電池工業(yè)主要工藝流程及污染物排放狀況分析

1、電池工業(yè)主要工藝流程及污染物排放狀況分析有組織廢氣污染物排放狀況分析1.1鉛蓄電池典型的鉛蓄電池生產(chǎn)工藝流程和產(chǎn)污節(jié)點如圖1所示。鉛塵鉛塵圖1鉛蓄電池內(nèi)化成生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污點鉛蓄電池生產(chǎn)過程中，通過廢氣排放的鉛約占總排鉛量的90%。含鉛廢氣根據(jù)粒徑的不同，分為鉛煙和鉛塵。從上述工藝流程來看， 鉛塵、鉛煙的主要產(chǎn)生節(jié)點為鉛粉制造工序， 和膏工序、板柵制造工序、分片刷片工序、包片稱片工序、焊接工序。硫酸霧主要來自化成 工序。廢氣污染源、排放口及污染物指標如表1所示。表1鉛蓄電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標產(chǎn)污環(huán)節(jié)排放口污染物指標板柵制造熔鉛鍋、澆鑄機排氣筒（重力澆鑄板柵制造工藝）鉛及其化合

2、物顆粒物熔鉛鍋排氣筒（連續(xù)板柵制造工藝）鉛及其化合物顆粒物制粉熔鉛造粒機、球磨機排氣筒鉛及其化合物顆粒物和膏和膏機排氣筒鉛及其化合物顆粒物灌粉（管式電極）灌粉機排氣筒鉛及其化合物顆粒物分片、刷片分片機、刷片機排氣筒鉛及其化合物顆粒物稱片稱片機排氣筒鉛及其化合物顆粒物包片包片機排氣筒鉛及其化合物顆粒物配組配組機排氣筒鉛及其化合物顆粒物焊接燒焊機、鑄焊機排氣筒鉛及其化合物顆粒物鉛零件鑄造鉛零件鑄造機排氣筒鉛及其化合物顆粒物化成化成槽排氣筒（外化成）硫酸霧充電化成架排氣筒（內(nèi)化成）硫酸霧1.2鋅錳/鋅銀/鋅空氣電池鋅錳電池生產(chǎn)工藝如圖 2至圖4所示。石墨乙炔黑NH4CIMn粉ZnCI 2H2O憎水碳

3、棒濕拌粉干拌粉粉塵內(nèi)電液凈化打電芯*包紙（扎線）外電液過濾NH4CIHgCI 2TX-10面粉除油鋅筒裝配配漿液淀粉灌漿糊化瀝青油煙石蠟-f-4上紙圈上銅帽4瀝青銅帽封口封口劑驗電松香產(chǎn)品糊式鋅錳電池生產(chǎn)工藝漿層紙15圖3紙板鋅錳電池生產(chǎn)工藝電解Mn2專用石墨KoH溶液 粘合劑 添加劑電池圖4堿性鋅錳電池生產(chǎn)工藝鋅空氣電池用活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質(zhì),以鋅為負極，以氯化銨或苛性堿溶液為電解質(zhì)的一種原電池。結(jié)構(gòu)與鋅錳圓筒形電池的類同,也采用氯化銨與氯化鋅為電解質(zhì)，只是在炭包中以活性炭代替了二氧化錳，并在蓋上或周圍留有通氣孔，在使用 時打開。鋅銀電池是一種高能電池，它質(zhì)量輕、體積小

