王 珍,?；莼?華 雯,吳 珂

( 常州工業(yè)及消費品檢驗有限公司,江蘇 常州 213017 )

近年來,隨著在各行各業(yè)的廣泛使用,人們對鋰電池運輸的需求日益增多。 鋰電池的危險性主要取決于所含的鋰,因為鋰是活潑金屬,易燃,遇水會劇烈反應,放出氫氣。 運輸過程中若操作不當,易導致電池被破壞,進而產生高溫,甚至發(fā)生燃燒和爆炸[1],因此,鋰電池的運輸安全越來越被重視。

聯合國《關于危險貨物運輸的建議書 規(guī)章范本》(簡稱規(guī)章范本)第21 修訂版[2]中規(guī)定,作為危險貨物運輸的鋰電池需要滿足危險貨物的包裝要求,張貼標簽標記,并提供相應的文件資料等,具有一定的合規(guī)成本[3]。 在實際情況下,并非所有鋰電池運輸時的潛在危險都相同,小電池或電池以小包裝的方式進行運輸時,發(fā)生危險的可能性較低。 在風險控制的前提下,國際運輸法規(guī)在制定時,對于風險相對低的產品豁免了部分運輸條件限制。 托運人在合規(guī)的前提下,若采用豁免規(guī)則進行運輸,在保證運輸安全的同時,可降低運輸成本[4]。 朱洪坤等[5]詳細說明了規(guī)章范本(第17 修訂版)中關于鋰電池按照特殊規(guī)定188 運輸的含義,并不是簡單地按照非危險貨物進行運輸,以及按照其他特殊規(guī)定230、310、348 及360 運輸時需滿足的要求。 H.B.Huo 等[6]指出,鋰電池在不同國家運輸時,由于各國法規(guī)與國際法規(guī)之間的差異,導致鋰電池運輸時存在包裝、標簽標記和文件上的區(qū)別,不利于鋰電池的國際運輸。

目前的研究,大多數僅分析了鋰電池在單一運輸方式下的要求。 鋰電池在運輸時的基本要求來源于規(guī)章范本,采用不同的運輸方式,合規(guī)運輸要求存在一定的差異性。 本文作者基于規(guī)章范本的要求,對比研究國際海事組織(IMO)《國際海運危險貨物規(guī)則》(IMDG Code)(39-18 版)[7]、交通運輸部標準JT/T617--2018《危險貨物道路運輸規(guī)則》[8]及國際航空協會(IATA)《危險品規(guī)則》(DGR)(61 版)[9]中關于鋰電池運輸要求的豁免條例,總結了要求的異同點。

1 鋰電池的運輸分類

常規(guī)鋰電池主要有3 種類型:鋰離子電池、鋰金屬電池以及同時含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池。 鋰電池運輸時的包裝有3 種方式:單獨運輸、與設備包裝在一起運輸以及安裝在設備中運輸。 在規(guī)章范本危險貨物一覽表中,電池根據種類以及運輸時所采取的包裝方式不同,歸類至不同的聯合國(UN)編號,具體分類見表1。

表1 鋰電池運輸的分類Table 1 Classification of lithium batteries transportation

鋰電池運輸條件的豁免主要分為兩大類:第一類是豁免使用危險貨物包裝(UN 包裝);第二類是豁免對聯合國《關于危險貨物運輸的建議書 試驗和標準手冊》[11](第7 修訂版)中第38.3 章節(jié)關于鋰電池的測試認證試驗,即UN38.3試驗。 為控制運輸風險,確保安全,運輸條件的豁免均有一定的限制。

2 鋰電池運輸條件的豁免

2.1 豁免使用UN 包裝的運輸要求

鋰電池作為危險貨物,常規(guī)運輸時需要使用UN 包裝,且須滿足Ⅱ類性能要求,但對于“小”電池[即能量小于100 Wh(或20 Wh)的鋰離子電池(電芯)和鋰質量小于2.0 g(或1.0 g)的鋰金屬電池(電芯)],在規(guī)章范本(第21 修訂版)中,滿足特殊規(guī)定188 的要求,即可豁免UN 包裝。 同時含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池,豁免UN 包裝時除符合特殊規(guī)定188 的要求外,還需滿足特殊規(guī)定387 的要求。

在海運IMDG Code(39-18 版)中,豁免UN 包裝的要求與規(guī)章范本一致,而中國道路運輸JT/T 617--2018 中并沒有關于同時含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池的相關特殊規(guī)定。 空運時,對單獨運輸的鋰電池豁免UN 包裝的具體要求,見DGR(61 版)包裝規(guī)范PI965、PI968 的Section ⅠB和Section Ⅱ;對于與設備包裝在一起的鋰電池需滿足的要求,見PI966、PI969 中Section Ⅱ;安裝在設備中的鋰電池則需滿足PI967、PI970 中的Section Ⅱ的要求。 不同包裝以及運輸方式下,豁免UN 包裝的具體要求不盡相同。

