隨著科技的快速發(fā)展,能量運(yùn)用的方式也逐漸改變,由傳統(tǒng)插電式設(shè)備進(jìn)步到儲能系統(tǒng)式設(shè)備,而目前又以鋰離子電池使用較為廣泛,所以造就了「鋰離子電池」的使用越來越常出現(xiàn)在日常生活中的每個(gè)角落,輕巧到可攜式的電子產(chǎn)品如手表、電腦、行動電源、耳機(jī)、相機(jī)、手機(jī)等,大到交通運(yùn)輸工具如電動機(jī)車、電動汽車、飛機(jī)用電池、太陽能及風(fēng)力發(fā)電的儲能柜等都可以發(fā)現(xiàn)它的蹤跡。隨著臺灣近幾年強(qiáng)力推廣綠電發(fā)展,儲能系統(tǒng)必定會是未來建設(shè)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。近年來,世界各國皆強(qiáng)力推動節(jié)能減碳政策,在各國科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)的開發(fā)下,「鋰離子電池」因具有能量密度高、循環(huán)使用壽命長、無記憶效應(yīng)等好處,因而帶動全球「鋰離子電池」相關(guān)應(yīng)用市場發(fā)展快速,使得鋰離子電池不僅在價(jià)格、技術(shù)及應(yīng)用特性上亦被廣泛使用在各項(xiàng)民生產(chǎn)品,相對的劣質(zhì)產(chǎn)品亦充斥在整個(gè)市場也產(chǎn)生了另一種災(zāi)害發(fā)生的隱憂。
鋰離子電池所引起的火災(zāi),在我們生活周遭充滿了潛在的風(fēng)險(xiǎn)與危害。對于第一線進(jìn)行災(zāi)害搶救的消防人員來說,此類型火災(zāi)與一般火災(zāi)在滅火性質(zhì)上有極大的不同,如果消防人員在未知的環(huán)境下,以處理一般滅火方式執(zhí)行搶救,可能會造成嚴(yán)重的危害。因此,如何小心應(yīng)對鋰離子電池火災(zāi),相信會是我們未來需要迫切去面對的重要課題。
鋰離子電池基本認(rèn)識
所謂「知己知彼,百戰(zhàn)百勝」,我們從鋰離子電池的基本構(gòu)造開始介紹,其主要的構(gòu)造由:正極、負(fù)極、隔膜、電解液(鋰鹽加有機(jī)溶劑構(gòu)成)組成,如果依其組成常見的分類如下述:
一、磷酸鐵鋰電池:
系指以磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色為不含鈷等貴重元素,原料價(jià)格低且磷、鐵存在于地球資源含量豐富,不會有供料問題,其工作電壓適中,單位重量下電容量大的高放電功率,可快速充電且循環(huán)壽命長,在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。
相較目前常見的三元鋰電池來說,磷酸鐵鋰電池至少具有以下優(yōu)點(diǎn):安全性高、使用壽命長、不含任何重金屬和稀有金屬(意即原材料成本低)、可快速充電、工作溫度范圍廣。因此,世界電動車霸主TESLA 也由三元鋰電池轉(zhuǎn)向以磷酸鐵鋰電池為動力使用。
但磷酸鐵鋰電池也存在一些性能上的缺點(diǎn):壓實(shí)密度很低,導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低;雖然材料取得成本較低,但半成品的制造及準(zhǔn)備與電池的制造成本卻相對較高;產(chǎn)品一致性差及低溫時(shí)性能會明顯受到影響等。
二、三元鋰電池:
正極材料常使用鎳鈷錳酸鋰(Li〈NiCoMn〉O2),負(fù)極通常是石墨。能量密度大,因此常被廣泛使用。三元鋰電池主要有鎳鈷鋁酸鋰電池,但由于鎳鈷鋁的高溫結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,致使易產(chǎn)生高溫,進(jìn)而引發(fā)危險(xiǎn),也因此其安全性問題常受到懷疑。
之所以會有這樣的原因是由于,即使磷酸鐵鋰與鎳鈷錳酸鋰這兩種材料都會在到達(dá)一定溫度時(shí)發(fā)生分解,不過三元鋰材料相比于磷酸鐵鋰電池會在較低溫下發(fā)生分解,且三元鋰材料的化學(xué)反應(yīng)較為劇烈,可能會釋放氧分子,于高溫作用下電解液迅速燃燒,發(fā)生連鎖反應(yīng)。換句話說,就是危險(xiǎn)品三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。
正因?yàn)槿嚥牧嫌羞@樣的安全隱患,因此根據(jù)三元鋰材料容易熱解的特性, 廠商為抑制事故發(fā)生, 在過充保護(hù)(Over voltage protection, 簡稱OVP), 過放保護(hù)(Under Voltage Protection , 簡稱UVP ), 過溫保護(hù)(Over Temperature Protection , 簡稱OTP),過流保護(hù)(Over Current Protection,簡稱OCP)這幾個(gè)安全保護(hù)措施上都下不少的功夫,以防止三元鋰電池之燃燒。
運(yùn)輸方式
運(yùn)輸方式包括空運(yùn)、水運(yùn)、陸運(yùn),至此主要討論的是最為常用的航空運(yùn)輸、海洋運(yùn)輸。由于鋰是一種特別容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的金屬, 易延伸和燃燒,包裝和運(yùn)輸,如處理不當(dāng), 易燃燒和爆炸, 事故也時(shí)有發(fā)生。其包裝和運(yùn)輸中的非規(guī)范行為而導(dǎo)致的事故越來越受到重視, 國際上多個(gè)機(jī)構(gòu)頒布有多個(gè)規(guī)定,各管理機(jī)構(gòu)也愈發(fā)嚴(yán)格,提高操作要求,不斷的修改規(guī)定和法規(guī)(如:IATA針對運(yùn)輸每兩年就修改一次規(guī)定)