4、，是人造衛(wèi)星、宇宙火箭、空間電視轉(zhuǎn)播站等的電源。用途不同的鋅銀電池在結(jié)構(gòu)及制造工藝上有所不同。目前使用較廣的鋅銀電池生產(chǎn)工藝如表2所示。表2 鋅銀電池生產(chǎn)工藝電極制備方法工藝說明鋅負極制造壓成式將Zno粉、Zn粉、添加劑按比例混合均勻，再加入適量黏結(jié)劑，調(diào)成膏狀，涂 于銀網(wǎng)骨架上，模壓成型涂膏式將電解鋅粉與質(zhì)量分數(shù)為 1%2%的HgO及質(zhì)量分數(shù)為1%的聚乙烯醇粉混合均勻，在磨具內(nèi)放入耐堿綿紙及導電網(wǎng)，然后將一定量混合鋅粉放入磨具，在4050MPa下壓制成型電沉積式在電解槽中，將鋅沉積到金屬骨架上，然后將得到的極板干燥、滾壓，達到所要 求的厚度和密度銀電極制造燒結(jié)式將AgNO 3溶液滴入KOH溶

5、液，形成Ag2O沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、烘干，研磨后 過40目篩。在高溫爐中加熱，還原為 Ag。在高溫爐中煅燒，冷卻后，可用于裝 配電池壓成式用AgO粉末和黏結(jié)劑按比例混合均勻，干燥后，過40目篩。稱取一定量的混合粉，放入磨具中，以銀網(wǎng)為骨架，在3040MPa壓力下直接壓制成型鋅錳/鋅銀/鋅空氣電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標如表3所示。表3鋅錳/鋅銀/鋅空氣電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標產(chǎn)污環(huán)節(jié)排放口污染物指標正極拌粉拌粉機排氣筒顆粒物封口封口機排氣筒瀝青煙揮發(fā)性有機物負極鋅膏/鋅粉配制鋅膏/鋅粉配制設(shè)施排氣筒汞及其化合物顆粒物其中，瀝青煙不是鋅錳/鋅銀/鋅空氣電池排污單位

6、特征污染物。糊式鋅錳電池使用瀝青作為封口劑時，產(chǎn)生瀝青煙排放。鋅錳/鋅銀/鋅空氣電池生產(chǎn)過程中若使用添汞原料，如含汞鋅粉、含汞漿層紙等，則產(chǎn)生汞及其化合物排放。1.3鎘鎳/氫鎳/鐵鎳電池鎘鎳電池的負極活性物質(zhì)為海綿狀金屬鎘，正極活性物質(zhì)為羥基氧化鎳，電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液，屬于堿性電池。生產(chǎn)工藝如圖5所示。圖5鎘鎳電池生產(chǎn)工藝流程在鎘鎳電池生產(chǎn)過程中，鎘電極材料的配制、攪拌，鎘電極的拉漿、烘干、剪裁以及卷繞等工序，都會伴隨鎘粉的濺落、 灑落、掉落，其主要污染物類型涉及含鎘粉塵、含鎘廢水、廢料等。氫鎳電池與鎘鎳電池比較，二者的結(jié)構(gòu)相同，只是使用的負極不同， 氫鎳電池使用儲氫合金作為

7、負極材料。生產(chǎn)工藝如圖6所示。圖6氫鎳電池生產(chǎn)工藝流程鎘鎳/氫鎳/鐵鎳電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標如表4所示。表4鎘鎳/氫鎳/鐵鎳電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標產(chǎn)污環(huán)節(jié)排放口污染物指標合粉、包粉合粉機、包粉機排氣筒顆粒物、鎳及其化合物、鎘及其化合物合漿正極合漿設(shè)施排氣筒鎳及其化合物拉漿負極拉漿設(shè)施排氣筒鎘及其化合物極片成型極片成型設(shè)施排氣筒鎳及其化合物、鎘及其化合物裝配裝配設(shè)施排氣筒顆粒物1.4鋰錳/鋰亞硫酰氯/鋰離子電池鋰錳/鋰亞硫酰氯/鋰離子電池主要生產(chǎn)單元為極片制造、電解液制備、電池裝配、后處 理、老化、檢測、包裝等。生產(chǎn)工藝如圖9至圖11所示。圖9鋰錳電池生產(chǎn)

