鋰電池安全知識培訓(xùn)-課件

1、安全意識 1 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定培訓(xùn) 教材鋰電池安全培訓(xùn)安全意識 2 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定鋰電池的基本概念危險與有害因素辨識第一章第二章第三章Contents Page目錄頁鋰電池事故案例安全對策及措施第四章安全意識 3 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定鋰電池事故案例第一章第一章安全意識 4 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定鋰電池事故案例安全意識 5 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定案例1：2010年10月11日，深圳A公司客戶退回的鋰電池在存放處發(fā)生自燃起火，工人用滅火器 撲救后再次發(fā)生起火，過火面積50平方米左右；案例2：2012年2月19日深圳B公司三樓清洗房發(fā)生發(fā)生火災(zāi),火災(zāi)中一批手機(jī)鋰電池被燒毀，兩 名工人因吸入濃煙感到不適送醫(yī)院治療；

2、案例3：2012年8月22日，C新能源公司，電器線路著火引發(fā)火災(zāi)事故，將三樓車間多臺設(shè)備燒；案例4：2012年10月10日 D新能源科技有限公司的二樓倉庫發(fā)生火災(zāi)事故，15時30分左右撲滅， 無人員傷亡，將存放在庫房中的鋰電池?zé)?，損失400萬元；案例5：2012年11月28日A公司老化房起火，燒毀多個貨柜式老化房，待電池一批。鋰電池事故案例安全意識 6 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定鋰電池的基本概念第二章第二章安全意識 7 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 鋰離子電池是指Li+ 嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池； 正極采用鋰化合物L(fēng)iXCoO2、LiXNiO2 、LiXMnO2 、LiFePO4和三元復(fù)合材料； 負(fù)極采用鋰-

3、碳層間化合物L(fēng)iXC6； 在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象的稱為“搖椅電池”； 充電池時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)； 放電時則相反。鋰電池的基本概念安全意識 8 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 鋰電池的結(jié)構(gòu)和組成安全意識 9 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 正極正極 活性物質(zhì)活性物質(zhì) 導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體 負(fù)極負(fù)極 活性物質(zhì)活性物質(zhì)（石墨、（石墨、MCMBMCMB、CMS)CMS) 粘合劑、溶劑、基體粘合劑、溶劑、基體 隔膜隔膜 電解液電解液 外殼五金件外殼五金件 鋼殼、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片、絕緣膠帶鋼殼、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣

4、片、絕緣膠帶鋰電池的結(jié)構(gòu)和組成安全意識 10 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定正極基體：鋁箔（約0.016mm厚)正極物質(zhì)：LiFePO4+碳黑+PVDF正極集流體：鋁帶（約0.1mm厚）高溫膠帶（約0.05mm厚）電池放電時從外電路獲得電子的電極電池放電時從外電路獲得電子的電極, ,此時電極發(fā)生還原反應(yīng)。通常是電位高此時電極發(fā)生還原反應(yīng)。通常是電位高的電極。鋰離子電池中的鈷酸鋰、錳酸鋰電極等。的電極。鋰離子電池中的鈷酸鋰、錳酸鋰電極等。鋰電池的結(jié)構(gòu)正極安全意識 11 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定負(fù)極基體：銅箔（約0.010mm厚)負(fù)極物質(zhì)：石墨+CMC+SBR負(fù)極集流體：鎳帶（約0.07mm厚）電池放電時向外電路輸送電

5、子的電極，此時電極發(fā)生氧化反應(yīng)。通常電池放電時向外電路輸送電子的電極，此時電極發(fā)生氧化反應(yīng)。通常是電位低的電極，鋰離子電池中石墨電極。是電位低的電極，鋰離子電池中石墨電極。鋰電池的結(jié)構(gòu)負(fù)極安全意識 12 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 能較好的溶解電解質(zhì)鹽，即有較高的介電常數(shù)； 應(yīng)有較好的流動性，即低黏度； 對電池的其他組件應(yīng)該是惰性的，尤其是充電狀態(tài)下的 正、負(fù)極表面； 在很寬的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)，熔點(diǎn)要低，沸點(diǎn)要高； 安全性要好，即閃點(diǎn)要高，無毒。鋰電池電解液的特性要求安全意識 13 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定電解液溶 劑鋰 鹽添加劑EC、PC、EMC、DEC等LiPF6、LiClO4、LiBF4等防過充添加劑阻

