“十四五”以来,我国落实“双碳”目标已取得积极成效,打造绿色科技出行的生活方式,成为助力我国“双碳”目标的重要方式之一。新能源产业的崛起无疑给传统铅蓄电池产业带来较大的影响。此外,受新国标影响,我国电动自行车产业变革正在加速演进。
与此同时,建立健全完善的废旧物资循环利用体系,对提高资源循环利用水平、提升资源安全保障能力,助力实现碳达峰、碳中和目标,促进生态文明建设具有重大意义。“十四五”时期是实现废旧物资循环利用由量变到质变的关键时期,是全面提升全社会资源利用效率的关键阶段。
当前,产业变革、新国标换购、逆势增长、出口市场、内外双循环、高质量竞争等,成为行业关键词。
在此背景下,2023 SMM中国铅酸蓄电池应用与绿色循环产业大会于9月18-20日在江苏·无锡富力喜来登酒店隆重召开,本次会议邀请知名专家学者、再生铅蓄电池企业、收集单位、经销商等相关产业代表齐聚一堂,就全球经济环境、应用市场变局、企业经营策略、供应链变革及生态建立、技术多元化演变、产品价值创新等重要议题进行了深度探讨。
SMM将同步进行视频、图片、文字报道会议内容,敬请刷新关注本文。
9月20日
中国铅酸蓄电池产业技术及电动车绿色出行产业论坛
发言嘉宾:储能蓝海铅电池的机遇与挑战
发言主题:南京千探储能科技有限公司总经理 侯国友
2023开年以来储能行业政策出台超70条 铅蓄电池重回主流选择之一
2023年以来国家及地方储能政策发布进入高峰,其中1月份共有50余项发布或征求意见,2月共发布26项储能产业相关政策。2020年国内储能装机量9.2%为电化学储能,其中铅蓄电池为第二大分支,占到10.2%。基于近年来实际应用及安全因素,近期铅炭电池重回储能主流技术选择,如已投运的国家电投浙江分公司江苏长强钢铁 25.2MW/243.3MWh铅碳电池储能电站项目、 浙江长兴100.8MW/1061.683MWh铅碳电池储能电站“和平共储”综合智慧能源项目(目前世界上单体最大智慧储能项目)等。
据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会最新国内储能装机数据统计,2023年1-6 月累计装机 8.7GW/19.4GWh,在能源结构转型背景下,新型储能装机容量屡创新高,市场供需两旺,为储能厂商及能源投资机构创造了良好的市场环境和发展机遇。随着铅碳电池的陆续投运,铅蓄电池装机建设增速加快。
据今年3月份公开数据,太湖能谷建成投运储能电站超1GWh,洽谈项目近40GWh。
据能源电力说不完全统计,截止6月太湖能谷中标的铅碳电池储能EPC项目已超1GW/3.8GWh。
据今年7月广东省储能备案项目数据,广州能谷科技有限公司完成3个独立储能项目备案,总规模达670MW/2680MWh,总投资41.5亿元,项目均选用AGM铅碳电池。
全国多省储能电站“建而不用”: 新能源站分散配储存在项目利用率低、项目缺乏经济性、存在安全隐患以及难以参与现货市场盈利等弊端。
发电侧和电网侧储能电站的分析,单一侧建立储能电站成本高且收益渠道单一,经济性不显著,新能源场站和电网侧建设储能电站的积极性不高。
根据2022年11月中电联发布的《新能源配储能运行情况调研报告》,新能源配储在弃电期间至多一天一充一放运行,个别项目存在仅部分储能单元被调用、甚至基本不调用的情况,所调研电化学储能项目平均等效利用系数为12.2%,而新能源配储系数仅为6.1%,低于火电厂配储能(15.3%)、电网储能为(14.8%)以及用户储能(28.3%)。
》储能蓝海中铅电池的机遇与挑战 储能市场巨大,铅炭电池核心技术尤为关键!