中文名:鋰離子電池
外文名:Lithium battery transportation
運(yùn)輸方式:海洋運(yùn)輸、航空運(yùn)輸、多式聯(lián)運(yùn)
應(yīng)用領(lǐng)域:手機(jī)、筆記本電腦、Ipad、汽車等
發(fā)明者:愛迪生
運(yùn)輸要求
運(yùn)輸包裝
1. 在不考慮例外的情況下,這些電池必須遵守規(guī)則里(DGR 4.2 適用的包裝說明)的限制進(jìn)行運(yùn)輸。它們必須依據(jù)適用的包裝說明指導(dǎo)裝在DGR 規(guī)則所規(guī)定的UN規(guī)格包裝里,并在包裝上完整的顯示對應(yīng)編號。
2. 符合要求的包裝, 除標(biāo)有適用的正確運(yùn)輸專用名稱和UN 編號的標(biāo)記外,
IATA9類標(biāo)簽還必須貼9類危險(xiǎn)性標(biāo)簽 。
3. 托運(yùn)人須填寫申報(bào)單; 提供相應(yīng)的危包證;提供獲得認(rèn)證的第三機(jī)構(gòu)出具的運(yùn)輸鑒定報(bào)告,并顯示為符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品(含UN38.3測試, 1.2米的跌落包裝試驗(yàn))。
航空運(yùn)輸要求
1. 電池須通過UN 38.3測試要求, 及1.2米的跌落包裝試驗(yàn)
2. 托運(yùn)人提供的申報(bào)文件, 標(biāo)注UN編號
3. 外包裝均須貼9類危險(xiǎn)品標(biāo)簽 ,貼有“僅限全貨機(jī)運(yùn)輸”操作標(biāo)簽
僅限全貨機(jī)運(yùn)輸
4. 其設(shè)計(jì)應(yīng)保證在正常運(yùn)輸條件下防止爆裂,并配置有防止外部短路的有效措施。
5. 堅(jiān)固的外包裝, 電池應(yīng)被保護(hù)以防止短路,在同一包裝內(nèi)須預(yù)防與可引發(fā)短路的導(dǎo)電物質(zhì)接觸。
6. 電池安裝在設(shè)備中運(yùn)輸?shù)念~外要求:
a. 設(shè)備應(yīng)進(jìn)行固定以防止電池在包裝內(nèi)移動,包裝的方式應(yīng)防止電池在運(yùn)輸途中意外啟動。
b.外包裝應(yīng)能夠防水,或通過使用內(nèi)襯(如塑料袋)達(dá)到防水,除非設(shè)備本身的構(gòu)造特點(diǎn)已經(jīng)具備防水特性。
7. 鋰電池應(yīng)使用托盤裝載, 避免搬運(yùn)過程受到強(qiáng)烈振動,托盤的各垂直和水平邊使用護(hù)角保護(hù)。
8. 單個(gè)包裝重量小于35 kgs。
9. 航空公司操作注意:
l 僅限全貨機(jī)運(yùn)輸
l 空運(yùn)信息出現(xiàn)在機(jī)長通知單上
l 增強(qiáng)機(jī)組意識和在緊急情況下的決策可能因此改變
l 告知第一到場人員貨艙內(nèi)電池的種類和數(shù)量l 美國FAA要求鋰電池應(yīng)裝載在飛機(jī)貨艙等級為C級貨艙內(nèi), 貨艙內(nèi)須有煙霧探測系統(tǒng), 報(bào)警系統(tǒng), 滅火系統(tǒng)。
海洋運(yùn)輸要求
1. 電池須通過UN 38.3測試要求, 及1.2米的跌落包裝試驗(yàn)。
2. 外包裝均須貼9類標(biāo)簽, 標(biāo)注UN編號3. 其設(shè)計(jì)可保證在正常運(yùn)輸條件下防止爆裂,并配置有防止外部短路的有效措施。
4. 堅(jiān)固的外包裝, 電池應(yīng)被保護(hù)以防止短路,在同一包裝內(nèi)須預(yù)防與可引發(fā)短路的導(dǎo)電物質(zhì)接觸。
5. 電池安裝在設(shè)備中運(yùn)輸?shù)念~外要求:
a. 設(shè)備應(yīng)進(jìn)行固定以防止在包裝內(nèi)移動,包裝方式應(yīng)防止在運(yùn)輸途中意外啟動。
b. 外包裝應(yīng)能夠防水,或通過使用內(nèi)襯(如塑料袋)達(dá)到防水,除非設(shè)備本身的構(gòu)造特點(diǎn)已經(jīng)具備防水特性。
6. 鋰電池應(yīng)使用托盤裝載, 避免搬運(yùn)過程受到強(qiáng)烈振動,托盤的各垂直和水平邊使用護(hù)角保護(hù)。
7. 鋰電池裝載集裝箱內(nèi)須進(jìn)行加固, 加固方式和強(qiáng)度應(yīng)符合進(jìn)口國的要求(如: 美國境內(nèi)有美國鐵路協(xié)會, 美國協(xié)會, 北美爆炸物管理局, 聯(lián)邦汽車運(yùn)輸安全管理局, 美國海岸防衛(wèi)隊(duì), 美國運(yùn)輸
9類美式加固法部和 《海上運(yùn)輸規(guī)則》有相關(guān)規(guī)定), 若因發(fā)貨人疏忽加固或加固不當(dāng), 在目的港將被扣箱, 并發(fā)生碼頭的操作費(fèi)、堆存費(fèi)、移箱費(fèi)、重新加固等高額的費(fèi)用。
8. 出口北美地區(qū)需在集裝箱四周規(guī)定位置粘貼9類標(biāo)簽
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