|
細(xì)說鋰電池安全的“來龍去脈”时间:2022-10-24 作者:長(zhǎng)和運(yùn)一站式物流-Danny【原创】 細(xì)說鋰電池安全的“來龍去脈” 鋰電池類型介紹 鋰電池主要有3種類型,包括鋰金屬電池、鋰離子電池、同時(shí)含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池。鋰金屬電池是指利用金屬鋰作為負(fù)極的電池,與其相搭配的正極材料可以是氧氣、單質(zhì)硫、金屬氧化物等物質(zhì)。我們平常說的鋰電池一般指的是鋰離子電池,準(zhǔn)確地說是“二次鋰離子電池”,主要材料包含了正極、負(fù)極、電解液和隔膜。 鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖 主要組成部分解讀 鋰電池 正極 正極采用嵌鋰的過渡金屬的氧化物,目前主要是鈷酸鋰、鎳酸鋰(多用作三元材料)、錳酸鋰和磷酸鐵鋰(多用作動(dòng)力電池)。 鋰電池 負(fù)極 負(fù)極目前主要是碳基材料,多為人工石墨或天然石墨。 鋰電池 隔膜 隔膜是電解質(zhì)的載體,一般是聚乙烯或聚丙烯的單層微孔膜,或者二者的復(fù)合多層微孔膜。隔膜性能決定了電池的內(nèi)阻和界面結(jié)構(gòu),進(jìn)而決定了電池容量、充放電電流密度和循環(huán)性能等關(guān)鍵特性。隔膜要有良好的電子絕緣性和隔離性,同時(shí)有一定的孔徑,能保證鋰離子的良好穿透性。 鋰電池 電解液 電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體,一般由鋰鹽和有機(jī)溶劑組成。電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的作用,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。 左右滑動(dòng)查看更多 鋰電池工作原理 鋰離子電池根據(jù)所謂“搖椅理論”工作運(yùn)行,充放電時(shí),鋰離子像搖椅一樣在電池正負(fù)極中搖來?yè)u去,往返進(jìn)出,因此鋰離子電池也被稱為“搖椅電池”。 鈷酸鋰電池工作原理示意圖 以鈷酸鋰電池為例,正極為鈷酸鋰(LiCoO2),負(fù)極為石墨碳(C6),充電時(shí)鋰離子(Li+)從正極脫嵌,經(jīng)隔膜到負(fù)極后嵌入碳分子中;放電時(shí)反之。 鋰電池安全性 鋰離子電池是高能量、長(zhǎng)壽命的移動(dòng)能源,但有一定安全隱患。鋰離子電池性能取決于材料、設(shè)計(jì)和工藝控制,其安全性是一個(gè)綜合性問題,要從電池材料體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝控制等方面著手解決。 影響鋰電池安全性主要有以下因素 一是內(nèi)部因素。主要是內(nèi)部短路,比如正負(fù)極片上微粉或凸點(diǎn)刺穿隔膜,引起內(nèi)部短路;或是粘結(jié)劑不合格,產(chǎn)生掉粉,形成毛刺造成隔膜穿刺,導(dǎo)致內(nèi)部短路。 二是外部因素。過充是造成鋰電池爆炸的主要原因,此外外部短路、溫度過高、受到外力沖擊或擠壓等也可能導(dǎo)致爆炸。 三是電池芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這是電池品質(zhì)關(guān)鍵所在,也是電池安全的最后防線,優(yōu)質(zhì)的隔膜紙能夠隔開正負(fù)極防止過度充電,由于其孔徑更小,因此也不易被刺破。運(yùn)行有效的限壓閥也能在電池過熱時(shí)及時(shí)釋放壓力,避免壓力過大引起爆炸。 國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及指令要求 隨著鋰電池造成的安全事故頻發(fā),人們對(duì)鋰電池的安全隱患都有了深刻認(rèn)識(shí),各國(guó)陸續(xù)制定完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)入指令,監(jiān)管鋰電池質(zhì)量。 