锂电池安全知识培训.ppt
液态锂电池通常采用钢壳或者铝壳封装锂离子电池，通常情况下不会出现问题，外壳也比较坚固。但在某些情况下，比如充电设备或者保护电路出现故障导致过充，电池内部隔膜被刺破，造成内部短路等，导致电池内部温度急剧上升，压力急剧上升，此时安全阀可能失效或者不能及时动作，就会发生破坏性的爆炸。对于采用铝塑复合膜封装的电池，如果包装膜被刺破或者割破，可能会发生电解液泄漏。锂电池的危险——外壳损坏在某些情况下，比如外部电路出现故障或者没有采用任何保护措施，锂离子电池可能会因为各种原因产生气体：1）正极过放电释放出O2，电极材料转化成无法再充电的形式，容量会明显降低。2）电解液分解。这是产生气体的主要原因。 可能产生的气体有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯等。 3）其他原因。如电解液本身在温度较高时产生的蒸汽，添加剂的副反应等。 锂电池的危险-过充 锂离子电池中最常用的电解质盐是六氟磷酸锂LiPF6，它具有导电性好，在有机溶剂中溶解性高，抗氧化性好等特点，是目前锂离子电解液最重要的电解质盐。但它有毒性，与水反应生成有害的氢氟酸，对环境和人身危害很大。 锂电池的危险-电解液的毒性 1、注液时不通风可引起中毒，漏液可引起爆炸； 2、化成、老化过程中可发生爆炸； 3、用乙醇、丙酮擦洗容器可引起爆炸； 4、锂电池在生产、贮存过程中自燃、爆炸十分突出； 5、锂电池生产过程中操作不严谨，存在安全隐患；锂电池的安全隐患及事故目前还无法杜绝。
锂电池的危害-其他事故 锂电池安全对策与措施 第四章 第四章 1.工艺要求-电池材料、结构等； 2.老化室的要求； 3.仓库的安全技术要求； 4.管理要求。 锂电池安全对策与措施 电池结构 结构设计的合理性。 电池生产的过程控制：极片毛刺、极粉脱落、卷绕的对位； 不良电芯的筛选； 内部短路：微短路、结构内短路。 锂电池安全内部因素-结构主要由正负极极片上的微粉或者凸点刺穿隔膜，造成电芯内部短路；轻微的会造成自放电率过高；严重会造成电池爆炸。 极粉刺穿隔膜造成电池爆炸 锂电池安全内部因素-微短路 负极极片内层脱落刺穿隔膜，造成电芯鼓起。 锂电池安全内部因素-极粉内短路主要由于电芯极耳长度过长，接触极片或者外壳，造成短路；或者极耳压住卷绕芯，导致正负极之间短路；使电芯发热，严重时可能引起爆炸。 锂电池安全内部因素-电芯内短路 优化电池结构设计；使用自动化设备，改进关键工序的治具；通过严格的储存条件，筛选出微短路及内短路电芯；同时材料体系的稳定性也有助于提高安全性。 内短路预防措施 自放电严重的电芯存在安全隐患； 对于半充电电芯，正常情况下，一个月开路电压下降约15-20mV，两个月下降25-35mV，半年下降50-60mV； 通过严格的存储条件，可以筛选出存在微短路和内部短路的电池。
微短路、内短路电芯的筛选 过充（电压）； 外部短路； 超温：150度30分钟； 以上情况都有可能导致电池的安全事故。 安全的外部因素主要和电池的正极材料有关，在4.2V时结构不稳定，释放氧气； 同时电解液在4.2V时分解，反应产生大量的热； 电池内压急剧升高，爆炸。 过充安全 外短路、过充、热稳定性主要从电池的材料体系上解决。 正负极材料的选择与处理； 电解液组成及添加剂； 提高电池本身的稳定性和安全性。 外短路预防措施 选择安全性、稳定性较好的正负极材料； 对对比面较大的材料采取二次处理，降低正负极材料的反应活性； 好处是显而易见的。 正负极材料的选择及二次处理提高电池的稳定性：提高电池的循环和储存性能；提高电池的过充安全性；提高电池的高低温性能。电解液添加剂锂离子电池是高能量、长寿命的移动能源。但存在一定的安全隐患；锂离子电池的评价主要从安全性、稳定性、体积容量三个方面进行；锂离子电池的性能取决于材料、设计和工艺控制；锂离子电池的安全性问题是一个综合性问题，必须从电池材料体系、结构设计和工艺控制等方面进行解决。
