鉅大LARGE | 點擊量：9440次 | 2020年11月12日
鋰離子電池生產(chǎn)、加工與儲存過程中主要風險點有哪些？
鋰電池是近十多年普遍使用的新型能源，具有高電壓、比能量高、充放電壽命長、無記憶效應(yīng)、對環(huán)境污染小、快速充電、自放電率低等優(yōu)點。
作為一類重要的化學電源，鋰電池已由手機、筆記本電腦、數(shù)量碼相機及便攜式小型電器所用電池，和特種、航天、特種行業(yè)所用電池，逐步走向電動汽車動力領(lǐng)域。
交通工具的重要動力源。
近來，發(fā)生在生產(chǎn)、加工、儲存與使用方面的事故也很多。結(jié)果是，公眾害怕，政府與相關(guān)部門嚴管，一出事故就嚴查嚴辦，停產(chǎn)、趕走，企業(yè)不知如何做才好，事故還是頻頻發(fā)生。
聽一位企業(yè)負責人說，現(xiàn)在他們寄的小件樣品快遞小哥都不收了。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
在深圳，鋰電池生產(chǎn)、加工和儲存單位成了高危生產(chǎn)經(jīng)營單位，這在市政府令308號文中已規(guī)定，將鋰電池的這些單位劃入與危險化學品、非煤礦山一樣危險等級。
那么，鋰（離子）電池生產(chǎn)、加工和儲存過程中危險性在哪里？下面從它的生產(chǎn)過程中使用的材料、電池的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝過程作分析。
1、什么是鋰（離子）電池？
鋰離子電池是鋰離子嵌入和脫逸正負極材料的一種可充放電的高能量電池。電池主要由外殼、正極、負極、電解液與隔膜組成。正極是插鋰化合物，負極是鋰-碳層間混合物，電解質(zhì)是溶解的鋰鹽，溶劑為有機溶劑。充放電時，鋰離子在兩個電極間往返脫嵌，被形象地稱為“搖椅電池”，或二次電池。
2、鋰離子電池的生產(chǎn)工藝過程
鋰離子電池的的產(chǎn)品規(guī)格型號很多，生產(chǎn)工藝各不相同，一般包括：
制片（制漿、涂布、輥壓、分切、烘烤）----裝配（卷繞、入殼、烘烤、注液、封口）---化成（清洗、檢查、X射線檢測、老化、分容等）---包裝（檢查、噴碼、包裝、入庫）。
（事故現(xiàn)場：可憐的滅火器）
3、鋰離子電池的生產(chǎn)、加工與儲存的風險點
鋰離子電池生產(chǎn)、加工儲存過程中的風險來源兩個方面，一是單個電池自身發(fā)生起火、爆炸，其主要原因是電池的電極間短路，電解液產(chǎn)生氣體在單個電池內(nèi)燃燒爆炸；二是，在生產(chǎn)儲存過程中，某個單一電池熱失控發(fā)生著火爆炸后，熱量傳遞給周邊的電池，導(dǎo)致受熱電池漏出的電解液，在一定的空間內(nèi)形成爆炸性的蒸汽，著火，或者是著火并達到爆炸極限范而發(fā)生爆炸，這會導(dǎo)致嚴重的事故。
（事故現(xiàn)場：還能看到車間辦公室？）
所以，我們防范鋰離子電池的事故，應(yīng)該重視對電池的原材料、電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計與生產(chǎn)工藝過程的分析。材料的選用與電池結(jié)構(gòu)的很復(fù)雜，對安全的影響也很大。
比如，電解液的有機溶劑的燃燒爆炸性，隔膜的質(zhì)量等。
又如，電池中的正極片、負極片與隔膜的尺寸的影響。在設(shè)計時應(yīng)保證他們的尺寸為：隔膜＞負極片＞正極片。原因是，制造過程中，若隔膜質(zhì)量不好，受熱可能會收縮，或尺寸小于極片，這時，正極片與負極片內(nèi)短路，從而產(chǎn)生電池的質(zhì)量與安全問題。
在整個鋰離子電池生產(chǎn)過程中，并非每個工序都存在需要很關(guān)注的安全問題。
為了方便，我們可以將鋰離子電池存在的事故風險分為普通風險，與特殊風險。普通風險是一般企業(yè)都存在的風險，如，用電安全、機械安全、消防安全及危險化學品生產(chǎn)儲存安全等；特殊風險點只考慮與鋰離子電池生產(chǎn)相關(guān)的安全問題。
從工藝過程整體分析，鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故一般都在充電后，即從化成開始的后續(xù)階段，但導(dǎo)致事故發(fā)生的原因卻與前面工序?qū)庸さ馁|(zhì)量密切相關(guān)。比如，制漿與電解液的水分含量的控制，極片與隔膜的入殼操作情況。
那么，有哪些風險點呢？這里將鋰離子電池生產(chǎn)、加工過程存在的風險劃分為五個等級，用★號表示，5個★的為最高（供大家參考）。