鋰電池包裝要求 鋰電池屬第9類雜項(xiàng)危險(xiǎn)貨物(雜項(xiàng)危險(xiǎn)物質(zhì)和物品,包括危害環(huán)境物質(zhì)),聯(lián)合國(guó)編號(hào)涉及UN3090、UN3091、UN3480和UN3481等。鋰電池運(yùn)輸時(shí)包裝有3種方式:?jiǎn)为?dú)運(yùn)輸、與設(shè)備包裝在一起運(yùn)輸以及安裝在設(shè)備中運(yùn)輸。 符合以下指標(biāo)的鋰電池應(yīng)按照危險(xiǎn)貨物進(jìn)行申報(bào),并按照對(duì)應(yīng)的包裝導(dǎo)則進(jìn)行運(yùn)輸 1.鋰金屬電池或鋰合金電池,鋰含量大于1克,對(duì)于鋰金屬或鋰合金電池組,合計(jì)鋰含量大于2克。 2.鋰離子電池,瓦時(shí)額定值超過20Wh,對(duì)于鋰離子電池組,瓦時(shí)額定值超過100Wh。 相關(guān)危險(xiǎn)貨物包裝單證 使用危險(xiǎn)貨物包裝的鋰電池,出口前應(yīng)當(dāng)向?qū)俚睾jP(guān)申請(qǐng)出口危險(xiǎn)貨物包裝性能檢驗(yàn)和使用鑒定,取得《出入境貨物包裝性能檢驗(yàn)結(jié)果單》《出境危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸包裝使用鑒定結(jié)果單》。使用未經(jīng)鑒定或者經(jīng)鑒定不合格的包裝容器的危險(xiǎn)貨物,不準(zhǔn)出口。 相關(guān)國(guó)際危險(xiǎn)貨物規(guī)則 在出口時(shí)應(yīng)滿足聯(lián)合國(guó)《聯(lián)合國(guó)關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸建議書 規(guī)章范本》(TDG)、國(guó)際海事組織《國(guó)際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》(IMDG)、《國(guó)際鐵路運(yùn)輸危險(xiǎn)貨物規(guī)則》(RID)、《國(guó)際公路運(yùn)輸危險(xiǎn)貨物協(xié)定》(ADR)、《國(guó)際民用航空組織危險(xiǎn)品規(guī)則》(IATA-DGR)、聯(lián)合國(guó)《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書規(guī)章范本試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》等有關(guān)國(guó)際危規(guī)的要求。 根據(jù)上述規(guī)定鋰電池 主要有以下包裝運(yùn)輸要求 一是包裝上需要張貼規(guī)定的鋰電池標(biāo)簽和標(biāo)記,電池外殼需要標(biāo)注Wh數(shù)值。如果采用危險(xiǎn)貨物包裝,外包裝上的聯(lián)合國(guó)UN包裝標(biāo)記、批次及危險(xiǎn)貨物標(biāo)志、標(biāo)記、標(biāo)牌等信息應(yīng)印刷清晰、粘貼牢固、拼寫正確。 二是電池的電極不應(yīng)承受其它電池疊加產(chǎn)生的壓力。 三是木箱、纖維板箱用釘緊固時(shí)應(yīng)釘實(shí)壓緊,箱體保持完好,釘尖要盤倒,釘尖、釘帽不得突出;瓦楞紙箱應(yīng)完好無損,封口應(yīng)平整牢固。用打包帶做二次加固,應(yīng)緊箍箱體。 四是各電池或電池組間、堆疊電池的上下層間,應(yīng)有不導(dǎo)電材料分隔,防止與同一包裝件內(nèi)可能導(dǎo)致短路的導(dǎo)電材料接觸。 五是除非安裝在設(shè)備中,包裝件須能承受任何取向的1.2m的跌落試驗(yàn),而不損壞包裝件內(nèi)的電池,也沒有改變其中電池的位置導(dǎo)致電池之間互相接觸,沒有電池自包裝件中漏出。 