鋰電池在運輸前均需滿足一定的質量和制造要求,海運要求詳見IMDG Code(39-18 版)第2.9.4 章節(jié),中國道路運輸要求詳見JT/T 617.2--2018 第5.9.5.1 章節(jié),空運要求詳見DGR(61 版)第3.9.2.6.1 章節(jié)。 上述具體要求均基于規(guī)章范本(第21 修訂版)第2.9.4 章節(jié)的內容制定。 此外,在空運時,DGR(61 版)包裝說明P965 中規(guī)定,鋰離子電池的荷電量(SOC)不得超過30%[10];當SOC＞30%時,運輸前需獲得當局批準,而海運與中國道路運輸沒有相應的規(guī)定。

2.1.1 鋰電池單獨運輸

單獨運輸的鋰電池豁免UN 包裝時,各運輸方式下主要的限制條件基本相同,空運時個別條件有差異。 表2 對比了不同運輸方式下,鋰電池按照特殊規(guī)定SP188 進行單獨運輸時,豁免UN 包裝時要求的異同點。

表2 鋰電池單獨包裝的豁免條件Table 2 Exemption transportation of lithium batteries individually packaged

2.1.1.1 電池的容量或鋰含量需滿足的要求

3 種運輸方式均與規(guī)章范本的要求保持一致,即鋰金屬電池的鋰質量,限制為電芯中不大于1.0 g、電池中不大于2.0 g。 鋰離子電池能量限制為電芯不大于20 Wh、電池不大于100 Wh。 需要注意的是:對于同時含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池,要求合計鋰質量不大于1.5 g,電芯合計能量不大于10 Wh。 JT/T 617--2018 轉化自《危險貨物國際道路運輸歐洲公約》(ADR)2015 版[12],而同時含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池更新于規(guī)章范本第20 修訂版、ADR-2019 版,因此,JT/T617--2018 并未收錄此類電池的豁免要求。

2.1.1.2 包裝需滿足的要求

可不采用UN 包裝,但是包裝應完整,有防止電池短路、意外啟動的裝置,且外包裝需要通過1.2 m 跌落測試要求,空運時,包裝外側需標明電池凈重和數量。 對于貨物的混裝要求,空運時,DGR(61 版)PI965、PI968 包裝規(guī)范 Section Ⅱ的要求最為嚴格,電池不可與其他危險品放入同一包裝中,Section ⅠB 次之,電池不可與第1 類(爆炸品除1.4S)、第2.1 項、第3 類、第4.1 項或第5.1 項放入同一包裝中;而在海運IMDG Code(39-18 版)與中國道路運輸JT/T 617--2018 中,沒有具體規(guī)定同一包裝中其他貨物的危險性,但必須滿足電池不發(fā)生反應的要求。 對于總質量在12 kg 以上的“大”電池,或安裝在設備中的電池,若外包裝或設備足夠堅固,對電池能夠起到一定的保護作用,在海運以及中國道路運輸中,包裝無需符合4.1.1.3 的要求;而空運需經過始發(fā)國的批準,質量超過12 kg 單獨運輸的鋰電池的包裝,可不受IATA-DGR 第6 章內容的要求。

2.1.1.3 包裝質量需滿足的要求

海運IMDG Code(39-18 版)以及中國道路運輸JT/T 617--2018 中規(guī)定,單個包裝毛重不超過30 kg;空運則是限制了鋰金屬與鋰離子電池包裝的凈重,且要求不同,按照DGR(61 版)PI965、PI968 包裝規(guī)范Section ⅠB 運輸的鋰離子電池,要求包裝凈重不超過10 kg,而鋰金屬電池要求包裝凈重不超過2.5 kg,按照Section Ⅱ包裝時,鋰電池容量或鋰含量不同時,凈重及數量要求不同,具體見表2。

2.1.1.4 采用集合包裝時需滿足的要求

空運時,按照DGR(61 版)PI965、PI968 包裝規(guī)范SectionⅠB 以及Section Ⅱ要求包裝的鋰電池,不可與第1 類(爆炸品除1.4S)、第2.1 項、第3 類、第4.1 項或第5.1 項放入同一個集合包裝中,以防發(fā)生危險;海運IMDG Code(39-18 版)與中國道路運輸JT/T 617--2018 中,對含有鋰電池的集合包裝沒有明確隔離規(guī)定,但在運輸時需要考慮鋰金屬在遇熱時可能燃燒爆炸的危險性,不能與可能發(fā)生反應的物質包裝在一起。

