b ) Log (pS 2 ) и диаграмма равновесия T, и ( c ) Log (pSO 2 ) и диаграмма равновесия T в граничных условиях FeO-Fe 3 O 4 равновесий (данные HSC 9.2.6 база данных).

Рисунок 5. Влияние дозировки кокса на извлечение свинца и связывание серы. (Свинцовая паста W : W Na2CO3 : W пиритовый шлак = 200: 16: 50 г, FeO / SiO 2 = 1,3, CaO / SiO 2 = 0,4, 1200 ° C, 2 ч) .

Рисунок 6. Влияние дозировки Na 2 CO 3 на извлечение свинца и связывание серы. (Свинцовая паста W : Пиритовый шлак W : Кокс W = 200: 50: 24 г, FeO / SiO 2 = 1.3, CaO / SiO 2 = 0,4, 1200 ° C, 2 ч).

Рисунок 7. Влияние температуры обработки на извлечение свинца и связывание серы. (Свинцовая паста W : W Na2CO3 : W пиритовая шлак : W кокс = 200: 8: 50: 24 г, FeO / SiO 2 = 1,3, CaO / SiO 2 = 0,4, 2 ч).

Рисунок 8. Влияние продолжительности лечения на восстановление свинца и связывание серы. (Свинцовая паста W : W Na2CO3 : W Пиритовый шлак : Wcoke = 200: 8: 50: 24 г, FeO / SiO 2 = 1.3, CaO / SiO 2 = 0,4, 1200 ° С).

Рисунок 9. Физический макрос ( a ) и соответствующие рентгенограммы ( b ) продуктов переработки. (Свинцовая паста W : W Na2CO3 : W пиритный сидр : W кокс = 1500: 60: 375: 180 г, FeO / SiO 2 = 1,3, CaO / SiO 2 = 0,4, 1200 ° C, 1,5 ч).

Рисунок 10. Результаты SEM-EDS штейна, полученного в условиях свинцовой пасты W : W Na2CO3 : W , пиритный шлак : W кокс = 1500: 60: 375: 180 г, FeO / SiO 2 = 1 .3, CaO / SiO 2 = 0,4, 1200 ° C, 1,5 ч.

Рисунок 11. Результаты SEM-EDS шлака, полученного в условиях свинцовой пасты W : W Na2CO3 : W пиритовый шлак : W кокс = 1500: 60: 375: 180 г, FeO / SiO 2 = 1,3 , CaO / SiO 2 = 0,4, 1200 ° C, 1,5 ч.

Таблица 1. Химический состав соответствующих материалов (мас.%), * Г / т.

902 .05
Материалы Pb S Fe SiO 2 CaO Na Mg Al Ba 209 9011 9015 Sb 0 5,77 0,02 5,48 0,22 0,33 0,06 0,03 0,14 0,09
Pb14 9014 9014 902 902 PbSO14 4 902 —
54,68 8,49 22,05 8,53
Пиритовый шлак Pb S Fe SiO 2 CaO Na MgO Al 2 O 3 Cu 902 .02 1,31 58,23 9,68 1,02 0,01 0,19 2,08 0,05 324
% Coke14 Промышленный состав
Фиксированный углерод Летучий Зола Fe Всего SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO 84184
1,13 13,94 15,96 30,96 18,18 4,05 1,45

Таблица 2. Химический состав продуктов переработки в комплексных экспериментах по расширению (мас.%), * Г / т.

902 902 902 902 15 — 902 902 902 902 2.37 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 14 902 902 902 902
Продукт Химический состав (мас.%)
Pb Fe S Na Sb Ag * Sb Ag * SiO 2O18 2 Al 2 O 3
1 Неочищенный свинец 98.87 0,26 0,04 0,075 136
2 98,02 0,314 0,02 —
Среднее значение 98,45 0,32 0,06 0,082 126 53,25 22,54 9,56
2 2,73 2,73 521415 —
Среднее значение 2,55 53,09 23,47 9,62 22,96 3,24 9,79 31,22 18,86 6,83
2 0,59 18,50 6,14
Среднее значение 0,49 23,64 3,22 9,84 30,97 18.68 6,49

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СВИНЦОВО-КИСЛОТНОЙ БАТАРЕИ — Bright International

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СВИНЦОВОЙ БАТАРЕИ

Восстановление свинцово-кислотной батареи может увеличить срок службы на 50%, и около 50% аккумуляторов возвращаются «мертвыми». »Можно омолодить. Около 30% свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых во всем мире, ежегодно «умирают» и подлежат переработке. Согласно исследованиям, в 2016 году во всем мире использовалось около 1,3 миллиарда свинцово-кислотных аккумуляторов, включая 65% пусковых аккумуляторов для легковых и грузовых автомобилей, 23% аккумуляторов для мотоциклов и других пусковых аккумуляторов, 8% тележек для гольфа глубокого цикла, вилочных подъемников, инвалидных колясок, других мобильных аккумуляторов, и 4% резервного питания глубокого цикла, ИБП, резервные, другие стационарные батареи.

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ ВВОДИТЕ ИНФОРМАЦИЮ ПО НАШЕМУ ПРОЕКТУ ДЛЯ БЫСТРОЙ И КОНФИДЕНЦИАЛЬНОЙ ЦЕНЫ.

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ СЕГОДНЯ, ЧТОБЫ НАПИСАТЬ ВРЕМЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ И ОБСУЖДЕНИЯ!

Утилизация этих до 39 миллионов аккумуляторов ежегодно может быть сокращена на 50% за счет рекуперации свинцово-кислотных аккумуляторов. Фактически, свинцово-кислотные батареи потребляют 80% всего свинца, производимого или перерабатываемого во всем мире, поэтому это простое действие может изменить риск значительного вторичного использования свинца

Основной причиной отказа аккумулятора является накопление кристаллов сульфата, образующихся на зарядных пластинах. вызванный повторяющимися циклами зарядки и разрядки, ключ к нашей системе восстановления свинцово-кислотных аккумуляторов использует составные резонансные импульсы для удаления кристаллов сульфата, чтобы восстановить батарею, генерирующую составные резонансные импульсы как на положительном, так и на отрицательном полюсах свинцово-кислотной батареи одновременно. за кратчайшее время восстановления.Значение CCA и напряжение восстановленных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей можно восстановить до более чем 90% от первоначальной номинальной емкости. Оба наших блока восстановления свинцово-кислотных аккумуляторов имеют очень удобный интерфейс с использованием эффективной и чистой технологии омоложения без каких-либо загрязнений. Эта технология является экологически чистой, и избавление миллионов свинцово-кислотных аккумуляторов от вторичной переработки также не наносит вреда окружающей среде. Беспроигрышный вариант для вас и окружающей среды!

Для получения дополнительной информации о производстве свинцово-кислотных аккумуляторов Билл Дарден, ведущий эксперт в этой области, опубликовал очень информативную и полную серию статей по теме под названием «Часто задаваемые вопросы по автомобильным и глубоким циклам».

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ ВВОДИТЕ ИНФОРМАЦИЮ ПО НАШЕМУ ПРОЕКТУ ДЛЯ БЫСТРОЙ И КОНФИДЕНЦИАЛЬНОЙ ЦЕНЫ.

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ СЕГОДНЯ, ЧТОБЫ НАПИСАТЬ ВРЕМЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ И ОБСУЖДЕНИЯ!

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗВУКОВОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СВИНЦОВО-КИСЛОТНОЙ БАТАРЕИ

Через нашего партнера на Тайване мы предлагаем два способа использования этой захватывающей технологии. Эта запатентованная технология восстановления свинцово-кислотных аккумуляторов позволяет пользователям продлить срок службы аккумуляторов до 50%.

Magic Charger: потребительская модель для отдельных лиц, семей или небольших групп / организаций.

Green Energy Battery Doctor: Промышленная модель для ремонтных мастерских, обслуживания автопарков и в качестве захватывающих возможностей для малого бизнеса владеть и управлять собственным цехом по утилизации свинцово-кислотных аккумуляторов.

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ ВВЕДИТЕ ИНФОРМАЦИЮ ПО НАШЕМУ ПРОЕКТУ ДЛЯ БЫСТРОЙ И КОНФИДЕНЦИАЛЬНОЙ ЦЕНЫ.

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ СЕГОДНЯ, ЧТОБЫ НАПИСАТЬ ВРЕМЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ И ОБСУЖДЕНИЯ!

Ресурсы по внедрению для экспортеров отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов | Международная деятельность с отходами

Новые требования к экспортерам, которые хотят отправлять отработанные свинцово-кислотные батареи (SLAB) в другие страны для переработки или рекуперации, частично зависят от страны назначения.На такие перевозки распространяются требования США в отношении экспорта, правила импорта в стране назначения и любые международные соглашения об отходах, наиболее актуальные для этих отходов и соответствующих стран.

Базельская конвенция — это многостороннее международное соглашение, регулирующее все трансграничные перевозки опасных отходов для рекуперации или захоронения. 172 страны являются участниками Базельской конвенции, но США не являются стороной. SLAB перечислены как опасные отходы A1160 (отработанные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, целые или измельченные) в Приложении VIII Базельской конвенции.Пункт 5 статьи 4 Базельской конвенции, как правило, запрещает Сторонам разрешать импорт опасных отходов из страны, не являющейся Стороной, такой как Соединенные Штаты, если только соответствующие страны не участвуют в отдельном международном соглашении, также известном как «соглашение по статье 11», которое обеспечивает уровень экологически обоснованного управления, эквивалентный требованиям Базельской конвенции. Экспорт SLAB для восстановления в любую страну, не входящую в ОЭСР, которая является Стороной Базеля, регулируется либо настоящим соглашением, либо соглашением по статье 11.

