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文档简介
AQ7017-2025《锂离子电池生产安全规范》标准宣贯1.标准编制说明2.第1章范围3.第2章规范性引用文件4.第3章术语和定义5.第4章一般要求6.第5章重点工序安全7.第6章化学品实验室和安全性测试的安全8.第7章仓库安全9.第8章安全管理推陈出新锂离子电池工厂设计标准住建部发布例子以人为本SJ/T11798-2022锂离子电池和电池组生产安全要求工信部发布AQ7017-2025锂离子电池生产安全规范应急管理部发布XFxxxx-2025(报审阶段)锂离子电池生产企业消防安全管理序需要自动灭火系统保护建筑,减少火灾要自动灭火系统保护建筑、减少火灾甲乙丙工序需要自动灭火系统•AQ7017提出了构造非爆炸环境(电解液、NMP溶剂和气体存在环境,可燃气体浓度低于爆炸下限的10%非爆炸环境保护人员和建筑安全•AQ7017提出了粉尘防爆安全,不燃粉尘、难燃粉尘、易燃粉尘;粉尘浓度和爆炸分区;豁免技术本文件规定了锂离子电池生产企业在建筑、设施、工艺、场所、管理等方面的安全生产要求,明确了锂离子电池生产安全的规范。本文件适用于锂离子电池生产企业。本文件不适用于锂原电池生产企业和锂离子电池原材料生产企业及锂离子电池回收企业。动力电池,典型85Ah储能电池,典型280Ah手机、平板用加保护板圆柱电池手机、平板用加保护板软包装电池典型3Ah软包装电池典型图1电池和电池包照片电动汽车用动力电池包加加BMS列出的规范性引用文件GB50057建筑物防雷设计规范未列出,要遵循兼容的标准GB51377-2019锂离子电池工厂设计标准(旧,有过时内容)SJ/T11798-2022锂离子电池和电池组生产安全要求(列出工序物质火灾特征)GB35181-2025重大火灾隐患判定规则(第5.1条锂电池生产、存储场所设置事故物料工序号非锂离子电池工序名水剂搅拌水剂涂布油剂搅拌油剂涂布冷压机械分切激光分区机械模切激光模切类别戊类戊类丙类丙类戊类戊类丁类戊类丁类工序号工序名卷绕/叠片热压超声波软连接焊接激光软连接焊接上支架入壳顶盖焊接真空烘烤注液类别戊类戊类丁类戊类丁类戊类丙类物料工序号锂离子电池工序名老化静置化成二次封装气密钉激光焊接气密性检测表面清洗容量阻抗等测试非破坏性电池测试破坏性电池测试类别丙类丙类无激光丙类,有激光丁类丁类丙类无激光为丙类,有激光为丁类丙类丙类丙类依据GB55037,GB50016,GB51377,SJ/T11798,GB35181标准,对SJ/T11798附录B列出的甲乙丙类工序和甲乙丙仓库要配置自动灭火系统,丁戊类无须自动灭火系统。标准条文冲突的解决:1.强制性标准必须执行。非强制性标准不可强制执法。源于标2.不可剥夺企业执行团体标准、行标准化法第21条团体标准团体标准优于推荐性标准和强制性标准。推荐性国标行标强制性标准(国标和少量行标)标准化法第2条图1标准对企业适用性紧密程度4.第3章术语和定义第8页含有锂离子的能够直接将化学能转化为电能的基动力电池,典型85A动力电池,典型85Ah储能电池,典型280Ah圆柱电池3Ah3Ah~10Ah软包装电池加保护板典型典型4.第3章术语和定义第9页电动汽车用动力电池包动力电池包加BMS4.第3章术语和定义第10页认识锂离子电池结构图2锂离子电池离子充放电示意图•消费电池,软包装锂离子电池(聚合物锂离子电池)主流•动力电池,方形(角形)锂图3三种外形的锂离子电池图4动力电池锂离子电池和模块•打火机=正极、负极的短路点火源+外部电路短路、电弧点火源•油箱=电解液CxHyOz+电解液裂解形成的燃气(烃类气体CxHy如甲烷CH4等)注:应符合职业卫生和环境无毒,电解液中HF含量低于50.0ppm,遇到水形成质量比例不超过4.0%的HF酸安全浓度要求。熔点(℃)燃点(℃)•闭口杯点火源可以点燃电解液饱和蒸汽。•阴燃烟头、静电火花、机械火花不能点燃电解液饱和蒸汽。•多路测温仪测试电弧温度1123℃,电热丝温度850℃。•热像仪测试温度,棉球火焰228℃,阴燃烟头207℃,砂轮打磨不锈钢棒火花为21℃即室泪4.第3章术语和定义第14页撞击测试10撞击测试10比较项目能量(J)点火源温度(℃)说明EC空气分解第一步半径2mm的球体内液体摩尔数,乘以每摩尔的反应能量来获得对应的反应能量。每摩尔物质的反应能量源于田垚博士的论文《锂离子电池火灾动力学特性及燃烧化学反应机理研》,用量子化学计算获得的数据。