片式极板铅蓄电池造成全国性铅污染毒害

片式极板铅蓄电池造成全国性铅污染毒害和对策

铅电池放电完毕正负极上铅粉转变成硫酸铅，体积比原有变大膨胀近1/3，充足电后体积恢复原状缩小1/3，电池使用期内正负极板要随充放电反复膨胀收缩几百上千次。片式极板上的铅粉必将松脱剥落于电池壳内。管式极板上的铅粉层由于有纤维管包缚在内，不论膨胀收缩如何而不脱落，始终保持极板结构的完好。这是片式极板和管式极板铅电池的区别。废片式铅电池塑料壳内粘附的铅粉受极板放电后膨胀的压力和时有大电流充放电的发热被压入塑料中，刮都刮不干净，实际上也没有人将成千上万的废电池塑料壳内的铅粉清洗干净便粉碎热熔造粒成再生料（塑料再制品原本要用粉状填料）因此，将这种再生料混入正品料或其它再生料中便将铅污染扩散开来，通过几个环节进入人体。（片式极板铅电池又称涂膏式极板铅电池）

一、我国蔬菜主产区和城镇近效蔬菜产区及农村，已再没有木制品的粪桶尿瓢了，全部用再生塑料制品，农家肥人畜粪尿中的有机酸溶解混入塑料中的铅氧化物，通过施肥灌溉，铅进入土壤和蔬菜、粮食，再进入人体。

二、我国农村大部分地区饲养生猪多数用再生塑料食盆，用再生塑料缸存潲水喂猪，潲水在存放酸化中会多量溶解铅，猪在养大进食中把铅摄人体内，人食用猪肉铅再进入人体。

三、我国传统节日喜庆日燃放烟花，烟花上的塑料件全部用再生料，燃放后城镇的小街巷、居民小区、农村的个人庭院大都会把鞭炮、烟花纸屑扫成一堆焚烧成灰清除，其中塑料中混入的铅变成粉尘残留地面，人们行走踏步和车辆辗压扬尘于空气被吸入人体，或者被雨水冲走进入水体。

四、我国有18亿亩耕地（含或不含果园），这些耕地上的庄稼每年要经过一次或几次农药的洗礼，其中的散装农药瓶约有少量是用部分再生塑料搭配制成。主要是黑色，500～1000毫升规格的，城乡废品收购站唯独不收空农药塑瓶，施药者也无将空瓶带回的习惯，随处丢在田间地头，空瓶去向有两种：在一年一度的清除田间杂草或焚烧农作物桔杆时被投入大火焚烧成灰烬，其中的铅灰进入土壤被庄稼吸收再进入人体。还有些空农药瓶在雨季被水冲走进入水体，洪水时常见漂浮在水面上的黑色空农药瓶。

五、我国社会上保有巨大数量的在用汽车、摩托车，每年约有2000万块以上富液型车用启动铅电池报废换新，废电池被遍及城市郊区，公路干线边的电池店铺、修理厂、废品店、走家串巷的小贩收走，商家和小贩为减轻重量，在交易时无不把电池内电液随处倾倒干净，电池极板脱落于酸液中的铅粉同时倒出，除少量在地面干燥后被行人踏走、车辆辗压扬尘于空气被人体吸入外，大部分被雨水冲走，成为我国水体的铅污染源。这种铅污染量大面广，处于全国性完全失控的状况，其源头皆是片式铅电池极板铅粉会脱落于电池硫酸电液中所造成的，如果铅粉不从极板上脱落，污染就不会发生，由于铅不降解，被下水道中的酸性污水和洗涤剂磺酸基团遂步溶解铅络合铅，悬浮物吸附铅流遍我国的四大水系到领海近海。