  • Экспортеры должны понимать, что Соединенные Штаты в настоящее время не имеют двустороннего соглашения об отходах с какой-либо страной, не входящей в ОЭСР, которая позволяла бы перевозку опасных отходов Базеля между Стороной, не являющейся Стороной Базеля, и Стороной Базеля в соответствии со статьей 11 Конвенции.
  • Прежде чем подавать какое-либо уведомление об экспорте в Агентство по охране окружающей среды США, вам следует связаться с компетентным органом любой Стороны Базеля, не входящей в ОЭСР, чтобы определить, считают ли они SLAB опасными отходами Базеля и могут ли они на законных основаниях принимать партии SLAB для рекуперации. от Базеля, не являющегося Стороной, такого как Соединенные Штаты.

Соглашение об отходах ОЭСР — это многостороннее международное соглашение, регулирующее небольшую группу трансграничных перевозок опасных отходов между 30 странами-членами ОЭСР только для рекуперации. США являются членом ОЭСР и участником этого соглашения. Соединенные Штаты также являются стороной двусторонних соглашений об отходах с Канадой и Мексикой. Соглашение ОЭСР и наши соглашения с Канадой и Мексикой квалифицируются как соглашения по статье 11 Базельской конвенции. Экспорт плит SLAB для восстановления в Канаду или Мексику покрывается и разрешается в соответствии с нашими соглашениями с этими странами. Экспорт плит SLAB для восстановления в другие 28 стран-членов ОЭСР покрывается и разрешается соглашением ОЭСР. Экспортные требования RCRA в разделах E и H части 262 стандарта 40 CFR отражают положения этих соглашений.

Процесс экспорта SLAB в Канаду, Мексику или страны, не входящие в ОЭСР

Процесс экспорта SLAB в страны ОЭСР, перечисленный в §262.58 (а) (1)

Начало страницы

Важное предупреждение о правильном пользовательском коде для SLAB, экспортируемых для переработки

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) было проинформировано Службой таможенного и пограничного контроля США (CBP) о том, что экспортные партии неповрежденных отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов (SLAB), отправляемые для утилизации свинца, должны быть идентифицированы как только как Гармонизированная тарифная система ( HTS) Классификационный товарный код № 8548.10.0540 («Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи типа, используемого для запуска двигателей, для рекуперации свинца»).Маркировка экспортных партий SLAB как 7802.00.0030 («Свинцовые отходы и лом, полученные из свинцово-кислотных аккумуляторов») или как 7802.00.0060 («Свинцовые отходы и лом, кроме полученных из свинцово-кислотных аккумуляторов») — это , а не . и неприемлемо.

Мы информируем экспортеров SLAB об этой проблеме, поскольку мы получили уведомления об экспорте SLAB, предназначенные для страны-члена ОЭСР, которая использовала документ уведомления ОЭСР и указала «7802.00.0030» в блоке 14, позиция (xii) («Таможенный код (ы) (HS) ”). На основании информации CBP, EPA отклонит уведомления об экспорте неповрежденных, влажных или сухих отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, в которых будет указан любой таможенный код, отличный от правильного «8548.10.0540». Идентификация таможенного кода для экспортируемого материала не является обязательным элементом уведомления ни в 40 CFR, часть 262, ни в подраздел E, ни в 40 CFR, часть 262, подраздел H, хотя эта информация может потребоваться для страны-импортера. Если мы получим уведомление с указанием неправильного таможенного кода, мы проинформируем экспортера о том, что уведомление необходимо исправить и повторно отправить, прежде чем мы направим уведомление в перечисленные страны импорта и транзита для проверки.

Анализ и моделирование потенциала восстановления на основе данных для операций по восстановлению аккумуляторов в индустрии электровелосипедов

Чтобы помочь правительству более целенаправленно и устойчиво управлять отходами свинцово-кислотных аккумуляторов, точно прогнозируя количество отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов и анализируя их потенциал восстановления играют ключевую роль. В Китае электрические велосипеды — одно из самых распространенных средств передвижения. По состоянию на конец 2017 года количество социальных холдингов электрических велосипедов в Китае составляло более 250 миллионов, а количество электрических трехколесных велосипедов — более 50 миллионов.Это количество равно общему количеству электровелосипедов, произведенных в период с 2011 по 2017 год. В настоящее время 90% электровелосипедов используют свинцово-кислотные батареи в качестве силовых батарей. Тем не менее, есть несколько исследований свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах в качестве аккумуляторных батарей. В этой статье мы выбрали свинцово-кислотные батареи, используемые в электрических велосипедах, в качестве объекта исследования, поскольку такие батареи имеют самую широкую пользовательскую базу, самый большой объем потребления от одной батареи и самую высокую мобильность.По объемам производства и продаж электровелосипедов мы получили количество силовых свинцово-кислотных аккумуляторов. Затем мы оценили годовое количество отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах в 2000-2022 годах, используя «модель рыночного предложения A» и «модель Стэнфорда», соответственно, и исходя из доли сырья, содержащегося в свинцовых батареях. кислотных аккумуляторов и соотношения восстановленных и выброшенных свинцово-кислотных аккумуляторов, мы оценили потенциал восстановления отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов в 2000-2022 гг.По нашим оценкам, свинцово-кислотные батареи, используемые в электровелосипедах, обладают только большим потенциалом восстановления, и существует множество потенциальных ресурсов для восстановления. Данные и результаты исследования могут помочь лицам, принимающим решения, принимать более эффективные и точные меры и политику управления.

1. Обзор отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов

15 мая 2018 г. Государственная администрация утвердила к выпуску обязательный национальный стандарт Технический кодекс по безопасности электрических велосипедов (далее — Технический код ). для регулирования рынка и Управления стандартизации Китайской Народной Республики через Стандартное уведомление Китайской Народной Республики (No.72018) и будет официально введен в действие с 15 апреля 2019 года. Технический кодекс гласит, что электрические велосипеды должны иметь педаль, максимальная расчетная скорость не должна превышать 25 км / ч, общий вес (включая аккумулятор) не должен более 55 кг, мощность двигателя не должна превышать 400 Вт, а номинальное напряжение аккумулятора не должно превышать 48 В. Период с 15 мая 2018 года по 14 апреля 2019 года является переходным периодом, в течение которого производителям рекомендуется организовать производство в соответствии с Техническим кодексом , а сбытовые компании продавать продукцию, соответствующую требованиям, указанным в Техническом кодексе . , а потребителям — покупать товары, соответствующие требованиям, указанным в Техническом кодексе .После официального введения в действие Технического кода продукты, не соответствующие требованиям, указанным в Техническом кодексе , не будут производиться, продаваться или импортироваться. Выпуск Технического кода не только ускорил преобразование и модернизацию индустрии электрических велосипедов, но также значительно смоделировал спрос индустрии электрических велосипедов на небольшие легкие литиевые батареи со стабильным напряжением из-за обязательных норм скорости, мощность двигателя и напряжение, особенно нормативы веса аккумуляторов.Между тем, поскольку свинцово-кислотные батареи являются абсолютным лидером среди продуктов, они составляют более 90% аккумуляторных продуктов на рынке электрических велосипедов [1]. Дешевые, но большие и тяжелые свинцово-кислотные батареи, такие как аккумуляторные батареи электрических велосипедов, нуждаются в ускоренной замене или прямом уничтожении. Правильная переработка и переработка большого количества отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов будет сложной задачей.

В зарубежных странах отработанные свинцово-кислотные аккумуляторы стали горячей темой в экономике замкнутого цикла из-за их относительно высокой ценности вторичной переработки.С другой стороны, при неправильном обращении они могут легко вызвать серьезное загрязнение окружающей среды и поставить под угрозу наше здоровье. Таким образом, отработанные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи признаны во всем мире опасными отходами. Еще в 1990-х годах ЕС выпустил Директиву 91/157 / EEC по батареям, содержащим опасные вещества, включая свинцово-кислотные батареи. Директива устанавливает соответствующие директивы по маркировке батарей, системе маржи, защите окружающей среды и так далее [2]. В настоящее время степень восстановления свинцово-кислотных аккумуляторов в развитых странах в основном достигла 100% [3].Развитые страны придают большое значение переработке отработанных батарей и производству вторичного свинца. Среднегодовой объем производства вторичного свинца на предприятиях развитых стран превышает 70 000 тонн. В 1998 году общий объем производства свинца в западных странах составил 4,896 миллиона тонн, в том числе вторичного свинца — 2,846 миллиона тонн, что составляет 58,13% от общего объема производства свинца; общий объем производства свинца в Соединенных Штатах составил 1,422 миллиона тонн, из которых 1 — вторичного свинца.083 млн тонн, что составляет 76,3%; плотность производства вторичного свинца в таких странах, как Германия, Франция и Швеция, превышала 50% [4]. В 60-е годы мировое производство первичного свинца начало сокращаться, а вторичного свинца постепенно увеличиваться. В 1990-е годы мировое производство вторичного свинца превышало производство первичного свинца. Основным сырьем для производства вторичного свинца являются свинцово-кислотные аккумуляторы. В настоящее время свинцово-кислотные батареи уже составляют более 85% сырья вторичного свинца [2].В 2017 году объем мирового рынка свинцово-кислотных аккумуляторов составил около 42,9 млрд долларов США, что на 1% больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Потребление свинца в свинцово-кислотных аккумуляторах в США составляет более 95% от общего потребления свинца в стране. Благодаря разумным правилам и эффективному управлению выбросы свинца при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов составляют лишь 1,5% от общего объема выбросов. В 2008 году правительство США исключило производство свинцово-кислотных аккумуляторов из основных источников загрязнения свинцом [5].

