張旭鳳（北京國信安科技術有限公司，北京 100160）

近些年，隨著國家大力發(fā)展新能源汽車以及電子信息技術、數(shù)碼科技的發(fā)展，鋰電池市場處于供不應求的狀態(tài)，鋰電池生產(chǎn)行業(yè)目前已成為朝陽性產(chǎn)業(yè)，鋰離子電池生產(chǎn)建設項目不斷上馬，但隨著鋰電池生產(chǎn)的發(fā)展，近幾年鋰電池工廠也出現(xiàn)多起火災爆炸事故，其生產(chǎn)過程中的安全問題越來越得到大家的關注?，F(xiàn)有的研究多關注于鋰離子電池本身的火災爆炸危險性，如短路、過充、機械損傷等。對鋰電池企業(yè)日常生產(chǎn)管理過程中的其他安全風險關注的較少。本文就鋰電池生產(chǎn)過程中容易被忽視物料火災爆炸危險進行分析，并提出相應的對策措施建議，供鋰電池企業(yè)日常安全管理和新建項目設計參考。

1 鋰離子電池生產(chǎn)主要工序及原料

鋰離子電池的生產(chǎn)工序主要包括：正負極混料制漿、涂布、輥壓、干燥、裁切、卷繞或疊片、封裝、注液、化成、檢測、出貨等。

生產(chǎn)主要原料一般有：正極粉料（鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鋰鎳鈷錳等）、負極粉料（石墨、硅碳復合材料、鈦酸鋰等）、導電劑（碳粉）、電解液、粘結劑、溶劑（N-甲基吡咯烷酮、水）以及作為正負極集流體的銅箔、鋁箔等。

2 鋰離子電池生產(chǎn)過程中值得注意的危險有害因素分析

2.1 電解液使用、存儲不當引發(fā)的火災、爆炸危險

鋰離子電池生產(chǎn)過程中使用的電解液是有機溶劑和電解質(zhì)鹽化合物的混合物，常見的電解質(zhì)鹽化合物為六氟磷酸鋰（LiPF6），有機溶劑為：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等[1]。因含有六氟磷酸鋰，企業(yè)日常安全管理過程中更多關注的是電解液的毒性，現(xiàn)場張貼相應的職業(yè)危害警示。但因電解液含易燃的有機溶劑，如碳酸甲乙酯閃點23℃，碳酸二乙酯的閃點25℃，因此其本身的火災、爆炸危險性不容忽視，根據(jù)相關電解液的化學品安全技術說明書（MSDS）信息，電解液根據(jù)其具體的組分不同，火災危險性類別不同，鋰電池生產(chǎn)廠家目前越來越多的使用的電解液是閃點較低的甲、乙類（火災危險性類別）電解液，生產(chǎn)過程中，注液工序如果輸送軟管、軟管與設備接頭處破損、滲漏，工作人員更換電解液桶時操作不當、電解液桶搬運、儲存過程中，電解液包裝桶本身存在缺陷導致泄漏、裝卸過程中操作不當導致電解液桶掉落、泄漏等，現(xiàn)場如果未設置有效的可燃氣體泄漏檢測報警裝置、通風不良、電氣設備不防爆或防爆等級不符合要求等，電解液泄漏蒸發(fā)積聚，遇明火、高溫等可能引發(fā)火災，甚至爆炸事故。在以往安全檢查中發(fā)現(xiàn)很多企業(yè)存在甲乙類電解液存儲場所不符合規(guī)范要求的問題。

另外，依據(jù)《危險化學品目錄》（2015 版）和《危險化學品目錄（2015 版）實施指南（試行）的通知》（安監(jiān)總廳管三[2015]80號），閉杯閃點≤60℃的電解液屬于危險化學品，危險化學品序號為：2828（含易燃溶劑的合成樹脂、油漆、輔助材料、涂料制品[閉杯閃點≤60℃]）。這一點也是企業(yè)日常安全管理及鋰電池新建項目設計過程中值得注意的。

2.2 N-甲基吡咯烷酮火災、爆炸危險

N-甲基吡咯烷酮（NMP）是鋰離子電池生產(chǎn)正極所用的溶劑，與活性材料、導電劑、粘結劑等攪拌混合，涂布烘干后制作正極極片[2]。N-甲基吡咯烷酮為無色或淡黃色透明液體，閃點（閉杯）95℃，引燃溫度270℃，飽和蒸氣壓0.039kPa（20℃），可燃液體，火災危險性類別為丙類，不屬于易燃危險品，爆炸極限1.3%-9.5%（V∕V）。正常存放情況下其性質(zhì)穩(wěn)定，受熱容器可能爆炸、爆燃，泄漏后遇高溫、明火揮發(fā)可與空氣形成爆炸性混合物從而引發(fā)火災爆炸。正極片涂布烘干工序，溫度較高，若操作不當或設備、工藝缺陷導致烘箱內(nèi)NMP 積聚，可能會引發(fā)火災爆炸事故。

