锂离子电池生产安全规范
4.1 厂房布局与建(构)筑物
4.1.1 室外N-甲基毗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。
4.2 工序通用安全
4.2.1 注液工序、化成工序、老化工序和锂离子电池仓库应设置视频监控装置,安排安全巡查人员。
4.2.2 化成工序、老化工序、锂离子电池组装、安全测试实验室、锂离子电池仓库应配置一种或几种措 施——泡水桶、水凝胶桶、沙箱、坩埚钳、铁皮柜、防爆柜、集装箱等,并应设置安全警示标志。
4.2.3 注液过程、开口静置和开口化成工序应设置机械通风设施。
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、锂镍钴锰、磷酸铁锂、石墨和极片粉尘等)、难燃粉尘(如隔离膜粉尘、导电炭黑等)、易燃粉尘(如锂金属粉尘、激光熔化铝粉烟尘、激光熔化铜粉烟尘、动力电池铝壳外表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、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的方法实现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泄灰阀;
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压阀,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。
4.2.5 开口化成工序、货架式老化工序、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小于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。
4.2.6 油墨、酒精等易燃液体存储及使用的工位,应采取的防护措施包括放置托盘作为二次容器、采用倾倒不易泄漏的小瓶盛装、将易燃液体存放在铁皮柜或接地的防爆柜等。
4.2.7 在多层车间的局部隔离区域采用补充金属锂的工序,应采取如下安全措施:
a)电加热式除湿机采用双回路电源或发电机等其他备用电源,水蒸气式除湿机有备用锅炉;
b)补锂工序周边6.0m 范围不涉水,工作环境有干燥度控制;
c)人员穿连体服,戴双层手套操作,分开内外手套存储;
d)用抹布沾硅油处理残余锂金属物料;
e)制定应急预案,并定期进行应急演练。
4.2.8 应使用热像仪来检测电气、泄漏部件,不应使用红外线或激光测温仪检测取代热像仪测试。
5 重点工序安全
5.1 涂布工序
5.1.1 N-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内应在烘道处设置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。
5.1.3 N-甲基吡咯烷酮回收系统应具备异常或紧急停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,使设备内部N-甲基吡咯烷酮气体浓度不超过爆炸下限的50.0%和温度下降到闪点91.0℃以下。
5.1.4 涂布机烘道应采用阻燃保温材料,确保烘道外部房间温度小于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。
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。
5.2.2 注液设备应满足如下要求:
a) 电气接插件、电气排插接头等配置防止电解液滴落或溅射的防护措施;
b) 电气线路经常接触电解液的部分采用阻燃或防火电缆,并做防腐蚀处理;
c) 电解液输送管道接口处采用耐腐蚀材质的双套管保护措施;
d) 使用注射泵作为事故切断电解液输送装置。
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%;传感器联动排风风机,启动风机后作用区域风速不小于0.5 m/s;
b) 车间内不靠外墙布置的电解液罐装区域,面积不超过400.0 m², 设置局部密封装置(如岩棉彩钢板墙壁隔离),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蒸气低于爆炸下限的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。
5.3 化成和老化工序
5.3.1 化成设备应满足如下要求:
a) 具备电池电压、电流、容量、温度和时间等异常报警功能;
b) 具备校准诊断、过充、过放等保护功能;
c) 设备外壳、电缆外部和线槽采取就近多点接地措施;
d) 电池可能掉落短路区域采取绝缘措施;
e) 真空吸嘴吸取电池、装卸电池有计数功能,侦测电池跌落发出报警;
f) 侦测电池电压,防范电池反向充电保护功能;
g) 装载电池部分和电气控制仪表部分采取隔热不燃材料分隔;
h) 真空吸嘴的缓冲罐配置单向阀,并有明显的标识,防止误插压缩气管而引发爆炸;
i) 在易于操作的位置配置设备供电开关,并有提醒用水灭火之前要断电的明显标识;
j) 车间配置热像仪,定期检查设备电气发热温度。
5.3.2 高温老化加热部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若不小于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或短路的措施。
5.3.4 化成、分容、老化工序有轨巷道堆垛机运行范围应安装防护围栏,防护围栏出入口处应安装安全联锁装置。
5.4 配料工序
5.4.1 电气设备应采取防止粉尘积聚的措施,并进行定期检查和清理。
5.4.2 不应将风扇、风机或空调的出风口正对投料口。
5.4.3 使用钴酸锂、锂镍钴锰、磷酸铁锂、石墨等原料的配料工序设备电气应有防尘措施,使用导电炭 黑原料的工序设备应采取隔离、负压抽风、密封生产方式。
5.5 辊压和分切工序
5.5.1 辊压机应采取在运动部件增加特殊挡板或安全光栅,操作采用防压手夹具,维修中采用挂牌上锁、穿戴个体防护装备等安全措施。
5.5.2 极片料卷的搬运应采用专用升降搬运车来辅助装卸,吊装金属链条的钢丝绳应有安全冗余。
5.6 卷绕和叠片工序
5.6.1 应安装带联锁的安全门或光栅、局部挡板、急停开关等安全设施。
5.6.2 应定期检查或抽查设备安全门禁功能的可靠性,核对操作或版本升级保持安全保护功能。
5.6.3 叠片和卷绕工序的粉尘应采取局部密闭、局部抽风排尘、车间洁净度控制等措施。
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金属熔渣烫伤效果的报告。