发言主题:多层石墨烯在铅酸蓄电池中的应用研究
发言嘉宾:超威集团研究院院长 刘孝伟
铅酸蓄电池的早期容量损失(PCL-3)——负极不可逆硫酸盐化
研究表明:在不同放电倍率下,负极生成PbSO4的分布不同,在低放电倍率下(<0.5C20),PbSO4晶体均匀分布于极板内部,晶体颗粒比较粗大,而高放电倍率下(>4C20),PbSO4晶体集中于极板的表面晶体颗粒细小而致密,根据Ostwald熟化机理,在比表面能的作用下,通过重结晶小的硫酸铅晶体趋向于转变成粗大的硫酸铅晶体;这种粗大的硫酸铅晶体因为溶解度低导致充电转化困难,形成“不可逆硫酸盐化”。
不可逆硫酸盐化的影响:小电流深度放电工况下的寿命、大电流高功率放电工况下的寿命、长期欠充电下的寿命、严重制约了铅酸电池的应用工况和使用寿命。
循环过程中海绵铅比表面的收缩进一步加剧了不可逆硫酸盐化
负极海绵状铅作为活性物质,在反复充放电过程中,在比表面能的作用下,比表面会不断收缩,这是一个不可逆的过程。比表面收缩后极板的孔径会变大,更有利于形成更加粗大的硫酸铅晶体,导致不可逆过程加剧。
解决负极硫酸盐化的途径:采用表面活性剂(木质素、腐殖酸)抑制活性物质的表面积收缩。采用硫酸钡晶核细化硫酸铅颗粒。添加炭黑、石墨等增加导电性,“称为抗膨胀剂”。
发言主题:磷酸锰铁锂在两轮车上的应用研究
发言嘉宾:星恒电源股份有限公司小电芯工程院,副院长 沈佐松
磷酸锰铁锂是磷酸铁锂升级方向
磷酸锰铁锂(LMFP) 与磷酸铁锂(LFP)结构相同,均为有序的橄榄石结构,因此同样拥有高安全性和稳定性;
高能量密度是磷酸锰铁锂相较磷酸铁锂的核心优势:理论克容量都约为 170mAh/g,但放电平台却不同;磷酸锰铁锂总体放电平台3.8V-4.1V;磷酸铁锂理论放电平台是3.4V,实际水平3.2-3.3V。磷能量密度可以比其高出15%-25%左右。
磷酸锰铁锂和三元材料相比
相较于三元材料的层状结构,磷酸盐系材料的橄榄石型结构额外增加结构支撑,因此充放电锂离子嵌入和脱出过程中不易发生结构崩塌
磷酸锰铁锂中 P 原子通过 P-O 强共价键形成 PO4 四面体,O原子很难从结构中脱出,这使得磷酸锰铁锂具备热稳定性好、安全性高、使用寿命长的优点
三LMFP 与 NCM 复合使用,可以有效综合两者高安全性、高能量密度与低温性能等特点。
发言主题:启停电池技术发展运用新趋势
发言嘉宾:广东奥克莱集团有限公司集团总裁 邵双喜
起停电池分类及区别
起停电池能大力推广原因:①环保法规要求;②使用起停系统的平均节油率超过5%;
现有起停电池分类:AGM和EFB。
起停电池现状
起动起停电池有效助力节能减排,随着全球气候变化加剧、能源消耗挑战日益严峻,世界汽车市场对碳排放标准和燃油经济性提出了更高标准的要求。起动起停系统是近年发展较迅速的一项节能减排技术。2016年以来,起动起停系统的渗透率大幅提升,根据国际市场研究机构FutureMarketInsights预测,全球起停电池市场规模在2022年预计为70.58亿美元,到2032年将增长到273.36亿美元,年复合增长率达14.5%。
中国2022年汽车保有量为3.19亿辆,新车产量为2383.6万辆,其中标配起动功能的车辆超过70%;起停电池按平均使用寿命3-5年计算,2023年起每年约1/5售后市场更换起停电池;
AGM起停电池普遍用于中高端车型,主要适用欧美车型;EFB电池普遍用于中低端车型,主要适用于日韩车型。目前两者在市场端用量约为1:3。
