电池工业主要工艺流程及污染物排放状况分析

————10————11电池工业主要工艺流程及污染物排放状况分析一．有组织废气污染物排放状况分析铅蓄电池典型的铅蓄电池生产工艺流程和产污节点如图1所示。铅尘铅尘铅尘电解铅熔铅制粉和膏纯水、硫酸铅烟、铅渣铅烟铅尘铅合金熔铅铸板涂板固化枯燥地面冲洗水灌酸焊组、密封配组切刷耳分片、刷片铅烟铅尘铅尘、铅渣铅尘酸雾废水内化成外表冲洗包装蓄电池成品图1 铅蓄电池内化成生产工艺及产污点铅蓄电池生产过程中，通过废气排放的铅约占总排铅量的90%。含铅废气依据粒径的不膏工序、板栅制造工序、分片刷片工序、包片称片工序、焊接工序。硫酸雾主要来自化成工序。废气污染源、排放口及污染物指标如表1所示。产污环节排放口污染物指标铅及其化合物熔铅锅、浇铸机排气筒〔重力浇铸板栅制造工艺〕产污环节排放口污染物指标铅及其化合物熔铅锅、浇铸机排气筒〔重力浇铸板栅制造工艺〕颗粒物板栅制造铅及其化合物熔铅锅排气筒〔连续板栅制造工艺〕颗粒物制粉熔铅造粒机、球磨机排气筒颗粒物和膏和膏机排气筒颗粒物灌粉〔管式电极〕灌粉机排气筒颗粒物分片、刷片分片机、刷片机排气筒颗粒物称片称片机排气筒颗粒物包片包片机排气筒颗粒物配组配组机排气筒颗粒物焊接烧焊机、铸焊机排气筒颗粒物铅零件铸造铅零件铸造机排气筒颗粒物化成槽排气筒〔外化成〕硫酸雾化成充电化成架排气筒〔内化成〕硫酸雾锌锰/锌银/锌空气电池24所示。石墨石墨乙炔黑NH4ClMn粉ZnCl2H2O干拌粉粉尘净化憎水碳棒湿拌粉内电液过滤NH4Cl打电芯HgCl2外电液包纸〔扎线〕TX-10面粉除油锌筒装配配浆液淀粉灌浆糊化沥青油烟石蜡铜帽上纸圈上铜帽封口封口剂沥青验电松香产品图2 糊式锌锰电池生产工艺包电芯包电芯正极料粉打电芯入锌筒复压插碳棒密封存放检验产品碳棒锌筒进碗底垫进浆层纸浆层纸图3 纸板锌锰电池生产工艺电解电解MnO2专用石墨 KOH溶液粘合剂添加剂混匀锌粉增稠剂 KOH溶液压片混匀造粒锌膏压环KOH溶液负极集流体电池组装隔膜封口电池图4 碱性锌锰电池生产工艺时翻开。锌银电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播2所示。表2 锌银电池生产工艺电极 压成式锌负极

工艺说明于银网骨架上，模压成型1%~2%HgO1%的聚乙烯醇粉混合均涂膏式 匀，在磨具内放入耐碱绵纸及导电网，然后将肯定量混合锌粉放入磨具，在制造40~50MPa下压制成型在电解槽中，将锌沉积到金属骨架上，然后将得到的极板枯燥、滚压，到达所要制造