六、我国热熔性塑料制品从来无“废”品，总是再次变为再生料制成新品又用，其中有害物铅的含量因每年混入大量废片式电池塑壳再生料而不断积累和增加，这些混合再生塑料制品由于强度差、寿命短(长)、价格低，主要流向农村，作为粮食、蔬菜、肉食初始生产阶段的塑料用品，例如水产和陆地其他养殖业，要用大量再生塑料制品，大量农村人口用再生塑料桶、缸，担水、贮水吃用，属于城乡共享的主要有2#、5#、10#、25#乳白色部分再生料塑料桶、全部再生料水缸、脚盆及烟花塑料品，建筑用灰浆桶。其中的铅污染99%来自片式极板铅电池脱落的铅粉，污染量有多大呢？我国每年新增千万辆以上的汽车、农机、船舶，几千万辆摩托车、电动自行车、（注：一台电自行车要用3-4块电池折合成4车）千万台以上的电脑、电子设备用UpS电源、应急灯、井下矿灯、千万支以上的充电手电筒。每年要配套上亿只片式极板铅电池，再加上社会原有的车船、工矿企业单位个人家用上亿只不时需要更新的铅电池，如此巨量的铅电池报废后，塑料壳内的铅粉因无法回收清洗尽，将随电池塑壳再生料最后进入中国地表土壤、水体和社会生产生活中为结局，并将年复一年，日复一日。如此下去，中国的大地和水域，全体人民的食品安全和健康，将不堪铅污染的重负和毒害,处于堵不胜堵,防不胜防的被动境地。