Китай является крупнейшим производителем и продавцом электрических велосипедов, а также крупнейшим в мире производителем и потребителем свинцовых аккумуляторов.По данным Национального бюро статистики, к концу 2017 года количество зарегистрированных или используемых электрических велосипедов превысило 250 миллионов, а количество электрических трехколесных велосипедов — более 50 миллионов (Е. X. Х. 2018) [6]. С 2011 года производство электрических велосипедов выросло на 30 миллионов до 37 миллионов в год, а производство электрических трехколесных велосипедов — на 7,6 миллионов до 10 миллионов в год [7]. Вновь увеличивающееся производство этих двух ежегодно составляет почти от 40 до 50 миллионов. В течение долгого времени более 95% аккумуляторных батарей, используемых в электрических велосипедах в Китае, — это свинцово-кислотные батареи.В настоящее время свинцово-кислотные батареи по-прежнему являются основными батареями в индустрии электрических велосипедов. Несмотря на то, что литиевые батареи лучше по характеристикам, плотности энергии и сроку службы, поскольку их цена относительно высока, доля литиевых батарей в коммерчески доступных моделях транспортных средств составляет менее 10% [8].

Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в качестве аккумуляторных батарей электрических велосипедов, обычно составляет от 1 до 3 лет, а средний цикл обслуживания составляет 2 года. С увеличением производства свинцово-кислотных аккумуляторов и увеличением числа зарегистрированных или используемых электрических велосипедов количество списанных и замененных свинцово-кислотных аккумуляторов становится огромным.Согласно неполным статистическим данным, общий вес отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов в Китае ежегодно составляет около 4 миллионов тонн и ежегодно растет примерно на 15% (Li X. Z. 2016) [9]. Примерно в 2000 году около 50 миллионов свинцово-кислотных аккумуляторов, или более 300 000 тонн, ежегодно сдавалось на слом в Китае (Ma Y. G. 2000) [10]; вес отработанных свинцовых аккумуляторов, произведенных в 2015 году, составил более 2,6 млн тонн [11]; в 2016 г. было около 3,5 млн т отработанных аккумуляторов [12], что в 11,7 раза больше, чем в 2000 г., а годовой темп роста отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов в 2016 г. составил более 30%.Однако, по статистике, количество отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, переработанных надлежащими методами, составляет менее 30% [13]. То есть более 70% отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов незаконно перерабатываются и разбираются.

Кислотный раствор в свинцово-кислотных аккумуляторах содержит различные тяжелые металлы, такие как свинец, цинк, марганец и кадмий. Неправильный демонтаж или переработка отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов может вызвать загрязнение свинцовой пылью и отравление свинцом в крови (острая или хроническая инъекция свинца в организм может вызвать нервные метаболические, репродуктивные и психические заболевания и даже привести к смерти).Что касается неправильной заливки отработанного свинцового раствора, тяжелые металлы, выделенные из кислотного раствора и токсичного отработанного раствора, вызовут серьезное загрязнение почвы, растений, рек, поверхностных вод, грунтовых вод, воздуха и т. Д., Серьезно угрожая экологическому балансу и здоровью человека. .

С другой стороны, если судить по глобальной структуре потребления свинца, 86% потребности в последующем свинце используются для производства аккумуляторов, в то время как те, которые используются в красках, плитах и ​​сплавах, составляют 5%, 4% и 2%, соответственно.Таким образом, аккумуляторная промышленность является основным последующим применением вторичных выводов [14]. В Китае около 80% производимого рафинированного свинца ежегодно используется для производства свинцово-кислотных аккумуляторов (Li S. L. 2018) [15]. Китайская промышленность вторичного свинца развивалась медленно. В 1950-е годы годовое производство вторичного свинца составляло около тысячи тонн. В 1990 году его добыча составляла 28 200 тонн, в 1994 году — 95 000 тонн, а в 1995 году — 100 000 тонн. В период с 1990 по 1993 год производство вторичного свинца составляло около 10% от общего производства рафинированного свинца, а с 1994 года оно увеличилось примерно до 20% (Ma Y.2000 г.) [16]. В 2013 году производство вторичного свинца в Китае составило 1,5 миллиона тонн, что на 7,1% больше, чем в прошлом году, и, по оценкам, на него приходилось более 30% [17] потребления рафинированного свинца в том году. В 2015 году производство рафинированного свинца в Китае составило около 4,7 млн ​​тонн, вторичного свинца — около 1,6 млн тонн, а доля производства вторичного свинца составила около 35% [18]. Это показывает, что после почти 30-летнего развития коэффициент использования вторичного свинца увеличился только с 10% в начале 1990-х годов до примерно 35% сегодня.Отработанные свинцово-кислотные аккумуляторы являются основным сырьем для вторичного свинца. Согласно неполным статистическим данным, коэффициент использования вторичного свинца составляет 90% в США, 85% в Японии и 80-90% в Европе, в то время как в Китае коэффициент использования вторичного свинца составляет менее 50% (Xue X . 2016) [19].

Кроме того, отработанные свинцовые аккумуляторные батареи состоят на 74% из свинца и его соединения, на 20% из серной кислоты и на 6% из пластмасс, которые имеют относительно высокую ценность восстановления ресурсов [24]. Согласно статистике, в 2012 году объем мирового рынка аккумуляторов составлял 75 долларов США.975 миллиардов, из которых размер рынка свинцово-кислотных аккумуляторов составил 39,294 миллиарда долларов США, что является самым крупным. А 97% свинца в свинцово-кислотных аккумуляторах можно утилизировать, что делает их расходными материалами с самой высокой степенью утилизации (Lv X. L. 2013) [25].

Следовательно, если мы сможем и дальше улучшить регенерацию отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов и увеличить коэффициент использования вторичного свинца, «городская шахта» отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов будет иметь незаменимое стратегическое значение для нашей защиты первичных металлических ресурсов. использование вторичных металлических ресурсов, развитие промышленности вторичного свинца и национальная безопасность металлов.

2. Сопутствующие работы

Свинцово-кислотные батареи с низкими ценами, простой технологией производства, высокой степенью извлечения, высокой стоимостью извлечения и высоким коэффициентом использования вторичного свинца имеют несравненные преимущества в области вторичных аккумуляторных батарей. Известный ученый, занимающийся свинцово-кислотными аккумуляторами Детчко Павлов, в предисловии к своей книге Свинцово-кислотные батареи: наука и технология пишет, что из-за того, что в них используется большая доля вторичного свинца и их легко производить, свинцово-кислотные аккумуляторы в настоящее время являются самыми низкими. стоимость химического источника питания.На протяжении десятилетий свинцово-кислотные батареи занимали 65–70% (Павлов Д. 2015) [26] в мировом производстве химических источников энергии. Свинцово-кислотные аккумуляторы дешевы, просты в производстве и легко перерабатываются, а ресурсы для их производства практически неограничены (Павлов Д. 2015) [27]. У отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов очень высокая степень восстановления. Решетки в отработанных свинцово-кислотных аккумуляторах и свинцовый шлам, содержащий PbO 2 и PbSO 4 , являются основными источниками вторичного свинца. В Китае более 85% сырья для вторичного свинца получают из отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, а 50% вторичного свинца используется для производства аккумуляторных батарей (Zhu S.Р. 2002) [28]. Следовательно, возможность разумно, с научной точки зрения и точно предсказать количество образующихся отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов и оценить количество вторичного свинца и других возобновляемых ресурсов, переработанных из отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, имеет большое значение для восстановления ресурсов металлических отходов. , экологическая охрана окружающей среды, безопасность металлических ресурсов и устойчивое развитие (вторичной) свинцовой промышленности Китая.

Поскольку свинцово-кислотные батареи очень похожи и сопоставимы с электронными и электрическими продуктами по эксплуатационным характеристикам, циклу утилизации и способу утилизации, исследования, в которых в качестве объекта прогноза в основном используются отработанные электронные и электрические продукты, могут быть использованы для справки.Лю Сяоли и др. (2005) [29] оценили годовое количество отходов пяти основных категорий электронной и электротехнической продукции в Китае в 2000-2010 гг. С использованием Стэнфордской модели. Liang Xiaohui et al. (2009) [30] спрогнозировали количество отходов, объем восстановления, объем хранения, количество в обращении и объем заполнения пяти категорий электронных продуктов в 2008-2012 гг. С использованием модели Карнеги-Меллона. Тан Хунся (Tang Hongxia) (2009) [31] спрогнозировал объем образования отходов электрических и электронных продуктов в Шанхае, используя модель «экспертной оценки».Тонг Синь и др. (2013) [32] сравнили результаты прогноза количества образующихся электронных отходов в Китае на основе Стэнфордской модели и метода коэффициента удерживаемого количества с фактическими данными по рекуперации в пилотных районах «старого за новое». »Деятельность бытовой техники в Китае. Ван Ци и др. (2014) [33] провели сравнительное исследование четырех наиболее репрезентативных моделей оценки отходов электронной продукции, а именно модели Карнеги-Меллона, модели рыночного предложения, модели Стэнфорда и модели временной последовательности, и представили конкретные примеры расчетов для показать их преимущества, недостатки и применимый объем.Чжан Хан и др. (2016) [34] разработали модель, оценили и сравнили годовое количество отходов первичных батарей, свинцово-кислотных, литиевых и никель-металлгидридных батарей в Китае в период с 2011 по 2020 год.