EC和空气氧气反应第一步DMC空气分解第一步DMC和空气氧气反应第一步DEC空气分解第一步DEC和空气氧气反应第一步高于电热丝高温点火源,≥120J=(273+1123)/(273+850)*100电热丝850GPT-40估计在10~100J棉球火GPT-40估计在10~30J阴燃烟头GPT-40估计在10~20J砂轮打磨火花GPT-40估计在0.01~1mJ。对比摩擦机械火花和撞击机械火花的10J,选择10J静电火花EN13938-2:2004Explosivesforciviluses-PropellantsandrocketpropellantsPart2:Determinationofresistancetoelectrostaticenergy摩擦测试GBT21566-2008危险品爆炸品摩擦感度试验方法(80N和360N档次)GBT21567-2008危险品爆炸品撞击感度试验方法(2J和4.第3章术语和定义第16页3.8电解液electrolyte论文:陈朝阳.锂离子电池电解液环境友好研究[J].集成技术,2024,13(4):98-107.分析原因:播放视频(2)真实情况是电解液挥发量小,室温无风环境挥发率为1.4g/(m².min),电解液大分子水距离迅速稀释到不燃浓度;机械火花颗粒射入液体被液体巨大的汽化热吸热冷却到室温不燃程度。综合实现了电解液在28℃(模拟室内温度)和60℃(模拟室外温度)没有被烟头、机械火花、静电火花点燃。(a)砂轮打磨的机械火花不能点燃电解液的视频截图(b)灶具点火器的电火花不能点燃电解液的视频截图(c)向60℃电解液抛入燃烧烟头不能点燃电解液测试(d)距离电解液10mm放置燃烧烟头不能点燃电解液3.8电解液electrolyte论文:陈朝阳.锂离子电池电解液环境友好研究[J].集成技术,2024,13(4):98-107.4.第3章术语和定义第18页具有离子导电性的有机溶剂,为导静电液体材料。注:应符合职业卫生和环境无毒,电解液中HF含量低于50.0ppm,遇到水形成质量比例不超过4.0%的HF酸安全浓度要求。4.1.2建筑内部注液、开口化成、开口老化等工艺区域应配置机械通风。稀释溶剂蒸汽浓度不应超过爆炸下限的10.0%,构造非爆炸性环境。注:机械通风形式包括一种或几种措施:24h持续抽风、局部抽真空、局部干燥度除湿换气、浓度探测仪联动事故排风机等。4.1.3存放电解液、钴酸锂、锂镍钴锰、磷酸铁锂、石墨、炭黑等导电性质材料的建筑物应使用普通地面或辅助功能地面。7.1.2多层建筑内设置的电解液仓库应使用实体墙隔离出一个独立的电解液仓库区域。7.1.3应采取机械通风,风机设置故障报警装置或故障联动备用风机。理论推算和手动抽样测试风机启动后确保电解液蒸气浓度低于爆炸下限的10.0%。5.第4章一般要求第19页4一般要求4.1厂房布局与建(构)筑物4.1.1室外N-甲基吡咯烷酮储罐区和电解液存放仓库应按照GB50057的要求设置防雷装置。4.1.2建筑内部注液、开口化成或开口老化等工艺区域应配置机械通风,稀释溶剂蒸气浓度不应超过爆炸下限的10.0%,构造非爆炸性环境。注:机械通风形式包括一种或几种措施:24h持续抽风、局部抽真空、局部干燥度除湿换气、浓度探测仪联动事故排风。4.1.3存放电解液、钴酸锂、锂镍钴锰、磷酸铁锂、石墨、炭黑等导电性质材料的建筑物应使用普通地面或辅助功能地面。解释第4.1.2条解释第4.1.2条①国标GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》第3.2.2条:符合下列条件之一时,可划为非爆炸危险区域:2.可燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值(LEL)的10%。②国标GB55037-2022《建筑防火通用规范》第2.1.7条,建筑中有可燃气体、蒸气、粉尘、纤维爆炸危险性的场所或部位,应采取防止形成爆炸条件的措施。表5正态分布的工艺能力系数和残余风险设定值≈平均值Cpk风险高低标准要求91x10-100可忽略风险31x10-10050%xLEL10.135%要注意风险4.1.2建筑内部注液、开口化成或开口老化等工艺区域应配置机械通风,稀释溶剂蒸气浓度不应超过爆炸下限的10.0%,构造非爆炸性环境。注:机械通风形式包括一种或几种措施:24h持续抽风、局部抽真空、局部干燥度除湿换气、浓度探测仪联动事故排风。