根据国家统计局数据显示,我国锂电池年产量由2010年的25.1亿只增加到2020年的188.5亿只,10年时间,锂电池年产量增长了约7.5倍。根据中国化学与物理电源行业协会统计,截至2019年底,我国锂离子电池产业规模1750亿元。从统计数据可以看出近10年锂电池行业的发展速度相当快。

伴随着锂电池行业的发展,我们也看到了一次次锂电池相关的火灾、爆炸事故触痛人们的神经,如何能有效避免或减少锂电池引发的安全事故?

经过一段时间的学习,了解到锂离子电池的的产品规格型号很多,生产工艺各不相同,但一般都包括:制片(制浆、涂布、辊压、分切、烘烤)——装配(卷绕、入壳、烘烤、注液、封口)——化成(清洗、检查、X射线检测、老化、分容等)——包装(检查、喷码、包装、入库)。在不同工艺环节,也面临着不同的安全风险,根据有关资料,结合锂电池行业安全专家的意见,针对锂电池生产工艺过程中的主要风险点提出相应技防措施:

1、制片工艺。正极片的主要材料为锂盐、溶剂NMP(俗称甲基,学名叫N-甲基吡咯烷酮),它们在制成浆体后被涂在铝片上,再经辊压、在烘干箱内烘干。烘干过程主要是将NMP烘干成蒸汽,再冷凝成液体回收。对正极片辊压烘干工序中,如果加热温度与通排风设备开启连锁失效,或通风不畅,可能会导致配料过程中被使用的溶剂NMP挥发气体燃烧而造成火灾事故。针对该工序的风险,我们可以通过部署物联网传感器加平台应用的方法,对NMP挥发气体浓度和烘干箱的温度进行实时监测,当气体浓度聚集超限或设备温度超高,平台可自动判断向有关人员发出预警信息,及时采取应急措施,防患于未然。

2、注液工艺。注液就是将电解液注入电池内部。电解液溶剂主要组成成分为碳酸烷基酯,如碳酸二甲酯(DMC),碳酸二乙酯(DEC),碳酸甲乙酯(EMC)都是沸点很低的液体,具有火灾危险性。注液现场相对密闭,挥发气体易引发火灾、爆炸、中毒与窒息事故。针对该工序的风险,可以针对注液车间、电解液暂存间电解液挥发性物质部署气体浓度监测仪监测空间气体浓度;在注液设备管道增加压力传感器监测设备压力;对注液设备用电线路加装电力监控仪表,监测漏电、负荷等电参数。通过平台设置的相应阀值,当监测数据超过阀值范围,自动发出预警信息,提醒相关人员采取措施。

3、化成工艺。化成就是锂电池刚生产出来以后对其做一次充电处理,借以激活电池,化成完成后的电池才能开始正常的充放电。化成车间主要会发生电池出现泄漏、个别电池燃烧等事故。此外,还可能出现员工吸入气体浓度过多而产生不良症状,以及一些电器类事故。针对该工序的风险点,需要对化成设备的用电进行实时监测,尤其是监测设备本身接头的电弧,发现异常自动告警,人员及时处理;另外需要对车间温度、烟雾、明火进行监测预警,此举在实际应用中,对事故的预防作用可能不够明显,而对于发现初期火情更有作用,可以对事故早发现,早施救,避免损失扩大。

4、老化工艺。老化一般就是指电池装配注液完成到第一次充电化成后的放置,作用是使初次充电后形成的SEI膜性质和组成能够稳定。因老化车间长时间高温放置大量充电电池,电池隔板容易老化而失效,也容易因安全距离不够而引发大面积火灾或爆炸事故,老化工序风险度最高。针对性预防措施,一方面要对老化房的温度、烟雾、明火进行监测;另一方面需要对老化房配电开关(或配电箱)进行温度、漏电、超负荷等常规用电安全监测预警。另外,需要根据老化房的结构特点,采取相应物理防范措施。

对于锂电池生产企业,除上述生产工艺中存在的安全风险,在生产运营过程中还面临着其他诸如消防安全、配电安全、仓储安全、包装物的安全风险等等,都可以通过物联网技术,以云平台加传感器的模式进行监测预警。这种模式就是利用物联网、风控AI、云计算等新技术,监控企业供配电、消防设施、危险源、高危风险区域;7*24H机器代人巡检,事故风险监测,发现异常秒级自动预警。它可以帮助企业设施巡检“降本增效”;风险“早发现、早处理”,预防事故,减少损失。相当于为企业提供了一个事故风险数字化、可视化、自动化、智能化的管理工具。