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動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)輸安全性探討

2020-05-27 23:50:00·  來(lái)源:《動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)輸安全性探討》  
 
目前的研究,更多的是考慮使用狀態(tài)下的安全性,對(duì)運(yùn)輸環(huán)境條件下的安全性考慮不足,在誘因分析、失效機(jī)理和防護(hù)措施等方面還需深入研究。國(guó)際規(guī)章對(duì)鋰電池運(yùn)輸有
目前的研究,更多的是考慮使用狀態(tài)下的安全性,對(duì)運(yùn)輸環(huán)境條件下的安全性考慮不足,在誘因分析、失效機(jī)理和防護(hù)措施等方面還需深入研究。

國(guó)際規(guī)章對(duì)鋰電池運(yùn)輸有嚴(yán)格的要求,但由鋰電池引發(fā)的起火事件仍有發(fā)生,全球各國(guó)的運(yùn)輸監(jiān)管部門對(duì)動(dòng)力電池的運(yùn)輸尤其謹(jǐn)慎,甚至很多物流公司明確表示不承運(yùn)動(dòng)力電池。大批量、高能量的動(dòng)力電池的安全運(yùn)輸,已成為一個(gè)全球性的焦點(diǎn)問題,直接影響我國(guó)動(dòng)力電池、無(wú)人機(jī)和新能源汽車等眾多產(chǎn)業(yè)的貿(mào)易流通。

本文作者結(jié)合目前的動(dòng)力電池運(yùn)輸政策標(biāo)準(zhǔn),分析運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn),以期為建立更加科學(xué)的運(yùn)輸政策標(biāo)準(zhǔn)提供借鑒和參考。

1 動(dòng)力電池運(yùn)輸規(guī)則

1.1 聯(lián)合國(guó)運(yùn)輸規(guī)則


1.1.1 定義及分類

聯(lián)合國(guó)制定的《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書-規(guī)章范本》(第21版)(簡(jiǎn)稱《規(guī)章范本》)和《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書-試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》(第六版修訂)(簡(jiǎn)稱《試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》)是全球危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的基準(zhǔn),各國(guó)政府多據(jù)此來(lái)制定危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則。2006年,《規(guī)章范本》引入鋰離子電池,并逐步發(fā)展成現(xiàn)在的鋰電池運(yùn)輸規(guī)則體系。此體系下的鋰電池相關(guān)定義與分類明顯不同于電池工業(yè)界的通常說法。

《規(guī)章范本》將鋰電池運(yùn)輸分類為鋰離子電池和鋰金屬電池。鋰離子電池包含UN3480(鋰離子電池,包括鋰離子聚合物電池)和UN3481(裝在設(shè)備中的鋰離子電池,與設(shè)備包裝在一起的鋰離子電池,包括聚合物鋰離子電池)兩個(gè)條目?!对囼?yàn)與標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》的第38章第3節(jié)(簡(jiǎn)稱UN38.3)是關(guān)于鋰電池的測(cè)試方法與標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)鋰離子電池組成方式、質(zhì)量和能量等,進(jìn)一步細(xì)分(見表1),在測(cè)試方法、樣品數(shù)量和循環(huán)次數(shù)等方面的要求均有差異。

動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)輸安全性探討3

聯(lián)合國(guó)的運(yùn)輸規(guī)章體系里沒有“動(dòng)力電池”的字樣。當(dāng)動(dòng)力電池為鋰離子電池時(shí),動(dòng)力電池運(yùn)輸時(shí)就需要滿足聯(lián)合國(guó)對(duì)鋰離子電池的運(yùn)輸要求。單體動(dòng)力電池既有小型電池,也有大型電池。不同于工業(yè)界的電池模組、電池模塊和電池包等稱謂,運(yùn)輸體系下的電池組包括以上的所有稱謂,因此動(dòng)力電池的電池組多為大型電池組。談及動(dòng)力電池,不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為動(dòng)力電池在運(yùn)輸體系下就對(duì)應(yīng)大型鋰離子電池組。