风机抽风除湿转轮再生加热器过滤网风机抽风除湿转轮再生加热器过滤网再生风机干燥风减速机除湿区湿空气处理风机气排除湿机(除掉水分、溶剂大分子)局部抽真空如真空腔体封装图10机械通风形式GB51377-2019《锂离子电池工厂设计标准》第9.4.3条表9.4.3低湿房间所需的换气次数换气次数(h-1)————被多孔材料的转轮吸附4.1.3存放电解液、钴酸锂、锂镍钴锰、磷酸铁锂、石墨、炭黑等导电性质材料的建筑物应使用普通地面或辅助功能地面。注释:•4.7.1根据IndustryCouncilonESDTargetLevels发布的Whitepaper2:AcaseforloweringcomponentlevelCDMESDspecificationsandrequirement(April2010,Revision2.0)中管脚间距和耐压关系图,见图1。电子器件管脚(间距)和耐压关系见表1。注:IndustryCouncilonESDTargetLevels发布的Whitepaper2:2021中图2不适用于锂离子电池用到的材料与保护板间的管脚间距。•4.7.2应依照国际先进标准的管脚间距和耐压图,清楚表明锂离子电池装配人员、电路板装配人员无须戴手环、脚环等清除静电措施;列明锂离子电池外部极耳间距、电路板裸露光脚间距和裸露铜线间距,都在毫米级别,静电耐压超过1000V,无须防静电措施。•4.7.3应使用国际先进标准,国际电工委员会标准IEC61340-5-1和美国静电放电协会标准ANSI/ESDS541,使用标准列明的材料表面电阻分级,用于锂离子电池的原辅料和人员服饰分类,见表2。•4.7.4应依照材料导电性能的国际先进标准,列明锂离子电池材料中钴酸锂、镍钴锰、磷酸铁锂、石墨、炭黑、液体材料中电解液、金属材料、人体及服饰中防静电工衣、棉衣、棉布鞋套、乳胶手套、电工鞋、劳保鞋是导静电材料;只有隔离膜、胶带、混凝土地面是静电绝缘材料。5.第4章一般要求第22页4.1.3存放电解液、钴酸锂、锂镍钴锰、磷酸铁锂、石墨、炭黑等导电性质材料的建筑物应使用普通地面或辅助功能地面。表6电子期间管脚(间距)和耐压关系管脚间距(nm)耐压(kV)J静电环境等级无须静电控制10.751B0.501B静电材料类别表面电阻率R典型材料静电屏蔽材料静电导体材料静电耗散材料静电绝缘材料5.第4章一般要求第23页4.2.4存在可燃性粉尘的激光切割和激光焊接工序,应采取如下措施:a)辨识和测试验证粉尘的可燃性,包括不燃粉尘(如钴酸锂、镍钴锰、磷酸铁锂、石墨和极片粉尘等)、难燃粉尘(如隔离膜粉、导电炭黑等)、易燃粉尘(如铝金属粉尘、激光熔化铝粉烟尘、激光熔化铝粉铝外壳外侧混合电解液的激光铝粉烟尘等)三类粉尘;b)采用不燃粉尘(如滑石粉、钴酸锂、镍钴锰、磷酸铁锂、石墨等)配易燃粉尘(或沾有电解液的难燃粉尘质量比不小于5:1的方法进行混合粉尘惰性化处理;c)难燃粉尘、不燃粉尘(含惰化后粉尘)使用开式容器或普通储灰阀;d)易燃粉尘用室内除尘器扣除管道、滤筒、卸灰阀后剩余的有效体积不超过0.2m3,超出0.2m3配置无火焰泄爆器;每班易燃粉尘不超过5.0kg,除尘器采用导静电材料滤芯,滤芯安装压差报警器,集尘器、风机旋转轴配置温度开关或温度传感器联动,除尘器配置泄压片;e)易燃粉尘用室外除尘器配置立体防雨措施,采用导静电材料滤芯,滤芯安装压差报警器,集尘器、风机旋转轴配置温度开关作安全联动,除尘器配置泄压片或泄爆阀,进料主管道安装隔爆导向安全阀;f)易燃粉尘管道采用圆管,不用方管;管道拼接角度为钝角,管道拼接后保持横截面积平衡;g)进风口、负压风机进风口设置过滤装置,阻止异物进入管道的旋转轴处。4.2.4存在可燃性粉尘的激光切割和激光焊接工序,应采取如下措施:a)辨识和测试验证粉尘的可燃性,包括不燃粉尘(如钴酸锂、镍钴锰、磷酸铁锂、石墨和极片粉尘等)、难燃粉尘(如隔离膜粉、导电炭黑等)、易燃粉尘(如铝金属粉尘、激光熔化铝粉烟尘、激光熔化铝粉铝外壳外侧混合电解液的激光铝粉烟尘等)三类粉尘;4.1应按照ISO/IEC80079-20-2标准测试粉尘可燃性,结合工艺环境温度和是否遇水自燃条件,确定锂离子电池行业常见粉尘的可燃性见图1,粉尘爆炸性数据见表A.1,粉尘类型例子见表1。专业检测机构可燃粉尘参数•MIT最小点火温度•MIE最小点火能专业检测机构可燃粉尘参数•MIT最小点火温度•MIE最小点火能•LEL最小爆炸浓度•粒径影响可燃性不燃)一不燃粉尘2.可燃浓度难燃粉尘5.