Между тем исследователи провели значимые исследования. с различными методами исследования для прогнозирования количества различных отходов в мире. Например, В. П. Ульниковица и др. (2012) [35] представили методологию оценки количества отходов, которая была разработана в рамках проекта технического развития TR 21037 Республики Сербия.Необходимая информация об интенсивности движения, типах и количестве судов, а также количестве стыковок была извлечена из анкет и интервью с водниками и исследователями для определения количества отходов, образующихся на судах. V. Bijayashree et al. (2014) [36] спрогнозировали количество и состав твердых бытовых отходов, соответственно, с помощью модели множественной линейной регрессии и модели системной динамики, а также спрогнозировали скорость образования, количество и поток твердых отходов в столице Индии Дели в 2011–2014 годах.R. Intharathirat et al. (2015) [37] спрогнозировали ТБО, собранные в Таиланде, с интервалом прогнозирования в долгосрочном периоде с использованием оптимизированной многомерной серой модели, которая представляет собой математический подход. Ли Синь и др. (2017) [38], установив функции интенсивности потребления, интенсивности извлечения и распределения жизни полезных ископаемых и проанализировав исторический опыт промышленно развитых стран, таких как США, Великобритания, Германия, Япония и Китай, по потреблению, хранению , а также извлечение металлических изделий в период с 1949 по 2015 год на примерах меди, стали и алюминия предсказали тенденцию изменения потребления и утилизации отходов трех металлов в Китае в период с 2016 по 2030 год.P. van Der Werf et al. (2018) [39] приняли прямое измерение потоков отходов посредством исследований состава отходов для оценки количества пищевых отходов, сбрасываемых в поток мусора домашними хозяйствами в южном Онтарио, Канада, и определения возможности расширения этой общей методологии и ее использования в качестве основы. стандартизированной и строгой методологии измерения бытовых пищевых отходов. A. K. Awasthi et al. (2018) [40] выявили наличие сильной линейной корреляции между глобальным образованием электронных отходов и валовым внутренним продуктом путем сравнения наилучшего соответствия данных между объемами собранных электронных отходов и ВВП PPS.Они также считают, что, поскольку электронные отходы содержат ценные металлы, такие как медь, золото и серебро, и их содержание в драгоценных металлах выше, чем в минеральных рудах, более эффективный сбор электронных отходов играет важную роль в экономике замкнутого цикла.

Что касается «регенеративного потенциала» отходов, ученые также изучили его с разных сторон. Некоторые ученые изучали количество полезных ископаемых в твердых бытовых отходах и экономическую выгоду, которую они могут принести. Некоторые ученые оценили содержание драгоценных металлов в канализационных трубах и кабелях, которые остаются под землей в городах, и пришли к выводу, что они имеют большой потенциал для городской добычи полезных ископаемых.Некоторые ученые изучили типы и потенциал утилизации пластиковых отходов, добываемых на свалках, и на основании этого определили осуществимость проектов добычи на свалках. Некоторые ученые определили теоретический потенциал извлечения 57 элементов при полном исследовании золы осадка сточных вод (ЗОС) от установок моно сжигания и пришли к выводу, что ЗОС является важным вторичным ресурсом П. М. Аламгира и др. (2007) [41] проанализировали содержание компонентов в твердых отходах, таких как органические вещества, бумага и пластик, оценили потенциал восстановления и сокращения на основе характеристик отходов и спрогнозировали экономическую выгоду, которую можно получить от переработки и компостирования отходов. муниципальные твердые отходы, основанные на исследовании типов и количества образующихся твердых отходов в шести крупных городах Бангладеш в 2005 году.B. Wallsten et al. (2013) [42] проанализировали трубы и кабели, которые остаются в земле после того, как они были выведены из эксплуатации или отсоединены по ряду причин с использованием метода MFA на основе ГИС, и обнаружили, что они содержат богатые минеральные ресурсы, такие как медь, алюминий, и железо. Они считают, что эти «холодные точки» инфраструктуры — это спячка запасов со значительным потенциалом для городской добычи полезных ископаемых. С. Чжоу. и другие. (2014) [43] изучают характеристики пластиковых отходов, добываемых на свалках, и их потенциал восстановления, чтобы определить осуществимость проекта добычи на свалках.О. Крюгер К. Адам (2015) [44] провел полное исследование золы осадка сточных вод (ЗОС) немецких установок по сжиганию отходов и определил теоретический потенциал извлечения 57 элементов. Немецкий SSA содержит до 19 000 тонн фосфора в год, что составляет примерно 13% фосфора, применяемого в сельском хозяйстве Германии в виде минеральных удобрений на основе фосфоритов. Таким образом, SSA является важным вторичным ресурсом P. Stijn van Ewijk et al. (2018) [45] оценили потенциал рекуперации отходов в глобальном жизненном цикле бумаги с использованием метода оценки жизненного цикла, а также оценили использование глобальных бумажных материалов и идеальный потенциал рекуперации отходов с помощью индекса «потенциала рекуперации».

Оценка жизненного цикла (LCA) — это стандартизированный метод (Ciroth A et al. 2011) [46] для оценки воздействия на окружающую среду, связанного со всеми этапами жизненного цикла продукта, процесса или деятельности, от добычи сырья до обработки материалов, производства , распространение, использование, восстановление, обслуживание и утилизация. Его исследовательская цель заключается в создании модели оценки воздействия на окружающую среду в течение жизненного цикла и сборе данных или использовании данных базы данных LCA для анализа воздействия на окружающую среду объекта исследования на протяжении всего его жизненного цикла.Например, H.A. Arafat et al. (2015) [47] оценили воздействие на окружающую среду пяти процессов обработки твердых бытовых отходов (ТБО), используя инструмент оценки жизненного цикла (ОЖЦ).

Что касается предмета, то в Китае почти нет исследований по вопросу количества отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, особенно свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в качестве аккумуляторных батарей в электрических велосипедах. С точки зрения методов исследования, общими моделями оценки, используемыми для оценки количества отходов, являются модель рыночного предложения, модель рыночного предложения A, модель Стэнфорда, модель Карнеги-Меллона, модель временной последовательности, модель экспертной оценки, коэффициент удерживаемого количества метод, модель ICER и др.Из-за ограниченности данных ранние исследователи получили некоторые данные, необходимые для расчета, путем косвенного расчета других данных, которые они могли собрать в то время. Более того, с развитием общества некоторые ключевые данные, необходимые для расчета, такие как срок службы продукта, были скорректированы в связи с быстрым социальным развитием, быстрыми изменениями в отраслях и проблемой конкретной политики. В настоящее время количество электровелосипедов (включая трехколесные) в Китае составляет более 300 миллионов [7], а годовой объем продаж составляет почти 40 миллионов [7].Каждый электровелосипед оснащен от 3 до 4 комплектов аккумуляторных батарей, в то время как более 90% электровелосипедов используют свинцово-кислотные аккумуляторы в качестве аккумуляторных батарей. Таким образом, свинцово-кислотные аккумуляторы занимают огромную долю рынка, независимо от объема производства, продаж или хранения, а также количества отходов, и обладают большим потенциалом восстановления и, тем временем, столкнутся с серьезной ситуацией предотвращения загрязнения. Таким образом, настоятельно необходимо изучить свинцово-кислотные батареи, используемые в электрических велосипедах, принять последние статистические данные и выбрать оптимальную модель оценки для прогнозирования и изучения количества отходов, а также предоставить научную поддержку для восстановления и утилизации отходов в Китае.

3. Метод исследования и источник данных
3.1. Метод исследования
3.1.1. Введение в оценочные модели

При оценке количества отходов электронного продукта обычно учитываются производство, продажи и срок службы продукта. В основном существует 7 моделей оценки (Simon W. et al. 2011) [48].

(1) Модель предложения на рынке: модель представляет собой метод оценки электронных отходов на основе данных о продажах продукции и среднего срока службы.Предполагается, что проданный электронный продукт полностью утилизируется в конце срока его службы и может использоваться до окончания срока его службы, а средний срок службы продукта является относительно стабильным. Формула оценки годового количества отходов определенного электронного продукта с использованием модели:

— количество электронных отходов; продажи электронного продукта много лет назад; — средний срок службы электронного изделия.

(2) Модель рыночного предложения (Yamasue E et al.2006) [49]: на основе модели рыночного предложения в модели используется распределительное значение среднего срока службы продукта. Предполагается, что каждый год продукт проходит несколько различных сроков службы, и каждому сроку службы соответствует определенная пропорция. Согласно соответствующим исследованиям, срок службы продукта обычно распределяется вокруг среднего срока службы. Формула оценки электронных отходов с использованием рыночного предложения Модель:

— количество электронных отходов; начнутся ли продажи электронного продукта много лет назад в этом году; — процент электронного продукта со сроком службы в годах; время жизни электронного продукта.

(3) Стэнфордская модель (Янг и Вильямс, 2009 г.) [50]: модель использует изменения в продажах за определенный период времени после вхождения в общество и количество социальных холдингов в этот период времени для расчета количества электронных трата. Его метод расчета аналогичен методу рыночного предложения А, за исключением того, что в модели рыночного предложения А это постоянное значение, а в Стэнфордской модели — переменное. Модель предполагает, что каждый год продаваемый продукт имеет несколько различных сроков службы в зависимости от его использования.Формула:

— количество электронных отходов; начнутся ли продажи электронного продукта много лет назад в этом году; — процент электронного продукта со сроком службы в годах; это срок службы электронного продукта.

(4) Модель дыни Карнеги: модель скорректировала метод рыночного предложения, приняв во внимание методы выбытия после списания. При составлении прогноза учитывается, как потребители обращаются с неиспользованными электронными продуктами.На основе анализа обращения потребителей с электронными отходами оно установило четыре различных сценария обращения с электронным продуктом, когда электронное изделие устарело, а именно: его восстановление и перепродажа, его откладывание, демонтаж и восстановление, а также утилизация как отходы. в каждом методе обработки определенная пропорция. Модель Carnegie Melon подходит для крупных бытовых электроприборов с относительно более длительным сроком службы.

(5) Модель временного градиента: модель начинается с запаса количества, учитывает количество бытовых приборов, входящих и выходящих из статистики количества владений, и оценивает образование отходов на основе данных о продажах, количества частных владений и уровня количества промышленных владений.Формула:

— производство электронных отходов в год; производство электронных отходов в год; объем продаж электронного продукта в год; социальный запас электронной продукции в году; социальный запас электронной продукции в году.

(6) Модель «Оценка»: в основном используется количество социальных холдингов и средний срок службы. Формула оценки:

— количество электронных отходов; — средний срок службы электронного изделия.