2.1.1.5 包裝標簽標記需滿足的要求

海運時只需顯示鋰電池的標記;在空運時,依據DGR(61版)PI965、PI968 中不同包裝要求運輸的包裝,標簽標記有所不同:按照Section ⅠB 要求的包裝,需要顯示的標簽標記有鋰電池標記、鋰電池9(A)運輸標簽及僅限貨機運輸的標記;按照Section Ⅱ要求運輸的鋰電池,只需要鋰電池標記、僅限貨機運輸的標記;中國道路運輸JT/T 617--2018 由于版本沒有更新,沒有引入鋰電池標記、鋰電池9(A)等運輸標簽,但是要根據特殊規(guī)定SP188 的要求,在包裝外側做出相應的文字標記:①根據情況,標明包裝內裝有“鋰金屬”或“鋰離子”電池或電池組;②標明包裝應小心輕放,如果包裝損壞,有著火的危險;③標明如果包裝受到損壞應遵守的特別程序,包括檢查和必要時進行重新包裝;④了解該包裝其他情況的聯系方式。

2.1.2 鋰電池與設備包裝在一起或安裝在設備中運輸

對于“設備”一詞,在規(guī)章范本中有相應的解釋,即“由鋰電池或電池組作為工作電源的裝置”。 針對不同包裝方式下與設備在一起運輸的鋰電池,海運、中國道路運輸與空運的豁免的要求也有所不同。 整體來說,考慮到設備也可以作為一個鋰電池的“保護外殼”,因此鋰電池與設備包裝在一起運輸時,豁免UN 包裝的要求比鋰電池安裝在設備中運輸更為嚴格。 空運時,鋰電池與設備包裝在一起或安裝在設備中運輸時,豁免UN 包裝可分別采用DGR(61 版)包裝說明P966、P969 或P967 和P970 Section Ⅱ的要求進行操作。 需要注意的是,當包裝中同時含有安裝在設備中的鋰電池和單獨包裝的備用鋰電池時,需要按照鋰電池與設備包裝在一起時運輸的標準,進行分類與包裝。

海運、中國道路運輸及空運時,與設備包裝在一起或安裝在設備中的鋰電池豁免UN 包裝時,運輸要求的異同點見表3。

表3 與設備包裝在一起或安裝在設備中的鋰電池豁免條件Table 3 Exemption transportation of lithium batteries packed_________with equipment or installed in equipment

2.1.2.1 電池的容量或鋰含量需滿足的要求

與鋰電池單獨運輸時的要求相同。

2.1.2.2 包裝需滿足的要求

與設備包裝在一起的鋰電池使用非UN 包裝進行運輸時,要求設備必須固定在包裝中,不可移動,須有防止電池意外啟動的裝置,且包裝必須通過1.2 m 的跌落試驗,滿足電池不損壞、內容物不泄漏等要求。 安裝在設備中進行運輸的鋰電池,由于設備本身可對鋰電池起一定的保護作用,無需通過1.2 m 的跌落試驗。

2.1.2.3 包裝內電池凈重及數量需滿足的要求

空運時,鋰電池無論是與設備包裝在一起,還是安裝在設備中,DGR(61 版)中包裝說明PI966、PI969 或PI967、PI970 Section Ⅱ規(guī)定,客機和貨機運輸均限制每個包裝中電池的凈重不超過5 kg;對于與設備包裝在一起的,在運輸時有數量限制,即不超過驅動設備所需數量及兩套備用電池。海運以及中國道路運輸,對包裝內的鋰電池沒有數量限制。

2.1.2.4 采用集合包裝需滿足的要求

考慮到成本、防靜電等問題,紙箱是目前鋰電池在運輸時最常見的容器。 考慮到包裝的易燃性,集合包裝中的物質不應與鋰電池發(fā)生反應,造成燃燒或者放出大量熱,釋放易燃、窒息性或毒性氣體,以及產生腐蝕性或不穩(wěn)定物質[13]。

2.1.2.5 豁免運輸時鋰電池相關標簽標記需滿足的要求

海運與空運時,均只需要張貼鋰電池標記即可。 在海運中,按照IMDG Code(39-18 版)的規(guī)定,若包裝內只有安裝在設備上的扣式電池或者包裝中安裝在設備中的電芯少于4個,電池少于2 只且每批貨物的包裝不超過2 個時,可不用張貼相應的標記。 中國道路運輸JT/T 617--2018 由于版本問題未引入鋰電池標記,需在包裝外側做相應的文字標記。