预防措施原则：必须兼顾电池的性能。开发正负极、电解液等新型材料，选用热力学稳定性更强的材料；电池设计：不同的形状、负极与正极的容量配比；电池制造工艺：浆料质量、涂层质量等，优化电池技术；安全保护电路：过充保护、过放保护和过流/短路保护。电池安全的解决方案1、建筑物耐火等级满足“二级”及以上要求；2、相邻房间应为无明火、无火花；与其他房间相邻的墙面应为无门、无窗洞的防火墙；3、每块防火隔断面积（建议）控制在5平方米以下；4、安装相应等级的防爆电气设施；（风扇、照明、插座、开关、线路、接插件等）；5、安装自动灭火系统、应急喷水，并保证足够的水量6、乙级防火门； 7、温控器及超温报警装置安装及联动。总结经验，汲取教训！老化房安全管理要求 1、严格控制锂电池存放量。温度应控制在20±5℃范围内，最高不超过30℃，相对湿度不超过75%； 2、锂电池存放区应设立显眼的“严禁烟火”标志，周围严禁堆放易燃、易燃物品； 3、生产车间不得存放超过班次使用量的电池、电芯，应分类、堆放、分区域存放； 4、电池、电芯摆放整齐，不宜堆放过高。电池、电芯货架及存放设施应采用不燃材料，并应采取防静电措施； 5、不得将电池、电芯置于阳光直射的地方； 6、运输时应小心轻放，不得撞击、挤压、抛掷、刺穿、踩踏电池；7、锂电池使用现场应配置事故电池处理桶及灭火设备；8、工作结束后应将车间内的锂电池回收后存放在安全区域。
锂电池使用管理措施 1、电池储存仓库应独立设置，每块防火分区面积不超过250平方米，应采用实体墙分隔，安装乙级防火门，并设置“禁止吸烟”警示标志； 2、电池仓库应设有温湿度控制及检测报警装置、排气通风装置，温度控制在20±5℃范围内，最高不超过30℃，相对湿度不超过75%。仓库应清洁、干燥、通风良好，不得存放其他物品； 3、电池仓库应设有烟雾、温度报警装置，报警信号应传送到有24小时值守人员的地方； 4、电池摆放整齐，不得堆放过高。电池货架及储存设施应采用不燃材料，并应采取防静电措施。 5、每个电池（电芯）的正（负）极必须做绝缘处理，防止短路保护； 6、不要将电池或电芯放置在阳光直射的地方； 7、运输时要小心轻放，不得撞击、挤压、抛掷、刺穿、踩踏电池； 8、电池仓库应设有自动喷水灭火设施； 9、电池不得满载存放，建议以30%的电量存放； 10、废旧电池应放电后单独存放； 11、电池、电芯仓库应悬挂足够数量的球形干粉自动灭火器或喷水灭火器； 12、仓库应配备灭火毯及处理事故电池的专用桶。 锂电池储存安全措施 每一次安全事故的教训都是惨痛的，每一次安全事故都有其必然性和偶然性。
事故没有大事故或小事故，我们身边的一些小事或小疏忽都可能造成巨大的事故和损失，唯有安全才能带来效益。安全第一，预防为主，请牢记安全意识*基础知识工伤鉴定安全意识*基础知识工伤鉴定培训教材锂电池安全培训安全意识*基础知识工伤鉴定锂电池基本概念危险有害因素识别第一章第二章第三章页码目录页锂电池事故案例安全对策与措施第四章安全意识*基础知识工伤鉴定安全意识*基础知识工伤鉴定安全意识*基础知识工伤鉴定安全意识*基础知识工伤鉴定安全意识*基础知识工伤鉴定/锂电池事故案例第一章第一章锂电池事故案例案例一：2010年10月11日，深圳A公司客户退回的锂电池仓储区起火，工人用灭火器灭火后，火势再次蔓延，过火面积约50平方米； 案例二：2012年2月19日，深圳B公司三楼洁净室发生火灾，火场中一批手机锂电池被烧毁，两名工人因吸入浓烟感到身体不适，被送往医院治疗；案例三：2012年8月22日，C新能源公司因电气线路起火发生火灾，烧毁三楼车间多台设备；案例四：2012年10月10日，D新能源科技有限公司二楼仓库发生火灾，火灾于15时30分左右被扑灭，无人员伤亡，仓库内存放的锂电池被烧毁，损失400万元；案例五：2012年11月28日，A公司老化室发生火灾，烧毁数间集装箱式老化室，老化室中正存放着一批电池。
