鋰離子電池基本認識及運輸

　隨著科技的快速發(fā)展，能量運用的方式也逐漸改變，由傳統(tǒng)插電式設備進步到儲能系統(tǒng)式設備，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、相機、手機等，大到交通運輸工具如電動機車、電動汽車、飛機用電池、太陽能及風力發(fā)電的儲能柜等都可以發(fā)現(xiàn)它的蹤跡。隨著臺灣近幾年強力推廣綠電發(fā)展，儲能系統(tǒng)必定會是未來建設與相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。近年來，世界各國皆強力推動節(jié)能減碳政策，在各國科技研發(fā)團隊的開發(fā)下，「鋰離子電池」因具有能量密度高、循環(huán)使用壽命長、無記憶效應等好處，因而帶動全球「鋰離子電池」相關應用市場發(fā)展快速，使得鋰離子電池不僅在價格、技術及應用特性上亦被廣泛使用在各項民生產(chǎn)品，相對的劣質(zhì)產(chǎn)品亦充斥在整個市場也產(chǎn)生了另一種災害發(fā)生的隱憂。

　鋰離子電池所引起的火災，在我們生活周遭充滿了潛在的風險與危害。對于第一線進行災害搶救的消防人員來說，此類型火災與一般火災在滅火性質(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，可能會造成嚴重的危害。因此，如何小心應對鋰離子電池火災，相信會是我們未來需要迫切去面對的重要課題。

　鋰離子電池基本認識

　所謂「知己知彼，百戰(zhàn)百勝」，我們從鋰離子電池的基本構造開始介紹，其主要的構造由：正極、負極、隔膜、電解液(鋰鹽加有機溶劑構成)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：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：壓實密度很低，導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構不穩(wěn)定，致使易產(chǎn)生高溫，進而引發(fā)危險，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一定溫度時發(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反應較為劇烈，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。換句話說，就是危險品三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。

　正因為三元鋰材料有這樣的安全隱患，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(Over voltage protection， 簡稱OVP)， 過放保護(Under Voltage Protection ， 簡稱UVP )， 過溫保護(Over Temperature Protection ， 簡稱OTP)，過流保護(Over Current Protection，簡稱OCP)這幾個安全保護措施上都下不少的功夫，以防止三元鋰電池之燃燒。

　運輸方式

　運輸方式包括空運、水運、陸運，至此主要討論的是最為常用的航空運輸、海洋運輸。由于鋰是一種特別容易發(fā)生化學反應的金屬， 易延伸和燃燒，包裝和運輸，如處理不當， 易燃燒和爆炸， 事故也時有發(fā)生。其包裝和運輸中的非規(guī)范行為而導致的事故越來越受到重視， 國際上多個機構頒布有多個規(guī)定，各管理機構也愈發(fā)嚴格，提高操作要求，不斷的修改規(guī)定和法規(guī)(如：IATA針對運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

　　運輸方式：海洋運輸、航空運輸、多式聯(lián)運

　　應用領域：手機、筆記本電腦、Ipad、汽車等

　　發(fā)明者：愛迪生

　　運輸要求

　　運輸包裝

　　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)的限制進行運輸。它們必須依據(jù)適用的包裝說明指導裝在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編號。

　　2. 符合要求的包裝, 除標有適用的正確運輸專用名稱和UN 編號的標記外,

　　IATA9類標簽還必須貼9類危險性標簽 。

　　3. 托運人須填寫申報單; 提供相應的危包證;提供獲得認證的第三機構出具的運輸鑒定報告,并顯示為符合標準的產(chǎn)品(含UN38.3測試, 1.2米的跌落包裝試驗)。

　　航空運輸要求

　　1. 電池須通過UN 38.3測試要求, 及1.2米的跌落包裝試驗

　　2. 托運人提供的申報文件, 標注UN編號

　　3. 外包裝均須貼9類危險品標簽 ，貼有“僅限全貨機運輸”操作標簽

　　僅限全貨機運輸

　　4. 其設計應保證在正常運輸條件下防止爆裂，并配置有防止外部短路的有效措施。

　　5. 堅固的外包裝, 電池應被保護以防止短路，在同一包裝內(nèi)須預防與可引發(fā)短路的導電物質(zhì)接觸。

　　6. 電池安裝在設備中運輸?shù)念~外要求：

　　a. 設備應進行固定以防止電池在包裝內(nèi)移動，包裝的方式應防止電池在運輸途中意外啟動。

　　b.外包裝應能夠防水，或通過使用內(nèi)襯(如塑料袋)達到防水，除非設備本身的構造特點已經(jīng)具備防水特性。

　　7. 鋰電池應使用托盤裝載, 避免搬運過程受到強烈振動,托盤的各垂直和水平邊使用護角保護。

　　8. 單個包裝重量小于35 kgs。

　　9. 航空公司操作注意:

　　l 僅限全貨機運輸

　　l 空運信息出現(xiàn)在機長通知單上

　　l 增強機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要求鋰電池應裝載在飛機貨艙等級為C級貨艙內(nèi), 貨艙內(nèi)須有煙霧探測系統(tǒng), 報警系統(tǒng), 滅火系統(tǒng)。

　　海洋運輸要求

　　1. 電池須通過UN 38.3測試要求, 及1.2米的跌落包裝試驗。

　　2. 外包裝均須貼9類標簽, 標注UN編號3. 其設計可保證在正常運輸條件下防止爆裂，并配置有防止外部短路的有效措施。

　　4. 堅固的外包裝, 電池應被保護以防止短路，在同一包裝內(nèi)須預防與可引發(fā)短路的導電物質(zhì)接觸。

　　5. 電池安裝在設備中運輸?shù)念~外要求：

　　a. 設備應進行固定以防止在包裝內(nèi)移動，包裝方式應防止在運輸途中意外啟動。

　　b. 外包裝應能夠防水，或通過使用內(nèi)襯(如塑料袋)達到防水，除非設備本身的構造特點已經(jīng)具備防水特性。

　　6. 鋰電池應使用托盤裝載, 避免搬運過程受到強烈振動,托盤的各垂直和水平邊使用護角保護。

　　7. 鋰電池裝載集裝箱內(nèi)須進行加固, 加固方式和強度應符合進口國的要求(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)邦汽車運輸安全管理局, 美國海岸防衛(wèi)隊, 美國運輸

　　9類美式加固法部和 《海上運輸規(guī)則》有相關規(guī)定), 若因發(fā)貨人疏忽加固或加固不當, 在目的港將被扣箱, 并發(fā)生碼頭的操作費、堆存費、移箱費、重新加固等高額的費用。

　　8. 出口北美地區(qū)需在集裝箱四周規(guī)定位置粘貼9類標簽