2.2 豁免UN38.3 試驗的運輸要求

鋰電池的UN38.3 試驗,主要是模擬鋰電池在不同的運輸環(huán)境中需承受的各種極端條件,以保證鋰電池在整個運輸過程中的安全。

規(guī)章范本(第21 修訂版)中要求鋰電池運輸時需要隨附UN38.3 試驗報告,但在某些情況下可不用提供,主要是針對非常規(guī)性的鋰電池,或處于試驗階段的鋰電池。 這些電池可能不滿足UN38.3 試驗條件,主要包括以下幾種:少量生產的電芯或電池、已經損壞的鋰電池以及準備回收的鋰電池。

2.2.1 少量生產的電芯或電池

這類電池一般是處于研發(fā)階段的原型電池或者小批量生產(生產數量不超過100 只)的電芯或電池,且原型電池運輸目的僅是為了進行試驗。 考慮到UN38.3 試驗時電池的消耗量以及上述電池的實際運輸風險,可以不進行UN38.3 試驗。 海運以及中國道路運輸時,按照特殊規(guī)定310 的要求進行操作,海運IMDG Code(39-18 版)中需要滿足包裝規(guī)范P910 中Ⅱ類包裝性能水平的規(guī)定;而中國道路運輸JT/T 617--2018 中規(guī)定,每只鋰電池需使用獨立的內包裝,且外包裝需滿足Ⅰ類包裝性能水平的要求;空運時,這類電池需要參考DGR(61 版)特殊規(guī)定A88,滿足始發(fā)國的批準要求,包裝容器須達到Ⅰ類包裝性能的要求,且僅限貨機運輸。

2.2.2 已經損壞的鋰電池

確認已經損壞的鋰電池,本身是無法滿足UN38.3 測試要求的。 海運IMDG Code(39-18 版)與中國道路運輸JT/T 617--2018 中的要求見特殊規(guī)定376。 此類電池進行運輸時,需要由技術專家對電池的安全性能進行評估,確定不會造成嚴重危害時,才可按照包裝導則P904 中的要求進行運輸。 海運中,增加了對于在正常運輸時可能會造成嚴重危害的鋰電池的包裝要求,如迅速解體、起火、高溫和排放毒氣、腐蝕性氣體或易燃氣體。 這類電池需由主管部門批準后才可運輸,所使用的包裝須滿足包裝導則P911 的規(guī)定:即Ⅰ類包裝性能要求,且包裝需標明損壞/殘次的鋰電池。 中國道路運輸中禁止運輸可能造成嚴重危害的電池;空運禁止運輸已經損壞的鋰電池。

2.2.3 回收的鋰電池

海運與中國道路運輸時,對于準備處理以及回收的鋰電池可按照IMDG Code(39-18 版)與JT/T 617--2018 中的特殊規(guī)定377 進行運輸。 這類鋰電池在運輸時同樣無需提供UN38.3 試驗報告。 鋰電池在單獨運輸時,需要滿足包裝規(guī)范P909 中Ⅱ類包裝的要求,而安裝在設備中的可回收鋰電池,若設備足夠堅固,可無需外包裝;在空運DGR(61 版)中,特殊規(guī)定A183 明確指出,除非有始發(fā)國和經營人所屬國的批準,否則不允許運輸該類鋰電池。

3 結論

本文作者基于不同法規(guī)要求,對在豁免條件下運輸的鋰電池的主要限制條件進行歸納和差異性分析。 鋰電池運輸要求的豁免需建立在安全運輸的前提下,規(guī)章范本(第21 修訂版)作為危險貨物運輸的最基本法規(guī),明確了基本要求。以不同的方式運輸,考慮到運輸環(huán)境的差異性,各自適用的法規(guī)中均有更詳細的規(guī)定。 海運與中國道路運輸基本采納了規(guī)章范本(第21 修訂版)中關于鋰電池的豁免要求;而空運時,綜合考慮運輸風險和事故的應急響應等,要求得更加詳細、嚴格,以保證飛機及人員在整個飛行過程中的安全。對比可知,不同的運輸方式對采用豁免條件運輸的鋰電池存在不同的包裝規(guī)范要求,其中空運的要求最嚴格,鋰電池在多方式聯運條件下進行豁免條件運輸時,需滿足最嚴格運輸方式的要求。

應用的廣泛性使得鋰電池的運輸需求日益增多,而該類產品運輸的安全性則需要生產企業(yè)的質量控制、承運人的合規(guī)操作以及檢驗人員的嚴格監(jiān)管相結合,在確保運輸安全的同時,促進鋰電池行業(yè)的進一步發(fā)展。