长沙理工大学学生课外科技立项项目终结报告书

附件三
长沙理工大学学生课外科技立项项目终结报告书

项目名称： 多方位环保型废电池回收箱
项目负责人： 黄 煌
所在学院： 城南学院
指导教师： 郑 斌
负责人联系电话：

长沙理工大学校团委
制
长沙理工大学科技处
1、 主要研究内容及研究方法。
本项目主要是作为公共设施应用于国家的社会公益事业，与电池生产厂家和回收厂家直
接联系。克服传统废电池回收箱功能单一、废电池回收效率不高等缺陷而设计的具备其独特
优点和强大的功能的一款废电池回收箱。能为进一步美化换进增添又一亮点。
2、 主要研究成果。
“电池型号分析”
一般分为：1、2、3、5、7号。其中5号和7号尤为常用，所谓的AA电池就是5号电
池，而AAA电池就是7号电池。
其他型号
AAAA型号少见，一次性的AAAA劲量碱性电池偶尔还能见到，一般是电脑笔里面用
的。标准的AAAA(平头)电池高度41.5±0.5mm，直径8.1±0.2mm。
AAA型号电池就比较常见，一般的MP3用的都是AAA电池，标准的AAA(平头)电池
高度43.6±0.5mm，直径10.1±0.2mm。
AA型号电池就更是人尽皆知。数码相机，电动玩具都少不了AA电池，标准的AA(平
头)电池高度48.0±0.5mm，直径14.1±0.2mm。
只有一个A表示型号的电池不常见，这一系列通常作电池组里面的电池芯。标准的A(平
头)电池高度49.0±0.5mm，直径16.8±0.2mm。
SC型号也不常见，一般是电池组里面的电池芯，多在电动工具和摄像机以及进口设备
上能见到。标准的SC(平头)电池高度42.0±0.5mm，直径22.1±0.2mm。
C型号也就是二号电池，用途不少。标准的C(平头)电池高度49.5±0.5mm，直径
25.3±0.2mm。
D型号就是一号电池，用途广泛，民用，军工，特异型直流电源都能找到D型电池。
标准的D(平头)电池高度59.0±0.5mm，直径32.3±0.2mm。
N型号不常见。标准的N(平头)电池高度28.5±0.5mm，直径11.7±0.2mm。
F型号电池，现在是电动助力车，动力电池的新一代产品，大有取代铅酸免维护蓄电池
的趋势，一般都是作电池芯。标准的F(平头)电池高度89.0±0.5mm，直径32.3±0.2mm。

“回收箱外观设计”
尺寸：800X800X1800mm
图1 废电池回收箱三维外观设计
“电池分离装置”
装置斜放，电池放入投放口后进入检测区，然后依靠自身重力自动下滑，因为筛选区为
电池从小直径到大直径过度，所以电池会对号落入应入口，进而达到分类的目的（各型号电
池分类回收）。
另：因为电池有多种型号，如锌锰干电池等等，用不同物质制成，因此可用一些技术对
电池进行更细一层的分类，以便于回收再利用。既可以省去后续大批量分拣的麻烦，又可以
减少过程环节，进而减少人力与回收成本，也可以节约能源。又因为电池多有重金属制成，
同时有强酸或强碱性物质，人工分拣的话会严重影响工人健康。
1号，5号、7号电池使用范围较广，所以我们选择这三种型号的电池作为废电池回收
箱的主要对象。由以下电池尺寸确定装置的尺寸：

5号电池，一般尺寸为：直径14mm，高度49mm 。
7号电池，一般尺寸为：直径11mm，高度44mm。
1号电池，一般尺寸为：高度59.0±0.5mm,直径32.3±0.2mm。
图2 电池分类装置简图
①为电池投放口。
②为电池检测口。
③为7号电池筛选区。
④为5号电池筛选区。
⑤为1号电池筛选区。
⑥为杂物排出口。

图3 电池分类装置三维效果图
"废电池检测装置"
为了检测投入的是否为废电池，我们设计了两道检测装置。并针对检测设计了电路图。
第一道检测装置，主要由一些导线和微型灵敏电流计组成。当目标物体投入投掷口后，
通过第一道检测装置。根据电池导电的原理，微型灵敏电流计则检测到该物体是否导电，初
步判定该物体是导体还是非导体。非导体直接吐出，导体进入下一道检测装置。
第二道检测装置，主要由导线和微型电压表组成。用于测量该物体的电量。该装置预先
通过多方面调查和咨询后设定电池的高低电量的界限。如果该物体没有电量或者电量超过旧
电池的额度，则退出该物。在没有电量和高电量之间的被判定为低电量的旧电池，则进行第
三道程序。
“检测废旧电池的电路”
考虑到废旧电池电压与新电池电压相差不大，所以本方案采用测量电池内阻来判定是否
为废旧电池。新旧电池参数对比（见表1）
以1号干电池为例
输出电压 输出电流（短路电
流）
内阻

