系列标准出台解决铅酸蓄电池二次利用难题

贾蕗路，裴 锋，刘 欣，田 旭，况燕军

（国网江西省电力有限公司电力科学研究院，江西 南昌 330096）

0 引言

传统的电池使用中，铅酸蓄电池在仍有近80%的剩余容量时即退出运行，资源浪费严重，铅污染问题突出。中国电力企业联合会标准《铅酸蓄电池二次利用》系列的发布就是针对铅酸蓄电池剩余容量有效利用问题提出了一系列的解决方案，破除了制约电池储能行业发展的重要瓶颈，将为储能产业升级注入强大的活力。

1 标准背景

全球气候波动日益剧烈，生态环境严重恶化，大气污染、土壤污染、水污染等问题日益突出。人类生存与发展面临巨大挑战。习近平主席在十八大上正式提出“美丽中国”这一思想，建设美丽中国，首先应倡导人与自然和谐。改善生态环境，减少自然灾害的发生，需要企业和全人类负起应有的责任。国家“十三五”经济社会发展的目标中，就有生态环境质量总体改善的要求。提倡大力发展循环经济，提高资源利用率。

在2016年结束的G20峰会上，各国提出新工业革命行动计划：减少能源和资源消耗，提升资源利用率，从而更好地保护环境。《巴黎协定》的达成加快了全球气候治理的步伐，提高资源利用率，符合国际战略发展的大方向，使经济发展模式向生态文明转型。

2 标准目的和意义

铅酸蓄电池，具体结构见图1，是一种含以稀硫酸为主的电解质、二氧化铅正极和铅负极的蓄电池[1]，是化学电源中市场份额最大、使用范围最广的产品[2]，在启动、动力、后备、储能领域应用广泛。在电力、通信、交通运输等行业发挥着重要作用。随着太阳能、风能等清洁能源的开发利用，铅酸蓄电池作为一种安全性高、价格低廉的能源产品迎来了新的发展空间。

图1 阀控式铅酸蓄电池结构示意图

从2005年至2014年，全国铅酸蓄电池总产能以每年10%左右的速率增长。2015年全国主流铅酸蓄电池品牌销售收入近800亿元，在化学电源产业中占67.5%，仍然是电池行业最重要的产品系列。根据国家统计局公布数据，2016年1-8月全国铅酸蓄电池行业累计完成产量同比增长4.25%。我国铅酸蓄电池的产量已占世界产量的1/3，成为了全球铅酸蓄电池的生产和消费大国。

预计在5-10年内，铅酸蓄电池不能被其他电池产品取代，预测到2020年其仍然占据全球二次可充电电池59%的市场份额[3]，继续高居各类电池首位。未来五年，储能对铅酸蓄电池将有更大的需求；“铁塔公司”对国内通讯网络建设投资将再次加快，后备电池市场需求有望持续增长；互联网数据中心行业的巨大发展机遇将带动相关机房设备包括电池市场需求的扩大。电池行业对化学储能技术做了一个市场预测，铅酸蓄电池储能在当前以及未来至少10年内，仍将占据绝对的市场份额。

随着铅酸蓄电池广泛大量应用，给有效处置大量的退运电池带来了巨大挑战。目前，退运铅酸蓄电池通常仅进行简单的报废回收处理，资源浪费非常严重。研究表明，退运铅酸蓄电池中约80%是可以二次利用的，如用于储能或一般后备电源。

《铅酸蓄电池二次利用》系列标准积极响应“减少污染物和废弃物”的节能减排和低碳环保要求，利于加强国家电网公司在环境保护和环境治理方面的力度，响应国家环保总局“十三”五在废弃物资源化科学研究方面的具体要求，提高各级电网企业的循环经济意识加强科技进步与创新，降低电网运行成本。

《铅酸蓄电池二次利用》系列标准，不仅填补了国家标准和行业标准在该领域的空白，也有效地对资源进行整合、推动科研成果转化；更好地引导和规范产业、市场；实现资源循环利用；保护环境。铅酸蓄电池二次利用所创造的经济、环保、社会效益非常可观，是分布式能源和储能发展的新引擎，能对我国能源结构转型起到显著的推动作用，同时也将推动其他行业的发展。