烧结式压成式

求的厚度和密度Ag2O沉淀，经过滤、洗涤、烘干，研磨后40目筛。在高温炉中加热，复原为Ag。在高温炉中煅烧，冷却后，可用于装配电池40目筛。称取肯定量的混合30~40MPa压力下直接压制成型锌锰/锌银/锌空气电池排污单位废气污染源、排放口及污染物指标如表3所示。产污环节排放口污染物指标正极拌粉拌粉机排气筒颗粒物沥青烟封口 封口机排气筒挥发性有机物产污环节排放口污染物指标正极拌粉拌粉机排气筒颗粒物沥青烟封口 封口机排气筒挥发性有机物汞及其化合物/锌粉配制锌膏/锌粉配制设施排气筒颗粒物其中，沥青烟不是锌锰/锌银/锌空气电池排污单位特征污染物。糊式锌锰电池使用沥青作为封口剂时，产生沥青烟排放。锌锰/锌银/锌空气电池生产过程中假设使用添汞原料，如含汞锌粉、含汞浆层纸等，则产生汞及其化合物排放。镉镍/氢镍/铁镍电池氢氧化钾或氢氧化钠水溶液，属于碱性电池。生产工艺如图5所示。负极钢负极钢带打底负极拉浆制造极板化成冲剪配化成正极 正极 正极合浆 烧结 浸渍 入 单体电库 池封口图5 镉镍电池生产工艺流程在镉镍电池生产过程中，镉电极材料的配制、搅拌，镉电极的拉浆、烘干、剪裁以及卷废料等。正极负极卷绕装壳滚槽加电解液加绝缘圈正极负极卷绕装壳滚槽加电解液加绝缘圈隔膜点焊盖帽封口电池化成电池分选电池图6 氢镍电池生产工艺流程镉镍/氢镍/铁镍电池排污单位废气污染源、排放口及污染物指标如表4所示。产污环节排放口污染物指标合粉、包粉合粉机、包粉机排气筒颗粒物、镍及其化合物、镉及其化合物合浆正极合浆设施排气筒镍及其化合物产污环节排放口污染物指标合粉、包粉合粉机、包粉机排气筒颗粒物、镍及其化合物、镉及其化合物合浆正极合浆设施排气筒镍及其化合物拉浆负极拉浆设施排气筒镉及其化合物极片成型极片成型设施排气筒镍及其化合物、镉及其化合物装配装配设施排气筒颗粒物锂锰/锂亚硫酰氯/锂离子电池锂锰/锂亚硫酰氯/锂离子电池主要生产单元为极片制造、电解液制备、电池装配、后处理、老化、检测、包装等。生产工艺如图911所示。石墨乙炔黑聚四氯乙烯乳液