6、燃劑抑制氣體生成改善SEI膜性能控制水和酸含量鋰電池電解液組成示意圖安全意識 14 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定隔膜是放置于兩極之間，作為隔離電極的裝置，藉以避免兩極上的活性物質(zhì) 直接接觸而造成電池內(nèi)部的短路。但隔膜仍需能讓帶電離子通過， 以形成通路。 隔膜要求：離子透過度大 機(jī)械性強(qiáng)度適當(dāng) 本身為絕緣體 不與電解液及電極發(fā)生反應(yīng) l材質(zhì)：單層PE（聚乙烯） 或者三層復(fù)合PP（聚丙烯）+PE+PPl厚度：單層一般為0.0160.020mm 三層一般為0.0200.025mm鋰電池的結(jié)構(gòu)隔膜安全意識 15 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定鋰電池的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制安全意識 16 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定正極配料來料檢驗(yàn)負(fù)極配料正極涂布負(fù)

7、極涂布正極制片負(fù)極制片隔 膜卷 繞入 殼烘 烤短路檢驗(yàn)滾 槽注 液封 口化 成密封性檢驗(yàn)分 容外包裝出 廠出廠檢驗(yàn)濕度控制圓柱形鋰電池的制造工藝流程圖安全意識 17 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定鋰電池的危險與有害因素分析第三章第三章安全意識 18 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定1、最主要的因素是目前電池能量密度大電池能量密度大，同樣的體積的情況下要得到更高的容 量必定會對其安全造成影響，所以我們不一定要求供應(yīng)商最小的體積做最大 的容量。2、過充過充-對電芯過充電，當(dāng)電壓上升到4.6Vcell以上或更高時，電芯本體溫度 不斷升高達(dá)到熱爆炸的狀態(tài)，從而發(fā)生破裂，冒煙，起火，爆炸的危險。3、短路短路-因?yàn)殡姵厝萘看髢?nèi)部電阻低

8、，所以外部短絡(luò)時通過大的電流，電池內(nèi) 部達(dá)到熱爆炸的狀態(tài)，從而發(fā)生破裂，冒煙，起火的危險。4、因?yàn)殡娊庖弘娊庖褐饕怯捎袡C(jī)溶劑有機(jī)溶劑組成的,所以有燃燒的可能性。鋰電池的安全因素安全意識 19 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 鋰電池的電解液（電解質(zhì)鹽LiPF6 ）溶劑主要組成是碳酸烷基酯，如碳酸二甲酯（DMC）,碳酸二乙酯（DEC）,碳酸甲乙酯（EMC）等，都是沸點(diǎn)很低的可燃液體，遇火易燃燒 。 六氟磷酸鋰(LiPF6) 有腐蝕作用。不可燃性，加熱和酸類進(jìn)行反應(yīng)會產(chǎn)生有害的氟化氫。腐蝕性的氟化氫。氟化氫和金屬反應(yīng)會產(chǎn)生爆炸性的氣體。 產(chǎn)生火花點(diǎn)燃電解液，進(jìn)而殃及塑料機(jī)身和與之接觸的易燃物，造成火災(zāi)； 引起電

9、池內(nèi)溫度急驟上升，電池內(nèi)空間很狹小，可能因壓力增加而爆炸； 電池內(nèi)溫度上升較慢，電池外殼逐漸溶化，使有腐蝕性的電解液泄漏。鋰電池的危險性電解液的溶劑安全意識 20 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 充好電的負(fù)極儲存了多量的強(qiáng)還原性物質(zhì)碳化鋰（嵌層化合物等），LiC6的電位接近3.0V，還原劑與金屬鋰差不多，遇水即可燃燒。 鋰電池的危險性儲電的負(fù)極安全意識 21 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 在一些設(shè)計(jì)或制作不好的鋰電池中，長期循環(huán)會形成枝晶，鋰金屬沉積出來，形成粉末狀單質(zhì)（通常是電極邊緣的灰黑色粉末），遇到空氣即可燃燒，非常危險。 鋰電池的危險性支晶安全意識 22 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 當(dāng)電池的正負(fù)極之間隔膜被意外刺破（如枝

10、晶生長，外力作用）導(dǎo)致正負(fù)極直接連通時，即為內(nèi)部短路，大量能量在電池內(nèi)部釋放，很容易燃燒或爆炸。 要求其厚度，廠家，空氣滲透性（隔膜中孔的曲折程度，空氣滲透性穩(wěn)定，有利于提高鋰離子電池的循環(huán)性能 ），孔隙率（適當(dāng)?shù)目紫堵誓鼙ＷC隔膜吸附足夠的電解液，提高離子電導(dǎo)率 ），自閉溫度，熔融溫度，熱性能，力學(xué)性能（隔膜的抗拉強(qiáng)度應(yīng)保證在電池卷繞時不被拉斷 ），電導(dǎo)率鋰電池的危險性內(nèi)部短路安全意識 23 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 在多種情況下，鋰電池的電解液會產(chǎn)生氣體，如電解液在循環(huán)充放電的過程中，不斷與電極互相作用可能產(chǎn)生分解放出； 電解液中帶有水分等雜質(zhì)時，在充電時水分或酸被分解產(chǎn)生氣體； 電解質(zhì)鹽LiPF6