8、工藝流程加料粉塵、清洗廢水圖10鋰亞硫酰氯電池生產(chǎn)工藝流程圖11鋰離子電池生產(chǎn)工藝流程鋰錳/鋰亞硫酰氯/鋰離子電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標如表8所示。表8鋰錳/鋰亞硫酰氯/鋰離子電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標產(chǎn)污環(huán)節(jié)排放口污染物指標加料、混料加料、混料設(shè)施排氣筒顆粒物造粒造粒機排氣筒顆粒物注液注液機排氣筒揮發(fā)性有機物、氯化氫、硫酸霧涂布烘烤涂布、烘烤設(shè)施排氣筒揮發(fā)性有機物焊接焊接設(shè)施排氣筒顆粒物封口封口設(shè)施排氣筒揮發(fā)性有機物其中，鋰錳電池排污單位制粒工序產(chǎn)生顆粒物廢氣，鋰亞硫酰氯排污單位電解液注入環(huán)節(jié)產(chǎn)生氯化氫、硫酸霧等酸性廢氣。鋰錳/鋰離子電池生產(chǎn)過程中使用的有機溶

9、劑原輔料主要是電解液、NMP等。其中，電解液是在有機溶劑中溶有電解質(zhì)鋰鹽的離子型導體，常用的有機溶劑有環(huán)狀碳酸酯， 如碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）;鏈狀碳酸酯，如二甲基碳酸酯（ DMC ）、二乙基碳酸酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC ）等，在包裝、注液等生產(chǎn)環(huán)節(jié)會排放VoCS廢氣。另外，鋰離子電池生產(chǎn)中 NMP作為溶劑用于配制電池正極活性物質(zhì)漿料。配制了的漿 料入涂布機料斗中，再由涂布機通過輥涂按設(shè)定的尺寸均勻涂在正電極鋁箔片基上。漿料涂覆后，再進行烘烤干燥除去 NMP。干燥后的活性物質(zhì)均勻分布在集電體上，NMP溶劑完全揮發(fā)。因此，在鋰離子電池生產(chǎn)過程中，NMP作為昂貴的溶劑若不進行

10、有效回收，不僅造成原輔料資源的浪費，同時也會對環(huán)境產(chǎn)生不良影響。從鋰離子電池的生產(chǎn)過程看，NMP主要使用在正極制備工序，相應(yīng)地在涂布、烘烤工序產(chǎn)生NMP廢氣排放。1.5晶硅太陽電池晶硅太陽電池分為單晶硅太陽電池和多晶硅太陽電池。晶硅太陽電池主要生產(chǎn)單元包括硅片切割清洗、制絨、磷擴散、硼擴散、刻蝕、鍍膜、印刷、燒結(jié)等。生產(chǎn)工藝如圖12和圖13所示。1、KoH2、KOH、H202、純水含氟廢氣、酸堿廢氣、含氟廢水、酸堿廢水C2顆粒物含氟廢氣、硫酸霧、氮氧化物、含氟廢水、酸堿廢水顆粒物、SiO2、NH 3顆粒物有機廢氣、廢銀漿有機廢氣、廢鋁漿有機廢氣、廢銀漿有機廢氣圖12單晶硅太陽電池生產(chǎn)工藝流程圖

11、13多晶硅太陽電池生產(chǎn)工藝流程晶硅太陽電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標如表9所示。表9晶硅太陽電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標產(chǎn)污環(huán)節(jié)排放口污染物指標制絨制絨設(shè)施排氣筒氟化物、氯化氫、氮氧化物、氨磷擴散磷擴散設(shè)施排氣筒氯氣硼擴散硼擴散設(shè)施排氣筒顆粒物刻蝕刻蝕、化學清洗設(shè)施排氣筒氟化物、氯化氫、氮氧化物、硫酸霧沉積沉積設(shè)施排氣筒顆粒物、氨極板印刷/燒結(jié)印刷、干燥、燒結(jié)設(shè)施排氣筒揮發(fā)性有機物其中，氨不是晶硅太陽電池制絨工序的特征污染物，多晶硅太陽電池若使用黑硅制絨工藝，則產(chǎn)生廢氣中有氨。 另外，單晶硅太陽電池生產(chǎn)過程中如采用硼擴散工藝，則存在顆粒 物排放。1.6薄膜太陽電池根據(jù)