二维混料 加料粉尘、清洗废水纯水 制粒抛丸 钢斜拉网 合膜烘烤精压裁切 固废镍带、高温胶带、极耳 一体机制片烘烤隔膜、上绝缘环

电芯组装 固废电解液 注液 有机废气、废电芯清洗 废水涂油 有机废气测试、预放电、老化包装入库图9 锂锰电池生产工艺流程乙炔黑乙炔黑粘结剂分散剂正极制备加料粉尘、清洗废水导电剂集流体片、集流体电池装配废边角料盖帽焊接亚硫酰氯电解液配制注液酸性废气密封钉密封清洗废水枯燥老化固废包装固废入库图10 锂亚硫酰氯电池生产工艺流程正极活性物质黏结剂PVDF/导电剂负极活性物质黏结剂PVDF/导电剂LiCoO3NMPMCMBNMP正极浆料负极浆料铝箔涂布涂布铝箔正极分切负极分切正极极片隔膜负极极片卷绕电池壳入壳 电池盖焊接封口电解液注液化成二次封口分选老化成品11锂离子电池生产工艺流程锂锰/锂亚硫酰氯/锂离子电池排污单位废气污染源、排放口及污染物指标如表8所示。产污环节排放口污染物指标加料、混料加料、混料设施排气筒颗粒物造粒造粒机排气筒颗粒物产污环节排放口污染物指标加料、混料加料、混料设施排气筒颗粒物造粒造粒机排气筒颗粒物注液注液机排气筒挥发性有机物、氯化氢、硫酸雾涂布烘烤涂布、烘烤设施排气筒挥发性有机物焊接焊接设施排气筒颗粒物封口封口设施排气筒挥发性有机物节产生氯化氢、硫酸雾等酸性废气。锂锰/NMP等。其中，电乙烯酯〔E、碳酸丙烯酯〔PC；链状碳酸酯，如二甲基碳酸酯〔DM、二乙基碳酸酯DE、碳酸甲乙酯EM〕等，在包装、注液等生产环节会排放VOCs废气。另外，锂离子电池生产中NMP作为溶剂用于配制电池正极活性物质浆料。配制了的浆覆后，再进展烘烤枯燥除去NMP。枯燥后的活性物质均匀分布在集电体上，NMP溶剂完全挥发。因此，在锂离子电池生产过程中，NMP作为昂贵的溶剂假设不进展有效回收，不仅造成原辅料资源的铺张，同时也会对环境产生不良影响。从锂离子电池的生产过程看，NMP主要使用在正极制备工序，相应地在涂布、烘烤工序产生NMP废气排放。晶硅太阳电池晶硅太阳电池分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池硅片切割清洗、制绒、磷集中、硼集中、刻蚀、镀膜、印刷、烧结等。生产工艺如图12和13所示。含氟废气、硫酸雾、含氟废气、硫酸雾、酸碱废水1、KOH2、KOH、H0、纯水223、KOH、添加剂、纯水4、KOH、纯水5、HCl、HF、纯水单晶硅片硅片制绒废水、酸碱废水POCl、N、O3 2 2磷集中Cl21、HF、HNO、HSO、纯水3 2 42、KOH、纯水3、HF、纯水正面激光颗粒物刻蚀〔去硅玻璃〕1、反面钝化：三甲基铝〔TM、SiH、NH、NO〔载气〕退火43 22SiNx膜：SiH、4NH、3 3N镀膜〔PECVD〕颗粒物、SiO2、NH3反面激光颗粒物银浆硅片反面印刷烘干有机废气、废银浆铝浆硅片反面印刷烘干有机废气、废铝浆银浆硅片正面印刷烘干有机废气、废银浆烧结有机废气测试分档入库图12 单晶硅太阳电池生产工艺流程11、HNO3、HF、HCl、纯水2、KOH、纯水3、HCl、HF、纯水多晶硅片硅片腐蚀〔制绒〕清洗NOx、HF、HCl、含F-、酸性废水、碱性废水POCl3、N2、O2硅片集中Cl21、HF、HNO3、H2SO4、纯水2、KOH、纯水3、HF、H2SO4、纯水HF、硫酸雾、SiF、含F、酸刻蚀4性废水、碱性废水-SiH4、NH3、N2沉积减反射膜SiO2、NH3银浆硅片反面印刷银浆有机废气、少量废银浆烘干有机废气铝浆硅片反面印刷铝浆有机废气、少量废铝浆烘干有机废气银浆硅片正面印刷银浆有机废气、少量废银浆烧结有机废气太阳能电池片图13 多晶硅太阳电池生产工艺流程晶硅太阳电池排污单位废气污染源、排放口及污染物指标如表9所示。产污环节排放口污染物指标制绒制绒设施排气筒产污环节排放口污染物指标制绒制绒设施排气筒氟化物、氯化氢、氮氧化物、氨磷集中磷集中设施排气筒氯气硼集中硼集中设施排气筒颗粒物刻蚀刻蚀、化学清洗设施排气筒氟化物、氯化氢、氮氧化物、硫酸雾沉积沉积设施排气筒颗粒物、氨极板印刷/烧结印刷、枯燥、烧结设施排气筒挥发性有机物物排放。薄膜太阳电池镓硒太阳电池、砷化镓太阳电池。生产工艺如图1415所示。前板玻璃前板玻璃前板玻璃检查废水大宗气体〔N、H〕和特2 2〔硼烷DEZ前电极TCO沉积废气废气固废纯水高效清洗GCH废水2〔SiHPHNFTMB、4 3 3CH〕PECVD沉积a-Si、μc-Si废气4废气固废2 2DEZ大宗气体〔N、H〕和背电极TCO沉积废气废气固废激光扫边固废自动连线后段工序图14 薄膜太阳电池前段生产工艺流程前工序制作的前板玻璃前工序制作的前板玻璃纯水封边胶背板玻璃背板玻璃清洗敷设废水层压接线盒安装焊接烟气高压测试组件测试灌封胶废气贴标签包装入库图15 薄膜太阳电池后段生产工艺流程薄膜太阳电池排污单位废气污染源、排放口及污染物指标如表10所示。