11、在高溫下也可能分解，分解放出氣體等等。這種氣體在電池內(nèi)部會形成壓力，積累太多可能導(dǎo)致電池變形、泄漏甚至爆炸。鋰電池的危險性電解液分解安全意識 24 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 液鋰電池通常用鋼殼或鋁殼封裝鋰離子電池。通常情況下沒有什么問題，外殼也比較堅(jiān)固。但在某些情況下，如充電設(shè)備或保護(hù)電路出現(xiàn)故障產(chǎn)生過充電，電池內(nèi)部隔膜被刺穿導(dǎo)致內(nèi)部短路等，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度迅速上升，壓力也急劇增加，這時可能出現(xiàn)安全閥失靈或來不及動作，就會發(fā)現(xiàn)具破壞力的爆炸。對于鋁塑復(fù)合膜包裝的電池，如果包裝膜被刺破、割破，可能發(fā)生電解液的泄漏。 鋰電池的危險性外殼破壞安全意識 25 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 鋰離子電池中在某些情況下，如外部

12、電路故障或未使用保護(hù)時，則可能因?yàn)楦鞣N原因產(chǎn)生氣體：1）正極被過度放電而釋放O2，同時電極材料轉(zhuǎn)變成不能再充電的形態(tài)，容量會明顯下降。2）電解液分解。這是產(chǎn)生氣體的主要原因?？赡墚a(chǎn)生的氣體有二氧化碳，一氧化碳，甲烷，乙烷，乙烯等。3）其它原因。如溫度高時電解液汽化本身的蒸汽，添加劑產(chǎn)生的副反應(yīng)等。鋰電池的危險性過充電安全意識 26 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 鋰離子電池中最常用的電解質(zhì)鹽為六氟磷酸鋰LiPF6，它的電導(dǎo)率比較好， 在有機(jī)溶劑中的溶解度高，耐氧化性好，是目前最重要的鋰離子電解液電 解質(zhì)鹽。但是它具有毒性，與水會反應(yīng)生成有害的氫氟酸等，對環(huán)境和人 的傷害性很大。鋰電池的危險性電解液的毒性安全

13、意識 27 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定1 注液不通風(fēng)引起中毒,泄漏引起燃爆；2 化成、老化時燃爆；3 使用乙醇和丙酮擦洗容器，引起燃爆；4 鋰電池生產(chǎn)、儲存中的自燃、爆炸十分突出；5 鋰電池生產(chǎn)過程中不精細(xì)操作留下安全隱患； 鋰電池的安全隱患及事故目前無法杜絕。鋰電池的安全隱患及事故目前無法杜絕。鋰電池的危險性其他事故安全意識 28 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定鋰電池的安全對策及措施第四章第四章安全意識 29 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定1、工藝要求-電池材料、結(jié)構(gòu)等；2、老化房的要求；3、倉庫的安全技術(shù)要求；4、管理要求。鋰電池的安全對策及措施安全意識 30 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 電池結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。 工藝 電池制作的過

14、程控制: 極片毛刺, 極粉脫落, 卷繞對位； 不良電池的篩選；內(nèi)短路: 微短路, 結(jié)構(gòu)性內(nèi)短路。鋰電池安全性的內(nèi)部因素結(jié)構(gòu)安全意識 31 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 主要由正負(fù)極片上微粉或凸點(diǎn)刺穿隔膜, 引起電芯內(nèi)部短路造成； 輕微的將造成自放電率高； 嚴(yán)重的將造成電池爆炸。極粉刺穿隔膜造成電池爆炸鋰電池安全性的內(nèi)部因素微短路安全意識 32 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 內(nèi)層負(fù)極片掉粉刺穿隔膜, 造成電芯鼓脹。鋰電池安全性的內(nèi)部因素極粉內(nèi)短路安全意識 33 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 主要由于電芯極耳過長, 與極片或與殼體接觸造成短路； 或極耳壓迫卷芯, 導(dǎo)致正負(fù)極短路； 引起電芯發(fā)燙, 嚴(yán)重時會導(dǎo)致爆炸。鋰電池安全性的內(nèi)部