2.3 金屬鋰的火災、爆炸危險

鋰離子電池生產(chǎn)過程中，部分企業(yè)用到金屬鋰（鋰帶），作為補鋰工藝原料用于提高電池的能力密度。金屬鋰屬于遇濕易燃物品，使用、存放過程中如果未采取有效的防水、防濕措施，鋰帶遇水會引起火災、爆炸。

2.4 生產(chǎn)過程中部分易燃輔料使用、存儲不當引發(fā)的火災、爆炸危險

鋰電池生產(chǎn)過程中一般使用乙醇、清洗劑等用于設備清洗、擦拭，噴碼用到油墨。酒精的閃點12℃，爆炸極限為3.3-19.0%（V∕V），為易燃甲類液體，清洗劑閃點＜-17.8℃，屬于極易燃的氣溶膠，油墨主要成分為丁酮，為高度易燃物質(zhì)，上述物料如果使用、存放不當泄漏揮發(fā)，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。以往檢查中發(fā)現(xiàn)，企業(yè)對于上述輔助的物料的存放大多存在安全隱患，如：現(xiàn)場隨意放置或防爆柜放置不規(guī)范、未設置單獨的排風裝置、柜體未靜電接地等。

3 企業(yè)日常安全管理及新建項目設計階段需注意的防范措施建議

（1）有些生產(chǎn)多年的鋰離子電池工廠因最初使用的電解液為丙類火災危險物質(zhì)，因此設計時，電解液儲存場所并未按照甲乙類儲存場所要求設計，隨著生產(chǎn)的鋰離子電池產(chǎn)品種類和型號的變化，后期使用到甲乙類電解液，需注意采取相應的防火防爆措施，當儲存場所非獨立建筑時，需嚴控儲存量。

（2）鋰離子電池新建項目，在平面布置及建構筑物方面需注意電解液庫房的布局、占地面積、防火分區(qū)、與周邊建構筑物防火間距等關鍵問題，如使用電解液的火災危險性類別屬于甲類，需嚴格按照《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014，2018 年版）中甲類庫房的設計要求進行設計。

（3）甲類電解液庫房需主要與廠外道路、重要公共建筑、架空電力線等的防火間距應符合《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014，2018年版）的要求。

（4）甲乙類電解液使用、儲存場所嚴格按照規(guī)范要求設置可燃氣體泄漏檢測報警裝置和防爆機械通風設施，并注意可燃氣體檢測報警裝置需合理設定報警值，要定期檢定以確保其有效性。

（5）甲乙類電解液的注液間內(nèi)電解液釋放源處的地面應設液體泄漏報警裝置，并與事故排風、電解液輸送閥門和輸送泵聯(lián)動。注液工序電氣控制系統(tǒng)應具有防止電解液滴落或濺射的防護措施。

（6）廠房內(nèi)設置的N-甲基吡咯烷酮中間儲罐，應設置在單獨的房間內(nèi)，容量不應大于5m3，房間采用耐火極限不低于3h的防火隔墻和1.5h的樓板與其他部位分隔，房間門采用甲級防火門。N-甲基吡咯烷酮的排風系統(tǒng)應按防爆系統(tǒng)設計。

（7）存放金屬鋰的庫房應有防止水浸漬、防水淹的措施，如：庫房隔墻、樓板等進行防水處理；避免工藝水管道、消防水管等從庫房頂部穿越、裝卸棧臺設防雨水遮擋等。庫房采用防爆型照明、通風設施，設置可燃氣體檢測報警裝置，并與事故通風連鎖，報警信號接至24小時人員值班區(qū)域。庫房配備必要的消防器材（砂土和D類滅火器）和應急物資。另外，金屬鋰屬于易制爆化學品，根據(jù)《易制爆危險化學品儲存場所治安防范要求》GA1151-2018，應注意金屬鋰庫房設置實體防范、技術防范等治安防范措施，包括視頻監(jiān)控、入侵報警、出入口控制、電子巡查等系統(tǒng)。

（8）輔助使用的乙醇、清洗劑、油墨等，企業(yè)一般使用防爆柜儲存，但需注意防爆柜的排氣口應通過單獨的排風管通往室外，另外需注意柜體之間保持不小于15cm的間距，防爆柜接地完好。

（9）加強員工教育培訓，廠內(nèi)火災、爆炸危險場所嚴禁違章動火。