产污环节排放口镀膜〔沉积〕污染物指标颗粒物、氟化物、镉及其化合物产污环节排放口镀膜〔沉积〕污染物指标颗粒物、氟化物、镉及其化合物〔沉积设施排气筒、砷化氢、硅烷、硼化氢、硫化氢、磷化氢、甲烷、氨清洗〔外延层剥离清洗〕清洗设施排气筒氟化物、硫酸雾、氨、挥发性有机物刻划刻划设施排气筒颗粒物、镉及其化合物、砷及其化合物清边清边设施排气筒颗粒物、镉及其化合物、砷及其化合物涂抹、封装涂抹、封装设施排气筒挥发性有机物焊接焊接设施排气筒颗粒物其中，镉及其化合物为铜铟镓硒太阳电池、碲化镉太阳电池镀膜〔沉积〕工序的特征废气污染物，砷化氢、砷及其化合物为砷化镓太阳电池生产过程产生排放的特征废气污染物。在差异。燃料电池向其供给反响物质——燃料和氧化剂，这又和其他一般化学电池不大一样。氧气分别是燃料电池在电化学反响过程中的燃料和氧化剂。金属燃料电池是以活泼固体金属〔铝、锌、镁、钙、锂等〕为燃料，以碱性或中性溶液为电解液，空气中的氧气作为氧化剂的一种电池。1617所示。图16 氢燃料电池生产工艺流程—17—图17 金属燃料电池生产工艺流程燃料电池排污单位废气污染源、排放口及污染物指标如表11所示。—18—————20————19产污环节排放口污染物指标制浆制浆设施排气筒产污环节排放口污染物指标制浆制浆设施排气筒颗粒物、挥发性有机物涂覆〔压制、烘干及涂胶等涂覆〔压制、烘干及涂胶挥发性有机物设施排气筒焊接焊接设施排气筒颗粒物二、无组织废气污染物排放状况分析电池工业排污单位无组织废气排放主要是排污单位边界大气污染物无组织排放12所示。排污单位废气排放源污染物指标球磨机、熔铅炉、和膏机、灌粉机、分片机、铅蓄电池排污单位废气排放源污染物指标球磨机、熔铅炉、和膏机、灌粉机、分片机、铅蓄电池刷片机、称片机、包片机、充放电机、铸焊铅及其化合物、硫酸雾机等生产设备、空压机等关心系统设施拌粉机、封口机等生产设备、空压机等关心锌锰/锌银/锌空气电池 汞及其化合物、沥青烟系统设施镉镍/氢镍/铁镍电池卷绕机等生产设备、空压机等关心系统设施 合物锂锰/锂亚硫酰氯/锂离 造粒机、注液机、涂布机、烘烤箱、封口机 颗粒物、挥发性有机物、氯化氢、子电池等生产设备、空压机等关心系统设施硫酸雾制绒机、集中机、刻蚀机、沉积机等生产设 颗粒物、氟化物、氯化氢、氮氧化晶硅太阳电池备、空压机等关心系统设施物、氯气、氨、挥发性有机物镀膜机、刻划机、清洗机等生产设备、空压薄膜太阳电池颗粒物、氟化物、挥发性有机物机等关心系统设施燃料电池颗粒物、挥发性有机物机等关心系统设施废水污染物排放状况分析铅蓄电池由图3间地面清洗废水等。废水污染源、排放口及污染物指标如表13所示。污染源废水排放口污染物指标电池清洗废水、废水总排放口污染源废水排放口污染物指标电池清洗废水、废水总排放口流量、pH值、化学需氧量〔COCr氮、总氮、总磷地面清洗废水车间或车间处理设施排放口流量、总铅、总镉锌锰/锌银/锌空气电池锌锰/锌银/锌空气电池生产废水主要包括电解液制备废水、生产设备清洗废水、电池清洗废水、车间地面清洗废水。废水污染源、排放口及污染物指标如表14所示。污染源废水排放口污染物指标电解液制备废水、废水总排放口流量、pH污染源废水排放口污染物指标电解液制备废水、废水总排放口流量、pH值、化学需氧量〔COCr物、氨氮、总氮、总磷、总锌、总锰电池清洗废水、车间地面清洗废水车间或车间处理设施排放口总汞、总银/锌银/锌空气电池生产过程中假设使用添汞原料，如含汞锌粉、含汞浆层纸等，则废水中含汞。镉镍/氢镍/铁镍电池15所示。污染源废水排放口污染物指标拉浆废水、废水总排放口浸渍废水、流量、pH污染源废水排放口污染物指标拉浆废水、废水总排放口浸渍废水、流量、pH值、化学需氧量〔COCr物、氨氮、总氮、总磷化成废水、车间或车间处理设施排放口流量、总镉、总镍、总钴其中，总钴不是镉镍/氢镍/铁镍电池排污单位的特征污染物，只有当使用含钴原料进展电池生产时，废水中含钴。锂锰/锂亚硫酰氯/锂离子电池锂锰/锂亚硫酰氯/锂离子电池生产过程中，废水主要来源包括设备清洗废水、电池清洗废水、车间地面清洗废水等。废水污染源、排放口及污染物指标如表16所示。污染源废水排放口污染物指标设备清洗废水、废水总排放口流量、pH值、化学需氧量污染源废水排放口污染物指标设备清洗废水、废水总排放口流量、pH值、化学需氧量〔COCr、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、总锰、总铜、总铝电池清洗废水、车间地面清洗废水车间或车间处理设施排放口总钴、总镍正极材料有LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiFePO

等，但其存在比容量低、循环性能差、热2 2 2 4 42023的锂离子电池排污单位，其废水中含有镍、锰、铝离子等。此外，锂亚硫酰氯电池工艺中可能承受含铜原料，导致废水中含铜。晶硅太阳电池从生产工艺流程看，晶硅太阳电池生产过程中废水主要来源于制绒工序、刻蚀工序等。废水污染源、排放口及污染物指标如表17所示。污染源废水排放口污染物指标制绒废水、废水总排放口污染源废水排放口污染物指标制绒废水、废水总排放口流量、pH值、化学需氧量〔COCr、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、氟化物〔F计算〕刻蚀废水车间或车间处理设施排放口总银废水中含银。薄膜太阳电池废水、酸碱废水、地面清洗废水等。废水污染源、