社会生产和生活中铅电池又不能不用，要采取强制性措施和标准，尽快淘汰污染环境的铅电池，改用不脱落铅粉污染环境的新型正负极板双管式、类管式极板铅电池。

附录一

七、各类铅电池中对环境污染毒害最严重数片式极板电动自行车电池，首先，因为用了一种其它铅电池中没有的毒性比铅更大的金属——镉。现有电自行车电池整体设计落后，寿命是各类铅电池中最短的，在废后回收及再重造电池过程中，向我国环境释放铅镉毒害物，释放量比例远大于其它铅电池，塑料壳的用量和表面积按比例带出铅粉量也大于其它铅电池。电自行车电池极板采用紧装配压紧于各格塑料壳壁上，由于电池在成年累月使用所处位置通风不良和阀控铅电池特有的充电负板吸氧发热和热失控发热，铅粉被大量压入塑料中根本无法将铅与塑料分离，电池壳采用ABS塑料报废后是再生料中供不应求的抢手货。从十多年前电动车开始进入市场到目前，这种带有大量铅镉有毒料的塑料再生料已经不知分散进入我国社会生活生产的那个地区、那个方面，如果用于其它方面将变为长期性的污染源。ABS料是一种制造灵巧而复杂结构儿童玩具的优质材料，如果含铅镉料已经用于造玩具，无疑将对儿童造成毒害。可以预测未来十年这种污染量的情况。2007年我国700多万辆电动自行车产量，设2008年持平。两年共有1500万辆车投入社会，加上社会原保有的约2000万辆在用车，全国共有3500万辆电自行车，设车寿命10年（2008年后的车量不计算）车上电池平均充放电寿命350次约1年，2008年后的10年内全国共有3.5亿次报废更换新旧电池，由于每车要用3-4块电池，十年内共有3.5亿×4＝14亿块以上混有多量铅粉的ABS电池壳再生料将进入我国各地的生产生活中，会造成不可挽回的铅镉双重污染的严重危害。况且我国目前在大力发展电动汽车，公交车，每车电池用量将远远超过电动自行车。（据网上资料2008年仅1年我国出口铅电池达11亿只，大多数是片式极板）举一例来说明铅镉双重污染的危害作用。历史上称霸世界，盛极一时的古罗马帝国却是灭亡于铅污染造成的主体人口长期铅中毒。当时罗马帝国征服安定整个西方世界定居后，首部罗马城及本土其它城市居民用铅质水管引水供水（估计还用铅锡，铅锌铜合金水管及制品，这些金属都是罗马人征服世界的战利品）罗马人开始一生一世食用，使用这种含有微量浸出铅的水造成慢性中毒（洗脸洗手洗澡铅也会从皮肤进入）。第一代人熬过后，可是第二代人都是从受精卵开始就受到铅毒害，大脑和神经系统，骨骼和造血功能，内分泌和生殖能力都因铅毒害发育不全和降低，人口出生减少，寿命缩短，第三代第四代罗马人再次经历从受精卵到今生今世的铅中毒过程，整个罗马帝国再也承受不了主体精英人口一代接一代接一代的铅中毒，短时间内举国灭亡，估计罗马人铅中毒的同时还伴随着毒性更强的镉中毒，因为当时的冶金技术不能将镉从铅、锡、铜中分离去。这是人类历史上唯一不是因外侵、内乱、自然灾害，当时最发达，国力强盛，国土广阔，军力无可匹敌的国家却因人为环境污染而主体人口铅镉中毒而灭亡的国家，这一活生生的事实向我们敲响了警钟，假设我国某一地区农村由含铅镉的再生料塑料制品占主要市场分额，当地人口用这种再生塑料桶、缸，担水贮水吃，洗用。用再生塑料桶喂猪、施肥种植蔬菜粮食，在不知不觉中将铅镉慢慢摄入中毒。类似重复古罗马人铅镉中毒的过程，例如我西北缺水地区，水从贮水窑或远处运回后都是先在大再生塑料缸中存放，再从中提水使用、饮用。因为缺水，洗脸洗衣服的水要再用作喂牛羊猪，浇菜等，而牛羊猪肉蔬菜最后又要供人食用，一年到头下来，塑料水桶水缸中浸出的铅镉，大都会进入人体积累，产生毒害。虽然目前条件下过一段时间后会觉察。但是检查治疗要花费多少费用和人工呢？特别中毒人是婴幼儿或之前就开始的话，又会产生多少低能儿病态儿呢？对社会和家庭必然是个沉重的负担，将付出巨大的成本，与党中央建设和谐社会和小康社会的要求完全背道而驰。再举一例城镇人口遭受铅中毒的危害，我国城市楼堂馆所，单位食堂,城乡临街饭铺饮食店，每年所产泔水不下百万吨，都是临时蓄积在再生塑料桶缸中，到一定量时再转运出去。在夏天气温高时，泔水在几小时内就会发酵酸化溶解出塑料桶中所含铅镉，溶出比浸出的速度快而量大，泔水里的油脂可以渗透塑料带出铅镉，泔水被用作猪牛的饲料，铅镉慢慢积累于猪牛体骨中，我们知道，猪排牛排是餐桌上的名菜，特种食品、民用食品的午餐肉罐头、火腿肠更是要把猪骨全部细细磨粉添加其中作为补充钙的成份，所以这些再生塑料制品中所含铅镉会通过这一环节转入人体中，造成了我国多少城镇和农村人口慢性中毒，显性或隐性中毒呢？前几年我国各地区先后开展过儿童血铅普查抽查，超标百分比很大，其中有一例广西农村儿童血铅值高于城市儿童（见百度铅污染检索网页），农村儿童基本远离汽车尾气铅，经济条件也不会进食含铅皮蛋之类，高血铅值可以说是由含铅再生塑料制品污染自用食品，饮水所致。要从源头上要尽快采取措施防止含有铅镉的再生塑料进入市场流通危害广大人民群众。措施有：禁止生产厂用含镉的片式极板铅电池组装生产电动车进入市场。禁止用含镉片式极板铅电池进入市场销售替换报废旧电池。设立电动自行车电池和其它铅电池，充放电寿命必须达到2000次的产品标准，实行招标。因为铅电池寿命一长，报废污染环境的次数就减少，也节约了要重造几个电池的能耗和人工成本，也大幅降低了消费者的开支，符合我国节能减排的政策。电池寿命依据是我国矿山沿用了几十年之久的井下矿灯电池，充放电寿命普遍能达到2000次，矿灯电池也属于深度充放电循环。以此为标准能减少未来10年内9-10亿只以上的电动自行车电池重复生产、污染环境和能耗和极板上脱落铅粉，铅电池是生产过程，报废回收过程分别共有两次污染的产品，目前仅有300-350次充放电寿命的电动车铅电池与2000次充放电寿命的铅电池比较，前者要5次更换新旧电池才能达到2000次充放寿命，总计有报废回收电池5次，生产电池5次共10次污染环境过程，而2000次充放电寿命的铅电池仅两次污染，道理如此简单明了，禁止充放电寿命短的铅电池进入市场，也同样减少消费者购卖这么多电池的开支，是节能减排和广大人民群众日后减少铅镉毒害的关键措施之一。