六是鋰電池芯或鋰電池完全封裝于內(nèi)包裝后再放入外包裝,其完整包裝件必須滿足II類包裝要求;或完全封裝于內(nèi)包裝中,然后與設(shè)備一起放入滿足II類包裝要求的外包裝(II類包裝要求詳見《SN/T 0370.1-2021出口危險(xiǎn)貨物包裝檢驗(yàn)規(guī)程 第1部分:總則》)。 七是對(duì)于鋰電池安裝在其中的產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)采取措施防止短路或意外啟動(dòng),產(chǎn)品應(yīng)有效固定以免因電池移動(dòng)而導(dǎo)致短路。 八是國(guó)際規(guī)章中對(duì)鋰電池或鋰電池組包裝的特殊規(guī)定。 空運(yùn)新規(guī)解讀 經(jīng)過修訂的《國(guó)際民用航空組織危險(xiǎn)品規(guī)則》第63版中有關(guān)單獨(dú)運(yùn)輸鋰電池的規(guī)定,自2022年4月1日正式實(shí)施。新規(guī)要求所有的空運(yùn)鋰電池包裝上必須同時(shí)標(biāo)出僅限貨機(jī)標(biāo)簽和鋰電池專用9類危險(xiǎn)貨物標(biāo)簽。 對(duì)于瓦時(shí)額定值不超過20Wh的鋰電池芯或瓦時(shí)額定值不超過100Wh的鋰電池組,包裝上還需額外標(biāo)出鋰電池標(biāo)記。按舊規(guī)定粘貼僅限貨機(jī)標(biāo)簽和鋰電池標(biāo)記的包裝件將無法繼續(xù)運(yùn)輸,且標(biāo)簽和標(biāo)記必須符合國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)規(guī)定的尺寸要求。這一變化不適用于包含在設(shè)備中或與設(shè)備一起包裝的航空運(yùn)輸,上述公路、鐵路、海運(yùn)的相關(guān)運(yùn)輸法規(guī)沒有發(fā)生變化。 新規(guī)推行后,小包裝的鋰電池將不得不改用較大尺寸的包裝,以便粘貼符合新規(guī)要求的標(biāo)簽和標(biāo)記,這將給鋰電池出口企業(yè)增加更多的包裝成本和運(yùn)費(fèi),給我國(guó)鋰電池出口帶來一定負(fù)面影響。 Error 錯(cuò)誤 包裝示例 正確 標(biāo)簽、標(biāo)記 海關(guān)小Tips 保障鋰電池的性能安全,海關(guān)建議從以下方面入手: 1.盡量使用正規(guī)廠家的優(yōu)質(zhì)鋰電池,嚴(yán)格按照使用說明,避免過充、大電流放電和極端溫度下使用。 2.出口電池生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)關(guān)注國(guó)外鋰電池的相關(guān)通報(bào),引以為戒,提高產(chǎn)品質(zhì)量、法律意識(shí)。 3.出口企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)IEC62133-2標(biāo)準(zhǔn)《便攜式密封二次鋰電池和由其制成的便攜式電池安全要求》的研究力度,在電芯設(shè)計(jì)流程時(shí)充分考慮耐持續(xù)充電能力,從源頭消除安全隱患。 4.出口企業(yè)應(yīng)關(guān)注IEC/EN61960標(biāo)準(zhǔn)《便攜設(shè)備用二次鋰電池和鋰電池組》(關(guān)注容量要求)和歐盟電池容量標(biāo)簽法令的相關(guān)要求,嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求組織生產(chǎn)和加貼標(biāo)識(shí)。 5.跟蹤研究相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)及指令的最新進(jìn)展,及時(shí)對(duì)生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸包裝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。 |
長(zhǎng)和運(yùn)雙清專線/DDP/DDU
|
|
|
|