《锂离子电池生产企业安全规范(征求意见稿)》编写说明055927.pdf
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1、海纳百川,有容乃大;壁立千仞,无欲则刚。林则徐吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?论语 锂离子电池生产企业安全规范(征求意见稿)编 制 说 明 标准编制组 我尽一杯,与君发三愿:一愿世清平,二愿身强健,三愿临老头,数与君相见。白居易穷则独善其身,达则兼善天下。孟子 1 一、工作简况(一)任务来源 中国电池工业协会从规范锂离子电池企业安全生产的角度出发,经国家安全生产监督管理总局批准,组织锂离子行业大型企业、科研院所、检测机构共同起草编制了锂离子电池生产企业安全规范。(二)标准制定的目的、意义 锂离子电池因为能量密度高、环境友好等诸多特点,近几年在我国得到了快速发展,目前
2、主要的应用领域为消费电子和新能源汽车。据不完全统计,2014-2016 年我国动力锂电池出货量分别为 5.9GWh、17GWh、30.5GWh,同比增长 293%、188%、79%,最近几年由于国家政策扶持和新能源汽车市场的不断扩大,2016 年和 2017 年新能源汽车销量分别达到 51 万辆和 77.7 万辆,按照工信部发布的节能与新能源汽车技术路线图,至 2020 年新能源汽车销量为210万辆,2025 年 525 万辆,2030 年则超过 1500 万辆。国内动力电池市场正处于高速发展的阶段,然而由于现有锂离子电池材料体系和制造技术还不完善,导致发生了一系列锂离子电池安全事故。如201
3、6 年1月16 日深圳宝安电池厂突然起火;同年 3 月 22 日,深圳美拜电子有限公司仓库发生意外起火;最严重的锂电池安全事故发生在 5 月 31 日位于启东市的江苏海四达电源有限公司,该公司的锂电生产车间发生空间爆炸,造成 2 人死亡,多人受伤。据不完全统计,2016 年锂电池产业相关起火事故有 40 多起,分布在锂离子电池的生产、运输、应用、回收等各个环节,其中发生在生产环节多达 10 起事故。通过对安全生产事故的情况分析,多数火灾事故主要发生在锂离子电池大量集中存放的区域,如电池化成、老化、电池仓库等区域,特别是在夜间等无人值守的情况下,事故发生的概率明显高于其它时间段;其次事故的主要原
4、因是由于单个锂电池内部短路问题造成电池温度升高,形成热失控,从而引燃周围的电池,高温进一步导致电解液及电极物质分解,气体体积急剧膨胀,最终导致起火或爆炸。就目前的实际情况而言,锂离子电池无法从本质上做到百分之百的安全,总有一定的概率发生起火事故,虽然发生事故概率很低(约十亿分之一),但是由于目前锂离子电池在处于高速的发展阶段,各个生产厂家的产能也在不断扩大,从而发生起火事故的次数增多。勿以恶小而为之,勿以善小而不为。刘备云路鹏程九万里,雪窗萤火二十年。王实甫2 然而由于国内还没有锂电池行业如何安全生产、储存等方面的安全生产管理规范,使得企业在进行厂房和库房设计和选址时没有标准可以参照,造成业内
5、电池企业生产车间设计不规范、仓储环境简陋,无排风恒温设施和实时监控设备等,消防设备配置不齐,特别是对于发生较大的火灾事故后,由于生产车间和仓库等设计的不规范容易造成火灾的连锁反应,没有能够起到应有的隔离火灾的效果,防止火灾的进一步蔓延扩散。此外,对于发生火灾是否有明确有效的应急措施来确保人身和财产的安全也成为一个关注点,为此业内企业代表和专家共同呼吁,希望国家相关安全部门,能够尽快出台统一的、切实可行的锂离子电池行业的安全生产管理规范,通过标准的制定主要目的是为了规范现有的锂离子电池行业的安全生产,并给予电池企业在新上项目提供设计安全和执行标准,有利于企业减少锂离子电池安全事故,降低安全事故的