1.1.2 適用于制造商的要求

不同于其他危險(xiǎn)貨物,《規(guī)章范本》在第2.9.4章節(jié)對(duì)鋰離子電池的制造商也提出了相應(yīng)的要求。這些要求旨在加強(qiáng)源頭的安全控制,同樣適用于動(dòng)力電池的制造商,具體內(nèi)容如下:
①每只單體電池或電池組的所屬類型須滿足UN38.3規(guī)定的要求;
②每只單體電池和電池組須裝有安全排氣裝置,以防止在運(yùn)輸中破裂;
③每只單體電池和電池組須裝有有效裝置,防止外部短路;
④每只包含多只并聯(lián)電池或電池系列的電池須裝有有效裝置,防止危險(xiǎn)的反向電流;
⑤單體電池和電池組必須按照質(zhì)量管理方案予以制造;
⑥既含有鋰金屬電池又含有鋰離子電池,但不可以充電的鋰電池組,需要滿足各自類型的要求;
⑦單體電池或電池組的制造商和分銷商,應(yīng)該提供一份滿足UN38.3中第5小節(jié)要求的試驗(yàn)概要。

1.1.3 運(yùn)輸包裝要求

符合《規(guī)章范本》第2.9.4章節(jié)要求的動(dòng)力電池,按包裝說明P903或LP903進(jìn)行道路或海洋運(yùn)輸,需要滿足Ⅱ級(jí)包裝、堅(jiān)固外包裝、保護(hù)措施及便于操作等要求。如果空運(yùn),動(dòng)力電池質(zhì)量不超過35kg、荷電量不大于30%時(shí),按包裝說明PI965進(jìn)行運(yùn)輸;如果質(zhì)量超過35kg,需要獲得政府頒發(fā)的A99批準(zhǔn);如果荷電量大于30%,還需要獲得政府頒發(fā)的A331批準(zhǔn)。

未經(jīng)過測(cè)試的或年產(chǎn)量低于100只的動(dòng)力電池,需要滿足特殊規(guī)定SP310的要求,按包裝說明P910或LP905進(jìn)行道路或海洋運(yùn)輸。如果空運(yùn),動(dòng)力電池荷電量不大于30%時(shí),在獲得政府頒發(fā)的A88批準(zhǔn)后,按包裝說明PI910進(jìn)行運(yùn)輸。

單獨(dú)的或設(shè)備中裝有召回的、回收的動(dòng)力電池,在滿足特殊規(guī)定SP377的情況下,按包裝說明P909進(jìn)行道路或海洋運(yùn)輸。需要滿足Ⅱ級(jí)包裝、阻燃隔熱的緩沖材料和堅(jiān)固外包裝等要求。單獨(dú)的或設(shè)備中裝有損壞的、有缺陷的動(dòng)力電池,滿足特殊規(guī)定SP376的要求且相對(duì)安全時(shí),按照包裝說明P908或LP904進(jìn)行運(yùn)輸;此時(shí)采用II級(jí)包裝、單獨(dú)包裝等措施。如果極易發(fā)生自燃等危險(xiǎn),在滿足特殊規(guī)定SP376的情況下,按照包裝說明P911或LP906,進(jìn)行道路或海洋運(yùn)輸;此時(shí),需要滿足I級(jí)包裝,采用單獨(dú)包裝、阻燃隔熱的緩沖材料、堅(jiān)固外包裝,防止泄漏,還有包裝外部溫度不能超過100℃等。

空運(yùn)禁止運(yùn)輸損壞、有缺陷、召回和回收的動(dòng)力電池。動(dòng)力電池運(yùn)輸?shù)木唧w要求見圖1。



1.1.4 測(cè)試要求與標(biāo)準(zhǔn)