12、所用半導體的類型，薄膜太陽能電池主要有硅基太陽電池、碲化鎘太陽電池、銅銦鎵硒太陽電池、砷化鎵太陽電池。生產(chǎn)工藝如圖14和圖15所示。后段工序圖14薄膜太陽電池前段生產(chǎn)工藝流程前工序制作的前板玻璃背板玻璃圖15薄膜太陽電池后段生產(chǎn)工藝流程10所示。薄膜太陽電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標如表表10薄膜太陽電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標產(chǎn)污環(huán)節(jié)排放口污染物指標鍍膜（沉積）鍍膜（沉積）設(shè)施排氣筒顆粒物、氟化物、鎘及其化合物、砷化氫、硅烷、硼化氫、硫化氫、磷化氫、甲烷、氨清洗（外延層剝離清洗）清洗設(shè)施排氣筒氟化物、硫酸霧、氨、揮發(fā)性有機物刻劃刻劃設(shè)施排氣筒顆粒物、鎘及其化合物、砷

13、及其化合物清邊清邊設(shè)施排氣筒顆粒物、鎘及其化合物、砷及其化合物涂抹、封裝涂抹、封裝設(shè)施排氣筒揮發(fā)性有機物焊接焊接設(shè)施排氣筒顆粒物其中，鎘及其化合物為銅銦鎵硒太陽電池、碲化鎘太陽電池鍍膜（沉積）工序的特征廢氣污染物，砷化氫、砷及其化合物為砷化鎵太陽電池生產(chǎn)過程產(chǎn)生排放的特征廢氣污染物。此外，根據(jù)薄膜太陽電池排污單位采用生產(chǎn)原料、工藝等不同，產(chǎn)生的廢氣污染物也可能存在差別。1.7 燃料電池燃料電池是一種化學電池， 它利用物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)時釋出的能量， 直接將其轉(zhuǎn)換為電 能，從這一點看， 它和其他化學電池如鉛蓄電池是類似的。 但是燃料電池工作時需要連續(xù)地 向其供給反應(yīng)物質(zhì) 燃料和氧化劑，這又和其他普

14、通化學電池不大一樣。氫燃料電池即是一個電解水的逆過程， 通過氫氧的化學反應(yīng)生成水并釋放電能。 氫氣和 氧氣分別是燃料電池在電化學反應(yīng)過程中的燃料和氧化劑。金屬燃料電池是以活潑固體金屬（鋁、鋅、鎂、鈣、鋰等）為燃料，以堿性或中性溶液 為電解液，空氣中的氧氣作為氧化劑的一種電池。燃料電池生產(chǎn)工藝如圖 16 和圖 17 所示。圖16氫燃料電池生產(chǎn)工藝流程17表11燃料電池排污單位廢氣污染源、排放口及污染物指標自來水借水、 固席鷹物7jS=粕絡(luò)劑漢塑祐、同體廢物廢氣19包裝-i -電解庚、純水測試I固依製物1電解質(zhì)I電池產(chǎn)磊圖17金屬燃料電池生產(chǎn)工藝流程11所示。燃料電池排污單位廢氣污染源、排放口及污