6、危害程度,通过建立安全事故自动监测报警系统和应急处理措施,尽可能降低生产企业的人身和财产安全。(三)编制过程 本技术规范由中国电池工业协会牵头,项目负责人为协会副理事长王金良教授。协会锂离子电池应用专业委员会秘书处于2016 年 10 月开始对锂离子电池生产企业的安全现状进行调研,同时对 2016 年以来国内外锂离子电池企业安全事故进行了统计分析。在此基础上,于 2016 年 12 月正式向国家安监总局提交了立项报告,并随即成立了标准编制组,标志着安全标准的编制工作正式启动。2017 年 03 月2017 年月 6 月起草小组针对现有国内外相关资料及各单位意见起草标准文本,经过3 次内部讨论、
7、修改最终形成了安全标准的草稿。2017 年 6 月 9 日中国电池工业协会组织相关行业内的企业、高校教授、检测研究院和安监局领导等在北京召开了第一次研讨会,主要包括:公安部天津消防研究所、北京理工大学、金方圆安全技术研究院(苏州)有限公司、深圳市安全生产监督管理局、中国汽车技术研究中心、中国科学院物理研究所、山东省轻工业安全生产管理协会、广州能源检测研究院、浙江天能能源科技股份有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、东莞新能源科技有限公司、欣旺达电子股份有限公司、比亚迪电池有限公司、天津力神股份有限公司、中航锂电(洛阳)股份有限公司、深圳市比克动力电池有限公司、江苏海四达电源股份有限公司、江
8、苏双登集团有限公司等 19 家单位的 30 位专家代表参加现场讨论会议,现场对穷则独善其身,达则兼善天下。孟子非淡泊无以明志,非宁静无以致远。诸葛亮3 安全标准框架内容、行业性质、重点区域的防护措施以及如何规避风险等问题进行了讨论,并确定了下一步安全标准工作的侧重点和方向。2017 年 7 月,中国电池工业协会秘书处在福建宁德召开了编制组内部讨论会,广州能源检测研究院、浙江天能能源科技股份有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、东莞新能源科技有限公司、欣旺达电子股份有限公司参加了会议,参会成员针对 6 月份北京研讨会提出的问题进行了讨论,特别就标准的逻辑顺序、重点术语定义、风险分析几个方面进
9、行了深入交流,并一致同意在接下来的一段时间内加紧磋商,形成标准初稿。2017 年 11 月,经过编制组成员数月的反复沟通,期间通过邮件、电话会议等方式持续深入讨论,征求意见稿(初稿)初步形成。中国电池工业协会秘书处召集编制组成员在广东深圳开会,参会单位有广州能源检测研究院、浙江天能能源科技股份有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、东莞新能源科技有限公司、欣旺达电子股份有限公司,会议针对部分原物料的火灾危险等级、某些场所发生安全事故的应急措施等问题进行了确认,并就近期在召开评审会交换了意见。2018 年 3 月 16 日,中国电池工业协会秘书处邀请了包括国内知名安全生产专家孟宪卫教授、哈尔滨
10、工业大学胡信国教授在内的行业专家以及宁德时代新能源科技股份有限公司、浙江天能能源科技有限公司、中航锂电(洛阳)有限公司、比亚迪锂电池有限公司、欣旺达电子股份有限公司、广州能源监测研究院等企业和机构代表在杭州召开了 2018 年第一次研讨会,重点针对 NMP 加热烘干过程中可能发生的危险以及防范措施、事故防烟排烟措施、电池测试过程中的安全风险防范等问题进行了讨论,各个代表提出了许多建设性的意见和建议。2018 年 6 月 28 日,编制组成员单位中航锂电(洛阳)有限公司、广州能源监测研究院、宁德时代新能源科技股份有限公司、浙江天能能源科技股份有限公司的代表在杭州召开了 2018 年第二次研讨会,