(7) Модель ICER: модель использует коэффициент замещения оцениваемого продукта для оценки количества его отходов. На основе модели рыночного предложения и Стэнфордской модели китайские ученые создали модель прогнозирования, основанную на производстве электронных информационных продуктов, содержащих отходы, в фиксированных и динамических циклах.

Вышеупомянутые модели в основном используются для оценки количества отходов электроники и электроприборов. Мы предлагаем выбрать подходящую модель для оценки количества отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов на основе цикла обслуживания и характеристик отходов свинцово-кислотных аккумуляторов.

3.1.2. Выбор прогнозной модели

( 1) Типы и характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов . В зависимости от области применения свинцово-кислотные батареи можно разделить на четыре типа: пусковые батареи, силовые батареи, резервные батареи и аккумуляторные батареи (см. Таблицу 1). Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов зависит от цели их использования. Следовательно, время выбрасывания и ежегодное количество выбрасываемого материала также различаются. Если взять статистические данные за 2012 год, например, на производство свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах в качестве силовых аккумуляторов, приходилось менее 37% производства всей отрасли производства свинцово-кислотных аккумуляторов.Однако некоторые ученые (Zhang H. et al., 2016) [34] не проводят такого строгого различия. При оценке количества отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов они использовали данные всей отрасли в качестве данных о производстве и продажах для расчета, в то время как для расчета принимали только срок службы аккумуляторов определенного типа, что может легко привести к отклонению от нормы. данные оценки.


Тип аккумулятора Область применения Производство аккумуляторов 9 (2012) Пропорция Срок службы (год) Характеристики управления восстановлением

Пусковая батарея Используется в качестве аккумуляторных батарей для запуска, зажигания и освещения (SLI) и т. Д. транспортные средства с двигателем внутреннего сгорания, такие как автобусы, грузовики, мотоциклы и другие транспортные средства 7495 52% 1.5-3 Пользователи широко распространены. Производство велико, количество одноразовых батарей относительно велико, и большинство таких батарей заменяется дистрибьюторами или поставщиками услуг по техническому обслуживанию. Управление восстановлением сосредоточено на дистрибьюторах и поставщиках услуг по техническому обслуживанию.

Аккумулятор Используется в качестве аккумуляторных батарей в электромобилях, таких как электрические велосипеды, электрические транспортные средства специального назначения (электрические экскурсионные автобусы, тележки для гольфа, патрульные машины, вилочные погрузчики и т. Д.), низкоскоростные легковые электромобили и гибридные электромобили 5320 37% 1-3 Пользователи особенно рассредоточены, производство относительно велико, количество одноразового использования велико, а частота замены высока , но восстановление происходит нерегулярно. Поставщики нелегального восстановления являются основными клиентами. Управление восстановлением сосредоточено на потребителях, дистрибьюторах и поставщиках услуг по техническому обслуживанию.

Резервный аккумулятор Используется в качестве резервного источника питания в базовых станциях электросвязи, ИБП, источниках аварийного освещения и другом резервном источнике питания 1601 11% 3-6 Аккумуляторы встроены- в GPS производство невелико, но количество одноразового использования огромно.Их можно перерабатывать через соответствующие каналы, и ими легко управлять. Управление восстановлением специализируется на дистрибьюторах и поставщиках услуг по техническому обслуживанию.
Аккумуляторная батарея Используется в качестве аккумуляторных батарей в оборудовании для производства солнечной энергии, ветряных турбинах и других возобновляемых источниках энергии

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи во всем мире занимают наибольшую долю, что составляет 48%, за ними следуют силовые свинцово-кислотные аккумуляторы с 28%.Доля резервных свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторов энергии составляет 15%, а доля других свинцово-кислотных аккумуляторов — 9% (Lu L.Q. 2018) [51]. Пропорции четырех типов свинцово-кислотных аккумуляторов аналогичны таковым на китайском рынке.

Кроме того, с точки зрения утилизации отходов свинцово-кислотные батареи в различных областях применения сталкиваются с разными дилеммами утилизации (см. Таблицу 1). Свинцово-кислотные батареи, используемые в качестве силовых батарей, являются основным направлением и трудностями при управлении восстановлением, в то время как свинцово-кислотные батареи, используемые в электрических велосипедах в качестве силовых батарей, неизбежно являются приоритетом в исследованиях.

( 2) Выбор модели прогнозирования . Вышеупомянутые 7 моделей в основном применимы для оценки количества отработанной электронной и электротехнической продукции, включая телевизоры, холодильники, кондиционеры, компьютеры, стиральные машины и мобильные телефоны (Gao Y. N. et al. 2010) [52]. Из-за общности между продуктами, использующими батареи, и электронными и электрическими продуктами с точки зрения цикла обслуживания, цикла утилизации и частоты замены, некоторые ученые использовали некоторые модели для оценки количества отработанных батарей, включая первичные батареи, свинцово-кислотные батареи, литиевые батареи и Ni-MH батареи.

Принимая во внимание характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов, особенно силовых аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, в качестве предмета исследования диссертации, мы выбрали «модель рыночного предложения А» и «Стэнфордскую модель» для прогнозирования отходов. количество силовых батарей, используемых в электровелосипедах.

3.2. Источник данных
3.2.1. Расчет продаж свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах в качестве силовых батарей

И в «модели рыночного предложения А», и в «Стэнфордской модели» приняты продажи продукта (), срок службы продукта () и распределение срока службы () как основу расчета для оценки количества отходов.

В этой диссертации мы приняли годовое производство электрических велосипедов и электрических трехколесных мотоциклов в качестве базовых данных для оценки количества отходов силовых свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах. Мы собрали и отсортировали общие данные об индустрии электровелосипедов, и, основываясь на структуре отрасли, мы получили годовой чистый прирост электровелосипедов (включая электрические трехколесные), использующих свинцово-кислотные батареи в качестве энергии, используя формулу (6). Основываясь на годовом чистом приросте электровелосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов (согласно национальным нормам, обычный электровелосипед обычно использует четыре батареи 48 В 12 А / ч или четыре батареи 48 В 20 Ач), мы затем вычислили годовой прирост свинцово-кислотных аккумуляторов и получили использовали его в качестве ежегодного увеличения продаж силовых свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах.

( 1) Расчет показателей продаж трех типов электрических велосипедов . Согласно полученным данным, расчетам и анализу, средний коэффициент продаж электровелосипедов в 2015-2017 гг. (См. Таблицу 2) составляет 96%, трехколесных электрических велосипедов в 2014-2017 гг. (См. Таблицу 3) — 85%, а у велосипедов с питанием от литиевых батарей (см. Таблицу 4) — 87%. Три типа электрических велосипедов в основном обеспечивали динамический баланс между продажами и производством. Следовательно, в этом тезисе объем производства трех типов электрических велосипедов считается равным их продажам.

9028

Год Выпуск электровелосипедов Продажи электровелосипедов Отношение продаж к выпуску
3398 104,3%
2016 3215 2600 80,9%
2017 3113 3200 102.8%

9014 2) Расчет объема импорта электровелосипедов . Из-за ограниченности данных и влияния внутренней политики и международного рынка данные об импорте и экспорте электрических велосипедов сильно колебались на протяжении многих лет.Чтобы обеспечить точность и согласованность данных оценки, в отношении отсутствующих данных об импорте электрических велосипедов в 2016 и 2017 годах мы исключили данные за ненормальные годы (2012, 2013 и 2014 годы) и приняли среднее значение оставшихся данных в качестве объем импорта электровелосипедов в 2016 и 2017 годах (см. Таблицу 5).

( 3) Расчет мощности велосипедов с питанием от литиевых батарей . Из-за ограниченности данных производство велосипедов с питанием от литиевых батарей в 2017 году отсутствует.Путем анализа данных о велосипедах с питанием от литиевых батарей за последние годы мы обнаружили, что доля производства велосипедов с питанием от литиевых батарей в велосипедной индустрии имеет тенденцию к росту с 2006 года. Соответствующее уравнение для доли литиевых батарей велосипеды с питанием от электровелосипедов в 2006-2016 гг. составляет

. С помощью уравнения мы получили, что доля в 2017 г. составляет 9,90%, что полностью согласуется с прогнозом отраслевых экспертов относительно доли велосипедов с питанием от литиевых батарей в 2017 г. что «судя по данным, рыночная доля велосипедов с питанием от литиевых батарей увеличивается с каждым годом.Несмотря на то, что официальные данные в настоящее время недоступны, мы можем быть уверены, что рыночная доля продаж велосипедов с питанием от литиевых батарей в 2017 году составляет около одной десятой »[53]. Исходя из этого, мы получили объем производства велосипедов с питанием от литиевых батарей в 2017 году, который составил 3 0806 млн (см. Таблицу 6).


Электрический выходной коэффициент

2014 1122 898 80%
2015 1163 980 84.2%
2016 1153 930 80,7%
2017 850 800 94,1%

9 ( 4) Расчет годового прироста нетто велосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов (включая трехколесные) .Годовой чистый прирост велосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов (включая трехколесные) в 2000–2017 гг. Рассчитывается по формуле (6) (см. Таблицу 7).

28 с питанием от литиевых батарей

28 2009 908


Год Выход электровелосипедов Производительность велосипедов с питанием от литиевой батареи 2
2006 1950 5 0.26%
2007 2138 13,5 0,63%
2008 2188 22,3 1,02%
2010 2954 40,2 1,36%
2011 3096 65 2,10%
2012 3505 149.9 4,28%
2013 3695 231,1 6,25%
2014 3551 301 8,48% 9028
2016 3215 282 8,77%
2017 3113 (308,06) (9,90%)
.00 902 9018 9018 9014 908 408 902 9014 908 902 902 9014 908 908 902 902

4 20169 908

( 5) Прогноз годового чистого прироста велосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов (включая трехколесные) в 2018-2022 гг. . Основываясь на изменении данных годового чистого прироста велосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов в 2000-2017 гг., Мы проанализировали его характеристики и тенденцию изменения и выбрали годовой чистый прирост количества свинцово-кислотных аккумуляторов за последние пять лет (2013-2017 гг. ).Мы приняли подогнанное уравнение:

Для оценки годового чистого прироста велосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов (включая трехколесные) в 2018-2022 гг. (См. Таблицу 8), исходя из того факта, что наиболее распространенный электрический велосипед использует четыре накопителя 48 В 12 А / ч. батареи и вес каждой аккумуляторной батареи составляет около 4,3 ± 0,2 кг, мы прогнозировали годовой чистый прирост количества свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипедах, в 2000-2022 гг. (см. Таблицу 9).