可燃粉•一般可燃粉尘-易燃粉尘•难燃粉尘=可燃,点燃温度>400℃1.封闭空间尘4.助燃物3.有效点火源图12粉尘爆炸五边形模型5.第4章一般要求第25页4.2.4存在可燃性粉尘的激光切割和激光焊接工序,应采取如下措施:⑤除尘器容器高尘区域⑦清洁空气区域⑧锁气卸灰阀⑨料斗⑩除尘器到负压风机管道⑫排放管道⑩图13典型除尘器的防爆分区示意图图14锂离子电池行业特点的粉尘浓度4.2.4存在可燃性粉尘的激光切割和激光焊接工序,应采取如下措施:惰化比例$<0.2m^{3}$低于爆炸浓度泄爆片图片无火焰泄爆器图片泄爆片图片2.5MPa泄爆面积计算公式无火焰泄爆器非爆炸危险区域隔爆阀图片锁气卸灰阀图片5.第4章一般要求第27页4.2.5开口化成工序、货架式化成工序、电池仓库、安全性测试现场,应使用一种或几种机械排烟措施-墙壁抽风风机、风管抽风风机、移动排烟风机;排烟作用区域风速不低于0.5m/s,正压鼓风作用距离不小于30.0m,负压抽风作用距离不大于5.0m;采用中间为移动风机两端有伸缩管道的移动式抽风方式,测试能够排气至室外。解读夹具式化成设备(每颗电池分隔,机器之间间隔,适合消费电池的软包装电池5.第4章一般要求第28页4.2.5开口化成工序、货架式化成工序、电池仓库、安全性测试现场,应使用一种或几种机械排烟措施-墙壁抽风风机、风管抽风风机、移动排烟风机;排烟作用区域风速不低于0.5m/s,正压鼓风作用距离不小于30.0m,负压抽风作用距离不大于5.0m;采用中间为移动风机两端有伸缩管道的移动式抽风方式,测试能够排气至室外。设备隔离式化成设备(数百颗电池在一起,机器之间间设备隔离式化成设备烧毁照片4.2.5开口化成工序、货架式化成工序、电池仓库、安全性测试现场,应使用一种或几种机械排烟措施-墙壁抽风风机、风管抽风风机、移动排烟风机;排烟作用区域风速不低于0.5m/s,正压鼓风作用距离不小于30.0m,负压抽风作用距离不大于5.0m;采用中间为移动风机两端有伸缩管道的移动式抽风方式,测试能够排气至室外。•采取高位货架化成工艺电池失效时扩散风险高,可能着火电池数量多,着火后扑救困难,易导致火灾;电池热失控可能引发着火电池数量超过几十万颗,扑救困难。•最佳实践1)库位有烟感+货架有热像仪检测2)库位有早期抑制式大流量喷头3)先喷射惰性气体灭火,后喷射水灭火4)★领军企业推荐库位五面隔火•无效措施和原因1)感温光纤,不贴近不能测温。(2)全氟己酮灭火剂,基本不能灭火。(3)预作用式,排气至少3分钟,延误灭火时间,宜用湿式灭火系统。5.第4章一般要求第30页4.2.5开口化成工序、货架式化成工序、电池仓库、安全性测试现场,应使用一种或几种机械排烟措施-墙壁抽风风机、风管抽风风机、移动排烟风机;排烟作用区域风速不低于0.5m/s,正压鼓风作用距离不小于30.0m,负压抽风作用距离不大于5.0m;采用中间为移动风机两端有伸缩管道的移动式抽风方式,测试能够排气至室外。解读•开口化成:注液口连接室内的金属壳电池化成工艺。电动汽车、储能用方形电池用开口式化成。•闭口化成:注液后密封的圆柱电池或带有气袋的软包装电池的化成工艺。•货架式化成:采用货架装置放置电池,电控部分在隔热板或耐火墙壁在外的化成方式。电解液分子式CxHyOz电解液分解为烃类气体分子式CxHy开口化成用在方形电池高位货架化成,火烧连营几十万颗电池在一起节约干燥气空间用高位货架节约干燥气空间用高位货架高位货架上多是开口化成的方形电池,因为节约低露点环境。高位货架上通常由几十万颗电池在一起。闭口化成用在圆柱电池闭口化成用在软包装电池本体本体4.2.5开口化成工序、货架式化成工序、电池仓库、安全性测试现场,应使用一种或几种机械排烟措施-墙壁抽风风机、风管抽风风机、移动排烟风机;排烟作用区域风速不低于0.5m/s,正压鼓风作用距离不小于30.0m,负压抽风作用距离不大于5.0m;采用中间为移动风机两端有伸缩管道的移动式抽风方式,测试能够排气至室外。解读标准要求①锂电池燃烧产烟量=锂电池电解液体积x800倍膨胀系数②熄灭需要通风量=锂电池电解液体积x160000倍稀释系数③电池燃烧爆炸半径(m)=2.9倍x电解液质量(kg)^(1/3)(注册安全评价师教材认可的世界卫生组织使用的沸腾液体扩散蒸汽云爆炸模型BLEVE)►爆炸下限值的10%以下为非爆炸环境依据为GB50058的3.3.2,AQ7017的7.1.3)经验公式④电解液重量(g)=锂电池容量(Wh)x保液系数0.6⑤锂电池燃烧能量=5倍x电池容量⑥锂电池用流水灭火用水量(g)=锂电池容量(Wh)x(10~80倍)⑦锂电池用水凝胶灭火用水量(g)=锂电池容量(Wh)x1倍5.