发言主题:中国铅酸蓄电池行业现状及未来发展趋势
发言嘉宾:理士国际技术有限公司理士国际技术委员会主任助理,高级工程师 高士元
中国铅酸蓄电池行业基本情况
产量:我国是是铅酸蓄电池最大的生产国,产量占世界总量的三分之一。中国铅酸蓄电池行业产量保持稳定增长态势。据工信部数据显示,2022年中国铅酸蓄电池产量为21650万千伏安时。
市场规模:近年来呈现逐年增长态势。2022年超1700亿元。
出口情况:我国也是铅酸蓄电池最大的出口国。据中国海关数据,2022年中国铅酸蓄电池出口数量为2.16亿个,同比增长9.09%,出口金额为39.03亿美元,同比增长9.08%。
国内储能市场规模发展趋势
我国储能产业进入了快速发展时期。据CNESA全球储能项目库的不完全统计,截至2022年底,中国已投运电力储能项目累计装机规模59.8GW,占全球市场总规模的25%,年增长率38%。
新型储能继续高速发展,新增规模创历史新高,达到7.3GW/15.9GWh,功率规模同比增长200%。
新型储能中,得益于锂离子电池成本的持续下降,锂离子电池占据绝对主导地位,比重达97%。铅蓄电池仅占3.1%,铅酸电池的主要优势还是在于价格和安全性能。
无论是保守还是理想场景的预测,储能产业快速发展的大势不可逆。储能技术与产业的前期积累,使其具备顽强的生命力和持续发展的基础。新型电力系统的构建,特别是可再生能源和分布式能源的大规模利用,对储能有巨大的需求。能源革命的逐步深入,也给未来储能深度参与市场化的电力运营铺平了道路。
发言主题:铅酸、锂电、钠电三元演变
发言嘉宾:河北奥冠电源有限责任公司董事长 孟祥辉
中国再生铅产业发展论坛
发言主题:内需为王出口为辅,2023年下半年铅价前瞻
发言嘉宾:SMM铅行业高级分析师 夏闻鸣
发言主题:再生铅行业探究与展望
发言嘉宾:国泰君安期货有限公司研究员 莫骁雄
发言主题:再生铅回收处理工艺技术新进展
发言嘉宾:湖南锐异资环科技有限公司销售总监 副总经理 张力攀
再生铅回收工艺未来发展方向
再生铅回收工艺未来发展方向——进一步完善富氧侧吹炉工艺
采用富氧侧吹炉低温熔炼工艺
该技术开发了低温熔盐清洁冶金技术,采用“铁-硅-钙-钠”四元渣系,以Na2CO3熔盐为反应介质,充分利用硅酸钠的低熔点特性,将火法炼铅温度从传统工艺的1200℃~1250℃降低至1100℃以下,大大降低了熔炼能耗,减少了碳排放。
此外,该技术中利用硫铁矿与氧气发生氧化反应:
4FeS2+7O2=2Fe2O3+8SO2 ΔH=-1654.64 kJ/mol(1000℃),反应放热,补充熔炼所需热量,减少燃料消耗,降低因燃料消耗引起的碳排放。
采用含碳危废作为还原剂和燃料,采用天然气+无烟煤方式,灵活组合降低成本
煤+天然气:煤在铅冶炼过程中作还原剂,将铅还原出来。天然气作为燃料为铅冶炼的反应提供热量。由于天然气的主要成分是甲烷,具有单位热值高、排气污染小、供应可靠、价格低等优点。可根据原料成分的不同,灵活调整煤和天然气的比例,最大程度地减少燃料成本。
“以废制废”: 除煤和天然气外,部分危废(如废活性炭等)的主要成分为碳,可以将这类危废作为还原剂代替煤的使用,达到“以废制废”的效果,同时可以减少投资成本。
再生铅回收工艺未来发展方向——全湿法工艺
全湿法工艺的主要优势特点包括:1、全系统不需要碳基还原剂,碳排放大大降低;2、由于不熔化物料,不需要燃料,全系统能耗大大降低;3、由于主工艺没有外排烟气,仅有少量酸雾,所以只需要少量的重金属总量、二氧化硫总量、氮氧化物总量。
