废铅蓄电池的综合回收利用研究

用火法冶炼回收废铅蓄电池能耗高、污染严重,回收利用率一般只有80%左右。用火法和湿法相结合回收铅蓄电池的方法,回收利用率可以提高10%以上,并且减少了污染。废铅蓄电池的综合回收利用工艺可以从废铅蓄电池一次回收铅-锑合金和三盐基硫酸铅、铬黄系列产品。     

废电池的环境污染及资源化价值分析

分析了各类废电池的资源化,安再生利用价值由高到低顺序依次为铅酸蓄电池、镍镉、镍氢电池、普通干电池。电池中含有的主要污染物质包括重金属以及酸、碱等电解质溶液。对环境和人体健康危害较大的废电池类别主要为：（1）含汞电池，指氧化汞电池，部分汞含量较高的锌锰和碱锰干电池；（2）铅酸蓄电池；（3）含镉电池，主要是Ni-Cd电池。废电池中化学物质释放进入环境过程是在电池包壳破损后发生的，或者是电池包壳本身发生浸蚀作用。普通家用干电池中的污染物质大多呈固态，由电池内部迁移到环境中是一种缓慢的过程。文中还分析了废电池污染环境的主要途径、采用各种不同处理、处置方式管理废电池可能引起的环境污染。     

Comparison study and parameter identification of three battery models for an off-grid photovoltaic system

There is growing interest in solar batteries, especially for photovoltaic (PV) applications. Therefore, an accurate battery model is required for the PV system because of its influence on system efficiency. Several mathematical models of batteries have been described in the scientific literature. However, this paper reviews three electrochemical models most commonly used for PV systems, such as Shepherd, Manegon and Coppetti, in order to define the most appropriate model for PV systems. This paper discusses an application of the pattern search optimization technique to extract the parameters of three battery models derived from experimental test results obtained from sealed gelled lead acid batteries for both charge and discharge modes. A comparative case and regression analysis based on statistical tests and a quantitative method were conducted to demonstrate the effectiveness and accuracy of the updated model from the three aforementioned. The simulation results and tests performed on the battery charge and discharge modes lead us as well to approve the algorithm’s accuracy regarding the updated model.     

PPy/TiO2光催化微生物燃料电池产电及在钴酸锂浸出中的应用

以无水氯化铁为氧化剂,碳纸为基板,通过化学氧化法制备聚吡咯/二氧化钛（PPy/TiO₂）光电阴极,采用XRD、IR、SEM对光催化材料进行表征.以碳纸为阳极;碳纸、TiO₂改性碳纸和PPy/TiO₂改性碳纸为阴极,构建双室微生物燃料电池（MFC）.在光照条件下,研究了MFC废水处理效果、产电性能及阴极钴酸锂的浸出情况.结果表明：PPy/TiO₂改性碳纸最大功率密度为10425.7mW/m²,分别是碳纸和TiO₂改性碳纸的1.97和1.86倍;PPy/TiO₂改性碳纸阴极Co（Ⅱ）浸出率为47.8%,分别是碳纸和TiO₂改性碳纸的1.87和1.76倍.     

随机应用下的锂离子电池剩余寿命预测

目的为模拟海洋工程与水下科考装备电池的真实使用情况,进行随机电流放电下的锂离子电池老化实验,通过高斯过程回归模型进行电池剩余寿命预测。方法从数据驱动方法中选取具备不确定性表达能力的高斯过程回归模型,选定核函数后通过训练数据来优化超参数建立预测模型。用随机应用下的电池充放电循环实验数据验证预测结果。结果与SE核函数相比,基于Matern核函数的模型预测效果更优。训练数据越多,预测起始点越大,模型预测绝对误差越小、MAPE与RMSE值更低。对两种不同实验温度、不同随机电流放电模式下的三组电池,模型预测绝对误差大多在40 cycle内,MAPE与RMSE值分别低于0.06、0.09,均能实现准确剩余寿命预测。结论对于随机应用下的锂离子电池剩余寿命预测,高斯过程回归模型具备高精度与适用性。     