第4章一般要求第32页4.2.5开口化成工序、货架式化成工序、电池仓库、安全性测试现场,应使用一种或几种机械排烟措施-墙壁抽风风机、风管抽风风机、移动排烟风机;排烟作用区域风速不低于0.5m/s,正压鼓风作用距离不小于30.0m,负压抽风作用距离不大于5.0m;采用中间为移动风机两端有伸缩管道的移动式抽风方式,测试能够排气至室外。例子计算消费电池、动力电池、储能电池燃烧参数4444kg1,324MJ产烟量9L480Wh8,640kJ锰酸锂0.5mol钴酸锂0.08mol200℃~300℃钴酸锂粉料、三元材料粉料释放氧气温度≥800°C5.第4章一般要求第33页4.2.5开口化成工序、货架式化成工序、电池仓库、安全性测试现场,应使用一种或几种机械排烟措施-墙壁抽风风机、风管抽风风机、移动排烟风机;排烟作用区域风速不低于0.5m/s,正压鼓风作用距离不小于30.0m,负压抽风作用距离不大于5.0m;采用中间为移动风机两端有伸缩管道的移动式抽风方式,测试能够排气至室外。播放串联的两个移动排烟风机排烟视频(f)汽油内燃机鼓风机(g)测试风速5.1涂布工序5.1.1N-甲基吡咯烷酮回收系统应采取防止N-甲基吡咯烷酮气体逸散或泄漏的措施。5.1.2带有烘道电气加热的涂布机的加热方式应在加热通道设置N-甲基吡咯烷酮气体浓度监控报警装置,当可燃气体浓度达到爆炸下限的50.0%时应停止进料和停止加热,保持持续通风。5.1.3N-甲基吡咯烷酮回收系统具有异常或紧急情况下涂布机状态下“停止进料和停止加热功能,有电状态延时通风的功能,使设备内N-甲基吡咯烷酮气体浓度不超过爆炸下限的50.0%并且浓度下降到小于91.0℃。CH3解读0:NMP即N-甲基吡咯烷酮闪点≥91℃(欧洲化学品管理局数据)一般可燃液体熔点-24℃,沸点202℃,低挥发性液体,和水互溶,室温环境吸水增重正极涂布使用NMP溶剂,在多节烘道内加热①烘道内部温度超过闪点为可燃区域,使用防爆电气;烘道外温度、回收系统温度低于闪点为不燃区域,可使用普通电气②在烘道最高温度的3节安装浓度探测器,无须每节安装浓度探测器③依照GB/T50493的5.5.2条,50%LEL停机,25%LEL报警不停机6.第5章重点工序安全第35页5.1涂布工序5.1.4涂布机烘道应采用阻燃保温材料,确保其外部局部温度小于50.0℃。烘道内部加热部分使用防爆电气。5.1.5涂布机的加热设备采用直接电加热方式时,应满足如下要求:a)电加热设备加热部位前方和进风口前设置异物过滤装置;b)采用PTC加热片或带有反馈表面温度限制的铠装加热器,限制表面加热温度不超过250.0℃。5.1.6不应采用铜盘管作为N-甲基吡咯烷酮回收系统换热盘管。水蒸气加热水蒸气加热不燃烧的水蒸气酸铜,Cu2(OH)2CO3)导热油加热导热油加热无点火源,避免泄露烫铜绿例子伤电气引起燃烧涂布机加热PTC加热PTC加热器表面温度不超过250℃。方式低于很多物质的引燃温度铠装加热丝加热加热器表面温度≥500℃,超过NMP燃点,需要温度控制红外线加热加热器表面温度≥500℃,超过NMP燃点,需要温度控制铠装加热丝6.第5章重点工序安全第36页5.2注液工序5.2.1注液工序应满足如下要求。a)不靠外墙布置的注液工序,配置设备密封负压抽气装置,或采用岩棉彩钢板局部密封配合负压抽风装置。b)开口式注液车间设置事故通风换气设施,优先在注液设备内设置局部抽排风装置,设备内换气次数不低于12.0次/h,局部抽风装置的形式为如下之一:1)联动真空表监控报警装置的抽气装置;2)带有故障报警装置(振动传感器、或压差表、或风速表)联动的风机;3)两个风机联动,当一个风机故障后,另外一个风机自动启动。一年一遇万年一遇解读旧标准GB51377-2019第6.2.5条注液工序靠外墙布置危险缺陷:建筑抗爆泄爆,建筑中人员被爆炸伤害新标准AQ7017-2025第5.2.1条a0注液工序不靠外墙布置,设备抽气稀释到非爆炸环境(第4.1.2条)安全优势:设备稀释到不爆炸程度,保护人员、设备、建筑6.