八、电动自行车铅电池和其它铅电池要达到2000次充放电寿命和不脱落铅粉毒害环境，必须电池内极板正负全部采用管式或薄型类管式极板，否则其它全部是寿命短又污染重的涂膏片式极板制成的铅电池。可用铅蓄电池发明专利号011315636号，200610035399号两项专利的技术方案解决，简介如下：在2006号专利申请中首先公开提出和实施了用钛钽二元氧化物作为铅电池正极栅骨防腐用涂层的方法，在全世界是首例原创性发明专利申请。钛钽二元氧化物是一种只有导电性，却无催化氧气游离放出的电极材料，用作铅电池正极栅骨包敷层，可减少充电时电解水的氧气折出和防止栅板腐蚀。上世纪1971年以后国外数项专利中首先提出了负极吸收氧气，减少水耗的免维护铅电池概念，并且形成了新一代阀控式铅电池产品，由于要在负极增加超量的铅粉来吸收氧气，增加了材料用量和电池重量，本发明可大幅度减少充电氧气放出的能耗与水耗，可减少负极铅粉的用量，钛钽二元氧化物电极在氯碱工业中早已广泛使用（钽氧化物在硫酸介质高电压钽电容中早以利用）。有成熟的经验可借鉴，钛钽氧化物电极层要在氯碱电解过程中承受远高于铅电池充电电压、电流不放氧，这种宝贵的特性从未在铅电池中得到利用，2006号以发明专利申请的方式以求获得其知识产权。防止首先落入它国之手，以保护我国电动车产业和铅电池工业。

钛一钽二元氧化物栅骨防腐涂层在铅蓄电池的推广运用还涉及到我国电动车产品今后能不能出口的问题。因为电动车铅电池与汽车启动铅电池和电信用铅电池有所不同，启动铅电池仅在发动汽车时用一下，时间以秒计。电信电池仅在停电用，一年之内难得几次停电，其余时间两者都处于浮充电状态。电动车铅池处在不间断的深度充放电循环工作，目前，我国电动自行车电池极板栅骨铅合金中普通加有镉。否则，在深充放电循环中，短时间内就会在汇集电流的铅栅骨与活性物铅粉层之间形成一层导电性很差的中间层，使电池充电不进，放电不出，很快报废，另外镉还能减少电池水耗。所以我国成千上万的自行车电池无一不使用含镉铅板栅或在添加剂中用镉。但是镉是剧毒金属，国外大部份国家明令禁用镉，有严格的标准，电动车电池含镉即被禁止进入市场，本发明铅电池栅骨表面用钛钽二元氧化物涂层，不腐蚀变性，始终在活性物铅粉层及栅骨之间保持良好的导电性。这样，铅电池不用镉也能达以优异的电性能和长寿命，使我国电动车能进入世界任何一个国家和地区，是一个重要的技术改进方案。还可用碳纤维在表面热裂解覆盖钛钽二元氧化物保护层，加入正极板活性铅粉层中作导电骨架通道，来提高铅电池比能量和比功率。

目前全世界所有铅蓄电池和其它类型蓄电池都是采用并一串联电路输出电能，即单格正负极板不论多少都在格内同极性并联，正极片与正极片并联，负极片与负极片并联，再格与格2伏电压串联到所用电压的形式，这种先并后串输出电能的电路可*性非常差，例如免维护铅电池正负极板之间常见的铅晶枝短路，因为格内所有极板并联，某一小点上铅晶枝短路将并联极板全部短路，损失该格全部电能和电压，电液比重下降到最低点，内阻大增，不能通过大电流不能起动汽车和拖动电动车，拖累其它正常格电能皆不能输出，电池未达到标定的充放电寿命即报废，可*性很低。