UN38.3系列測(cè)試是鋰電池運(yùn)輸安全的重要保障措施之一。該系列測(cè)試共有8個(gè)試驗(yàn):T1高度模擬、T2溫度、T3振動(dòng)、T4沖擊、T5外部短路、T6撞擊或擠壓、T7過度充電和T8強(qiáng)制放電等。這些試驗(yàn)?zāi)M了運(yùn)輸條件下鋰電池可能會(huì)遇到的一些突發(fā)情況,從而評(píng)估鋰電池的安全性。通常情況下,動(dòng)力電池的單體電池需要完成T1-T6和T8試驗(yàn),電池組需要完成T1-T5和T7試驗(yàn)。

此外,對(duì)于額定能量大于6200Wh的鋰離子電池組,UN38.3有規(guī)定:如果組成電池組的較小鋰電池組通過了UN38.3測(cè)試,且該集成電池組裝有防止短路、防止過熱、防止過充過放的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),則該電池組無(wú)需試驗(yàn)。這段文字對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)提出了評(píng)估要求,但缺乏明確的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 國(guó)內(nèi)運(yùn)輸規(guī)則及運(yùn)輸狀況

動(dòng)力電池在國(guó)內(nèi)運(yùn)輸主要采用道路運(yùn)輸,多數(shù)以普通貨物的方式來(lái)運(yùn)輸。交通運(yùn)輸部發(fā)布的推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T617《危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸規(guī)則》,轉(zhuǎn)化自歐盟的危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸規(guī)則(ADR2015),涉及的標(biāo)準(zhǔn)與聯(lián)合國(guó)的運(yùn)輸要求基本一致。交通運(yùn)輸部發(fā)布的《危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸安全管理辦法》自2020年1月1日?qǐng)?zhí)行,將強(qiáng)制執(zhí)行JT/T617標(biāo)準(zhǔn),動(dòng)力電池國(guó)內(nèi)道路運(yùn)輸在不符合豁免條款下,將以危險(xiǎn)貨物的方式運(yùn)輸。國(guó)內(nèi)水運(yùn)和鐵路還在開展運(yùn)輸安全性評(píng)估研究,暫時(shí)不承接動(dòng)力電池的運(yùn)輸業(yè)務(wù)。

進(jìn)出口的動(dòng)力電池多通過海運(yùn)或空運(yùn)。按照國(guó)際海事組織《國(guó)際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》中鋰電池運(yùn)輸?shù)囊螅纯赏瓿蓜?dòng)力電池海運(yùn)。動(dòng)力電池航空運(yùn)輸按照國(guó)際民航組織《危險(xiǎn)物品安全航空運(yùn)輸技術(shù)細(xì)則》中適用的鋰電池規(guī)則進(jìn)行運(yùn)輸。航空運(yùn)輸?shù)囊蟾鼑?yán)苛。安全的動(dòng)力電池只可使用貨機(jī)運(yùn)輸,損壞、有缺陷、召回和回收的動(dòng)力電池一律禁止空運(yùn)??者\(yùn)時(shí),對(duì)動(dòng)力電池的質(zhì)量、荷電量等方面有嚴(yán)格的要求,一旦超出,均需民航主管當(dāng)局批準(zhǔn)。批準(zhǔn)前,還要進(jìn)行安全性技術(shù)評(píng)估。

2 動(dòng)力電池特點(diǎn)與運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)

在實(shí)際使用環(huán)境上,動(dòng)力電池比日用消費(fèi)鋰電池要復(fù)雜得多,因此測(cè)試項(xiàng)目更多。運(yùn)輸環(huán)境與使用環(huán)境和工作狀態(tài)相比,有相似點(diǎn),也存在明顯的差異。在考慮動(dòng)力電池的特點(diǎn)對(duì)運(yùn)輸帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)時(shí),只考慮直接影響。對(duì)動(dòng)力電池的一個(gè)顯著特點(diǎn)———高倍率充放電暫且不考慮。