3 标准制定

标准制定组从2009年开始，承担了多项电池、储能等方面的科研项目，研究方向涉及电池梯次利用、评价分级、回收等等，研究成果显著。前期大量的理论研究解决了阀控式铅酸蓄电池的主要问题，如：失水问题、极板硫酸盐化、板珊腐蚀与软化脱落等。自主研发了用于阀控式铅酸蓄电池容量激活的激活液和配套激活设备。开展了铅酸蓄电池二次利用评价分级及成组等技术研究，并成功示范应用。

《铅酸蓄电池二次利用》系列团体标准在中国电力企业联合会和全国电力储能标准化技术委员会的大力支持和帮助下，得到大力推进。本系列团体标准参编单位包括国家电网、南方电网、发电集团、环保部门和企业，共16家。2016年10月21日正式发布。

该系列标准共发布5个部分：《铅酸蓄电池二次利用第1部分：总则》、《铅酸蓄电池二次利用第2部分：电池评价分级及成组技术规范》、《铅酸蓄电池二次利用第3部分：电池修复技术规范》、《铅酸蓄电池二次利用 第4部分：电池维护技术规范》、《铅酸蓄电池二次利用 第5部分：电池贮存与运输技术规范》。

3.1 标准内容

1）该系列标准规定了铅酸蓄电池二次利用的基本规定和基本环节；

2）为保障铅酸蓄电池二次利用过程中电池合理分级和成组编制了相关技术规范。包括电池评价方法、电池分级方法、电池配组方法、相关测试方法。明确二次利用电池经测试后评价为：报废电池，可修复电池，可利用电池；分级为：低容量电池、低电压电池、基本合格电池、中等容量电池、高容量电池。电池组性能需要同时满足容量一致性、电压一致性和内阻一致性要求，低容量电池、低电压电池做报废回收处理。明确电池组检测项目为外观检查、容量测试、电压测试、内阻测试，并规定了测试方法；

3）二次利用电池成组应用应配置有在线维护功能的监测设备。为使更多已退运或待报废铅酸蓄电池能投入二次利用过程中，并能更规范地对失效的铅酸蓄电池进行修复而编制了相关技术规范，明确了铅酸蓄电池可修复的范围，规定了铅酸电池修复的安全要求、技术要求、测试仪表精度、修复内容、常用修复法的修复步骤、修复后的质量评估；

4）为保障铅酸蓄电池二次利用过程中电池运行，如何进行有效维护编制了相关技术规范，包括基本维护项目、维护周期、维护流程、在线以及离线维护。明确二次利用电池成组应用后应进行维护，使电池组安全运行、保持电池组一致性、提高电池组能量利用率；

5）该系列标准对二次利用铅酸蓄电池贮存与运输的主要过程进行了详细规定。

3.2 标准创新点

1）首次提出二次利用铅酸蓄电池定义：未完全丧失利用价值且外观完整但性能已不满足原使用要求，在保持结构完好的同时，经收集、检测或修复后再利用的铅酸蓄电池[1]；

2）首次系统地提出了铅酸蓄电池二次利用的主要技术环节并进行了规范；

3）填补国家标准和行业标准该领域的空白。

3.3 标准实践

前期大量的示范和实际应用，积累了成果转化的经验，和中国汽车研究中心、中科院电工所、奇瑞公司、亿通公司、杭州高特等单位均有合作。二次利用铅酸蓄电池在储能领域和变电站的示范应用见图2、3。

图2 具有自主知识产权的成套装备产品（二次利用铅酸蓄电池在储能领域）

图3 二次利用铅酸蓄电池在110kV变电站正常运行

4 结束语

《铅酸蓄电池二次利用》系列团体标准结合我国铅酸蓄电池二次利用的实际情况，进行了广泛调查研究，总结、吸收了相关的科研成果，该系列团体标准将有利于科技成果推广应用，有利于资源节约与循环利用，有利于环境保护。

该系列团体标准解决了目前铅酸蓄电池二次利用过程中的关键技术问题，标准的发布标志着电力行业在标准化工作方面取得重要进展，这是贯彻落实国务院《深化标准化工作改革方案》（国发〔2015〕13号）的具体体现。它也是国网江西电科院科技成果推广应用的成功案例，有利于加快推动电池技术进步[4]。