第5章重点工序安全第37页5.2.3注液工序用电解液罐装区域应满足如下要求:a)建筑屋顶建造的电解液罐装区域外墙为实体墙,设置电解液浓度监控、感烟探测器,浓度不超过电解液爆炸下限的10.0%;传感器联动排风机,启动风机后作用区域风速不小于0.5m/s;b)车间内不外墙布置的电解液罐装区域,面积不超过400.0m²,设置局部密封装置(如岩棉彩钢板密墙隔离),安装机械抽风,控制现场浓度不超过电解液爆炸下限的10.0%,抽风风速不小于0.5m/s;c)电解液桶充填惰性气体,液体输送管道采用不锈钢或四氟乙烯材质管道;d)电解液桶连接管道中压力表和注射泵构成泄漏报警和切断装置;e)推导和测试验证现场机械通风装置稀释电解液气低于爆炸下限的10.0%,惰性气体被通风稀释到安全的氧气含量;如果不能满足,则配置燃气报警器和氧气探测器。可燃气体、可燃液体蒸气的浓度低于爆炸下限的10%为非爆炸区域依据:GB50058的第3.2.2条注液管道中的注液泵可担当自动切断装置6.第5章重点工序安全第38页图15不锈钢电解液桶结构•构造非爆炸环境。浓度低于爆炸下限的10%•防范有机溶剂泄露接触电气腐蚀塑料绝缘的电弧火灾•案例:2008年日本厂家将电解液缓冲罐放入室内电箱氮气管真空表氮气管真空表电解液输液管抽风风机岩棉彩钢板墙电解液桶电解液输液管抽风风机岩棉彩钢板墙电解液桶注液存储间抽风④注液机器干燥度高频换气⑤局部真空腔内注液和密封低于爆炸下限的10%表8GB换气次数(h-1)6.第5章重点工序安全第39页5.3化成和老化5.3.2高温老化加热器件应设置在高温区域的外部。5.3.3化成、分容、老化工序的货架高度不小于7.0m,应执行高位货架的安全规范;高度在3.0m~7.0m之间的设备,锂离子电池单体容量不小于50.0Ah,应执行高度不大于3.0m的安全规范;锂离子电池容量不小于50.0Ah,应执行高度7.0m的高位货架安全规范。采用高度不大于3.0m的货架放置电池,应满足如下要求:a)货架与货架之间的工作通道可使运输工具顺利通过,工作通道不放置其他物品;b)电池的存放采取防止电池倾倒和短路的措施。图18加热器件应设置在高温区域的外部表9电池容量和货架高度安全货架高度电池单体容量≥50Ah电池单体容量≥7.0m执行高位货架的安全规范3.0~7.0m执行高位货架的安全规范执行高度≤3.0m的货架规范执行高度≤3.0m的货架规范19Wh容量11g电解液≈风油精容量消费电池如手机电池896Wh容量272Wh容量163g电解液≈啤酒罐容量538g电解液≈272Wh容量163g电解液≈啤酒罐容量动力电池如电动汽车电池动力电池的储能电池如电网储能电池图19不同电池容量联系风险高低图20货架式化成例子图21高位货架化成例子图22货架式存储(高温老化、室温存放)图23某高温老化房间火灾后照片(几十万颗电池在一起)(锰酸锂电池,40℃72h)(20万颗电池烧毁)化成机器方式隔离避免蔓延图24设备隔离式化成设备图25设备隔离式化成设备烧毁照片(数百颗电池在一起,机器之间间隔)(数百颗电池在一起,机器之间间隔)化成机器方式隔离避免蔓延图26夹具式化成设备(每颗电池分隔,机器之间间隔,适合消费电池的软包装电池6.第5章重点工序安全第45页5.7激光焊接和除尘工序5.7.1激光切割、激光清洗、激光焊接工艺的负压抽气管道中前端的1.0m,应采用金属管材或阻燃塑料管材;首次安装需验证核实机器规格书中有解剖塑料管道内部未被高温熔渣烫伤效果的报告。5.7.2应定期清理激光烟机,配备室内除尘器,应控制每班粉尘不超过5.0kg。5.7.3中央除尘系统应配置备用风机。5.7.4单体除尘机本体应配置风机故障报警装置、电机温度保护、滤筒压差探测和温度保护、泄压装置等相关检测及保护装置。风速15m/s5.7.5吸入未惰化的易燃粉尘的集尘器与生产设备应分开布置。5.7.6管道中的风速应根据粉尘比重验证确定,风速控制到管道内部粉尘厚度不超过1.0mm。粒径1mm10秒沉降地面风速0.5m/s烟尘粒径<1μm室内悬浮2小时风速根据粉尘比重确定烟尘粒径<1μm室内悬浮2小时风速根据粉尘比重确定图27激光工艺设备的塑料除尘管烧坏情况例子图28激光工艺设备的塑料观察窗烧坏情况例子图29激光工艺机器的除尘器布置例子图29激光工艺机器的除尘器布置例子6.1化学品实验室6.1.1化学品、禁忌物质和遇水自燃物质应分类隔离储存。6.1.2应设置防止化学品泄漏的收集装置或措施。6.1.3可燃气体的容器容量设计应依据GB50016执行,不应超过危险物质的限量;安全限量内的物质应存放在普通的铁皮柜或辅助功能的柜内。6.1.4惰性气瓶应存放在远离热源的区域,并设置固定装置。