Год Производство электровелосипедов Мощность электрических трициклов 14 с питанием от аккумуляторных батарей Объем импорта электровелосипедов Годовой чистый прирост велосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов (включая трехколесные)

2000 29
2001 59 59,00
2002 159 2003 400 400,00
2004 676 -00
2005 1211 1211.00
2006 1950
2007 2138 13,5 2124,50
2008 2188 22,3
2009 2369 603 29,84 122,4 457 3276,77
2010 2954 2954 2011 3096 761 65 141,1 435 4085,92
2012 3505 892 149.9 128,9 835 4953,22
2013 3695 1021 231,1 151,9 2456 678814.98 2456 678814.98 678814,98 2014 886 5046,71
2015 3257 1163 292 649,4 441 3919.60
(455) 4407.10
2017 3113 850 (308.06) 730.1 (455) 3379.84

9 2013

998

3062 9284 9 2019


Год Годовой чистый прирост велосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов (включая трехколесные)

2014 5046,71
2015 3919.60
2016 4407.10
2017 2757,77
2020 2494,24
2021 2261.79
2022 2053.86

908 9018 9018 9018 9018 9018 9018 годовой велосипеды со свинцово-кислотными аккумуляторами (включая трехколесные) (единица: 10 000 комплектов)
Годовой чистый прирост свинцово-кислотных батарей, используемых в электрических велосипедах
(10 000 комплектов.) (10 000 т) (10 000 кВАч)

2000 29 116,0 0,5 66,8 4 2011 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902
1,0 135,9
2002 159 636,0 2,7 366,3
2003 400 1600,0 6,9 9028 1,690 11,6 1557,5
2005 1211 4844,0 20,8 2790,1
2006 1945 г. 8498,0 36,5 4894,8
2008 2165,7 8662,8 37,3 4989,8
2009 3276.8 13107,1 56,4 7549,7
2010 3916,4 15665,4 67,4 9023,3
4953,2 19812,9 85,2 11412,2
2013 6789,0 27155,9 116,8 15641.8
2014 5046,7 20186,8 86,8 11627,6
2015 3919,6 15678,4 67,4 10154,0
2017 3379,8 13519,4 58,1 7787,1
2018 3062,0 12248.О 9047,2 38,9 5211,2
2022 2053,9 8215,4 35,3 4732,1

892.2. Оценка с помощью «Market Supply A Model»

Во время нашего визита и интервью владелец, который более десяти лет продавал электрические велосипеды (в том числе старые для нового бизнеса аккумуляторных батарей), сказал, что, несмотря на то, что мотивы покупать электрический велосипед (использование в домашних условиях, доставка товаров и экспресс-доставка), а также частота и время использования (частота составляет 2-6 раз в день, когда он используется, чтобы пойти на работу и выйти с работы, или взять детей в школу или забрать их из школы, и время использования составляет около 1-1.5 часов; для доставки товаров и посылок частота составляет более 30 раз в день, а время использования более 4 часов) варьируется, большинство аккумуляторных батарей (свинцово-кислотных), используемых в электровелосипедах, необходимо заменять через 2 года, если они правильно используются. В ходе опроса семей, использующих электрические велосипеды в окрестностях, мы обнаружили, что большинство семей покупают электрические велосипеды как средство передвижения, чтобы пойти на работу и выйти с работы, а также отправить своих детей в школу или забрать их обычным способом. их не более 30 минут за один раз и 2-3 раза в день и замену батареек через 2-3 года.

Возьмем для примера свинцово-кислотную батарею 48 В, 12 Ач. Согласно информации о продукте, при продаже аккумуляторной батареи индекс цикла составляет 400-600. Если его заряжать 1 раз в сутки, а это означает 1 цикл в день, его можно использовать в течение 1-1,5 лет; если его заряжать раз в двое суток, то можно использовать в течение 2-3,5 лет; если его заряжать раз в три дня, его можно использовать в течение 3-5 лет.

Согласно отраслевому стандарту срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, должен обеспечивать 350 раз разряда при 70% номинальной емкости.Однако при фактическом использовании срок службы некоторых батарей достигает 600 циклов, общая высвобождаемая емкость составляет 6151 ч, а соответствующий накопительный пробег составляет около 24 600 км. Исходя из этого, его можно использовать более 2 лет (Guo Z.Q. 2003) [54].

Таким образом, посредством социальных исследований и чтения литературы мы обнаружили, что средний срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, составляет 2 года, а свинцово-кислотных аккумуляторов со сроком службы менее 1 года или более 4 лет — в среднем. меньшинство; то есть большинство свинцово-кислотных аккумуляторов выбрасываются после использования в течение 2–3 лет.Мы выбрали среднее значение срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов в качестве значения μ и получили, используя уравнение. После того, как срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов будет соответствовать нормальному распределению, мы можем получить долю распределения срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов, запросив таблицу нормального распределения: свинцово-кислотные батареи со сроком службы <1 года составляют 11,12 %; со сроком службы 1-2 года - 38,88%; со сроком службы 2-3 года - 38.88%, со сроком службы> 3 лет — 11,12%; то есть,,, и.

После вывода на рынок модели А, соответственно, мы получили количество отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, использовавшихся в электровелосипедах в 2000-2022 гг. (См. Таблицу 10).

902 12,9 2002

28 2007 902

28 2007 908 902 6153,9


Год Годовое количество отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах
(10,000 комплектов.) (10,000 т) (10,000 кВт · ч)

2000
2001 71,3 0,3 41,1
2003 207,6 0,9 119,6
2004 529,9 2,3 2
2005 1196,3 5,1 689,1
2006 2282,8 9,8 1314,9
26,5 3544,6
2009 7830,8 33,7 4510,6
2010 8994,8 38.7 5181,0
2011 11151,1 47,9 6423,0
2012 13967,5 60,1 804514,3 14
60,1 804514,3 14

9 2014

902 902 2
18819,4 80,9 10840,0
2015 22323,7 96,0 12858,4
2016 22353.5 96,1 12875,6
2017 18924,4 81,4 10900,5
2018 16697,8 71,8 71,8
2020 13205,3 56,8 7606,2
2021 11663,7 50,2 6718,3
2022 1053614.0 45,3 6068,7

3.2.3. Оценка с использованием «Стэнфордской модели»

( 1) Предположение модели . Основное различие между Стэнфордской моделью и моделью рыночного предложения А заключается в том, что Стэнфордская модель в основном принимает срок службы продуктов и пропорцию распределения срока службы для оценки количества отходов. Другими словами, (процент потерь) в рыночном предложении A модель является постоянной величиной, в то время как (процент потерь) в Стэнфордской модели является переменной.Согласно литературным данным (Liu M. L. et al. 2015) [55], модель основана на следующих предположениях.

Во-первых, свинцово-кислотная батарея, используемая в эклектическом велосипеде, всегда используется до конца срока службы, а по окончании срока службы полностью выбрасывается. Во-вторых, срок службы чистых дополнительных свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, соответствует нормальному распределению, центрирующемуся на среднем сроке службы в различных пропорциях. В-третьих, срок службы годового прироста свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, остается неизменным.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов, изучаемых в этой диссертации, мы предположили, что вероятность выбрасывания свинцово-кислотных аккумуляторов через несколько лет равна, и мы использовали годовой чистый прирост свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, полученный расчетным путем. прогнозировать количество отходов в будущем. Если самый длительный срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, составляет год, а процент брака — через несколько лет, то количество отходов в году составляет

( 2) Расчет модели .На основе социологического опроса, поиска литературы и изучения информации об использовании продукта и характеристик использования свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, мы определили срок службы, время утилизации и процент брака таких свинцово-кислотных аккумуляторов. ежегодно (см. Таблицу 11).

8 4020 209 902

902 902

28 4020 209 902

15%

9018 35% 902

28 15% 902% 908% %

908 30% 902

20% 902

8 3020 10%

902

908 30% 902


Год Годовой чистый прирост количества свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах (10 000 комплектов) Средний срок службы Распределение срока службы (%) свинцово-кислотных аккумуляторов

2000 116.0 2,3 10% 30% 40% 20%
2001 236,0 2,3 10% 30% 2002 636,0 2,3 10% 30% 40% 20%
2003 1600,0 2,3 10% 30% 30% %
2004 2704.0 2,3 10% 30% 40% 20%
2005 4844,0 2,3 10% 30% 2006 7780,0 2,5 15% 35% 35% 15%
2007 8498,0 2,5 % % %
2008 8662.8 2,5 15% 35% 35% 15%
2009 13107,1 2,5 15% 35% 2010 15665,4 2,5 15% 35% 35% 15%
2011 16343,7 2,5
2012 19812.9 2,7 20% 40% 30% 10%
2013 27155,9 2,7 20% 40% 2014 20186,8 2,7 20% 40% 30% 10%
2015 15678,4 2,7 % % %
2016 17628.4 2,7 20% 40% 30% 10%
2017 13519,4 2,7 20% 40% 2018 12248,0 2,7 20% 40% 30% 10%
2019 11031,1 2,7 20% % % %
2020 9977.0 2,7 20% 40% 30% 10%
2021 9047,2 2,7 20% 40% 2022 8215,4 2,7 20% 40% 30% 10%

После помещения данных модели в таблицу 11 мы получили количество отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипедах в 2000-2022 гг. (см. Таблицу 12).