15、染物指標如表產(chǎn)污環(huán)節(jié)排放口污染物指標制漿制漿設(shè)施排氣筒顆粒物、揮發(fā)性有機物涂覆（壓制）、烘干及涂膠涂覆（壓制）、烘干及涂膠等設(shè)施排氣筒揮發(fā)性有機物焊接焊接設(shè)施排氣筒顆粒物二、無組織廢氣污染物排放狀況分析電池工業(yè)排污單位無組織廢氣排放主要是排污單位邊界大氣污染物無組織排放。無組織廢氣排放源、污染物指標如表12所示。表12電池工業(yè)排污單位無組織廢氣排放源及污染物指標排污單位廢氣排放源污染物指標鉛蓄電池球磨機、熔鉛爐、和膏機、灌粉機、分片機、刷片機、稱片機、包片機、充放電機、鑄焊機等生產(chǎn)設(shè)備、空壓機等輔助系統(tǒng)設(shè)施鉛及其化合物、硫酸霧鋅錳/鋅銀/鋅空氣電池拌粉機、封口機等生產(chǎn)設(shè)備、空壓機等輔助系統(tǒng)設(shè)施

16、顆粒物、汞及其化合物、瀝青煙鎘鎳/氫鎳/鐵鎳電池合粉機、包粉機、合漿鍋、分條機、裁片機、 卷繞機等生產(chǎn)設(shè)備、空壓機等輔助系統(tǒng)設(shè)施顆粒物、鎳及其化合物、鎘及其化合物鋰錳/鋰亞硫酰氯/鋰離子電池造粒機、注液機、涂布機、烘烤箱、封口機等生產(chǎn)設(shè)備、空壓機等輔助系統(tǒng)設(shè)施顆粒物、揮發(fā)性有機物、氯化氫、硫酸霧晶硅太陽電池制絨機、擴散機、刻蝕機、沉積機等生產(chǎn)設(shè)備、空壓機等輔助系統(tǒng)設(shè)施顆粒物、氟化物、氯化氫、氮氧化物、氯氣、氨、揮發(fā)性有機物薄膜太陽電池鍍膜機、刻劃機、清洗機等生產(chǎn)設(shè)備、空壓機等輔助系統(tǒng)設(shè)施顆粒物、氟化物、揮發(fā)性有機物燃料電池制漿機、涂膠機、焊接機等生產(chǎn)設(shè)備、空壓機等輔助系統(tǒng)設(shè)施顆粒物、揮發(fā)性有機

17、物1.8廢水污染物排放狀況分析1.8.1鉛蓄電池生產(chǎn)車由圖3可知，鉛蓄電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鉛廢水主要來自電池表面清洗廢水、間地面清洗廢水等。廢水污染源、排放口及污染物指標如表13所示。表13鉛蓄電池排污單位廢水污染源、排放口及污染物指標污染源廢水排放口污染物指標電池清洗廢水、地面清洗廢水廢水總排放口流量、PH值、化學需氧量（CoDCr）、懸浮物、氨氮、總氮、總磷車間或車間處理設(shè)施排放口流量、總鉛、總鎘1.8.2 鋅錳/鋅銀/鋅空氣電池鋅錳/鋅銀/鋅空氣電池生產(chǎn)廢水主要包括電解液制備廢水、生產(chǎn)設(shè)備清洗廢水、電池清洗廢水、車間地面清洗廢水。廢水污染源、排放口及污染物指標如表14所示。表14鋅錳/

18、鋅銀/鋅空氣電池排污單位廢水污染源、排放口及污染物指標污染源廢水排放口污染物指標電解液制備廢水、 生產(chǎn)設(shè)備清洗廢水、 電池清洗廢水、車間地面清洗廢水廢水總排放口流量、PH值、化學需氧量（COD Cr）、懸浮物、氨氮、總氮、總磷、總鋅、總錳車間或車間處理設(shè)施排放口總汞、總銀其中，總錳、總銀分別是鋅錳電池、鋅銀電池的特征污染物指標。鋅錳/鋅銀/鋅空氣電池生產(chǎn)過程中若使用添汞原料，如含汞鋅粉、含汞漿層紙等，則廢水中含汞。1.8.3鎘鎳/氫鎳/鐵鎳電池鎘鎳電池生產(chǎn)過程中，含鎘廢水產(chǎn)生來源包括負極拉漿、正極極片浸漬、極片化成及車間地面沖洗等。含鎳廢水主要來自浸漬、化成車間等。廢水污染源、排放口及污染物指