15、因素電芯內(nèi)部短路安全意識 34 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化； 在關(guān)鍵工序使用自動化設(shè)備和改善工夾具； 通過嚴(yán)格存儲條件篩除微短路和內(nèi)短路電芯； 同時材料體系的穩(wěn)定性也有助于安全性的改善。內(nèi)部短路防范措施安全意識 35 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 自放電嚴(yán)重的電芯有安全隱患； 半荷電電芯, 正常情況下, 開路電壓大約1個月壓降為15-20mV, 2 個月的壓降為25-35mV,半年壓降為50-60mV； 通過嚴(yán)格存儲條件, 可把有微短路和內(nèi)短路隱患的電芯篩除。微短路和內(nèi)短路電芯的篩除安全意識 36 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 過充電(電壓)； 外短路； 過溫: 150度 30 分鐘； 以上幾種情況均有可能導(dǎo)

16、致電池發(fā)生安全性事故。安全性的外部因素安全意識 37 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 主要與電芯正極材料有關(guān). LiCoO2 在4.2V 時, 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定并放出氧氣； 同時電解液在4.2V 時分解, 與LiCoO2反應(yīng)產(chǎn)生大量熱； 導(dǎo)致電芯內(nèi)壓急劇升高發(fā)生爆炸。過充安全性安全意識 38 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 外短路, 過充，和熱穩(wěn)定性主要從電池的材料體系來解決 正負(fù)極材料的的選擇和處理； 電解液組成及添加劑；提高電池本身穩(wěn)定性和安全性。 外短路防范措施安全意識 39 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 選擇安全性和穩(wěn)定性較好的正負(fù)極材料； 對比表面較大的材料采取二次處理的方式, 以降低正負(fù)極材料的反應(yīng)活性； 其好處是明顯的。正負(fù)

17、極材料的選擇和二次處理安全意識 40 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 改善電池的穩(wěn)定性: 提高電池的循環(huán)性和存儲性； 改善電池的過充安全性； 提高電芯的高，低溫性能。電解液的添加劑安全意識 41 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定 鋰離子電池是高能量, 長壽命的移動能源. 但有一定安全隱患； 評價鋰離子電池優(yōu)主要從三個方面:安全性, 穩(wěn)定性, 和體積容量； 鋰離子電池性能取決與材料, 設(shè)計(jì)和工藝控制； 鋰離子電池的安全性問題是一個綜合性問題,要從電池材料體系，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝控制等方面著手解決。防范措施安全意識 42 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定原則：必須兼顧電池的性能原則：必須兼顧電池的性能 正負(fù)極和電解液等新材料開發(fā) ，選用熱力學(xué)更穩(wěn)

18、定的材料； 電池設(shè)計(jì)：不同形狀、負(fù)極與正極容量比； 電池制造過程：漿料質(zhì)量、涂布質(zhì)量等，優(yōu)化電池工藝； 安全保護(hù)電路 ：過充電保護(hù)、過放電保護(hù)和過電流/短路保護(hù)。 電池安全性的解決措施安全意識 43 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定1、建筑耐火等級符合“二級”及以上要求；2、相鄰房間應(yīng)是非明火、散發(fā)火花地點(diǎn)；與其他房間相鄰的墻應(yīng)為無門、窗洞口的防火墻；3、每處防火分區(qū)的面積（建議）控制在5平方米以下；4、安裝相應(yīng)等級的防爆型電器設(shè)施；（風(fēng)機(jī)、照明、插座、開關(guān)、線路、接頭等）；5、安裝有自動滅火系統(tǒng)，應(yīng)急噴淋水，保證水量充足6、乙級防火門；7、溫度控制器及超溫報警裝和聯(lián)動。 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，汲取教訓(xùn)！老化室安全管理要求安全意識 44 基礎(chǔ)知識工傷認(rèn)定1、嚴(yán)格控制鋰電池存放量，溫度應(yīng)控制在205范圍內(nèi)，最高不超過30， 相對濕度不大于75%； 2、鋰電池存放處設(shè)置醒目的“禁止煙火”標(biāo)志，周圍嚴(yán)禁堆放可燃物和易燃 物品；3、生產(chǎn)車間不應(yīng)存放超過當(dāng)班次使用量的電池和電芯，并做好分類、分垛、 分區(qū)存放；4、電池、電芯擺放整齊，不得堆放過高。電池、電芯貨架、存放設(shè)施應(yīng)使用 不燃燒材料制作，并采取防靜電措施；5、不要將電池、電芯放置在太陽光直射的地方；6、搬運(yùn)時輕拿輕放，不要撞擊、擠壓、投擲、針刺、踐踏電池；7、