6.1.5设计的惰性气瓶存放区域空间容积应确保惰性气体释放后低于使人窒息的浓度,如果不能满足,应配置氧气浓度探测报警器联动机械排风装置。6.1.6安全测试用燃气罐,应限制容量为全部释放到房间的体积不超过25.0m3;如果不能满足,应设置燃气浓度探测器,联动机械排风装置。6.1.7液氮应在局部通风的地点存放,管道输送应防范金属脆裂。6.1.8危险化学品应粘贴清晰的标签。6.1.9应建立化学品安全技术说明书(MSDS)或安全数据表(SDS)的资料和台账。6.1.10实验室应制定试验操作规程和安全管理制度,并列明相关安全事项和应急处理方案。6.1.11采用具有挥发性的危险物品应在通风橱中进行实验操作。6.2安全性测试6.2.1安全性测试过程中容易起火或爆炸的测试应具有安全防护措施。6.2.2容量不小于50.0Ah的锂离子电池单体安全性测试,应采用防火隔墙或岩棉彩钢板或设备金属板将电池测试区域和人员停留区域分隔。6.2.3安全性测试满足如下要求:a)设备区域应具有独立抽风装置且具备故障报警功能,或联动备用风机;b)用于容量不小于50.0Ah的锂离子电池单体或锂离子电池模块安全测试的房间,应采取建筑抗爆泄爆设计,配置抗爆墙、泄爆墙、泄爆门等建筑物;c)用于容量小于50.0Ah的锂离子电池单体或锂离子电池模块安全测试的房间,无需采取建筑抗爆泄爆设计,应采用设备抗爆泄爆措施,设备抗爆部件强度不小于2.0MPa,局部抽风泄爆且风速不小于0.5m/s,推算风速稀释后烃类气体浓度不大于爆炸下限的10.0%;d)安全性测试区域应配置带有消防软管和消防水带的消火栓。6.2.4安全性测试的电池或测试设备的房间,应具有测试电池温度监测装置,房间应采用视频监控安全。6.2.5应采用防爆型观察窗朝向试验场。图31典型可燃溶剂仓库布局示意图注释:功能安全数据源于T/SPSTS图31典型可燃溶剂仓库布局示意图注释:功能安全数据源于T/SPSTS010标准,功能安全方法源于T/SPSTS010和GB/T20438设备排烟失效率房间排烟失效率走廊排烟失效率设备灭火失效率双重隔离失效率时(每年一遇)时(每年一遇)时(每测试燃烧的失效率计算(故障树分析)30电池测试实验室布局(每周一次)8.第7章仓库安全第50页7.1电解液仓库7.1.1室外电解液仓库应设置防雷设施。7.1.2多层建筑内设置的电解液仓库应用实体隔离墙出一个独立的电解液仓库区域。7.1.3应采取机械通风,风机配置故障报警装置或联动启用风机,理论推算和手动抽样测试风机启动后确保电解液气体浓度低于爆炸下限的10.0%。解释AQ7017的第4.1.2条,第7.1.3条①国标GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》第3.2.2条:符合下列条件之一时,可划为非爆炸危险区域:2.可燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值(LEL)的10%。②国标GB55037-2022《建筑防火通用规范》第2.1.7条,建筑中有可燃气体、蒸气、粉尘、纤维爆炸危险性的场所或部位,应采取防止形成爆炸条件的措施。7.1电解液仓库7.1.2多层建筑内设置的电解液仓库应用实体隔离墙出一个独立的电解液仓库区域。7.1.3应采取机械通风,风机配置故障报警装置或联动启用风机,理论推算和手动抽样测试风机启动后确保电解液气体浓度低于爆炸下限的10.0%。解读论文:陈朝阳.锂离子电池电解液环境友好研究[J].集成技术,2024,13(4):98-107.1.依据液体温度和饱和蒸气压的安东尼公式,计算电解液溶剂的饱和蒸气压在28℃和60℃是不燃浓度2.CNAS认证实验室测试28℃、60℃的电解液不能被工厂场景的三类点火源(静电、烟头、砂轮火花)点燃3.送检电解液不能被静电、摩擦火花、撞击火花点燃28℃和60℃的电解液①饱和蒸气压角度计算,28℃和60℃的蒸气在不燃浓度②蒸气挥发性弱,无风室温挥发率例子为1.4g/(m'.min),在不燃浓度未点燃③机械火花的微小颗粒传递的热量,被粒径稍大的液体巨大的汽化热、液体比热吸热降温到环境温度,为点燃8.第7章仓库安全第52页7.1电解液仓库7.1.4面积超过100.0m²的电解液仓库内部应设置可燃气体浓度报警装置和事故通风设施,浓度超过25.0%气体爆炸下限联动报警,浓度超过50.0%气体爆炸下限联动事故通风设施,应配置风机故障报警装置或故障后启用备用风机.7.1.5应设置地面集液沟、集液井、斜坡构造围堰等地面防范泄露装置解释AQ7017的第7.1.4条①依照GB/T50493-2019的第5.5.2条,报警值设定应符合下列规定:1可燃气体的一级报警设定值应小于或等于25%LEL;2可燃气体的二级报警设定值应小于或等于50%LEL。