低压环境对锂电池热失控释放温度影响

为研究锂电池在民航飞行低压特殊环境的安全性及发生热失控灾害后的高温危险性,通过可模拟飞行变动条件的动压变温实验舱开展系列实验,研究锂电池在不同低压环境下的（101,60,30 kPa）多节18650型锂离子电池热失控温度特性,采集电池池体温度及热失控喷射释放温度等参数。研究结果表明:随环境压力降低,圆柱锂电池间的热失控传播并不能被阻断,但锂电池热失控灾害所释放产生的高温区域减少,且高温持续时间变短,释放所产生温度的高温危险性随环境压力的降低而有所降低。     

18650型锂离子电池燃烧特性及火灾危险性评估

为评估18650型锂离子电池的火灾危险性,以3种不同品牌的商品三元18650型锂离子电池为研究对象,采用锥形量热仪在不同辐射热和荷电状态下对3种电池进行了燃烧试验,分析了电池的热释放参数、烟参数、毒性参数和质量损失参数。并在试验的基础上构建了锂离子电池火灾危险性综合评估指标体系,计算了这3种电池在辐射热35kW/m^2及品牌1的18650型锂离子电池在25 kW/m^2条件下的火灾危险指数。结果表明:电池的热参数和毒性参数随电池荷电状态(SOC)和辐射热增大而增大,满电状态下的品牌1电池在辐射热为50 kW/m^2、35 kW/m^2和25 kW/m^2时的热释放速率峰值分别为9.23 kW、8.64 kW和6.26 kW;生烟量随电池SOC和辐射热增大而减小;综合评估得出了3种电池的火灾危险性。     

酸浸—萃取—沉淀法回收废锂离子电池中的钴

采用酸浸—萃取—沉淀法回收废锂离子电池中的钴。实验结果表明:废锂离子电池在600℃下煅烧5 h可将正极材料上的有机黏结剂与正极活性物质分离;正极活性物质在Na OH溶液浓度为2.0 mol/L、n(Na OH)∶n(铝)=2.5、碱浸温度为20℃的条件下碱浸反应1 h后,铝浸出率达99.7%;已除铝的正极活性物质在硫酸浓度为2.5 mol/L、H_2O_2质量浓度为7.25 g/L、液固比为10、酸浸温度为85℃的条件下酸浸反应120 min,钴浸出率高达98.0%;酸浸液在p H为3.5、萃取剂P507与Cyanex272体积比为1∶1的条件下,经2级萃取,钴萃取率为95.5%;采用H_2SO_4溶液反萃后在硫化钠质量浓度为8 g/L、反萃液p H为4的条件下沉淀反应10 min,钴沉淀率达99.9%。     

基于蒙特卡罗方法的铅酸蓄电池厂土壤健康风险评价

以土壤中的风险指标(Pb,Cd,As)为研究对象,将蒙特卡罗模拟方法应用到某铅酸蓄电池厂土壤重金属的健康风险评价中,解决了土壤重金属影响人体健康风险的不确定性问题。结果表明,土壤中Pb对成人不存在非致癌风险,对儿童存在非致癌风险;土壤中Cd,As对成人、儿童都不存在致癌风险;影响Pb,Cd和As进入人体单位体重的致癌、非致癌风险水平大小的主要因素为土壤重金属浓度。研究结果在一定程度上可为铅酸蓄电池厂土壤不确定性健康风险评价提供参考依据。     

低压环境下不同三元圆柱锂电池热失控危险特性对比研究

为研究21700和18650新旧2型多用途锂离子电池在航空运输低压环境下的热失控特性差异，采用动压变温实验舱搭建实验平台开展实验。将实验环境压力设定为飞机巡航时的环境压力30 kPa，对比常压101 kPa，使用外部热源加热的方式触发锂电池热失控，利用热传播引发相邻电池热失控，分别从热失控温度变化特性、热释放速率和热解气体组分浓度变化进行分析。研究结果表明:能量密度更高的21700电池热失控峰值温度更高，高温危险性要高于18650电池，但触发热失控所需的热量更多，电池间热传播时间会延长；低压环境有利于降低锂电池热失控燃爆峰值温度，减小燃爆热释放速率，但会产生更多CxHy和CO等具有燃爆性的热解气体，可能会在有限空间内与氧气混合引起二次燃爆。