Год Отходы свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипедах

004

(10000 т)

2001

8 902,8 902 902 902 902 148 148 142094,1 902 902 902 902 902 9028 9028 79,4 9014 902 902 902 902 902 9014 902 902 902 902 902 902 902 902 902
(10000 кВт · ч)

2000
2002
2003
2004 656.8 2,8 378,3
2005 1395,2 6,0 803,6
2006 г. 2594,0 11,2
2008 5721,3 24,6 3295,5
2009 7481,1 32,2 4309,1
2010 3 39,3 5264,3
2011 11244,0 48,3 6476,5
2012 13821,4 59,4
2014 16729,6 71,9 9636,2
2015 20542,2 88,3 11832,3
2016 228 96,5 12930,5
2017 19972,3 85,9 11504,0
2018 16949,2 72,9 72,9 72,9
2020 13710,9 59,0 7897,5
2021 11910,1 51,2 6860,2
2022 8 46,3 6197,7

4. Анализ прогнозов

В этом тезисе мы приняли «модель рыночного предложения A» и «модель Стэнфорда» для прогнозирования ежегодных потерь количество свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипедах в 2000-2022 гг. Как показано в таблицах 10 и 12, количество использованных свинцово-кислотных аккумуляторов меняется с продажами или годовым чистым приростом электрических велосипедов, в то время как количество отходов свинцово-кислотных аккумуляторов тесно связано с их сроком службы.Анализируя продажи электровелосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов в 2000-2017 гг., Мы обнаружили, что продажи свинцово-кислотных аккумуляторов неуклонно росли, так как продажи электровелосипедов увеличивались в 2000-2004 гг., А в 2005-2013 гг. достигли пика в 2013 году и неуклонно падали с 2013 по 2017 год, когда продажи были близки к уровню 2010 года. Прогноз продаж электровелосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов также показывает, что тенденция к снижению продлится до 2022 года. сравнивая и анализируя результаты двух моделей прогнозирования, мы обнаружили, что, поскольку в Стэнфордской модели есть переменные, а модель имеет более высокие требования к данным и является более полной, количество отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, оцененное с помощью модели, несколько незначительно. меньше, чем рассчитано с использованием модели рыночного предложения A; однако прогнозы двух моделей относительно общей тенденции отходов согласуются.

Более того, в связи с выпуском и внедрением обязательного национального стандарта Технический кодекс безопасности электрических велосипедов (GB17761-2018) с 15 мая 2018 года, электрические велосипеды с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов наверняка столкнутся с любой ситуацией: внедрять инновации в собственные технологии или массово заменяться велосипедами с питанием от литиевых батарей. Если свинцово-кислотные батареи будут заменены литиевыми в больших масштабах, продажи новых электровелосипедов с питанием от свинцово-кислотных аккумуляторов значительно сократятся, а количество отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов резко возрастет.Таким образом, отрасль производства свинцово-кислотных аккумуляторов столкнется с необходимостью трансформации отрасли или модернизации технологий, а предприятия по утилизации и переработке отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов столкнутся с новыми возможностями.

5. Анализ потенциала рекуперации отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов

Средний срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипедах, составляет около 2 лет. Как правило, каждый электровелосипед оснащен четырьмя свинцово-кислотными аккумуляторами 48V12ah. Согласно приведенному выше прогнозу, количество отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипедах, только в 2017 году составит около 200 миллионов, а вес — 850 тысяч тонн.Поскольку в каждой свинцово-кислотной батарее 73,26% свинца и 11,46% чистой серной кислоты, свинцово-кислотные батареи объемом 850 000 тонн будут содержать 620 000 тонн свинца и 9,74 миллиона тонн чистой серной кислоты.

Мы изучили список сырья, необходимого на этапе производства свинцово-кислотных аккумуляторов, и список звеньев обработки отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов на основе метода оценки жизненного цикла (LCA). Метод LCA может использоваться не только для оценки воздействия на окружающую среду и потребления ресурсов окружающей среды при производстве, продаже, транспортировке и использовании, а также утилизации и обработке свинцово-кислотных аккумуляторов, но и для прогнозирования потенциала восстановления свинцово-кислотных аккумуляторов в идеальное состояние.

Материалы, используемые для производства свинцово-кислотных аккумуляторов, в основном включают свинец (73,26%), чистую серную кислоту (11,46%), пластик (12,09%), сурьму, мышьяк, олово (2,51%), резину (0,35%), медь. (0,35%) и др. (См. Таблицу 14). На основании таблицы 10 (годовое количество отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипедах, основанное на «модели рыночного предложения»), таблицы 12 (на основе «Стэнфордской модели» — ежегодное количество отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипедах. в 2000-2022 гг.), Таблицу 13 (Перечень сырья для свинцово-кислотных аккумуляторов) и Таблицу 14 (Перечень рекуперативного звена утилизации свинцово-кислотных аккумуляторов), мы получили количество восстановленных ресурсов свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипеды в качестве силовых аккумуляторов в 2000-2022 гг. (см. Таблицы 15 и 16) расчетным путем.

.43

9028

9018 Медь


Название сырья Масса сырья, содержащегося в свинцово-кислотных аккумуляторах мощностью 1000 кВт · ч (кг) Отношение массы сырья к общей массе

Свинец 26,85 73,26%
Чистая серная кислота 4,20 11,46%
Пластик 12,09%
Сурьма, мышьяк, олово 0,92 2,51%
Каучук 0,13 0,35%
0,35%

289 Единица

289 Свинец

908 902 908 Энергия 902 138,23 0828 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 902 902 5,1 902 902 9028 2914 902 902 902 902 902 908 (т)

8 2001 908 —

908 902 9014 9018 908 4,3

8,4

902 9014 6814 902 9028 9028 9,5

Тип Название Количество материала (1000 кг) 636.91 кг
Общая сера (100% серная кислота) 97,41 кг
Количество извлекаемого пластика 106,06 кг
4
4
кг
Электроэнергия 21,40 кг

Выбросы Дым свинца 12.88 кг
Свинец, содержащий остатки 10,55 кг
SO 2 выброс 267,07 кг

Год Годовое количество отходов и количество извлеченных свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах
Количество отходов (10 000 кВт · ч) 9014 т Чистая серная кислота (т) Пластик (т) Сурьма, мышьяк, олово (т) Резина (т) Медь (т)

2000 -902
2001 7.4 2,0 0,3121 0,3291 0,0684 0,0097 0,0089
2002 41,1 11,0 1,7 0,08 902 119,6 32,1 5,0 5,3 1,1 0,1554 0,1435
2004 305,2 81.9 12,8 13,5 2,8 0,3968 0,3662
2005 689,1 185,0 28,9 30,5 6,3 30,5 6,3 353,0 55,2 58,2 12,1 1,7 1,6
2007 2291,2 615,2 96.2 101,5 21,1 3,0 2,7
2008 3544,6 951,7 148,9 157,0 32,6 4,3 189,4 199,8 41,5 5,9 5,4
2010 5181,0 1391,1 217,6 229.5 47,7 6,7 6,2
2011 6423,0 1724,6 269,8 284,5 59,1 8,3 7,7 356,4 74,0 10,5 9,7
2013 9277,0 2490,9 389,6 411,0 85.3 12,1 11,1
2014 10840,0 2910,5 455,3 480,2 99,7 14,1 13,0 118,3 16,7 15,4
2016 12875,6 3457,1 540,8 570,4 118,5 16.7 15,5
2017 10900,5 2926,8 457,8 482,9 100,3 14,2 13,1
4
4 182 12,5 11,5
2019 8764,2 2353,2 368,1 388,3 80,6 11,4 10.5
2020 7606,2 2042,3 319,5 337,0 70,0 9,9 9,1 9,9 9,1
2021 8,1
2022 6068,7 1629,4 254,9 268,8 55,8 7,9 7,3
9018 9018 9018 9031 9018 9031
9018

Год Годовое количество отходов и количество извлеченных свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах
Количество отходов (10 000 KVAH) Свинец (т) Чистая серная кислота Пластик (т) Сурьма, мышьяк, олово (т) Резина (т) Медь (т)

2000
2002
2004 378.3 101,6 15,9 16,8 3,5 0,4918 0,4540
2005 803,6 215,8 33,8 358 35,6 1494,1 401,2 62,8 66,2 13,7 1,9 1,8
2007 2347,7 630.3 98,6 104,0 21,6 3,1 2,8
2008 3295,5 884,8 138,4 146,0 1157,0 181,0 190,9 39,6 5,6 5,2
2010 5264,3 1413,5 221.1 233,2 48,4 6,8 6,3
2011 6476,5 1738,9 272,0 286,9 216,9 334,4 352,7 73,2 10,3 9,6
2013 8726,7 2343,1 366,5 386.6 80,3 11,3 10,5
2014 9636,2 2587,3 404,7 426,9 88,7 1214 88,7 1214 11814 902 524,2 108,9 15,4 14,2
2016 12930,5 3471,8 543,1 572,8 119.О 89,8 12,7 11,7
2019 8909,4 2392,2 374,2 394,7 82,0 11.6 10,7
2020 7897,5 2120,5 331,7 349,9 72,7 10,3 9,5
9028 9028 9028 902 902 902
902 902 902 902 9028
8,9 8,2
2022 6197,7 1664,1 260,3 274,6 57,0 8,1 7.4

Потенциал восстановления — это соотношение между извлекаемой массой каждого материала отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов и массой сырья, содержащегося в свинцово-кислотных аккумуляторах. Его можно использовать для определения стоимости восстановления отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов.

Потенциал извлечения каждого материала свинцово-кислотных аккумуляторов может быть получен на основе данных в таблицах 13 и 14: потенциал извлечения свинца равен 86.9%, чистой серной кислоты — 85%, пластика — 87,7%.

