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锂电池全生命周期火灾风险分析及防损指南

2017-02-04 15:56
雷本祖
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锂离子电池因为其能量密度高、使用寿命长等特点,在消费电子和新能源汽车领域有着不可替代的作用。但同时,锂离子电池火灾危险性较高,容易发生起火爆炸。据不完全统计,2016年锂电池产业相关起火事故有37起,分布在锂离子电池的生产、运输、应用、回收等各个环节。

因此,笔者针对锂离子电池生命周期各阶段进行初步的火灾风险分析,并分享德国保险业协会GDV与德国专业安全协会VdS合作发布的锂电池防损指南VdS3103的主要内容。

生产过程中的风险

锂离子电池的生产是一种化学和机械加工。电池内部的电解液是易燃液体,电极是可燃材料。电池制成后,需进行电气测试。在化成阶段(即首次充电激活),有可能因为内部短路、漏液、过充发生热失控起火。高温老化阶段电池承受各种不同温度也带来火灾危险性。

锂电池全生命周期火灾风险分析及防损指南

储存中的风险

生产区域和储存仓库都有可能集中储存电池半成品或成品。如货架间距小,储存密度高,一旦起火,火灾扩散速度快,易发生爆炸。德国保险行业协会GDV与德国专业安全协会VdS于2016年5月发布锂电池安全储存的公告,将电池按容量大小分类,并给出相关安全指南,提出了堆积高度、面积、间距、消防系统设置等要求。本文将在后面详细讨论具体内容。

运输过程中的风险

锂电池大多在亚洲生产,运输过程复杂,至少三分之一通过空运。过去10年,美国联邦航空局FAA记录了共121件涉及电池的事故(包括坠机),大部分是锂电池造成的。从2016年4月起,国际民航组织ICAO已禁止客机运输锂离子电池(UN3480),但机组人员和乘客随身携带的电子设备里的锂电池除外。

使用过程中的风险

锂电池在正常使用条件下是安全的,但如果电池发生过充、短路、碰撞、进水等情况,有起火爆炸的危险。如不能有效控制,甚至会导致电动车整车燃烧,给乘客生命安全带来威胁。

充电过程中充电桩起火也是有可能的。储能电池集中设置,容量大,如起火会造成设备断电或烧毁,无法运行。

回收过程中的风险

回收的电池种类多样,状态不明,可能已损坏或有缺陷,极易因短路,漏液、进水等原因起火,更需注意采取安全措施。

锂电池防损指南VdS3103

2016年5月,德国保险业协会GDV与德国专业安全协会VdS合作发布锂电池防损指南VdS3103。该指南主要针对企业生产和储存区域里锂电池的储存和供应提供了防损建议。笔者对该指南择其重点进行了翻译并总结,现分享如下。

在该指南中,锂电池按成分分为锂金属电池(一次电池/原电池)和锂离子电池(二次电池),按容量和重量分为低容量、中容量、高容量电池。

以常见的锂离子电池为例,容量100Wh或以下的电池为低容量,100Wh以上但重量小于或等于12kg的电池为中容量,100Wh以上且/或重量大于12kg的为高容量。

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