2.1 動(dòng)力電池特點(diǎn)
 
2.1.1 高比能量和密堆積

動(dòng)力電池是一個(gè)高比能量的物品,一旦起火爆炸,危害巨大。以300Wh/kg單體動(dòng)力鋰離子電池為例,1kg的單體動(dòng)力電池含有1.08×106J的能量;1gTNT炸藥可釋放4184J的能量,換算可知,1kg單體動(dòng)力電池蘊(yùn)含的能量約相當(dāng)于258gTNT炸藥,100kWh的整包動(dòng)力電池蘊(yùn)含的能量約相當(dāng)于86kgTNT炸藥。在運(yùn)輸工具的狹小空間內(nèi),這些能量釋放足以造成嚴(yán)重破壞。

動(dòng)力電池由大量高比能量的單體電池緊密堆積組成;運(yùn)輸時(shí),多為大量動(dòng)力電池組緊密堆積在運(yùn)輸載運(yùn)工具的狹小空間內(nèi)。從安全管理的角度而言,是典型的高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

2.1.2 大體積和質(zhì)量

減輕單個(gè)包裝質(zhì)量、使用安全包裝和分散存放等手段,是降低運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)的有效措施。一般電動(dòng)汽車的整包動(dòng)力電池,質(zhì)量往往具有數(shù)百千克,能量也達(dá)到幾十至數(shù)百千瓦時(shí)。體積變大、質(zhì)量更重,使減輕單個(gè)包裝質(zhì)量不能實(shí)現(xiàn)。

將12只506328型聚合物三元正極材料鋰離子電池(深圳產(chǎn),負(fù)極材料為石墨,額定容量18.3Ah,充電截止電壓為4.2V)組成動(dòng)力電池模組(約為4V、220Ah),放入5.0mm厚的鋼板制成的金屬盒中,在密閉條件下通過加熱棒引發(fā)熱失控,充分燃燒后,金屬盒的5.0mm厚的鋼板局部發(fā)生了變形。如果使用安全包裝,阻止動(dòng)力電池起火產(chǎn)生的熱量和火焰向四周蔓延,那么這種安全包裝需要具備阻燃、隔熱和防爆等多種功能。目前,還沒有包裝能夠限制如此巨大的能量釋放,有一定功效的特制包裝成本太高,難以用于大批量動(dòng)力電池。

質(zhì)量和體積的變大還增加了動(dòng)力電池操作和放置位置的困難,尤其在運(yùn)輸工具中,分散存放變得不太現(xiàn)實(shí)。

2.1.3 一致性

動(dòng)力電池系統(tǒng)中的單體電池之間的差異,被稱為一致性問題。這種差異會(huì)造成能量不能有效利用,也容易造成動(dòng)力電池?zé)崾Э?。目前,有兩種方式解決一致性問題:①研究動(dòng)力電池體系和控制制造工藝質(zhì)量,從源頭解決差異。成熟的工業(yè)化生產(chǎn)工藝已將單體動(dòng)力電池的故障率降低到千萬(wàn)分之一的水平,但由于動(dòng)力電池系統(tǒng)多由數(shù)千只單體電池組成,大大增加了發(fā)生事故的概率;②利用電池均衡技術(shù),強(qiáng)制將單體電池之間的差異變小。動(dòng)力電池在多次使用后,差異可能會(huì)被進(jìn)一步放大,因此,電池管理系統(tǒng)(BMS)尤為重要,對(duì)BMS的評(píng)價(jià)也至關(guān)重要。