新（干）
电池 1.5v 2.5-3A之间 0.5Ω
旧（干）
电池 1.0v左右 10mA左右 100-200Ω
(表1)
根据参数选取电压表量程0-3v（如有更小量程更好，可减小测量误差）。电流表量程
（0-30mA），若没有该量程可以选用（1mA,内阻为30Ω）的改装得到。测量废旧电池的内
阻原理图：

图4 电池检测装置电路图
原理说明：
设电源电动势为E，内阻为r。电压表量程为0-3v,电流表量程为0-15mA。电阻R为20
Ω。
开关S1闭合，电压表读数为U1。保持闭合状态，再合上开关S2，此时电流表读数为
U2，电流表G读数为Ig。则有：
r = (U1-U2) / Ig
当r≥80-100Ω时则判定为废旧电池。
此外，该机器预留升级装置，可以安装一个播音装置。设定一些褒奖、感谢环保行为的
话语。在以旧换新的同时播出。或者可以安装录音设备，录下人们以旧换新后的环保感言。
到时后可以用特定的网站、在环保节目上定期播放，给我们的后代留下回首他们先辈在环保
史上奋斗的资料。
图5 废电池回收箱工作流程图
“以旧换新电池奖放装置”
能在人们投入规定数量的废电池后，为了表示对积极响应废电池回收的环保行为的嘉
奖，机器将吐出一定数量的新电池回馈给投掷者。与电池生产厂家合作后，奖励新电池数量
由兑换厂家规定。

废电池、其他杂物
灵敏电流计

电压表
低电量 高电量
计数器计数 是否达到数量 出一个新电池 玩一次智力游戏 玩一次智力游戏 吐出

是否导电
是
否

否
图6 奖放装置三维效果图
“绿叶状顶棚盖”
用来给机箱体遮风挡雨、防暴晒。提供了一个良好的安置及工作环境，延长机器的使
用寿命。独特的绿叶状造型也象征了绿色环保，在给人们提供艺术享受的同时，也传达了环
保的寓意。

图7 绿叶状顶棚盖设计图
“闪电状循环组合支撑架”
用来连接机箱体与顶棚盖。其独特的造型寓意着电的循环利用，从而人们可以更深刻
地意识到节约用电的重要性，也传达了废电池回收循环利用的
寓意。

技术关键
（1）实现电池、杂物的筛选；实现废电池的计数；
（2）实现新电池的奖放；
（3）实现废电池投掷口对多种类不同电池的普适性等技术。
图8 闪电支撑架示意图

创新点及意义

本项目所研究的废电池回收箱解决了传统废电池回收方式吸引力弱、效率低、教育意
义不深刻的缺陷，适用于社会、国家乃至世界对废电池的回收，且在废电池回收的精神教育
层面具备显著的优势。通过长时间地调动人们的环保互动性及环保寓意的感官表达，对人们
的影响将会潜移默化，拥有能从根本上根治环保病的强大潜力。

3、 项目的技术经济指标和应用前景。
本项目对废电池的回收功能强大，教育意义突出，在环保方面影响意义深远。
在制作实体模型时，能联系到生产电池的生产厂家，说服对方进行投资赞助。因为这
样可以在解决电池污染问题的同时，为电池生产厂家回收到了生产的原材料。奖励新电池时
也是对电池的一种推销，这对其产品的销售也是有益的。生产厂家利用回收到得原材料获得
收益，也减轻了资源开采带来的环境问题，从而达到良性循环的效果。

4、 与预期计划和目标比较，说明完成情况及存在的问题。
现阶段已经对本项目的“箱体外观设计”、“电池分离分类”、“废电池检测”、“电池以旧
换新”、以及“顶棚盖”和“支撑架”等装置进行了深刻的研究。掌握了详细的设计参数，
对部分装置进行了实验证明。保证了项目的合理性，反映了项目的创新意识。
预期计划的项目中本应还有“游戏平台”、“自行车锻炼器材生电供能”和“废电池个数
计时电话”等装置。但是，由于项目涉及知识太广，我们自身知识不够。出于项目可行性和
及时完成项目任务考虑，我们舍弃了这三个部分的内容。
由于项目经费上的缺乏，我们不得不只在理论上进行深入的研究。
再者，在设计各装置的时候，没有充分考虑到受用人群的感受。在项目中忽略了很多人
-机-环境相结合的因素，这样势必会造成用户体验不佳。对于以后在项目中要注意这些问题。

项目负责人意见：
负责人签名：
年 月 日
学院意见：

签名：
年 月 日
校团委意见：

负责人： （公章）
年 月 日
学校科技处意见：

负责人： （公章）
年 月 日