但湿法工艺普遍存在的问题:1、所有的全湿法工艺均没有得到大规模生产应用,只有中试及很小规模的应用;2、大多数全湿法工艺运行成本都远高于前述工艺,市场竞争力小;3、普遍废水处理压力难,很难做到废水零排放,若采用强行蒸发的方式进行废水零排放,将进一步增加运行成本。
主要的全湿法工艺包括:FLUBOR工艺、铁盐氧化浸出工艺、氯盐(络合)浸出法工艺、硅氟酸氧化浸出法工艺、碳酸盐转化浸出法工艺、固相电解工艺等。
发言主题:再生铅冶炼烟气制取电池级硫酸技术
发言嘉宾:浙江天能资源循环科技有限公司技术管理部副总监 娄可柏
技术研发背景及意义
一、常见冶炼烟气处理方法
烟气脱硫(FGD)是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式,是控制二氧化硫污染的主要技术手段。目前,我国烟气脱硫市场上的主要技术有:湿式石灰石一石膏法、双碱法、氨法、氧化镁法、石灰石半干法、活性炭吸附法等。
这些脱硫方法尽管都有可取之处,但不同程度上存在如下缺点:
(1)工艺复杂、操作费用高、占地面积大,脱硫副产物用途不广以及废弃物难以处置,造成二次污染。
(2)大多吸收剂不能再生,只能作为一次性消耗品而不能重复利用,造成资源浪费。
二、再生铅冶炼烟气制精制酸
受冶炼工艺的影响,再生铅冶炼烟气中会产生多种污染物,如铅尘、SO2、NOX 等。其中SO2 浓度通常在 0.05%-2.0%范围内,过低的 SO2 浓度不能满足常见的直接制酸技术的条件,往往只能直接排放到空气中,造成严重的环境污染。
2016 年,浙江天能电源材料有限公司首次将离子液吸收法运用到再生铅烟气制酸中,自此,再生铅行业开始推广优化离子液制酸技术,安徽天畅金属材料公司和江苏天能资源循环公司将技术进一步优化,先后建设烟气分流部分离子液制酸和全离子液制酸系统。
三、离子液循环吸收法原理
离子液循环吸收法采用以有机阳离子、无机阴离子为主,添加少量活化剂、抗氧化剂组成的脱硫剂水溶液。该吸收剂对SO2气体具有良好的吸收和解吸能力;其脱硫机理如下:
SO2 + H2O ←→ H++ HSO3- (1)
R + H+←→ RH+ (2)
总反应式:
SO2 +H2O+R ←→ RH++HSO3- (3)
上式中R代表吸收剂,(3)式是可逆反应,低温下反应(3)从左向右进行,高温下反应(3)从右向左进行。循环吸收法利用此原理,在低温下吸收二氧化硫,高温下将吸收剂中二氧化硫再生出来,再进行催化转化成三氧化硫,进一步制取精制酸。
四、技术研究的意义
使用“离子液循环吸收法脱除和回收再生铅冶炼烟气中 SO2 技术”来处理有色金属冶炼过程中的含二氧化硫烟气,可以在脱除烟气中 SO2 的同时,产出高纯度的干基二氧化硫副产品,副产品可作为制取电池级硫酸的优良原料,价值很高。而且,作为吸收剂的离子液可以循环使用,生产过程中损耗量极少,生产成本低。同时,新技术的整个系统自动化程度高,稳定可靠,能够长期稳定运行。
该技术实现了有色金属冶炼烟气脱硫技术的高效化、资源化,投资及生产成本相对较低、副产品硫酸价值较高、适应行业发展需要,生产过程中不产生任何污染物,环保效益显著,符合国家循环经济的发展目标,代表了有色金属冶炼行业烟气脱硫领域的发展趋势和最新技术水平,该技术在我公司多处建设实施,取得了明显的社会效益、经济效益、节能效益和环保效益,并在我国再生铅行业中树立了标杆示范作用。