5.7.2 应定期清理激光焊机,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。
5.7.5 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应超过1.0mm。
5.8 锂离子电池组装工序
5.8.1 锂离子电池模块、锂离子电池包和锂离子电池系统的组装设备及设施,应防止短路和产生电弧,并满足如下要求:
a)电压不小于60.0V的装配工序,应配置符合防护等级要求的个体防护装备和工具,作业人员不应穿戴带有金属装饰品的服装;
b)组装电池模块、电池包和电池系统的金属台面不应接地;
c)接触电气的工具裸露部分应缠绕绝缘材料;
d)高压区域的设备应具有安全联锁、故障自诊断和漏电保护功能。
5.8.2 锂离子电池包和锂离子电池系统组装区域应设置高压安全警示线和安全警示标志,采取绝缘措施。
5.8.3 容量大于50.0Ah的锂离子电池单体构成的锂离子电池包和锂离子电池系统的充放电测试满足如下安全要求:
a)应设置隔离带或隔墙,现场配置水桶或沙箱、移动风机等故障电池应急处置器材;
b)应设置安全警示标志;
c)如果在金属箱体内部测试,应落实设备的通风泄压措施,抽风管道内部应配置金属网格阻挡
可燃物飘进管道;
d)如果在建筑抗爆泄爆设计的区域,应在测试现场或设备内部安装大流量喷淋装置、感温或感
烟探测器、通风排气装置。
6 化学品实验室和安全性测试的安全
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GB 50016 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橱柜。
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、泄爆门斗等建筑部件;
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盘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。
7 仓库安全
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,风机配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%。
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启动备用风机。
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漏装置。
7.1.6 电解液仓库应落实如下安全措施:
a) 内部单独隔离出实体墙区域存放丁酮油墨、酒精、汽油基材的除锈剂等物料;
b) 其金属容器外壳和房间门把手接地;
c) 仓库内所涉及的各种金属容器外壳、开桶工具等器具的金属材料,采用不锈钢、铁皮、镀锌板、熟铁、铜材等低硬度无火花产生的金属材料;
d) 存在采用塑料容器、纸箱包装上述辅料的情况,配置托盘或物料箱做二次容器,使用普通地面或辅助功能地面。
7.1.7 应采用棉布、天然棉、麻等不产生静电的清洁工具,不应采用塑料清洁工具。
7.1.8 电气装置应符合防爆要求。
7.1.9 应采用手动叉车、防爆型柴油叉车、带导电接地的电动叉车或电动托盘车装卸货物。
7.1.10 电解液存储容器应充填惰性气体,保持容器密封完好无破损,不应敞口放置。
7.1.11 电解液罐体应单层存放,不应堆叠。
7.2 电池仓库
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。
7.2.3 锂离子电池堆垛的现场应设置堆垛上限高度、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,不应采用敞开式车辆盖篷布方式运输。
7.2.5 货场、机场货物装卸区,在搬运锂离子电池纸箱堆垛时,不应在现有堆垛卡模板上进行堆叠堆垛 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。
7.2.7 仓库的电线应套管使用;室内有物品区域应使用冷光源的三防灯;室内的落地空调、除湿机等周围0.5m 无可燃物;室内墙壁插座前0.1m 无货物。
7.2.8 仓库内配置的记账、扫码管理人员的工作区域外围应使用防火板分隔,并与锂离子电池堆垛保持0.5m 的安全间距。
7.2.9 月度无人的仓库应设置挡鼠板或定时器联动的噪声驱鼠器,堵塞孔洞或设置小间隙的铁丝网。
7.2.10 应依照工厂所在区域的水文资料,设置仓库的门槛高度或设置挡水设施。
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,存储区域应设置感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。
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间隔后,用盐水彻底浸泡电池包放电;
b) 采取物理放电方式将锂离子电池单体的电压降到3.0V以下(模块电压等于串联数乘以3.0V 以下的电压),再进行盐水浸泡处理,在自然通风或机械通风作用下稀释可燃气体浓度至低于爆炸下限的5.0%。
7.3.5 报废处理锂离子电池单体、锂离子电池模块、锂离子电池包、锂离子电池系统应在室外或者设有机械通风装置的房间内,应尽快进行放电处理,放电方法有:
a) 破损电池或刺破安全阀的电池,采取浸泡在自来水的方式进行惰化处理;
b) 未破损电池利用设备耗电方式,将电池电压降低到不大于3.0 V 的安全电压以下;对未破损但有电极的电池浸泡在自来水的环境下用金属夹子进行短路放电处理;
c) 电动汽车碰撞测试后无法放电的锂离子电池包,采取底盘浸泡在水中的方式存放;
d) 由专业回收单位对放电或泡水处理后的废电池进行处理,单体电池电压不大于3.0V 的已放电电池,作为普通货物运输;无法放电的电池包采取浸泡在水中方式,运输到专业回收厂家进行处理。
7.3.6 废渣存放应辨识异种物料积热自燃风险,制定如下安全措施:
a) 现场有避免异种物料遇到水会形成原电池反应发热、产生氢气的警示标识;
b) 避免残余酸液、碱液、泥浆水等离子电导率高的液体加剧反应导致自燃的安全措施;
c) 避免废渣中有异种金属粉尘放热反应自燃、高温粉尘遇到水剧烈气化、发生气体爆炸、粉尘爆炸;
d) 将正极粉尘、负极粉尘、隔离膜粉尘分开处理,分开存放;
e) 户外粉尘处理装置的主体部分、缓冲帆布管道有挡雨措施。
8 安全管理
8.1 企业应建立并落实全员安全生产责任制,主要负责人对企业安全生产工作全面负责。
8.2 企业应开展安全生产标准化建设。
8.3 企业应保障安全生产投入。
8.4 企业应建立和落实安全管理制度和操作规程。
8.5 企业应编制应急预案。