锂电池事故案例 锂电池基本概念 第二章 第二章 锂离子电池是以Li+嵌段化合物作为正负极的二次电池；正极采用锂化合物、、、及三元复合材料；负极采用锂碳嵌段化合物LiXC6；在充放电过程中，Li+在两极之间来回嵌入、脱嵌，被形象地称为“摇椅电池”；电池充电时，Li+从正极脱嵌，通过电解液嵌入到负极中，负极处于富锂状态；放电时则相反。 锂电池基本概念圆柱型锂离子电池外设锂离子电池软包装及聚合物锂离子电池锂电池的结构及组成正极活性材料导电剂、溶剂、胶粘剂、基材负极活性材料（石墨、MCMB、CMS）胶粘剂、溶剂、基材隔膜电解液壳体五金件钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带锂电池的结构及组成正极基材：铝箔（约0.016mm厚）正极材料：+碳黑+PVDF正极集流体：铝胶带（约0.1mm厚）高温胶带（约0.05mm厚）电池放电时从外电路获得电子的电极，此时电极发生还原反应，通常为电位较高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂电极等。
锂电池结构-正极负极基质：铜箔（厚约0.010mm）负极材料：石墨+CMC+SBR负极集流体：镍带（厚约0.07mm）电池放电时向外电路输送电子的电极，电极发生氧化反应。通常是电位较低的电极，锂离子电池中多为石墨电极。锂电池结构-负极对电解质盐有很好的溶解作用，即有较高的介电常数；应有良好的流动性，即粘度小；对电池的其他成分，特别是充电状态下的正负极表面要呈惰性；在很宽的温度范围内保持液态，熔点低，沸点高； 要安全，即要有较高的闪点，并且无毒。锂电池电解液的特性要求电解液溶剂锂盐添加剂EC、PC、EMC、DEC等LiPF6、LiBF4等防过充添加剂阻燃剂抑制气体产生提高SEI膜性能控制水和酸含量锂电池电解液组成示意图隔膜--置于两极之间，作为隔离电极的装置，避免两极上的活性物质直接接触而造成电池内部短路。但隔膜还是需要让带电离子通过，形成通路。 隔膜的要求： ①离子通透性高 ②机械强度合适 ③绝缘体本身 ④不与电解液、电极发生反应 材质：单层PE(聚乙烯)或三层复合PP(聚丙烯)+PE+PP 厚度：单层一般为0.016-0.020mm，三层一般为0.020-0.025mm 锂电池结构-隔膜 锂电池化学反应机理 正极成分 来料检验 负极成分 正极涂层 负极涂层 正极膜制作 负极膜制作 隔膜卷绕成壳 烘烤 短路测试 开槽 灌液 封口 化成封口测试 容量划分 外包装 出厂检验 湿度控制 圆柱锂电池制造工艺流程图 锂电池危险有害因素分析 第三章 第三章 1、最主要的因素就是现在的电池能量密度很大。 在同样的体积下要获得更高的容量，必然会影响到它的安全性，所以我们并不一定要求供应商用最小的体积去获得最大的容量。
2、过充 电池单体过充时，当电压升至4.6V/cell以上时，电池单体本体温度持续升高至热爆炸状态，有破裂、冒烟、起火、爆炸的危险。 3、短路 由于电池容量大，内阻低，外部短路时有大电流通过，电池达到热爆炸状态，有破裂、冒烟、起火的危险。 4、由于电解液主要由有机溶剂组成，因此有燃烧的可能。 锂电池的安全因素 锂电池的电解液（电解质盐LiPF6）溶剂主要由烷基碳酸酯组成，如碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）等，这些物质是易燃液体，沸点很低，遇火易燃烧。六氟磷酸锂（LiPF6）有腐蚀性，不易燃。 加热和与酸反应会产生有害的氟化氢。腐蚀性的氟化氢。氟化氢与金属反应，产生爆炸性气体。产生火花点燃电解液，进而影响与其接触的塑料体和易燃物，引起火灾；电池内部温度急剧上升。电池内部空间很小，可能因压力增大而爆炸；电池内部温度缓慢上升，电池外壳逐渐熔化，导致腐蚀性电解液泄漏。锂电池的危险--电解液的溶剂。带电的负极储存了大量的碳化锂（插层化合物等）等强还原性物质。LiC6的电位接近-3.0V，还原剂与金属锂相似，与水接触即可燃烧。锂电池的危险--储存电能的负极，在一些设计或制造不良的锂电池中，会形成枝晶。 长期循环会导致锂金属析出，形成粉状单质（一般在电极边缘呈灰黑色粉末），与空气接触会燃烧，非常危险。锂电池的危险——枝晶当电池正负极之间的隔膜被意外刺破（如枝晶生长、外力作用）时，正极会燃烧。