11、会议重点针对生产中电解液的存储安全、高位货架预警及灭火措施等问题进行了讨论,各个代表结合行业特点、企业自身情况提出了许多有益的改进措施。2018 年 8 月 15 日,中国电池工业协会副理事长王金良教授一行在深圳、惠州和东莞调研了行业内的大中型锂电池生产企业,主要针对工序过程中的电解百川东到海,何时复西归?少壮不尽力,老大徒伤悲。汉乐府长歌行谋事在人,成事在天!增广贤文4 液、化成、老化、仓库等重点区域进行了考察和调研,并听取了几家业内企业安全部门简绍了当前他们的安全防火措施、管理方法和经验,并将相关内容融入到标准的编制当中。二、标准编制原则 本着以事故导向和预控主要风险的原则,规范性的制订原
12、则,制定本标准的主要内容。(1)符合 GB/T 1.12009标准化工作导则 第 1 部分:标准的结构和编写规则。(2)反映国内外的技术进步和发展,并与现行的国家政策、法规及相关国家标准协调一致。(3)本规范作为锂离子电池生产企业行业的安全标准,不涉及锂离子电池原材料企业和回收企业,此外标准内容中也不涉及锂离子电池的质量安全管理、职业健康防护和厂区外交通运输安全管理等方面的内容。(4)标准的内容应便于实施,并且易于被国内外同行业所引用 三、标准编制主要内容 标准主要内容由以下部分组成:范围、规范性引用文件、术语和定义、危险辨识、通用要求、生产工序及设备设施的安全、防火及消防设施、安全管理和应急
13、措施、资料性附录。(一)范围 本标准规定了锂离子电池生产、加工过程中工序和设备设施的安全措施,以及防火安全、作业安全和安全管理的要求。本标准适用于锂离子电池的生产和加工企业。本标准不适用于锂离子电池原材料的生产企业和锂离子电池回收企业。(二)规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2900.41 电工术语原电池和蓄电池 一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴。增广贤文人不知而不愠,不亦君子乎?论语5 GB 17945 消防应急照明和疏散指示系统 GB 18218
14、 危险化学品重大危险源辨识 GB 19517 国家电气设备安全技术规范 GB/T 29639 生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则 GB/T 33000 企业安全生产标准化基本规范 GB/T 31485 电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法 GB/T 31486 电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法 GB 50016 建筑设计防火规范 GB 50019 采暖通风与空气调节设计规范 GB 50052 供配电系统设计规范 GB 50054 低压配电设计规范 GB 50055 通用用电设备配电设计规范 GB 50057 建筑物防雷设计规范 GB 50084 自动喷水灭火系统设计规范 GB
15、50116 火灾自动报警设计规范 GB 50140 建筑灭火器配置设计规范 GB 50974 消防给水及消火栓系统技术规范 AQ 4273 粉尘爆炸危险场所用除尘系统安全技术规范(三)术语和定义 1)锂离子电池(lithium ion battery):含有机溶剂电解液,利用锂离子作为导电离子,在阴极和阳极之间移动,并被设计成可重复充电和放电的电池。注:负极活性物质不是金属锂 说明:参照 GB/T 19596-2017 电动汽车术语 GB/T 2900-2008.41 电工术语原电池和蓄电池,重新对本标准中锂离子电池进行了完善,主要考虑了本标准中所涉及的锂离子电池中最主要的物质为有机电解液,随