2.1.4 高電壓

動(dòng)力電池的電壓達(dá)到數(shù)百伏,遠(yuǎn)超人體的安全電壓。高壓漏電的危險(xiǎn)有:①對(duì)搬運(yùn)人員造成電擊傷害;②破壞電池保護(hù)電路,導(dǎo)致電池系統(tǒng)的保護(hù)功能失效;③可能會(huì)自發(fā)放電,引燃其他易燃物品。動(dòng)力電池運(yùn)輸時(shí)一般都帶電,荷電量直接與安全性相關(guān)。UN38.3系列測(cè)試中沒有高電壓的安全測(cè)試,運(yùn)輸法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)也沒有高電壓的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。動(dòng)力電池高電壓帶來(lái)的運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)一直都被忽視。

3 存在的問題

3.1 本質(zhì)安全性未解決

動(dòng)力電池的化學(xué)組成決定了自身的易燃性。雖然動(dòng)力電池安全標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)措施已在不斷推進(jìn),但引發(fā)動(dòng)力電池?zé)崾Э氐母黜?xiàng)因素依然難以完全避免。高能量密度的電池體系與安全性也還存在一些矛盾,尚未解決。

不同的運(yùn)輸模式,對(duì)安全水平的接受程度不同。動(dòng)力電池?zé)崾Э氐恼T因復(fù)雜,現(xiàn)有的應(yīng)對(duì)措施不夠完善。不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)航空運(yùn)輸產(chǎn)生了極大的安全威脅。

3.2 燃燒機(jī)理和危害研究較少

目前,對(duì)大尺寸的動(dòng)力電池火災(zāi)危險(xiǎn)性的研究較少,對(duì)火災(zāi)表現(xiàn)和危害認(rèn)識(shí)不足,相關(guān)研究多集中在小尺度的,甚至少數(shù)幾個(gè)動(dòng)力電池的起火研究,不具有代表性。

鋰離子電池燃燒會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體和粉塵,但研究多集中在直接燃燒后氣體組分的分析,對(duì)燃燒產(chǎn)生的有毒氣體組分研究較少,有毒氣體和粉塵的危害、有毒氣體擴(kuò)散機(jī)制等方面的研究鮮有報(bào)道。

取2只滿電的G00236-20Ah型20Ah聚合物三元正極材料鋰離子電池(深圳產(chǎn),負(fù)極材料為石墨,充電截止電壓為4.2V),1只裸露,1只置于自制的阻燃包內(nèi),對(duì)加熱棒通電,以5℃/min的速度加熱,引發(fā)熱失控,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。



從圖2可知,裸露的動(dòng)力電池與阻燃包內(nèi)的動(dòng)力電池燃燒行為差異很大,裸露的動(dòng)力電池引發(fā)熱失控后,充分燃燒,火焰高,煙霧少;阻燃包內(nèi)同等規(guī)格的動(dòng)力電池,也發(fā)生熱失控,但無(wú)火焰逸出,產(chǎn)生大量白色刺激性氣體。

3.3 運(yùn)輸測(cè)試體系不完善

UN38.3系列測(cè)試是保障鋰電池運(yùn)輸安全的基本標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)基于消費(fèi)型的小型電池制定的,并未針對(duì)高能量、大質(zhì)量和多規(guī)格的動(dòng)力電池提出針對(duì)性的要求,現(xiàn)有測(cè)試條款不全,技術(shù)指標(biāo)有欠缺。雖然在逐步修訂,但仍落后于動(dòng)力電池的發(fā)展。

目前,一些裝備中的鋰離子電池的額定能量見圖3。



從圖3可知,動(dòng)力電池的能量與消費(fèi)型的小型電池不在同一數(shù)量級(jí)上。UN38.3系列測(cè)試無(wú)論是測(cè)試方法還是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),很多地方都沒有考慮動(dòng)力電池的特點(diǎn),導(dǎo)致動(dòng)力電池的安全性不能得到合理的評(píng)價(jià)。