【風險點1】：正極片烘干，風險度★★★
正極片的主要材料為鋰鹽、溶劑NMP，它們在制成漿體后被涂布在鋁片上，再經(jīng)輥壓、在烘干箱內(nèi)烘干。烘干過程主要是將NMP烘干成蒸汽，再經(jīng)冷凝成液體回收。主要風險在輥壓烘干工序中。NMP的沸點為93℃左右，烘箱烘干溫度在110--120℃。若加熱溫度與抽排風設(shè)備開啟連鎖失效，或通風管道維護不當可能造成火災(zāi)事故。
【風險點2】：注液，風險度★★★
電解液（電解質(zhì)鹽LiPF6）溶劑主要組成為碳酸烷基酯，如碳酸二甲酯（DMC），碳酸二乙酯（DEC），碳酸甲乙酯（EMC）都是沸點很低的液體，具有火災(zāi)危險性。注液現(xiàn)場相對密閉，存放該類危險化學品需考慮預(yù)防火災(zāi)、爆炸、中毒與窒息事故發(fā)生。
【風險點3】：化成與分容，風險度★★★
化成車間主要會發(fā)生電池出現(xiàn)少量泄漏、電池出現(xiàn)大量泄漏、化成車間個別電池燃燒等。在化成柜中，電池分不同電壓進行充電，有的是電池串聯(lián)操作，需要采取措施及時處理冒煙或著火的電池。單個電池可能冒煙，但及時處理造成的危害有限。
這里需要說明一下，按相關(guān)標準要求，分容與化成車間應(yīng)裝噴淋水裝置，但是，若一個電池冒煙可能引發(fā)整體噴淋水，化成柜都會被水淋濕損壞造成大的損失。分容過程，電池一般不是串聯(lián)，但是，也可能有單個電池冒煙引發(fā)噴淋的情況發(fā)生。對于在化成與分容過程中，電池冒煙后的裝噴淋水的問題，需要我們找到好的方法加以解決。
此外，可能出現(xiàn)員工吸入氣體濃度過多導(dǎo)致產(chǎn)生不良癥狀，電器電源線打火，或電源線燃燒，車間突然斷電等事故。
【風險點4】：老化，風險度★★★★★
老化一般就是指電池裝配注液完成后第一次充電化成后的放置，可以有常溫老化也可有高溫老化，作用都是使初次充電后形成的SEI膜性質(zhì)和組成能夠穩(wěn)定。常溫老化溫度為25度，高溫老化各廠不同，有的是38度，也有45度的，時間在48-72小時之間。老化車間長時間高溫放置大量充電電池，電池隔板容易老化而失效，也容易因安全距離不夠而引發(fā)大面積火災(zāi)，或爆炸事故發(fā)生。
老化工序風險度最高。目前，不同企業(yè)老化房的結(jié)構(gòu)各不相同，采取的安全措施也不一樣，這是我們防范火災(zāi)爆炸事故的重點。
【風險點5】：包裝，風險度★★★★
電池包裝之前已經(jīng)是處于充電狀態(tài)，常常成堆放置，這種情況下，有缺陷的電池產(chǎn)品可能發(fā)生自燃，也可能引發(fā)更大規(guī)模的火災(zāi)。另一方面，包裝車間會存放大量的包裝物，包裝物本身就是易燃物質(zhì)，容易由此引發(fā)電池火災(zāi)。
【風險點6】：原材料倉庫，風險度★★★
原材料庫主要風險包括液體原料倉的電解液、電解液包裝，在搬運的過程中泄漏或破裂。電解液在生產(chǎn)時出現(xiàn)管脫或裂，發(fā)生泄露；清洗房廢液傾倒；所有容器未擰緊蓋或密封不良等幾個方面。應(yīng)按一般危險化學品管理。
【風險點7】：鋰離子電池倉庫，風險度★★★★★
倉庫中電池的存放方式不當，搬運過程中電池受碰撞或者跌落，電池質(zhì)量問題都容易使鋰離子電池發(fā)生短路，從而引發(fā)火災(zāi)。
對這些風險點的防控，有些內(nèi)容我在以前的文章里談過，也希望看到您的分享。
在鋰離子電池的生產(chǎn)、加工和儲存過程中，火災(zāi)事故頻率高，也發(fā)生過嚴重的爆炸事故，存在較大風險。主要原因是：這個新興行業(yè)發(fā)展得太快，人們對離子電池的性質(zhì)和生產(chǎn)、加工和儲存中存在的安全風險認識不足，一些小的鋰離子電池的生產(chǎn)、加工及回收再加工企業(yè)不符合安全生產(chǎn)條件，人的安全意識、管理跟不上要求造成的。
但是，就危險性而言，相對于危險化學品的生產(chǎn)，礦山開采、建筑施工等傳統(tǒng)高危行業(yè)，其風險還是要低些，也要好管理得多。具體來說，在鋰電池生產(chǎn)制造過程中，短路檢驗、化成、分容、老化、以及成品倉儲是容易發(fā)生火災(zāi)的工藝環(huán)節(jié)，只要對重點環(huán)節(jié)加強防控，提高安全意識和管理水平，還是相對容易滿足安全要求的。
所以，在對這類企業(yè)進行規(guī)范時，還是應(yīng)當重視生產(chǎn)、加工過程中的安全生產(chǎn)問題的調(diào)查研究，采取針對性、有效性的措施防范事故發(fā)生。
