鉅大LARGE | 點擊量：1472次 | 2021年11月22日
鋰離子電池全生命周期火災(zāi)風(fēng)險分析及防損指南
鋰離子電池因為其能量密度高、使用壽命長等特點，在消費電子和新能源汽車領(lǐng)域有著不可替代的用途。但同時，鋰離子電池火災(zāi)危險性較高，容易發(fā)生起火爆炸。據(jù)不完全統(tǒng)計，2016年鋰離子電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)起火事故有37起，分布在鋰離子電池的生產(chǎn)、運輸、應(yīng)用、回收等各個環(huán)節(jié)。
因此，筆者針對鋰離子電池生命周期各階段進(jìn)行初步的火災(zāi)風(fēng)險分析，并分享德國保險業(yè)協(xié)會GDV與德國專業(yè)安全協(xié)會VdS合作公布的鋰離子電池防損指南VdS3103的重要內(nèi)容。
生產(chǎn)過程中的風(fēng)險
鋰離子電池的生產(chǎn)是一種化學(xué)和機(jī)械加工。電池內(nèi)部的電解液是易燃液體，電極是可燃材料。電池制成后，需進(jìn)行電氣測試。在化成階段(即首次充電激活)，有可能因為內(nèi)部短路、漏液、過充發(fā)生熱失控起火。高溫老化階段電池承受各種不同溫度也帶來火災(zāi)危險性。
儲存中的風(fēng)險
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
生產(chǎn)區(qū)域和儲存?zhèn)}庫都有可能集中儲存電池半成品或成品。如貨架間距小，儲存密度高，一旦起火，火災(zāi)擴(kuò)散速度快，易發(fā)生爆炸。德國保險行業(yè)協(xié)會GDV與德國專業(yè)安全協(xié)會VdS于2016年五月公布鋰離子電池安全儲存的通告，將電池按容量大小分類，并給出相關(guān)安全指南，提出了堆積高度、面積、間距、消防系統(tǒng)設(shè)置等要求。本文將在后面詳細(xì)討論具體內(nèi)容。
運輸過程中的風(fēng)險
鋰離子電池大多在亞洲生產(chǎn)，運輸過程復(fù)雜，至少三分之一通過空運。過去10年，美國聯(lián)邦局FAA記錄了共121件涉及電池的事故(包括墜機(jī))，大部分是鋰離子電池造成的。從2016年四月起，國際民航組織ICAO已禁止客機(jī)運輸鋰離子電池(UN3480)，但機(jī)組人員和乘客隨身攜帶的電子設(shè)備里的鋰離子電池除外。
使用過程中的風(fēng)險
鋰離子電池在正常使用條件下是安全的，但假如電池發(fā)生過充、短路、碰撞、進(jìn)水等情況，有起火爆炸的危險。如不能有效控制，甚至?xí)?dǎo)致電動汽車整車燃燒，給乘客生命安全帶來威脅。
充電過程中充電樁起火也是有可能的。儲能電池集中設(shè)置，容量大，如起火會造成設(shè)備斷電或燒毀，無法運行。
回收過程中的風(fēng)險
回收的電池種類多樣，狀態(tài)不明，可能已損壞或有缺陷，極易因短路，漏液、進(jìn)水等原因起火，更需注意采取安全措施。
鋰離子電池防損指南VdS3103
2016年五月，德國保險業(yè)協(xié)會GDV與德國專業(yè)安全協(xié)會VdS合作公布鋰離子電池防損指南VdS3103。該指南重要針對公司生產(chǎn)和儲存區(qū)域里鋰離子電池的儲存和供應(yīng)供應(yīng)了防損建議。筆者對該指南擇其重點進(jìn)行了翻譯并總結(jié)，現(xiàn)分享如下。
在該指南中，鋰離子電池按成分分為鋰金屬電池(一次電池/原電池)和鋰離子電池(二次電池)，按容量和重量分為低容量、中容量、高容量電池。
以常見的鋰離子電池為例，容量100Wh或以下的電池為低容量，100Wh以上但重量小于或等于12kg的電池為中容量，100Wh以上且/或重量大于12kg的為高容量。
通用安全規(guī)則
下列安全規(guī)則任何時候都應(yīng)遵守：
遵照制造商供應(yīng)的使用說明以及產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)表
防止外部短路(如防止電池接線端子短路)
防止內(nèi)部短路(防止機(jī)械損傷)
不要直接暴露于高溫或熱源的輻射中，如陽光照射。
在沒有安裝自動滅火系統(tǒng)的區(qū)域里，與其它可燃物保持至少2.5米的間距。
立即從生產(chǎn)和存儲區(qū)域移除損壞的或有缺陷的電池，暫時放置在安全距離外，或存儲在單獨的安裝了消防系統(tǒng)的區(qū)域里等待處理。
只有按照UN38.3標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試過的電池才能正常儲存(經(jīng)過風(fēng)險評估后的產(chǎn)品原型除外)。
特定安全規(guī)則
低容量電池
參照通用安全規(guī)則即可。如一個區(qū)域中存儲數(shù)量過大(體積7立方米以上或超過6個歐洲托盤)，參照中容量電池。
中容量電池
中容量電池存儲區(qū)需與其它區(qū)域保持至少5米的間距，或結(jié)構(gòu)上采取了防火阻燃措施。防止與其它會充當(dāng)助燃劑的產(chǎn)品混合存儲。存儲區(qū)域應(yīng)該有火災(zāi)探測報警系統(tǒng)監(jiān)控，該報警系統(tǒng)連接到有人值守的監(jiān)控中心。假如使用滅火系統(tǒng)，考慮采用產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中建議的滅火藥劑。如一個區(qū)域中存儲數(shù)量過大(占地面積60平米以上且/或存儲高度超過3米)，參照高容量電池。
高容量電池
目前尚沒有可對高容量電池充分保護(hù)的可靠信息。因此，應(yīng)根據(jù)每個案例的具體情況與保險公司協(xié)商制訂安全措施。
可能的措施包括：
隔離并限制數(shù)量
存儲在獨立的防火阻燃區(qū)域或保持安全距離(5米間距以上)
自動滅火系統(tǒng)
生產(chǎn)區(qū)域里的供給
假如生產(chǎn)區(qū)域中要存儲電池，應(yīng)滿足下列條件：
存儲數(shù)量降到最低(僅存儲每日所需的使用量)
準(zhǔn)備足夠的滅火器材(滅火器、消火栓)