《試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》規(guī)定:在滿足一定條件下,額定能量超過6200Wh的鋰離子電池組,不需要進(jìn)一步測(cè)試。此規(guī)定的利弊很明顯,雖然節(jié)省了動(dòng)力電池組的測(cè)試成本,但也造成動(dòng)力電池組整體安全評(píng)價(jià)的缺失。通常情況下,一個(gè)中小型動(dòng)力電池模組的能量即可超過6200Wh,按6200Wh判定,很多此類電池模組無(wú)需測(cè)試。單體電池在焊接、配組過程中,會(huì)存在極耳處虛焊、漏焊和重復(fù)焊接等情況,電池模組中存在的安全隱患在運(yùn)輸過程中可能會(huì)被外力所誘發(fā),最終導(dǎo)致短路。

對(duì)于額定能量大于6200Wh的動(dòng)力電池,規(guī)定要求對(duì)BMS進(jìn)行評(píng)價(jià),但缺少評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)BMS的評(píng)價(jià),除了在運(yùn)輸環(huán)境下單獨(dú)對(duì)穩(wěn)定性等進(jìn)行評(píng)價(jià),也需要在整個(gè)電池系統(tǒng)下進(jìn)行運(yùn)輸環(huán)境測(cè)試,才能體現(xiàn)BMS的管控能力,否則沒有實(shí)際意義。評(píng)估人員的專業(yè)水準(zhǔn)和過往經(jīng)驗(yàn)也可能直接影響評(píng)估結(jié)果。這一規(guī)定的傳導(dǎo)效應(yīng),直接導(dǎo)致動(dòng)力電池在設(shè)計(jì)上極少考慮運(yùn)輸安全,源頭上即缺失一環(huán)。

3.4 運(yùn)輸安全性評(píng)價(jià)能力欠缺

動(dòng)力電池的第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)相對(duì)較少。鋰電池運(yùn)輸測(cè)試的第三方實(shí)驗(yàn)室,大多沒有動(dòng)力電池的測(cè)試能力。按照規(guī)定,能量稍大一點(diǎn)的動(dòng)力電池即可尋求不進(jìn)行UN38.3系列測(cè)試,也導(dǎo)致各實(shí)驗(yàn)室未建立測(cè)試能力。

動(dòng)力電池運(yùn)輸安全性評(píng)價(jià)應(yīng)建立在有效測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上?,F(xiàn)在的狀況是難以找到合適的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試,并獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)。沒有有效的數(shù)據(jù),也建立不了合適的測(cè)試方法與標(biāo)準(zhǔn),更建立不了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。此外,隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,大量試驗(yàn)、損壞、有缺陷、召回和回收的動(dòng)力電池需要運(yùn)輸。這些動(dòng)力電池在運(yùn)輸前也不太適合進(jìn)行UN38.3系列測(cè)試,合理的安全性評(píng)價(jià)就顯得尤為必要。這一真空地帶已經(jīng)出現(xiàn),值得關(guān)注。

3.5 風(fēng)險(xiǎn)防控措施不足

合適的包裝可將危險(xiǎn)貨物的危險(xiǎn)性有效地控制在包裝內(nèi),并實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸。由于動(dòng)力電池比能量高、體積大,目前沒有合適的包裝材料或包裝形式將危險(xiǎn)控制在包裝內(nèi),即動(dòng)力電池在包裝內(nèi)發(fā)生完全燃燒而波及不到其他物品。國(guó)際上已有機(jī)艙內(nèi)的防火罩或防火包等設(shè)計(jì)和小規(guī)模的使用,國(guó)內(nèi)類似產(chǎn)品仍處于試驗(yàn)階段。這些包裝方式均未解決動(dòng)力電池燃燒產(chǎn)生大量有毒氣體和粉塵的問題。

包裝說明中的要求均為原則性要求,是一種暫時(shí)性的安全保障措施。這些要求沒有具體技術(shù)指標(biāo),缺乏試驗(yàn)驗(yàn)證,缺少權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證。這也是很多運(yùn)輸方式對(duì)動(dòng)力電池運(yùn)輸投鼠忌器的主要原因之一。