发言主题:促进再生铅企业规范发展,推动税收政策落地执行
发言嘉宾:河南豫光金铅股份有限公司再生资源部部长 高富娥
发言主题:废铅蓄电池回收的节能降碳案例分析
发言嘉宾:江苏新春兴再生资源有限责任公司副总裁 马永刚
中国废旧电池回收行业论坛
发言主题:我国废铅蓄电池回收面临的主要问题以及解决方案探讨
发言嘉宾:广东省环境监测协会-电池回收利用管理与监测专业委员会副主任兼秘书长 郑秋华
我国废铅蓄电池回收行业现状
全国废铅蓄电池产生规模在600万吨以上,收集企业规模方面,截止2022年底,根据行业统计,当前已发放近500份(含有)废铅蓄电池《危险废物收集许可证》,参与试点企业共计建设集中转运点950多个,收集网点约10000个,收集量约1600吨/年,基本补齐我国社会源废铅蓄电池收集体系短板。
再生铅处理规模
目前通过环评待建的产能预计有200万吨以上,预计增加的产能在50万吨以上,当前生产产能在1000万吨以上,总计再生铅已审批规模在1250万吨/年左右。
此外,政策层面也推出了多部关于回收行业的相关政策,助力行业发展。
行业面临的主要突出问题
产能严重过剩
据中国有色金属工业协会再生金属分会统计,目前,我国持有《危险废物经营许可证》核准废铅蓄电池及其他含铅废物处理规模约为1000万吨,但每年废旧铅蓄电池报废量约为600万吨,再生铅企业平均开工率约为60%,产能严重过剩。
一些地区简易征收难以实施
2021年10月12日,国家税务总局发布“财政部 税务总局公告2021年第40号”公告:(财政部 税务总局关于完善资源综合利用增值税政策的公告)。
---从事再生资源回收的增值税一般纳税人销售其收购的再生资源,可以选择适用简易计税方法依照3%征收率计算缴纳增值税,或适用一般计税方法计算缴纳增值税。
废电池收集企业在部分地区地方税收和简易征收方面存在实施难的课题。
铅蓄电池销量或将大量被锂电池、钠电池等所影响
锂电池的能量密度更高、更轻便、寿命更长、充电时间更短、更高的效率使锂电池的选择性更强。
而钠电池与锂电池、铅蓄电池相比,数据对比可以看出,钠离子电池在原料成本、低温下的容量保持率、耐过放电性能优于磷酸铁锂电池,并且其各方面性能超越铅酸电池,未来有很大可能在电动两轮车及储能领域影响到铅酸电池及磷酸铁锂电池在市场的占有率。
需要持续关注新型电池的动态。
行业从生产、回收到再生利用进入行业洗牌阶段
产能过剩:因行业产能严重过剩,原料供给不足,造成部分企业难以实现满负荷生产,长时间以来,对企业造成持续亏损,甚至造成资金链断裂、企业生存困难……
长距离运输废铅蓄电池处理将逐步受限,处理半径缩小
政策变化:随着《转移管理办法》的修订及碳中和碳排放管控政策,运输距离将逐步缩小。
》专家解读:再生铅产能严重过剩令部分企业步履维艰 如何应对(附建议)
发言主题:废铅蓄电池集中收集和转运试点与回收体系建设研究
发言嘉宾:安徽快点科技有限责任公司总经理 王胜利
发言主题:再生铅行业应当向何处去?
发言嘉宾:东南大学教授、博导 雷立旭
发言主题:影响电动自行车产品质量的因素研究
发言嘉宾:无锡市检验检测认证研究院技术负责人 叶震涛
发言主题:两轮电动车废旧电池回收处理现状研究
发言嘉宾:苏州大学能源学院、轻工业化学电源研究所研究员级高工 曹国庆
发言主题:现阶段我国再生铅行业机遇与挑战
发言嘉宾:江苏新春兴再生资源有限责任公司副总裁 陈建芳