②依照功能安全标准IEC61508或对应的国标GB/T20438,风扇或报警装置的单个器件的失效率如果为1×10−4次/小时(即每年一遇的损坏概率),两个器件一起失效的概率为1×10−8次/小时(即万年一遇的发生概率),失效概率低于百年一遇,为可忽略风险。8.第7章仓库安全第53页7.2.1电池仓库不应存放荷电状态(SOC)高于70.0%的锂离子电池单体、锂离子电池模块、锂离子电池包和锂离子电池系统。7.2.2电池仓库货架高度若不小于7.0m,应执行高位货架的安全规范;货架高度在3.0m~7.0m之间,存放锂离子电池单体容量小于50.0Ah,应执行不大于3.0m货架的安全规范;锂离子电池单体容量不小于50.0Ah,应执行高度7.0m的高位货架安全规范。在仓库采用高度不大于3.0m的货架放置电池,应满足如下要求:a)货架并列放置时,货架之间的工作通道能使运输工具顺利通过,工作通道不放置其他物品;b)货架使用金属材料构造,不使用木质或塑料货架;c)待出货的锂离子电池使用满足运输相关标准要求的包装盛装;d)锂离子电池存放货架在室内消火栓的防护范围之内。表10电池容量和货架高度安全货架高度电池单体容量≥50Ah电池单体容量≥7.0m执行高位货架的安全规范3.0~7.0m执行高位货架的安全规范执行高度≤3.0m的货架规范执行高度≤3.0m的货架规范7.2.3锂离子电池堆垛的现场应设置堆垛上限制高度、严禁锂离子电池堆垛上方堆置货物的警示标识;锂离子电池堆垛操作说明书上应有对应安全规定。7.2.4厂外运输应采用厢式车辆,不应采用敞篷式车辆盖蓬布方式运输。7.2.5货场、机场货物装卸区,在搬运锂离子电池纸箱堆堆时,不应在现有堆堆卡模板上进行堆叠堆堆或放置其他货物等不安全行为。7.2.6厂外汽车直达运输的成品电池的纸箱堆垛应采取如下安全措施:a)厢式车辆运输,不采取敞开式车辆覆篷布方式;b)专车运输且车厢门挂海关锁;c)结实的木箱或胶箱装电池;d)纸箱堆垛上方,距离厢式车辆的空间里放置空纸箱来充实空间,贴“禁止在堆垛上方再放置货物”的警示标识。例子开式车辆运输电池包淋雨起火,30吨电池8.第7章仓库安全第55页7.3故障电池和废渣的安全处理与存放7.3.1单体电池电压大于3.0V,存在胀气、短路、破损、过充电等安全缺陷的锂离子电池判定为故障电池,其处理与存放方式满足如下要求之一:a)报废处理完整锂离子电池单体,应采取泡盐水放电,室内处理应配置机械排风,如在室外无需排风;b)应采用实体墙、防爆柜、铁皮柜、单独集装箱、防火卷帘等方式的物理隔离措施存储。7.3.2客户退货的故障电池应检测电池安全性。无安全隐患的退货电池应存放在独立的电池仓库,并与正常电池分开存储,存储区域应设置烟探测器和应急处理设施。7.3.3需要保留样品调查或保险赔偿等原因导致不能立刻放电处理的锂离子电池,应采取如下保存方式:a)少量的样品采取极耳绝缘措施后,放置在房间通风良好、周边无可燃物的铁皮柜中保存;b)未放电的待报废电池在实体墙壁的独立房间内存储,房间内设置通风和监控装置。解读第7.3.1条源于法规《工贸行业重大事故隐患判断标准》中的“故障电池”和“物理隔离”的标准条文和条文解释。8.第7章仓库安全第56页(a)铁皮柜存放(b)防爆柜存放(c)防火墙和阻燃油漆的货架存放(d)集装箱存放(e(e)防火卷帘存放图33物理隔离措施的图例•异常电池分为报废仓库和暂存仓。•故障电池只能进入报废仓或泡水区。•暂存仓不能放置故障电池。•客退电池没有筛选出故障电池,旧当做故障电池处理。•判断异常电池1)外观2)电性能和自放电率3)X射线和升级CT扫描检查•核实泡水放电的彻底性。有些电池泡水电解腐蚀掉电池极耳,没有彻底放电。那么要持续浸泡水中运输。•机理:电池电量→电流和时间的库伦摩尔数→正极极耳或正极外壳的摩尔数→来不来造成正极外壳破损而彻底进水报废;如果只是电解剪断极耳,测试剩余电压高于1.5V就需要持续泡水处理8.第7章仓库安全第57页7.3.4报废处理电池组,如在室内进行处理,应选择以下处理方式之一:a)在空旷地点设置安全隔离后,用盐水彻底浸泡电池包放电;b)采
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