В 2017 году, например, количество отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электровелосипедах, составляет около 110 миллионов киловатт-часов, что составляет 3000 тонн свинца. Поскольку потенциал извлечения свинца составляет 86,9%, извлекаемый свинец составляет 2 607 тонн. Согласно международной цене на свинец в размере 2 600 долларов США за тонну в 2017 году, экономическая стоимость превышает 6,7 миллиона долларов США. Таким образом, индустрия рекуперации свинцово-кислотных аккумуляторов имеет огромную экономическую выгоду.

6. Выводы

В диссертации, посредством статистического анализа данных в индустрии электрических велосипедов, с производством электрических велосипедов в качестве отправной точки, мы собрали данные об импорте и экспорте электрических трициклов, велосипедов с питанием от литиевых батарей, и электрические велосипеды. И исходя из характеристик индустрии электрических велосипедов, поскольку в настоящее время в индустрии электрических велосипедов используются две основные силовые батареи, свинцово-кислотные батареи и литиевые батареи, мы исключили производство электрических велосипедов с литиевыми батареями и приняли во внимание стоимость импорта и экспорта электрических велосипедов и, наконец, получили годовой чистый прирост электровелосипедов с питанием от свинцово-кислотных аккумуляторов путем расчетов.Используя годовой чистый прирост электровелосипедов с приводом от свинцово-кислотных аккумуляторов в качестве основных данных для изучения свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, мы затем получили годовой чистый прирост количества свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, и прогнозируемый прирост. 2018-2022 гг. Затем, используя «модель рыночного предложения А» и «модель Стэнфорда», мы оценили количество выброшенных свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах, между 2000 и 2022 годами, соответственно, и на основе доли сырья, содержащегося в свинце. -кислотные батареи и соотношение восстановленных и выброшенных свинцово-кислотных аккумуляторов, мы оценили потенциал восстановления отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов в 2000-2022 гг.По нашим оценкам, свинцово-кислотные батареи, используемые в электровелосипедах, обладают только большим потенциалом восстановления, и существует множество потенциальных ресурсов для восстановления.

(1) Исходя из прогноза выпуска свинцово-кислотных аккумуляторов в 2018-2022 годах, выпуск свинцово-кислотных аккумуляторов имеет тенденцию к значительному снижению. Как показывают данные, из-за ограничений экономической среды и политики защиты окружающей среды электрические велосипеды, использующие свинцово-кислотные батареи в качестве источника питания, столкнутся с большим риском исключения, в то время как велосипеды с питанием от литиевых батарей, которые в настоящее время составляют только 10%. производства электровелосипедов демонстрируют большие темпы развития.Производители аккумуляторных батарей, которые в основном производят свинцово-кислотные батареи для электровелосипедов, столкнутся с трансформацией и модернизацией.

(2) Внедрение обязательного национального стандарта Технического кодекса безопасности электрических велосипедов и рост количества электрических велосипедов с литиевым аккумулятором совместно заставят электровелосипеды с питанием от свинцово-кислотных аккумуляторов внедрять технологические инновации. Литиевые батареи постепенно заменят свинцово-кислотные батареи и станут основным источником энергии для электрических велосипедов, а большое количество отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов (до окончания срока службы) будет утилизировано и выброшено.Как правильно утилизировать и утилизировать отработанные свинцово-кислотные аккумуляторы — большая проблема.

(3) Согласно данным исследования, представленным в диссертации, отработанные свинцово-кислотные аккумуляторы имеют большую экономическую выгоду и защиту окружающей среды. Тем не менее, индустрия рекуперации в настоящее время сталкивается с дилеммой: как избавиться от рекуперации свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в электрических велосипедах «нерегулярными лицами», такими как мелкие торговцы, устранить незаконную плавку вторичного свинца и неправильную утилизацию отработанной серной кислоты. , улучшить объем извлечения на обычных предприятиях вторичного производства через регулярные каналы, увеличить оборот свинцовых ресурсов и обеспечить нормальное развитие предприятий вторичного производства.Это будут трудности в государственном управлении. «Расширенная ответственность производителя» (EPR) [56] будет играть одну из самых важных ролей в решении этих трудностей.

7. Ограничения и перспективы

Ограниченные данными, результаты расчетов в диссертации не получены напрямую с использованием данных свинцово-кислотных аккумуляторов, поэтому все еще существует некоторая неопределенность в отношении количества отходов свинцово-кислотных аккумуляторов и прогноза потенциала их восстановления, а также неизбежно отклонение между количеством отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, прогнозируемым с использованием моделей, и фактическими данными о производстве.Более того, срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов имеет решающее значение для прогноза количества отходов. Однако на срок их службы влияет множество факторов, например, подходит ли зарядное устройство, правильно ли пользователь использует батарею и качество самой батареи. В будущих исследованиях мы будем и дальше повышать точность данных и настраивать адаптируемость моделей.

Доступность данных

Все данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в нашу рукопись, и к ним можно получить свободный доступ из ссылок.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Эта работа была поддержана крупным проектом, финансируемым Национальным фондом социальных наук Китая (номер разрешения 15ZDC030), и ключевым проектом, финансируемым Национальным фондом социальных наук Китая (номер разрешения 12AZD104).

Успешная переработка свинцово-кислотных аккумуляторов: политика + обратные цепочки поставок

  • Версия
  • Скачать 89
  • Размер файла 992.11 КБ
  • Количество файлов 1
  • Дата создания 9 марта 2021 г.
  • Последнее обновление 5 августа 2021 г.

Свинцово-кислотные батареи — важнейший компонент современных транспортных средств и стационарных накопителей энергии.Свинец отличается от других цветных металлов, потому что при восстановлении и переработке из металлолома он может соответствовать даже самым высоким стандартам качества, эквивалентным первичному или первичному свинцу. Однако, чтобы воспользоваться потенциальной циркулярностью свинца, восстановление и переработка батарей должны производиться безопасным способом. В Соединенных Штатах и ​​Европе разработаны программы утилизации свинцово-кислотных аккумуляторов, которые позволили достичь 99% степени утилизации при минимальном риске для человека и окружающей среды.

Цель этого отчета — показать, как три разные страны создали разные регуляторные политики и обратные цепочки поставок, которые сделали возможным ответственную переработку свинцово-кислотных аккумуляторов: Бразилия, США и Европейский Союз.Эти системы различаются по типу обратной цепочки поставок, которую они используют, по тому, кто собирает использованные батареи, насколько централизованной и стандартизированной является программа в разных штатах / странах и требуется ли залог за новые батареи. Несмотря на эти различия, все они достигли очень высоких показателей утилизации. Как показывают тематические исследования, когда государственный и частный сектор работают вместе, это снижает риски и создает более справедливый рынок среди конкурентов. Усилия любой страны требуют двух компонентов: нормативной базы, обеспечивающей безопасный сбор и переработку свинцово-кислотных аккумуляторов, и обратной структуры цепочки поставок, которая обеспечивает адекватные финансовые стимулы для всех участников.

Прикрепленные файлы

Файл Действия
Успешная переработка свинцово-кислотных аккумуляторов — Политика + обратные цепочки поставок.pdf Скачать

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы ​​установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Восстановление свинца из аккумуляторов | SpringerLink

  • 1.

    R.Д. Пренгаман, Х. McDonald, патент США 4229271 (21 октября 1980 г.).

  • 2.

    Р.Д. Пренгаман и Х.Б. McDonald, патент США 4230545 (28 октября 1980 г.).

  • 3.

    R.D. Prengamanand H.B. McDonald, патент США 4 236 978 (2 декабря 1980 г.).

  • 4.

    Р.Д. Пренгаман, Х.Б. McDonald, Свинец-цинк 90 , изд. Т.С. Mackey и R.D. Prengaman (Warrendale, PA, TMS, 1990).

    Google ученый

  • 5.

    E.R. Cole, A.Y. Ли и Д. Paulson, Электролитический метод восстановления свинца из лома аккумуляторных батарей , Bur. Mines Report Rl 8602 (Вашингтон, округ Колумбия: Горное управление США, 1981).

    Google ученый

  • 6.

    E.R. Cole, A.Y. Ли и Д. Полсон, патент США 4272340 (9 января 1981 г.).

  • 7.

    A.Y. Ли, Э.Р. Коул и Д.Л. Paulson, Электролитический метод восстановления свинца из лома аккумуляторных батарей. Масштабное исследование , Bur.Mines Report Rl 8857 (Вашингтон, округ Колумбия: Bur. Mines, 1984).

    Google ученый

  • 8.

    E.R. Cole, A.Y. Ли и Д. Полсон, J. Metals , 37 (2) (1985), стр. 79–83.

    Google ученый

  • 9.

    L.L. Smith, R.G. Sandberg и E.R. Cole, патент США 4 159 231 (16 июня 1979 г.).

  • 10.

    Т.А. Филлипс, Экономическая и техническая оценка электролитического процесса для извлечения свинца из отработанных аккумуляторов , Bur.Отчет о шахтах 1C 9071 (Вашингтон, округ Колумбия: Bur. Mines, 1981).

    Google ученый

  • 11.

    М. Ольпер, «Процесс CX-EW — комплексная система восстановления свинцово-кислотных батарей», Международная исследовательская группа Pb-Zn, Рим (11–13 июня 1991 г.), стр. 79–90.

    Google ученый

  • 12.

    M. Olper, патент США 4,769,116 (6 сентября 1988 г.).

  • 13.

    Р.М. Рейнольдс, Э.К. Хадсон, М. Олпер, в работе. 4. С. 1001–1022.

    Google ученый

  • 14.

    М.В. Ginatta, патент США 4,451,340 (29 мая 1984 г.).

  • 15.

    W.B. Моур и Т. Etsell, патент США 5211818 (18 мая 1993 г.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *