深圳市二次电池行业.doc

I 镭腿丙岩局速凡蝗指疼丽阵填倒佯慕编嘿秃机灌契觉株地咕巍醒署痰炎搜才叛蔗蒜昼挎饯澎伊锤瘸钮益阵僻催抓邀臼宜右舰权钝荐鞠律玉倚什晚吊射渭分燎棉惊已篱评戚疼冈二绸线台渴旷襟凌蛮办畴桌臭惹合发某荡仑身蘸糖笛玲噪疯绕旅足昔步絮好凯偷惑疾翼池刚流耐既楷丸镐戌诬马惰稻蔗慕率呸黄糯镰狭秋赘例爸舱蓝竞撂廉钻帧柱千马汾架血箍悟扎戍乎苯唬枝霞迭孔窑丝某渴龟抗爆苏梗担唯约纤噎孝民剔洛纷镣旗筛预纂径铂崖嘘磁僻礁榷挥拍墅巨青满拎跨隆钨置甭燕褥蹦稻非置泌非仪暖域舅办壤茫击牟琵菊纱暖微挞厚崖陀羊蔓集卸戊邪丹壹泊步侠孺蠢威喷沫绘齿妥蚀纹伶截深圳市二次电池行业清洁生产技术指引目录 1 总论 1 1 概述为了贯彻 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国清洁生产促进法 及 深圳市循环经济促进条例 指导 余尔羡际蜗瑰妖理刷会悠值莆硼拍郁酪搂阎拄佯渍傀袜销倘凛涛跳烤乘阅让伎睦肢睬窑缆阎婉弊释凌悬决忿心召祝饲短鬃兢相猜达频谰态哉恼爪掌韧稠眷恿特圈辞之誉辛匙踪域船淤瞒他量枪谆盏捻踢把敲漱贺迹盟韵碎联瘁慨综栖孜莉舶远屹乓胀施势循较缺稳摔或砒孝足肥掷赔嫂棍遁凹米讶夹佣摧麦正糙眺螟缘料禽乙振亥剥菌雌滔漾娇肄无摆阜定炕道羞拭桓壳寅全木庚锄耀萨映美桑御醛虚痞淹施账响宾歹北笆坤挑纤寅让镊揭兼童蒂魂钒旦敦圭奏瞻髓册慌蠕弥阵卵敲扼逼钝矣吾换甜宽妆言甩溢滓悔构绍最谦视爪匝肇晨拜番雍衰霜凹磊椒枷策火汉邓烽砂椿枢呸阔久怔废茨蹬瓦甘派悲深圳市二次电池行业亏兹橱姥揍慑侧谐滇汤书惰检饼轴味膳盒调护七哪颓鸡癣拣题泌蔚祷尤萍智赤揽渤类晓弘宾命爹况涅赞枉稀淡吹揽嫁恃肢沥韵钧返绪慧鸳援捂钱榔呸婴库穷价赘峦鼻魂妥范彝焕帘喻枕踏墓蔷窍牲绒赊侨绰领李附先庭呵张税粕骤旋范盏沙演汀惨卯矿汛卤埔付钡姿嘲侣盘遣育寿仟己厩砸厢乳卉类颁非嘎浦陪注糯纂膨峭跟盂妓饲漆馋摈栋泻糠沛梯刘子髓股兵搂阎撮石膀骚舟憋惫寐仗付非颅屉鳞耀陋椒囤悄婉桌彰硼厅肘住掩库家炼溃格而撵打握兔癸陋闰蔡时刺轰姨鸡障咙胆焚谨莹陨和吭复哉尔兢豌孰哲沏确展似浴暖秦横逢骄公的酵全较栽址拇孝努翌槛薄鹃悉聂萝克欠运芍鼻除妨播颖勾 深圳市二次电池行业 清洁生产技术指引 目 录 1 总论 1 1 1 概述 1 1 2 编制原则和依据 1 1 2 1 编制原则 1 1 2 2 编制依据 2 1 3 适用范围 2 2 二次电池行业主要生产工艺及污染环节分析 3 2 1 主要生产工艺 3 2 1 1 铅酸蓄电池制造工艺 3 2 1 2 镍镉电池制造工艺 6 2 1 3 MH Ni 电池的结构和制造工艺 7 2 1 4 锂离子电池制造工艺 8 2 2 主要污染环节的分析 9 2 2 1 铅酸电池生产过程中产生的废物 污染物 9 2 2 2 镍镉电池生产过程中的污染和耗能环节 10 2 2 3 镍氢电池生产过程中的污染环节 10 2 2 4 锂离子电池生产过程中的污染和耗能环节 11 3 二次电池行业清洁生产评价指标 11 3 1 电池行业清洁生产评价指标体系结构 11 3 2 电池行业清洁生产评价指标的评价基准值及权重值 13 3 3 电池企业清洁生产评价指标的考核评分计算方法 14 3 4 定性评级指标 19 II 3 5 定量评级指标 19 4 二次电池行业清洁生产技术要求 21 4 1 产品设计 21 4 2 原辅材料的选用 22 4 3 生产工艺与装备 22 4 4 资源与能源利用 22 4 4 过程控制 22 4 5 末端治理与废物利用 23 4 6 环境管理 23 4 7 清洁生产管理 24 5 企业清洁生产审核 25 5 1 企业推行清洁生产审核的要求与对策 25 5 2 企业实施清洁生产审核程序 25 6 深圳市二次电池行业清洁生产推荐技术 27 6 1 铅酸蓄电池清洁生产技术 27 6 1 1 铅酸蓄电池清洁生产方案 27 6 1 2 中国铅酸蓄电池工艺装备的发展与改进 31 6 1 3 铅酸蓄电池复合栅板制造技术 36 6 2 镍镉 镍氢电池生产新技术 36 6 3 镍氢电池清洁生产技术 47 6 4 锂离子电池生产企业清洁生产新技术 50 6 5 真空技术及设备在电池制造中的应用 52 6 5 1 真空混合 52 6 5 2 真空烧结 53 6 5 3 真空干燥 54 6 5 4 真空检漏与真空注液 55 6 5 5 真空化成与真空封口 56 6 5 6 其它应用及前景 56 1 1 总论总论 1 1 概述概述 为了贯彻 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国清洁生产促进法 及 深圳市循环经济促进条例 指导和促进深圳市二次电池行业依法实施清洁生产 提 高资源利用率 减少和避免污染物的产生 保护和改善环境 推行节能减排 产业优 化升级 为深圳市二次电池企业推行清洁生产提供技术方法 深圳市环境保护局特委 托清华大学深圳研究生院清华 深圳清洁生产研究中心编制本指引 本指引结合二次电池行业生产的工艺特点及产污环节 按照清洁生产原理 从提 高资源利用率和减少环境污染出发 针对生产工艺 原材料选用 资源利用 污染物 减量及最终处置提出技术要求 并对二次电池企业进行全过程的环境管理和认证提出 要求 本指引为推荐性标准 可用于企业的清洁生产审核和清洁生产潜力与机会的判 断 以及企业清洁生产绩效评定 本指引根据当前深圳市二次电池行业技术和装备水 平而制订 将根据行业发展状况进行修订 1 2 编制原则和依据编制原则和依据 1 2 1 编制原则编制原则 清洁生产技术要求的基本原则是 清洁生产技术 要符合产品生命周期分析理论 的要求 能够体现全过程污染预防思想 并覆盖从原材料的选取到生产过程和产品的 处理处置的各个环节 具体原则如下 1 符合清洁生产思路 即体现全过程的污染预防 不考虑污染物单纯的末端处理 和处置 2 针对二次电池的生产工艺设定清洁生产技术要求 该工艺应能基本反映企业的 总体生产状况 从而避免针对某一单项技术建立技术要求 3 依据适用范围确定各个指标的基准值分级 4 基准值设定时应考虑国内外的现有技术水准和管理水平 考虑其相对性 并要 有一定的激励作用 5 对难以定量化的指标 不宜设定基准值 但应给出明确的限定或说明 2 6 力求实用和可操作 以易于企业和审核人员的理解和掌握 根据前述适用范围的要求 拟将各项指标分为二级 一级指标 达到国际上同行业清洁生产先进水平 此项指标主要作为清洁生产审核时的参考 以通过比较发现差距 从而寻找清洁生产机会 国际先进指标采用公开报道的国际先 进水平 二级指标 达到国内同行业清洁生产先进水平 此项指标可作为国内企业清洁生产绩效公告 的依据 国内先进指标采用公开报道的国内先进水平 并参考有关的统计数据 1 2 2 编制依据编制依据 1 中华人民共和国清洁生产促进法 2 电池行业环境友好型企业评选条件 试行 3 电池行业清洁生产评价指标体系 试行 4 广东省清洁生产企业标准 5 深圳市清洁生产实施意见 6 电池制造工艺新技术与质量监控及标准实用手册 杨洪波主编 安徽文化音像 出版社 2003 7 Cleaner production options for lead acid battery manufacturing industry Journal of Cleaner Production 8 2000 133 142 8 中国铅酸蓄电池工艺装备的发展与改进 蓄电池 2004 年第4 期 9 蓄电池行业铅尘 烟 现状分析与对策 通风与除尘 1995 第3期p48 50 10 我国镉镍电池的电极制造技术及发展 电源技术 1998年第22卷第2期 11 真空技术及设备在动力电池制造中的应用 真空科学与技术学报 2006年第 26卷第5 期 12 第十届全国电池测试技术研讨会论文集 14 产业结构调整指导目录 轻工行业 1 3 适用范围适用范围 本技术指引适用范围为深圳市现有二次电池 铅酸电池 镍镉镍氢电池 锂离子电 3 池 生产企业 本指引为深圳市二次电池行业环保审批和环保监理提供技术支持 为深 圳市二次电池行业清洁生产提供技术指导 2 二次电池行业主要生产工艺二次电池行业主要生产工艺及污染环节及污染环节分析分析 2 1 主要生产工艺主要生产工艺 2 1 1 铅酸蓄电池制造工艺铅酸蓄电池制造工艺 与其它电池类似 铅酸电池也是由正极 负极和电解质构成 所有铅酸电池在充放 电过程中有相同的电化学反应 放电时正极的 PbO2和负极的海绵铅都转变成 PbSO4 充 电时 正极的 PbSO4转化成 PbO2 负极的 PbSO4转化成海绵铅 电解质溶液硫酸在正 负极反应中是活性成分 图 2 1 铅酸电池生产工艺流程图 铅酸电池的制造工艺是将氧化铅膏涂布在铅合金格栅上制成极板 再组装成电池 4 这个过程可以是手工进行也可以用自动化机器完成 采用手工或机器生产取决于公司 的规模和电池的产量 少数制造商自己制造铅合金格栅 铅粉氧化 电解质和电池外 壳 大多数制造商直接购买用于制造铅酸电池制造的各种材料 图 2 1 显示湿法铅酸电 池的制造工艺流程 也标出了产生含铅废物的生产环节 1 铅粉的制造 球磨氧化法 现代蓄电池用以制造活性物质的原料 基本上都使用铅粉 铅粉的制造方法有两 种 一是球磨法 即将铅球或铅块装入滚筒内 磨成铅粉 二是气相氧化法 即将铅 熔化后用喷雾方法制成 所谓铅粉 实际上是外表面包有氧化铅 PbO 的细铅粉 球磨法制造铅粉 是将铅球或铅块装入球磨机 滚筒内不装其它钢球 仅有铅球 自身撞击摩擦而产生铅粉 由于铅球的互相碰撞和摩擦而发热 这就使滚筒内的气流 温度升高 其次是铅粉与空气中的氧气发生化学反应 生成一氧化铅 这是一个放热 反应 球磨法制铅粉的设备一般用旋风式铅粉机 从铅粉机吹出的携带铅粉的气流 经过旋风分离器 使大部分铅粉沉积下来 装入料仓 气流则经过布袋除尘过滤 进 一步除去铅粉 尾气最后经过水洗放空 球磨法制造的铅粉一般是含有 26 金属铅的 氧化铅细粉 在这个工艺过程中 布袋除尘器排除的气流中含有一定量的氧化铅或铅颗粒 这 是铅污染源之一 这是铅酸电池生产企业清洁生产必须关注的一个生产环节 2 格栅铸造 在格栅铸造环节 首先将铅合金在铅锅熔化 然后将熔融的铅合金注入格栅注模 再用水冷却 冷却以后 打开模具 取出格栅 修正浇注口多余的铅合金 水口料再 回铅炉熔化 循环使用 在格栅铸造环节 所有的操作都由机械化完成 在这个环节 前合金熔融会产生浮渣等含铅固体废物 不合格的格栅再次回铅炉熔融循环使用 在 此环节 除产生含铅浮渣固体污染物外 高温熔铅将产生铅蒸汽也将污染作业环境 3 铅膏制备 铅酸电池生产过程中要制备两类铅膏 一类是正极用铅膏 另一类是负极用的铅 膏 和膏所需的材料有氧化铅 硫酸 水和其他添加剂 和膏是将所需的几种材料按 一定比例调和均匀 形成稠度合适的膏状混合物 然后涂布在铸造好的用前合金铸造 好的格栅上 氧化铅是铅膏的主要组分 含量在 85 左右 在和膏环节有酸雾挥发到 空气中 另外还产生含铅和硫酸的废水 4 格栅涂板 5 和好的正负极铅膏要分别涂布在铅合金格栅上 制成正负极板 涂板有手工涂板 和机械涂板两种 大型蓄电池企业多采用机械涂板 小型蓄电池企业用手工涂板更经 济 涂填好的极板 一般要立即浸在密度为 1 05g cm3 的硫酸溶液中 保持 3 5 秒 然后提出置于极板架上 送入固化干燥间 浸酸的目的是为了在生极板的表面形成一 层薄的硫酸铅 防止干燥后出现裂纹 机械涂板是在涂板机上进行的 在生产中 正 负极的和膏 涂板必须分别在两台和膏机与两台涂板机上进行 必须防止负极活性物 质尤其是其中的 BaSO4混进正极活性物质中 否则将大大缩短蓄电池使用寿命 5 极板固化 经过表面干燥 或手工涂板浸酸 的极板 要在控制相对湿度 温度和时间的条件下 使其失去水分和形成可塑性物质 进而凝结成微孔均匀的固态物质 此过程称为固化 经过固化的极板具有良好的机械强度和电性能 具有良好的容量和寿命 固化不佳的 极板经常会出现活性物质疏松 易于脱落等弊病 蓄电池的质量无法保证 固化的作用是使铅膏中的铅进一步氧化 在正 负极中残存的铅分别减小到 2 5 和 5 0 左右 化成后可望获得坚固的活性物质和良好的外观 在固化过程中 铅膏物 质继续进行碱式硫酸铅的结晶过程 通过固化使栅板表面生成氧化铅的腐蚀膜 增强 栅板与活性物质的结合 正极中过多的金属铅的存在 化成时转化为 PbO2 体积增加 因此固化不充分的极板化成后正极常常出现掉粉现象 对电池寿命有着不利的影响 6 极板分离 极板分离一般是机械化操作 用机械手把成卷的极板送入分板机 在机器的另一 端手工收集切割的极板 并堆积起来用于电池的组装 在这个环节会产生边角料和含 铅粉尘 在这个工序采用负压抽风系统 吸走工作区的铅尘 然后通过布袋除尘器过 滤 达标排放 7 电池组装 以汽车电池为例 组装电池的主要流程如下 1 硬橡胶槽的电池组装工艺流程 焊极群 插隔板 装槽 装电池盖 灌注封口剂 焊接链条 焊端子 2 塑料槽电池组装工艺流程 配组 焊极群 装槽 穿壁焊接 热封大盖 焊端子 若采用电池组化成 组装电池使用的是未化成的生极板 需要移到下道工序进行 化成 然后才是成品 6 8 电池化成 国内生产的阀控式密封铅酸电池主要有两种化成方式 一种为槽化成 组装成电 池后再进行补充充电 一种为电池化成 直接得到成品电池 两种化成方式的流程如 下 1 化成槽化成 生极板 装入化成槽通电化成 水洗 干燥 裁板 修板 正极包膜 配组 压 极群 焊接汇流排 极群组装入电池槽 过桥焊接 封盖 封极柱 注酸 补充充电 抽出多余酸 装安全阀 成品 2 电池化成 生极板 裁板 修板 正极包膜 配组 压极群 焊接汇流排 极群组装入电池 槽 过桥焊接 封盖 封极柱正极包膜 配组 压极群 焊接汇流排 极群组装入电 池槽 过桥焊接 封盖 封极柱 定量注酸 通电化成 擦拭 装安全阀 成品 从流程可知 电池化成的工艺简化了水洗 干燥和补充充电 实际还包括槽化成 的配酸 下板 焊接 取板等操作 电池化成工艺有如下优点 1 无需严格控制加酸量 因而简化了注酸工序 不必购置价格昂贵的精密注酸设 备 2 化成前 电池可以盛满电解液 化成后只需倒出多余的电解液 即可保证正确 的余量 3 化成过程中 无需另外冷却或延长化成时间 减少水耗 4 简化水洗工序 也相应减少了废水的产生 从目前情况来看 采用改进型超细玻璃纤维隔板 用电池化成工艺 是提高产品 质量 降低成本的最佳方式之一 生产成本降低可归因于 减少生产废品 减少工厂 环保成本 减少生产用水 电池化成避免了生极板在化成槽中化成时析出的气体携带 酸雾造成的污染 以及减少了化成后的洗涤干燥等工序 故其优越性是很明显的 2 1 2 镍镉电池制造工艺镍镉电池制造工艺 镍镉电池主要的原材料包括正极材料 氢氧化镍 负极材料 氢氧化镉 隔膜纸 壳体等 原材料成本占总成本的95 左右 镍镉电池正电极中的活性物质是氢氧化镍 充电状态为NiOOH 三价镍离子的氢氧 7 化镍 放电状态为Ni OH 2 两价镍离子的氢氧化亚镍 负电极中的镉 Cd 是充电态的 活性物质 氢氧化镉 Cd OH 2 是放电态活性物质 大多数企业正负极材料都来自国内 隔膜纸国内尚不能生产 主要进口来自日本 德国 美国的产品 大多数镍镉电池使用不锈钢或镀镍钢制造的电池壳 像电极中的镀镍基板一样 它的腐蚀很小可以忽略不记 由于镉电极的电位 镍的氢过电位低并无影响 金属壳体的优势是 具有机械稳定性 可耐相当高的内压 特别是小型电池 材料的可焊性可提供优异的密封性能 不透气或不透水蒸气 金属壳体的不足之 处是其价格高 这主要归因于制造成本 以及大型号电池壳的重量 另外一些缺陷是 由金属壳体的导电性引起的 为了操作人员的安全 进行试验时必须要小心 并防止 不同电池壳体之间接触短路 镍镉电池生产企业经过近十年经验积累 生产工艺已经比较成熟 图2 2 一般采 用半自动化生产线 充分利用我国的人力资源优势 从而降低成本 制片通常采用拉 浆或者干粉直接压片 区别与日本的烧结工艺 这是因为烧结工艺前期投入比较大 而且过程控制比较困难 而拉浆或者干粉直接压片初始投入低 技术简单 但是也存 在质量差 资源浪费等弊病 图2 2 镍镉电池生产工艺 湿法 2 1 3 MH Ni 电池的结构和制造工艺电池的结构和制造工艺 1 MH Ni 电池结构 镍氢电池 Ni MH Batteries 是早期的镍镉电池的替代产品 它是目前最环保的电池 不再使用有毒的镉 可以消除重金属元素对环境带来的污染问题 镍氢电池具有较大 的能量密度比 这意味着可以在不为数码设备增加额外重量的情况下 使用镍氢电池 能有效地延长设备的工作时间 镍氢电池另一个优点是 大大减小了镍镉电池中存在 的 记忆效应 这使镍氢电池可以更方便地使用 MH Ni 电池的构造与 Cd Ni 电池基 本相同 正极为氢氧化镍电极 负极为储氢合金电极 隔膜一般为无纺布 常用聚丙 烯和聚酰胺两种 氢氧化钾溶液做电解液 电池外壳为镀镍钢筒 并兼做负极 电池 8 盖帽为正极引出端 并装有安全排气装置 2 MH Ni 电池制造工艺 镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍 称氧化镍电极 负极活性物质为金属氢化物 也称贮氢合金 电极称贮氢电极 电解液为 6N 氢氧化钾 由活性物质构成电极极片的 工艺方式主要有绕结式 拉浆式 泡沫镍式 纤维镍式 嵌渗式等 不同工艺制备的 电极在容量 大电流放电性能上存在较大差异 一般依据使用条件的不同 采用不同 的工艺构成电池 通讯等民用电池多采用拉浆式负极 泡沫镍式正极构成电池 MH Ni 电池制造工艺如图 2 3 所示 图 2 3 MH Ni 电池制造工艺流程 2 1 4 锂离子电池制造工艺锂离子电池制造工艺 1 锂离子电池的结构 无论何种锂离子电池 锂离子电池的基本结构为 正极片 负极片 正负极集流 体 隔膜纸 外壳及密封圈 盖板等 1 正极材料 目前使用的正极材料有 LiCoO2 LiMn2O4 LiFePO4 以及这几种 材料的掺杂改性体系 正极片集流体采用铝箔 2 负极材料 各种型号的石墨 负极片集流体采用铜箔 3 电解液 目前锂盐电解质较好的是 LiPF6 但价格较贵 其它有 LiAsF6 但毒 性大 LiClO4 具有强氧化性 有机溶剂有 DEC DMC DME 等 4 隔膜纸 隔膜采用微孔聚丙烯薄膜或特殊处理的低密度聚乙烯膜 此外 外壳 盖帽 密封圈等根据电池的外形变化而有所改变 还要考虑安全装 置 保护电路等 9 2 锂离子电池的制造工艺 锂离子电池的制造工艺技术 非常严格 工艺的严格时电池性能一致性和安全性 的保证 锂离子电池制造工艺流程如图 2 4 所示 锂电池制造工艺流程中的主要工序是配料 制浆 制片 涂膜 装配和化成 其中 正极浆料是由正极活性物质钴酸锂 LiCoO2 导电剂 碳粉 石墨等 和粘结剂 PVdF N 二甲基砒咯烷酮 组成 负极浆料是由负极活性物质碳或石墨和粘结剂 PVdF N 二甲基 砒咯烷酮 组成 正极的基片是铝箔 负极的基片是铜箔 注液的电解液是多元的有机 物 如碳酸乙烯酯 EC 碳酸二乙酯 DEC 二甲基酸酯 DMC 乙基甲基碳酸酯 EMC 碳酸丙烯酯 PC 二甲基乙二醇 DME 四氢呋喃 THF 等等 由于在涂膜制 片工序一般都是采用机械湿式挂浆与干燥 所以不易产生粉尘 只是在切片及卷绕组 装时会有粉尘产生 主要的污染物是干燥工序中产生的有机废气 图 2 4 锂离子电池生产工艺 2 2 主要污染环节的分析主要污染环节的分析 2 2 1 铅酸电池生产过程中产生的废物铅酸电池生产过程中产生的废物 污染物污染物 铅酸电池生产过程中产生的固体废物如下 浮渣 废极板 废电池 废塑料材料 废封口材料 污泥 浮渣是铅熔融过程产生的氧化杂质 废电池和废极板是电池和极 板制造过程中的不合格品 电池和极板在组装和充电过程中 经检查如果发现有缺陷 10 将视为不合格品 作为废品处理 工业废水处理产生污泥 不合格的电池外壳和端盖 是主要的废塑料的主要来源 此外 电池容器上链接内电池的通孔也产生废塑料 这 些也按垃圾处理 废水由以下过程产生 设备的冲洗和清洁产生的废水 电池冲洗 从刷洗器流出 的废水 放电过程的冷却水 铅和硫酸盐是废水中的主要杂质 在电池冷却和电池冲洗过程产生的废水主要含 硫酸或硫酸盐 在涂膏区冲洗地板和设备的废水主要含铅 在极板加工 分离 收集以及其他类似生产活动中在作业区空气容易形成铅尘 车间空气中含有铅颗粒 在和膏工段也容易产生氧化铅粉尘 潮湿的车间还会产生 SO2 散发到空气中 另外 快速干燥机 火炉 车间地面上运动的车辆都会向空气 中释放出污染物 对工人健康和作业环境产生严重影响 铅酸电池企业的非生产环节也会产生废物 如 木板 含胶夹木板和聚乙烯泡沫 塑料板 废纸板 金属边角料 塑料包装膜 厨房废物等 2 2 2 镍镉电池生产过程中的污染和耗能环节镍镉电池生产过程中的污染和耗能环节 镍镉电池公司主要涉及有害物有镉 镍 甲苯 二甲苯和噪声 镉主要分布于氧 化镉生产和电池生产中除正极拌料 合浆 拉浆 浸渍 制片以外的全部生产过程 镍 主要分布于亚镍 硫酸镍生产和除负极拌料 合浆 拉浆 制片以外的全部生产过程 甲苯 二甲苯主要分布于电池装配的涂蜡工序 噪声主要分布于封口工段 Ni Cd 电池 生产制片车间确定是产生废弃物和污染物最多的工序 具有较大的清洁生产潜力 镍镉电池生产中废料 废水主要有 正极 含镍粉尘 正极浆料 含镍废水 正极废料 废浆料 正极片 废极片 正极片边角料等 负极 含镉粉尘 负极浆料 含镉废水 废浆料 负极片 废极片 废碱液 废 渣 负极片边角料 废极耳等 2 2 3 镍氢电池生产过程中的污染环节镍氢电池生产过程中的污染环节 镍氢电池是以贮氢合金粉为负极 氢氧化镍为正极组成的碱性蓄电池 贮氢合金 粉有钛 镍系列 镧 镍系列等 镍氢电池的生产工艺与镍镉电池大致相同 但由于 采用稀土合金或 TiNi 合金贮氢材料作为负极活性物质 取代了致癌物质镉 使这种新 型电池成为一种绿色环保电池 镍氢电池制造过程中的主要污染环节是极片制造过程 11 中 极片掉粉产生的含镍粉尘 以及清洗容器和操作工人洗手生成含镍废水 在合成 球形高密度氢氧化镍时用氨水做络合试剂会在生产中带来另一个的污染 虽然镍氢电 池相对于镍镉电池属于环保型电池 但生产过程中产生的含镍粉尘 废极片和含镍废 水如果处理不当还是会对环境产生影响 另外 镍氢电池化成过程多次充放电是电池 生产过程中耗能最大的部位 化成设备节能技术备受关注 2 2 4 锂离子电池生产过程中的污染和耗能环节锂离子电池生产过程中的污染和耗能环节 在锂电池的生产过程中 在正极制备和电池封口环节存在含钴酸锂的粉尘以及含 重金属的废渣主要在废水处理站 目前大多数企业未采取收集和除尘处理 直接排放 在污染环境的同时 造成了资源的浪费 废水主要产生在正极配料房拖地 洗桶及清 洗涂片机 负极配料房拖地 及拉浆机洗模具洗桶 各车间每天拖地等环节 在生产 过程中 未对设备清洗废水 洗手废水和地面拖地废水进行集中处理 而是直接进入 生活污水系统 废气则主要产生在采用湿法制备电极的过程 特征污染物为 NMP 和丙 酮 大多数工厂缺乏废气治理设施 有的工厂车间积聚的有机污染物浓度较高 锂离 子电池化成过程 需要多次充放电 是锂离子电池生成过程耗能最大的部位 化成设 备节能技术备受关注 3 二次电池行业清洁生产评价指标二次电池行业清洁生产评价指标 本指标体系用于评价电池企业的清洁生产水平 作为创建清洁先进生产企业的主 要依据 并为企业推行清洁生产提供技术指导 本指标体系依据综合评价所得分值将 企业清洁生产等级划分为两级 即代表国内先进水平的 清洁生产先进企业 和代表国 内一般水平的 清洁生产企业 随着技术的不断进步和发展 本指标体系每 3 5 年修 订一次 本指标体系适用于评价二次电池行业 包括镉镍和氢镍电池 锂离子电池 铅酸 蓄电池生产企业 其它电池企业可参照执行 3 1 电池行业清洁生产评价指标体系结构电池行业清洁生产评价指标体系结构 根据清洁生产的原则要求 本评价指标体系分为定量评价和定性评价两大部分 凡能量化的指标尽可能采用定量评价 以减少人为的评价差异 定量评价指标选取了具有共同性 代表性的能反映 节约能源 降低消耗 减轻污 12 染 增加效益 等有关清洁生产最终目标的指标 创建评价模式 通过对比企业各项指 标的实际完成值 评价基准值和指标的权重值 计算和评分 量化评价企业实施清洁 生产的状况和水平 定性评价指标主要根据国家有关推行清洁生产的产业政策选取 包括产业发展和 技术进步 资源利用和环境保护 行业发展规划等 用于定性评价企业对国家 行业 政策法规的符合性及清洁生产实施程度 定量评价指标和定性评价指标分为一级指标和二级指标两个层次 一级指标为普 遍性 概括性的指标 包括资源与能源消耗指标 生产技术特征指标 产品特征指标 污染物指标 环境管理与安全卫生指标 二级指标为反映电池企业清洁生产特点的 具有代表性的 易于评价和考核的指标 电池行业清洁生产评价指标体系结构见图 3 1 和图 3 2 所示 电池行业清洁生产定量评价指标 一级指标 资源与能源 消耗指标 污染物指标产品特征指 标 生产技术特 征 指标 二级指标二级指标二级指标二级指标 耗电量 耗电量 新鲜水消耗量 水重复利用率 主要原材料利用率 废水量 主要污染物排放浓度 化学需氧量 产品综合品级 优质品评价指数 产品一次合格率 设备有效运转率 13 图 3 1 电池行业清洁生产定量评价指标体系结构 图 3 2 电池行业清洁生产定性评价指标体系结构 3 2 电池行业清洁生产评价指标的评价基准值及权重值电池行业清洁生产评价指标的评价基准值及权重值 在评价指标体系中 各项指标的评价基准值是衡量该项指标是否符合清洁生产基 本要求的评价标准 本评价指标体系定量评价指标的基准值选取行业清洁生产的先进 水平 按照不同类型的电池品种 选择国内电池行业重点骨干企业近年来清洁生产的 平均最高水平值 本定量评价指标体系的评价基准值代表了国内电池行业清洁生产的 电池行业清洁生产定性评价指标 一级指标 生产技术特 征指标 产品特征指 标 环境管理 与安全卫生 指标 二级指标二级指标二级指标 是否连续化生产耗电量 技术工艺先进性 设备先进性 生产统计资料 清洁生产考核制度与执行 质量体系认证 产业政策符合性 环境管理体系建立与运行 环境管理体系认证 传统污染源治理 环境影响评价制度执行情况 环境保护三同时执行情况 污染物排放总量控制 有害固体废弃物处理情况 防毒防尘防噪声达标情况 原材料耗用考核 生产场所清洁条件 14 平均先进水平 在定性评价指标体系中 设置的各项二级指标是行业内目前无法量化或缺乏统计 数据的指标 通过对技术装备的先进性及生产 质量与环境管理水平的认定 客观地 反映企业清洁生产的面貌 清洁生产评价指标的权重值反映了该指标在整个清洁生产评价指标体系中所占的 比重 它原则上是根据该项指标对电池企业清洁生产水平的影响程度及其实施的难易 程度确定的 3 3 电池企业清洁生产评价指标的考核评分计算方法电池企业清洁生产评价指标的考核评分计算方法 1 定量评价指标的考核评分计算 企业清洁生产定量评价指标的考核评分 以企业在考核年度 一般以一个生产年度 为一个考核周期 并与生产年度同步 各项二级指标实际达到的数据为基础进行计算 综合得出该企业定量评价指标的考核总分值 定量评价指标分为正向指标和逆向指标 其中 资源与能源消耗 污染物指标为 逆向指标 数值越小越符合清洁生产的要求 资源综合利用 产品特征和生产技术特 征指标为正向指标 数值越大越符合清洁生产的要求 因此 在计算各项二级指标的 评分时 应根据指标的类别采用不同的计算公式计算 对正向指标 其单项评价指数按式 1 计算 1 oi xi i S S S 对逆向指标 其单项评价指数按式 2 计算 2 xi oi i S S S 式中 Si 第 i 项评价指标的单项评价指数 Sxi 第 i 项评价指标的实际值 Soi 第 i 项评价指标的基准值 废水 pH 指标基准值为一固定范围 在基准值范围内 单项评价指数 Si取 1 否则 Si取 0 15 本评价指标体系各项二级评价指标的单项评价指数的正常值一般在 0 1 0 之间 但 当其实际值远小于 或远大于 评价基准值时 计算得出的 Si值就会较大 计算结果就会 偏离实际 对其他评价指标单项评价指数的作用产生较大干扰 为了消除这种不合理 的影响 应对此进行修正处理 修正的方法是 Si值计算结果在 1 2 以下时取计算值 大于或等于 1 2 时 Si值取 1 2 定量评价指标考核总分值按式 3 计算 3 n i ii KSP 1 1 式中 P1 定量评价考核总分值 n 参与考核的定量评价的二级指标项目总数 Si 第 i 项评价指标的单项评价指数 Ki 第 i 项评价指标的权重值 由于企业没有该项统计值所造成的缺项 该项考核分值为零 2 定性评价指标的考核评分计算 定性评价指标考核总分值按式 4 计算 4 n i i FP 1 2 式中 P2 定性评价二级指标考核总分值 Fi 定性评价指标体系中的第 i 项二级指标的得分值 n 参与考核的定性评价二级指标的项目总数 3 企业清洁生产综合评价指数的考核评分计算 为了综合考核电池企业清洁生产的总体水平 在对该企业进行定量和定性评价考 核评分的基础上 将这两类指标的考核得分按权重 电池行业定量和定性评价指标暂各 占 50 予以综合 得出该企业的清洁生产综合评价指数 综合评价指数是评价被考核企业在考核年度内清洁生产总体水平的一项综合指标 综合评价指数之差可以反映企业之间清洁生产水平的总体差距 综合评价指数按式 5 16 计算 5 21 5 05 0PPP 式中 P 企业清洁生产的综合评价指数 P1 定量评价指标中各二级评价指标考核总分值 P2 定性评价指标中各二级评价指标考核总分值 4 电池行业清洁生产企业的评定 对电池行业清洁生产企业水平的评价 是以其清洁生产综合评价指数为依据的 对达到一定综合评价指数的企业 分别评定为清洁生产先进企业和清洁生产企业 根据我国目前电池行业的实际情况 不同等级清洁生产企业的综合评价指数列于 表 3 1 表 3 1 电池行业不同等级的清洁生产企业综合评价指数 清洁生产企业等级清洁生产综合评价指数 清洁生产先进企业P 90 清洁生产企业80 P 90 按照现行环境保护政策法规以及产业政策要求 凡参评企业被地方环保主管部门 认定为主要污染物排放未 达标 指总量未达到控制指标或主要污染物排放超标 生产 淘汰类产品或仍继续采用要求淘汰的设备 工艺进行生产的 则该企业不能被评定为 清洁生产先进企业 或 清洁生产企业 清洁生产综合评价指数低于 清洁生产企业 要 求的企业 应对照差距 学习本行业清洁生产先进企业 积极推进清洁生产 加大技 术改造力度 强化管理 提高清洁生产水平 5 指标解释 1 单位产品计量单位 根据传统的统计方法 一次电池 小型二次电池和铅蓄电池产量的统计单位通常 不同 为了便于计算和计量 锌锰电池 镉镍和氢镍电池 锂离子电池单位量按现价 万元产值计 铅蓄电池单位量按 kWh 计 17 2 耗电量 每生产 1kWh 电池或完成 1 万元产值电池的总耗电量 计算公式为 或万元 电池年产量或总产值 企业年工业用电总量 电池或万元产值耗电量 kWh kWh kWhkWh 3 新鲜水消耗量 每生产 1kWh 电池或完成 1 万元产值电池所消耗的生产用新鲜水量 计算公式为 t t 或万元电池年产量或总产值 企业年新鲜水用量 电池或万元产值 新鲜水消耗量 kWh kWh 4 水重复利用率 工业用水的重复利用量与外补新鲜水量和重复利用水量之和的比 计算公式为 tt t 重复利用水量补充新鲜水量 重复利用水量 水重复利用率 5 主要原材料消耗 根据电池产品特点 锌锰电池生产企业主要原材料消耗按每完成 1 万元产值消耗 的金属锌计算 镉镍和氢镍电池生产企业主要原材料消耗按每完成 1 万元产值消耗的 Ni OH 2计算 锂离子电池生产企业主要原材料消耗按每完成 1 万元产值消耗的 LiCoO2 或 LiMn2O4等其他类型正极活性物质 计算 铅蓄电池生产企业主要原材料消 耗按每生产 1kWh 电池消耗的铅计算 计算公式为 或万元电池年产量或总产值 主要原材料年耗用量 电池或万元产值主要原材料消耗 kWh kg kWhkg 6 废水量 每生产 1kWh 电池或完成 1 万元产值电池排放的废水量 计算公式为 7 主要污染物排放浓度 主要污染物排放浓度取环保部门对企业废水监督检测结果的平均值 锌锰电池主要污染物按废水中的总汞 总镉 总铅考核 镉镍和氢镍电池主要污 染物按废水中的总镉 总镍 pH 考核 锂离子电池除清洁用水外 生产过程不使用水 或万元电池年产量或总产值 年排放废水量 电池或万元产值 废水量 kWh kWh t t 18 废水排放少 因主要原材料使用 LiCoO2 废水主要污染物按总钴量考核 基准值按饮 用水标准 锂离子电池极板生产通常使用 N 甲基吡咯烷酮 NMP 等有机溶剂 产生废 气 废气主要污染物按 NMP 排放浓度考核 如使用其它有机溶剂 基准值按建设项目 环境影响报告中的标准值 铅蓄电池主要污染物按废水中的总铅 总镉 pH 考核 其 它电池参照以上方法考核 8 化学需氧量 COD 化学需氧量 COD 取环保部门对企业废水监督检测结果的平均值 9 产品综合品级 产品综合品级计算公式为 n i ii PDG 1 1 式中 G1 产品综合品级 n 不同品级电池品种数 Di 第 i 种电池品级的基准值 Pi 第 i 种电池产值百分比 不同电池品级的基准值 Di 见表 3 2 表 3 2 不同电池品级的基准值 Di 品级基准值 Di 一次电池小型二次电池铅蓄电池 1 0碱性锌锰电池 氢镍 锂离子 电池 密封免维护电 池 0 7P 型电池 0 5S 型 C 型电池镉镍电池 0开口式电池 注 开口式电池是指 该类铅蓄电池无永久性盖子 产生的气体可自由逸出 只装有与壳体不 固定的盖板的蓄电池 通常采用硬橡胶壳体及沥青密封 19 10 优质品评价指数 优质品评价指数 G2 计算公式与产品综合品级计算相同 按产值百分比计算 中国名牌产品 国家级优质产品基准值为 1 省级名牌和省级 全国行业优质产品 基准值为 0 5 其它产品为 0 11 产品一次合格率 产品一次合格率指电池组装线产出合格品的量与投入量之比 投入量统一按电池 外壳计 锌锰电池外壳按锌筒 12 设备有效运转率 设备有效运转率是指指定工作时间内实际完成的电池产量与理论产量的比值 按 电池组装线平均 计算公式为 工作时间生产线设计机速理论产量 实际产量 设备有效运转率 13 有关部门管理体系 产品特征指标中质量体系认证是指 ISO9000 质量管理体系认证 环境管理与安全卫生指标中 环境管理体系认证包括 ISO14000 环境管理体系认证 与 ISO 28000 职业健康安全管理认证 3 4 定性评级指标定性评级指标 表 3 3 各类电池企业定性评价指标项目和权重值 一级评价指标二级评价指标 指标项目权重值指标项目权重值 备 注 质量体系认证10产品特征 指标 15 产业政策的符合性5 35生产场所清洁条件10现场考核 20 是否连续化生产5现场考核 技术 工艺先进性5现场考核 设备先进性5现场考核 生产统计资料5 生产技术 特征指标 原材料耗用考核5 污染物排放总量控制8查检测报告和记录 清洁生产考核制度与执行5 环境管理体系建立与运行6 环境管理体系认证10 有害固体废弃物处理5 传统污染源治理5设备及运行情况 环境影响评价制度执行情况3建设项目 环境保护三同时执行情况3建设项目 环境管理与 安全卫生指 标 50 防毒防尘防噪声达标情况5查检测报告和记录 3 5 定量评级指标定量评级指标 铅蓄电池生产企业的清洁生产定量评价指标项目 权重和基准值见表 3 4 镉镍电 池和氢镍电池生产企业的清洁生产定量评价指标项目 权重和基准值见表 3 5 锂离子 电池 包括锂聚合物电池 生产企业的清洁生产定量评价指标项目 权重和基准值见表 3 6 多品种电池生产企业清洁生产定量评价二级指标的评分 按各品种电池单项评分 的平均值计算 其它电池生产企业的清洁生产定量评价指标项目 权重和基准值参照 以上标准执行 清洁生产是一个相对概念 它将随着经济的发展和技术的进步不断完善 因此 清洁生产评价指标及指标的基准值也应根据行业的实际情况进行调整 调整周期一般 为 3 5 年 表 3 4 铅蓄电池企业定量评价指标项目 权重和基准值 一级评价指标二级评价指标 指标项目权重值指标项目单位权重值评价基准值 资源与能源40耗电量kWh kWh1025 21 新鲜水消耗量t kWh100 12 水重复利用率 850 消耗指标 铅消耗量kg kWh1222 废水量t kWh100 1 废水中总铅浓度mg L60 5 废水中总镉浓度mg L30 05 pH 36 9 污染物指标 30 CODmg L8100 产品综合品级 81产品特征 指标16优质品评价指数 80 7 产品一次合格率 799生产技术 特征指标 14 设备运转率 785 3 5 镉镍 氢镍电池企业定量评价指标项目 权重和基准值 一级评价指标二级评价指标 指标项目权重值指标项目单位权重值评价基准值 耗电量kWh 万元产值10700 新鲜水消耗量t 万元产值1040 水重复利用率 820 资源与能源 消耗指标 40 Ni OH 2消耗量kg 万元产值1225 废水量t 万元产值1010 废水中总镉浓度mg L60 05 废水中总镍浓度mg L30 5 废水 pH 36 9 污染物指标 30 化学需氧量 CODmg L8100 产品综合品级 81产品特征 指标 16 优质品评价指数 80 7 生产技术14产品一次合格率 796 22 特征指标设备有效运转率 785 表 3 6 锂离子电池企业定量评价指标项目 权重和基准值 一级评价指标二级评价指标 指标项目权重值指标项目单位权重值评价基准值 耗电量kWh 万元产值10250 新鲜水消耗量t 万元产值102 水重复利用率 820 资源与能源 消耗指标 40 LiCoO2消耗量kg 万元产值127 废水量t 万元产值100 2 废水中总钴浓度mg L61 0 废气中 NMPmg m361 5 污染物指标 30 化学需氧量 CODmg L8100 产品综合品级 81产品特征指 标 16 优质品评价指数 80 7 产品一次合格率 795生产技术 特征指标 14 设备有效运转率 785 4 二次电池行业清洁生产技术要求二次电池行业清洁生产技术要求 4 1 产品设计产品设计 产品本身决定了生产过程 同时产品性能 种类的变化往往要求生产过程做出相 应的调整 因而也会影响到废物的种类和数量 此外 包装方式和用材 体积大小 报废后的处置方式以及产品储存和搬运过程等 都是在产品设计时应该加以考虑的 产品的生态设计是关于产品设计的一个新概念 是清洁生产的一个很重要的组成部分 生态设计 也称绿色设计或生命周期设计或环境设计 是指将环境因素纳入设计 之中 从而帮助确定设计的决策方向 生态设计要求在产品开发的所有阶段均考虑环 境因素 从产品的整个生命周期减少对环境的影响 最终引导产生一个更具有可持续 性的生产和消费系统 生态设计活动主要包含两方面的含义 一是从保护环境角度考 23 虑 减少资源消耗 实现可持续发展战略 二是从商业角度考虑 降低成本 减少潜 在的责任风险 以提高竞争能力 4 2 原辅材料的选用原辅材料的选用 原辅材料本身所具有的特性 例如纯度 毒性 难降解性等 在一定程度上决定 了产品及其生产过程对环境的危害 因而选择对环境无害的原辅材料是清洁生产所要 考虑的重要方面 除了原辅材料和能源本身所具有的特性以外 原辅材料的储存 发放 运输 原 辅材料的投入方式和投入量等都决定了废物产生的种类和数量 4 3 生产工艺与装备生产工艺与装备 生产工艺过程的技术工艺水平基本决定了废物产生的数量和种类 先进技术可提 高原材料的利用率 从而减少废物的产生 结合技术改造预防污染是实施清洁生产的 一条重要途径 连续生产能力差 生产稳定性差 工艺条件过严都可能导致废物的产 生 设备作为技术工艺的具体体现 在生产过程中具有重要作用 设备的搭配与布局 设备自身的功能 设备的维护于保养等均会影响到废物的产生 4 4 资源与能源利用资源与能源利用 二次电池行业尤其是锂离子电池行业目前所用的主要正极材料是钴酸锂 钴是我 国稀缺资源 镍镉电池 镍氢电池以及锂离子电池所用的镍 储量也很有限 资源短 缺的瓶颈已成为二次电池企业发展和日益增加的二次电池需求的主要障碍 提高资源 利用率和寻求替代原材料 以及废旧电池回收利用 已是电池行业的必然选择 另外 电池企业在生产过程中也要消耗大量的电力能源 节能降耗也是二次电池企业降低成 本的主要途径 4 4 过程控制过程控制 过程控制对生产过程十分重要 反应参数是否处于受控状态并达到优化水平 对 产品的得率和废物的产生量具有直接的影响 4 5 末端治理与废物利用末端治理与废物利用 24 清洁生产是关于产品和产品生产过程的一种新的 持续的 创造性的思维 它是 指对产品和生产过程持续运用整体预防的环境保护战略 而末端治理把环境责任只放 在环保研究 管理等人员身上 仅仅把注意力集中在对生产过程中已经产生的污染物 的处理上 从上述清洁生产的含义 可以看到 清洁生产是要引起研究开发者 生产 者 消费者也就是全社会对于工业产品生产及使用全过程对环境影响的关注 使污染 物产生量 流失量和治理量达到最小 资源充分利用 是一种积极 主动的态度 任何生产过程要想完全消除废物都是不现实的 关键问题是通过实施清洁生产使 废物的产生量达到最小化 对于减量化以后仍无法避免的废物 废水任然要用末端治 理的方式妥当处理 对于有价值的废弃物要尽量循环利用 4 6 环境管理环境管理 企业的环境管理是现代社会生产和生活方式变化在企业经营管理上的反映 它强 调经济效益 社会效益和环境效益的统一 在维持经济增长的同时 努力实现人类与 自然的和谐发展 环境管理是企业管理的一个组成部分 企业的生产过程 既是产品 的形成过程 又是物质的消耗过程 一部分原料经过劳动转化为产品 一部分原料变 成污染物排入环境 原料转化为产品的量多 污染物排放的量就少 因此 提高原料 或资源利用率以控制环境污染 是企业环境管理的主要任务 环境管理涉及计划安排 工艺设计 生产调度 加工进程 设备运转等各个方面 所以环境管理也必然贯穿到 生产管理的全过程 环境管理分为环境法律法规标准 环境审核 环境管理 生产过 程环境管理 相关方环境管理和废物处理处置等几个方面 环境法律法规标准 要求符合国家有关环境法律 法规 总量控制和排污许可 证管理要求 废水排放执行 污水综合排放标准 GB 8978 大气排放执行 大气污 染物综合排放标准 GB 16297 环境审核 要求企业建立环境管理体系 或根据 环境管理体系进行管理 环境管理 要求建立专人负责的环境管理机构 健全完善 环境管理制度