16、着锂离子电池行业技术的不断进步,如采用非有机溶剂电解液,那么电解液本身的易燃起火性质可能大幅降低(可参考铅酸电池),对于标准的适用性方面可能会有偏差,所以特别提到了含有机溶剂电解液,此外也特别注明了负极活性物质不是金属锂,主要是排除了后续锂离子电池的发展产生的新型电池,如锂空电池、锂硫电池等,所以本标准古之立大事者,不惟有超世之才,亦必有坚忍不拔之志。苏轼万两黄金容易得,知心一个也难求。曹雪芹6 范围内不包括金属锂相关内容。(四)危险辨识 1)4.1 生产企业应参照 GB50016-2014 第 3.1 条对锂离子电池原材料、成品电池、各生产工序等的危险等级进行危险辨识,锂离子电池存储物品的火
17、灾危险性等级应参照附录 A.1 锂离子电池原物料火灾危险辨识表,锂离子电池生产过程中的火灾危险性等级应参照附录 A.2 锂离子电池各生产工序火灾危险辨识表。说明:按照 GB 50016-2014第 3.1 条火灾危险分类,将锂离子电池生产过程中原物料的火灾危险性和各生产工序火灾危险性进行分类,辨识原物料和生产过程中各个工序的危险等级。(五)通用要求 1)5.1 锂离子电池生产企业的建筑防火设计应符合 GB 50016 的规定,建筑耐火等级不应低于二级。说明:锂离子电池生产企业建筑按照 GB 50016 的规定的要求,生产车间按照附录 A 附表 2 的分类应按照丙类建筑进行设计,建筑物耐火等级不
18、低于二级。2)5.3 化成场所、老化场所和成品电池仓库应为独立的防火分区,应采用防火墙和耐火时间不低于 1.5h 的楼板与其它区域进行隔开,自动化生产线如无法实现独立的防火分区,应设置有安全防护措施满足区域的整体安全要求。说明:化成场所、老化场所和成品电池仓库为大量带电电池集中存放的区域,存在锂离子电池起火的风险,从行业的安全事故来看,多事事故时发生在上述区域,应当周边的区域进行有效的分隔,自动化生产线也是目前锂离子动力电池行业发展的趋势,规模化生产无法实现和周边的区域完全独立的分隔,应在化成场所、老化场所和成品电池仓库设置有安全防火措施,满足区域的整体安全要求。3)5.5 激光切割和激光焊接
19、存在可燃性粉尘的工序,其除尘装置应符合AQ 4273的规定。说明:激光切割和激光焊接存在粉尘爆炸风险的工序,会产生有少量的铝粉或者铜粉,由于激光切割产生的粉尘粒度较小,存在一定的安全风险,而采用机械切割的方式,粉尘粒度一般较大,难以形成粉尘爆炸的条件,所以激光切割和激光焊接的除尘装置应符合 AQ4273 的相关规定,防止由于粉尘引起除尘装置的爆炸,此外行业内无相关起火爆炸案例,主要原因是产生的粉尘量很少,难以满人人好公,则天下太平;人人营私,则天下大乱。刘鹗百川东到海,何时复西归?少壮不尽力,老大徒伤悲。汉乐府长歌行7 足爆炸的条件。4)5.6 注液工序、化成工序、老化工序和电池仓库等消防安全
20、重点部位设置 24 h 视频监控装置,其中化成工序,老化工序和电池仓库应安排专人 24 h不间断巡查和值守。说明:化成工序、老化工序和成品电池仓库等重点区域为事故多发区域,从事故的发生时间来看多为无人值守的夜间或者休息时间,上述区域应设置有视频监控和专人巡查,现场人员应及时处理有安全隐患的电池,防止发生事故后现场无人进行及时处理,扩大事故灾害。5)5.7 化成工序、老化工序、电池仓库等电池大量集中存放的区域,应在建筑或设备上安装火灾探测器,现场应配置相应的灭火措施,应优先选择在设备上设置火灾探测器和自动灭火装置。说明:锂离子电池建议全厂设置喷淋系统,一是按照 GB50016 的要求设置的喷淋系