3.6 有效阻燃滅火方法欠缺

動(dòng)力電池內(nèi)部阻燃材料以及外部包裝材料的有效性還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。有研究表明,大巴車動(dòng)力電池發(fā)生熱失控5min后,火勢(shì)將蔓延到車內(nèi);同時(shí)考慮人員全部逃離所用時(shí)間約為1min。據(jù)此建議5min作為大巴車動(dòng)力電池耐火時(shí)長(zhǎng)。如果在公路運(yùn)輸條件下,5min時(shí)長(zhǎng)足夠道路運(yùn)輸應(yīng)急撤離,但在海洋、鐵路和航空運(yùn)輸下遠(yuǎn)不足以應(yīng)急。

動(dòng)力電池的滅火方法尚未確定。無(wú)論是大量水還是氣體滅火劑,在運(yùn)輸時(shí),都難以在短時(shí)間足夠獲取。動(dòng)力電池燃燒產(chǎn)生的高溫、濃煙和有毒氣體等,會(huì)迅速造成人員傷亡和設(shè)備損壞。

4 結(jié)論

我國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)正在蓬勃發(fā)展,動(dòng)力電池的大量運(yùn)輸也勢(shì)在必行。由于動(dòng)力電池具有高比能量、密堆積、大體積、高質(zhì)量、高一致性和高電壓等顯著特點(diǎn),運(yùn)輸?shù)陌踩砸膊煌谙M(fèi)型的鋰離子電池。目前,動(dòng)力電池運(yùn)輸還存在本質(zhì)安全性尚未解決、燃燒機(jī)理和危害不甚清楚、運(yùn)輸測(cè)試體系不完善、運(yùn)輸安全性評(píng)價(jià)能力欠缺、風(fēng)險(xiǎn)防控措施不足以及有效阻燃滅火方法欠缺等方面的問題。解決這些問題,需要政府部門與企業(yè)的相互配合,制造業(yè)與運(yùn)輸業(yè)的緊密合作,需要多方面研究的突破。合理解決動(dòng)力電池的安全性問題,滿足運(yùn)輸需求,應(yīng)考慮如下的要素:

安全是相對(duì)的。所有的設(shè)備都有風(fēng)險(xiǎn),且會(huì)在特殊的環(huán)境下產(chǎn)生問題。動(dòng)力電池運(yùn)輸?shù)陌踩詥栴}應(yīng)在運(yùn)輸實(shí)踐中加以解決,通過不斷暴露問題,尋求妥善的解決辦法。

安全是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)管理的問題。不同的運(yùn)輸方式有不同的可接受范圍。緩解風(fēng)險(xiǎn)的措施很多,適用的措施即可使用,如降低荷電量、采用特種包裝、有效隔離和限制數(shù)量等。

安全性與動(dòng)力電池的效能或性能密切聯(lián)系。近幾年動(dòng)力電池行業(yè)的發(fā)展很快,包括新體系、更高比能量和新結(jié)構(gòu)等。對(duì)設(shè)計(jì)者而言,不能片面地追求更高比能量。人們不斷尋找體積更小、能量更高的動(dòng)力電池,也會(huì)導(dǎo)致能量失控危險(xiǎn)出現(xiàn)的概率增大,產(chǎn)生的危害更嚴(yán)重。

安全貫穿于動(dòng)力電池的整個(gè)生命周期。動(dòng)力電池的安全性在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷售、使用和回收等環(huán)節(jié)均有涉及,且相互影響。運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全性也應(yīng)在最前端的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中加以考慮。

所有參與方都要承擔(dān)安全責(zé)任。動(dòng)力電池的風(fēng)險(xiǎn)必須嚴(yán)格控制,并使用必要的預(yù)防手段,確保從生產(chǎn)、銷售、運(yùn)輸、使用和回收整個(gè)過程的安全,需要所有參與方共同承擔(dān)。
 
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