与其不同点是，本0113，2006号新型双管式、类管式极板铅蓄电池发明专利首先采用了高可*性的串一并联输出电能电路，即各2伏格内正负极板单片先与邻格单片的极板串联到所用电压，再在正负端头并联输出的形式，如果某点出现铅晶枝短路或其它短路，设该格内各有10片正负极板，由于极板未在格内并联，某点短路仅在两片极板之间损失了1/10的电量，短路的2伏电压被本格和邻格各极板之间硫酸电液均压，电池电压内阻输出仍正常，仍能启动车辆和拖动电动车。此外，串一并联电路在蓄电池每天都在进行的充放电过程优点高于现有铅电池的并-串联电路，能延长电池寿命。因此，本发明铅蓄电池基本解决了电动车高电压电池组要求高的可*性及寿命的问题，否则高电压电池会因单格或几格电池极板间的短路故障造成整组电池提前报废更换，提高了车用电池的节能减排效果，因为电池组可*性（寿命）提高一倍，起码能节省制造同样多电池的新塑壳、硫酸、隔板等材料的消耗和铅回收冶炼的能耗，也减少了电动车的售后服务和保养量、电池的污染量，消费者的开支

0113，2006号发明专利双管式、类管式极板汽车启动铅电池，电动车用铅电池，采用紧包铅粉在极板上不会松散脱粉的管式极板结构，具有使用期内始终不会脱粉烂片报废，能防止车辆行驶时由震动摇晃造成的极板上铅粉松散脱落短路，充放电膨胀收缩松脱铅粉短路等电性能下降故障，避免铅粉脱落于电池电解液，隔板和塑料壳内回收处理时污染环境这一目前不能解决的问题。双管式、类管式铅电池失效后可用碱液或脉冲充电法去硫化，再次得到使用的特长寿命，是目前全世界所有各种充电电池中唯一能失效后再复原到原有性能再用多次的蓄电池，一抵两。能大幅减少客户购卖电池，维护电池的费用

理论上废铅电池材料能全部回收再造新电池，并且总是报废——回收解折——再造新电池这样循环。但是现有片式极板铅电池内部脱落的铅粉有一部粘附于电池塑料壳内壁上是不可回收洗尽的将进入环境中，为防止和杜绝铅电池铅粉会从极板上脱落污染环境，请生产销售双管式、类管式极板铅电池代替原有片式极板铅电池。因为管式极板铅电池不论在使用中和报废回收过程中，铅粉始终包紧在极板上下不脱落松散，也由于这一宝贵特点，管式铅电池即使失效，仍能保持结构的完好，为湿法还原和电法还原废电池再用提供了条件，能一个抵两个或几个片式铅电池用，也减少了重造电池产生废水废酸气对环境污染的次数。

采用1～1.5毫米厚薄型类管式极板代替目前电动自行车电池的3～4毫米厚涂膏式极板，可将电池内各格极板表面积增大一倍，内阻减小氧复合效率大为提高，能缓解充电负极吸氧积累发热和热失控发热失水，能增大电流解决冬季低温电池功率不足的问题。涂膏片式极板棚骨框边及网目筋条铅合金占据极板表面积1/5，属于不参加充放电反应的无效铅，由于框边筋条占去了极板表面积1/5不参加充放电反应，造成电池材料利用率低，功率与重量比低，另外，涂膏式极板铅质框边筋条直接暴露于硫酸电液中，易腐蚀断裂烂片致使极板报废，是造成电自行车电池寿命短的原因之一，占整个铅电池产量42%的汽车用铅蓄电池极板也是框边网目筋条铅合金直接暴露于硫酸中经常腐蚀断裂失效。2006号专利能彻底解决这个问题。薄型类管式极板栅骨在铅粉内层不暴露在外不接触硫酸，表面积全部是活性物铅粉层参加充放电成流反应，材料的利用率，功比高于涂膏式极板，内阻也低，铅质栅骨不接融硫酸不烂片脱粉，寿命也特别长，我国早年井下矿灯能达2000次充放电寿命与其管式正极栅骨表面有铅粉层保护，不暴露于硫酸中氧化腐蚀为主要因素。