21、统,喷淋的水流量较小,对于锂离子电池的火灾起不到很好的灭火作用,反而会有助燃的可能性,锂离子电池的火灾需要采用大量水进行灭火,水不仅起到了灭火的作用,更重要的是能够快速到达锂离子电池起火点,能够短时间对锂离子电池内部进行降温;二是部分车间设备上安装有密封罩,厂房的喷淋系统不能直接达到设备内部,水源不易直接到达起火点;三是设备存在误喷报警的情况,自动化程度高的工厂,装配车间的料卷价格超过 50 万人民币,通常机器头部、尾部各一个,一旦喷淋到料卷便是超过 100 万元损失,特别容易造成小事故大损失,依据两高办理危害生产安全刑事案件的解释(法释201522 号)第六条“造成直接经济损失一百万元以上的
22、应当认定为造成严重后果,对相关责任人员,处三年以下有期徒刑或者拘役。针对锂离子电池生产过程的特殊性,宜优先在设备上配置火灾探测器和自动灭火装置,不仅处理速度快,而且不会影响到周边的设备。(六)生产工序及设备设施的安全 1)6.2 涂布工序 6.2.1 NMP 回收系统应采取防止 NMP 蒸汽逸散或泄漏的措施。6.2.2 涂布机的烘道内应设置 NMP 浓度自动实时监控报警装置,并设置两级防护措施,一级防护当可燃气体浓度达到爆炸下限的 25%时报警,二级防护当谋事在人,成事在天!增广贤文忍一句,息一怒,饶一着,退一步。增广贤文8 可燃气体浓度达到爆炸下限的 50%时停机,并应与加热和通风装置连锁。
23、6.2.3 NMP 回收系统应具备异常或紧急停机状态下通风延时的功能,通风应使设备内部可燃气体浓度降低到爆炸下限的 25%以下。6.2.4 涂布机的加热设备采用直接的电加热方式时,满足如下要求:6.2.4.1 电加热设备应具有控温保护、超温保护和连锁停机的功能。6.2.4.2 电加热设备前方应设置保护罩。说明:NMP 液体,常温下闪点为 95,属于丙类物质,在涂布烘干的过程中会产生 NMP 蒸汽,具有爆炸性,烘道内应设置有 NMP 浓度监控装置,参照石油化工标准,当 NMP 蒸汽达到 25%LEL 时报警,50%LEL 应停机,并应与加热和通风装置进行连锁,防止 NMP 蒸汽浓度超过爆炸下限,
24、此外涂布机的加热设备采用直接的电加热的方式,应具有控制保护、超温保护的措施,宜采用空气的加热方式,防止可燃蒸汽和高温物体直接接触。6.2.4.2 电加热设备前方应设置保护罩,防止有异物进入烘道,被点燃引发起火事故。2)6.3 注液工序 6.3.1 注液工序满足如下要求:6.3.1.1 注液车间如采用循环通风系统应设置净化处理系统。6.3.1.2 注液车间应安装可燃气体浓度报警装置,可燃气体浓度超过爆炸下限的 25%应报警。6.3.1.3 注液车间应设置事故通风换气设施,换气次数不应低于 12 次/h。6.3.1.4 电解液输送管道接口处应采用双套管保护措施,并采用耐腐蚀的材质。6.3.2 注液
25、设备满足如下要求:6.3.2.1 注液设备应设置局部抽排风装置,并具有故障连锁报警功能。6.3.2.2 注液设备及其电气接插件、电气排插接头等应配置防止电解液滴落或溅射的防护措施。6.3.2.3 注液设备应具备电解液回收装置,且具有防泄漏、防逸散功能。6.3.2.4 注液设备电气线路应采用阻燃套管并做防腐处理。6.3.2.5 注液设备应与真空泵分开放置。我尽一杯,与君发三愿:一愿世清平,二愿身强健,三愿临老头,数与君相见。白居易谋事在人,成事在天!增广贤文9 6.3.3 车间内电解液暂存间满足如下要求:6.3.3.1 暂存间面积不应超过丙类防火分区面积的 5%,应采用耐火时间不低于 1.5 h
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