19、標如表15所示。表15鎘鎳/氫鎳/鐵鎳電池排污單位廢水污染源、排放口及污染物指標污染源廢水排放口污染物指標拉漿廢水、浸漬廢水、化成廢水、車間地面沖洗廢水廢水總排放口流量、PH值、化學需氧量（COD Cr）、懸浮物、氨氮、總氮、總磷車間或車間處理設(shè)施排放口流量、總鎘、總鎳、總鈷其中，總鈷不是鎘鎳/氫鎳/鐵鎳電池排污單位的特征污染物，只有當使用含鈷原料進行 電池生產(chǎn)時，廢水中含鈷。1.8.4 鋰錳/鋰亞硫酰氯/鋰離子電池鋰錳/鋰亞硫酰氯/鋰離子電池生產(chǎn)過程中，廢水主要來源包括設(shè)備清洗廢水、電池清洗 廢水、車間地面清洗廢水等。廢水污染源、排放口及污染物指標如表16所示。21 表16鋰錳/鋰亞硫酰氯/

20、鋰離子電池排污單位廢水污染源、排放口及污染物指標污染源廢水排放口污染物指標設(shè)備清洗廢水、電池清洗廢水、車間地面清洗廢水廢水總排放口流量、PH值、化學需氧量（COD Cr）、懸浮物、氨氮、總氮、總磷、總錳、總銅、總鋁車間或車間處理設(shè)施排放口總鈷、總鎳正極材料是鋰離子電池的核心組成部分，直接影響電池的最終使用性能。常用的鋰離子正極材料有LiCoo 2、LiNio 2、LiMn 2O4、LiFePo4等，但其存在比容量低、循環(huán)性能差、熱穩(wěn)定性差及導電性差等特點。為了彌補正極材料的缺陷，通過向其中摻雜錳和鋁開發(fā)出了三元材料鎳鈷錳和鎳鈷鋁，可以有效提升鋰離子電池正極材料的循環(huán)性能和電化學性能。2014年

21、起，大量的三元材料被用于鋰離子動力電池的正極材料。因此，生產(chǎn)過程中使用三元材料的鋰離子電池排污單位，其廢水中含有鎳、錳、鋁離子等。此外，鋰亞硫酰氯電池工藝中可能采用含銅原料，導致廢水中含銅。1.8.5晶硅太陽電池從生產(chǎn)工藝流程看，晶硅太陽電池生產(chǎn)過程中廢水主要來源于制絨工序、刻蝕工序等。廢水污染源、排放口及污染物指標如表17所示。表17晶硅太陽電池排污單位廢水污染源、排放口及污染物指標污染源廢水排放口污染物指標制絨廢水、刻蝕廢水廢水總排放口流量、PH值、化學需氧量（COD Cr）、懸浮 物、氨氮、總氮、總磷、氟化物（以F計算）車間或車間處理設(shè)施排放口總銀其中，多晶硅太陽電池生產(chǎn)如采用黑硅制絨工藝，需增加鍍銀、脫銀等環(huán)節(jié)，導致制絨廢水中含銀。1.8.6 薄膜太陽電池薄膜太陽電池生產(chǎn)廢水主要包括工藝清洗廢水、含氟廢水、拋磨廢水、沉積廢水、刻蝕廢水、酸堿廢水、地面清洗廢水等。廢水污染源、排放口及污染物指標如表18所示。23污染源廢水排放口污染物指標清洗廢水、 含氟廢水、 拋磨廢水、 沉積廢水、 刻蝕廢水、 酸堿廢水、 地面清洗廢水廢水總