综上所述，电池栅骨用钛钽或钛铌二元氧化物涂复防腐，电池各2伏格极板采串一并联电能输出防内部铅晶枝短路失效，各种电池均采用正负极板双管式或薄型类管式极板防止铅粉脱落，保持极板不论充放电多少次始终完好等三项专利技术后，能达到充放电寿命2000次，不脱落铅粉污染环境两大目标。概说如下：钛钽层能减少放氧水耗和保护栅骨超长寿命不受腐蚀，而现有涂膏式极板栅骨直接暴露硫酸中电解失水和很快栅骨腐蚀断裂报废。串一并电路电能输出能避免电池充放电寿命一长，就会出现铅晶枝短路失效的现象，同样可延长电池使用寿命。也可减少电池各格容量差异在充放电循环中变大而引起的失效。而现有铅电池内部的并一串联输出电路，一旦某格上出现铅晶枝短路，整个电池立即失效报废，另外各格极板容量不一致时，并一串联充放电电路会使差异越来越大报废。正负板双管式极板和类管式极板能始终紧密包缠活性物铅粉于栅骨上不脱落电池壳内，污染环境，富液型电池可在极板硫化后用碱液或高压高频脉冲去硫化，阀控式铅电池用去硫剂十高压高频脉中去硫化，再度还原使用，一个电池能抵几个电池用。是铅电池达到2000次充放电寿命和防止铅毒害环境非得采用不可的技术措施。

相对比现有涂膏片式铅电池正负极板上铅粉层直接暴露于硫酸中，在充放电反复进行的膨胀收缩力，铅粉内层折出氧气时对表层铅粉的膨松力。富液型车辆电池行驶时电液对铅粉的震动洗刷冲击力，作用下松脱造成各种故障，报废的涂膏片式铅电池不能用去硫化方法再用一次，因为在使用中有的极板栅骨已腐蚀断裂烂片，或者内部已铅粉堆积短路和铅晶枝短路，或者极板上铅粉层松散脱粉程度不一致，还原后也会各格容量大小不一很快报废无再用价值，只有很短的一次性使用寿命，根本达不到2000次充放电的达标要求，阀控式铅电池在任何放置位置都不会漏酸，是其优点，而我国矿山沿用了多年的富液型矿灯电池除倒立外，其它任何摆放位置都一时半刻难得漏酸。电动车倒立实际上几乎不存在，侧倒会及时扶正。充电酸雾可用有机硅油憎水性滤酸排气帽解决。

0113，2006号专利正负极板双管式、薄型类管式极板同样可制成免维护型阀控式铅电池，因为极板始终保持原形态一致不变化，长期用硫化失效后可用去硫剂加高频脉冲修复达到原有充放电寿命再用一次。所有双管式类管式铅电池都能修复再用。而涂膏片式极板铅电池却做不到这一点，因为使用中各格各块极板铅粉脱落、松脱，泥化程度不一致，高频脉冲去硫化修复好的比例不大，多数难修好，勉强修复各格安时容量差别大。再次用时这些极板皆因并一串联充放电工作方式，使各格容量差别不是趋向一致而是更大。很快再次报废，也就是说现有的片式极板阀控式电自行车电池基本只有300～350次充放电寿命，经济价值太低了，被淘汰出局，应该只是个时间问题。

上述串-并联高可*电路输出还可有助于改善锂电池用于电动汽车要求高度安全性这一世界性难题。具体方案如下；将高压锂电池组化整为零变为多个小锂电池，采用串-并联输出电能，万一因车祸或其他原因导致某个锂电池内短路，仅一条串联支路单个电池烧断不导通，其他支路仍可供电工作。短路电池本身自有容量着火爆炸，影响范围肯定比多个电池并联所有电能通过短路电池的着火爆炸小得多。单个锂电池容量根据车辆要求的安全性等级来决定，例如公交车要求的安全等级是最高的。电池箱内各小锂电池之间用多层交错阻燃性碳纤维增强塑料迷宫格定位隔开。迷宫格之间填充氧化铝和水的混合物，水用于冷却充放电发热和熄灭短路燃烧着火，氧化铝粉末质量轻，价廉易得，万一电池短路爆炸燃烧时起隔热和阻挡爆炸碎片飞散的缓冲作用。塑料迷宫格用于固定限位氧化铝粉，防止电池爆裂炸飞氧化铝粉不能隔火隔热。