锂电池生产的安全风险如何防控
近日，某新能源公司发生一起爆炸事故，导致3人死亡。初步调查事故原因为：固体原料高氯酸锂堵塞配制釜进料切断阀，员工采用工具持续撞击疏通，长时间敲击导致留在进料切断阀里的高氯酸锂分解爆炸。
笔者梳理发现，近两年锂电池生产安全事故时有发生。从近几年发生的事故来看，电解液生产、配制过程中暴露出的主要风险是：含氟电解质氟化氢中毒的风险，含高氯酸盐的电解质分解爆炸的风险，碳酸酯类有机溶剂发生闪爆、着火的风险。
那么，这些风险应该如何防控?
一是防控含氟电解质生产使用环节的中毒风险。六氟磷酸锂生产过程中使用五氟化磷和氟化氢，最大的风险是氟化氢中毒风险;而电解液配制过程中，要防控六氟磷酸锂中毒的危害。
据笔者了解，目前国内部分六氟磷酸锂生产企业本质安全水平并不高，箱式氟化反应器未实现自动化控制，采用手工开盖加料，甚至含氟化氢放空尾气等工艺管线采用塑料材质等，与氟化工艺需要的自动化控制差距较大，更谈不上实现上下游的自动化控制。另外，部分企业对氟化氢中毒风险意识薄弱。
在这种情况下，首先要强化风险意识。尤其是近几年快速发展起来的涉及到氟化氢使用的含氟电解液生产与使用企业，要加强防控氟化氢中毒风险的培训。其次，要强化设备完好性管理，防控设备腐蚀泄漏。从设计阶段设备材料选型开始，要考虑氟化工工艺的特点，在不同工艺条件下物料对材料破坏作用;利用各类微泄漏检测工具(如：红外热成像、工业声成像等)，对泄漏早发现、早处理。
二是防控高氯酸锂分解爆炸风险。高氯酸锂是常用的电解质，属于高氯酸盐，是无色或白色结晶性粉末。高氯酸锂约400℃开始分解，430℃立即分解，产生氯化锂与氧气，是除昂贵且剧毒的高氯酸铍外具有最高氧质量分数和体积分数的高氯酸盐。因为它的高含氧量，与还原剂、有机物、易燃物，如硫、磷或金属粉末等混合，可形成爆炸性混合物，受到外部碰撞、敲打、冲击等极易发生分解爆炸。
因此，高氯酸锂使用操作过程要求密闭操作，避免粉尘释放到空气中，避免与氧化剂、酸类、二氧化碳接触，避免碰撞、敲打等操作。
据相关研究，由于使用高氯酸锂制成的电池低温效果不好，有爆炸的危险，日本和美国已禁止使用。国内相关研究机构与企业应高度重视高氯酸锂的爆炸风险。
三是防控高纯溶剂的闪爆、着火风险。电解液使用的高纯度溶剂主要包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等碳酸酯类，其中，碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯闪点分别为23℃、19℃、25℃，为甲类物质;碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯闪点分别为150℃、123℃。其中碳酸二甲酯、碳酸二乙酯属于易燃液体，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。
首先要防控高纯度有机溶剂配制使用环节的风险。一是向配制釜中加料时，应注意投料和搅拌的速度，防止速度过快而产生静电火花引燃爆炸。将上进料管改为下进料管，以免进料时，剧烈搅动。二是配制釜等在运行过程中，禁止使用易产生火花的机械设备和工具,不准敲击或撞击设备，否则会因产生敲击、撞击火花而发生火灾爆炸事故。三是严控生产过程中车间内可能出现的各种点火源，采用防爆型电气设备。当开启含有物料、半成品的大桶时，严禁采用铁制工具。
其次要防控高纯度有机溶剂生产合成环节的风险。目前，电解液中用途广泛的碳酸酯溶剂生产工艺主要有5种，分别为光气法、甲醇氧化羰化法、酯交换法、尿素醇解法、二氧化碳直接氧化法等。其中，光气法由于光气有剧毒、“三废”污染严重、产品质量较差，已逐步被淘汰，国内主要发展的是非光气法。国内主要的生产工艺中，碳酸乙烯酯生产过程中涉及到环氧乙烷，碳酸丙烯酯生产过程中涉及到环氧丙烷，碳酸二甲酯、碳酸二乙酯可以由碳酸丙烯酯法制备，碳酸甲乙酯可由碳酸二甲酯制备。
溶剂的制备过程工艺复杂，虽然不涉及危险化工工艺，但涉及到危险化学品，且分离、蒸馏操作单元复杂，整个工艺风险较大，缺少相应的标准规范要求，是企业必须关注的。企业要基于风险，基于HAZOP、LOPA分析，配备必要的自动化控制系统和安全仪表系统。
五百多家工厂展开自查，锂电行业安全备受关注，韩国电池厂火灾警示多国
【环球时报驻韩国特派记者 莽九晨 环球时报记者 杨舒宇 任重】韩国近日一起电池厂火灾事故引发国内外对锂电行业安全的热议。韩联社26日报道称，韩国雇佣劳动部地区应急处置本部长、中部雇佣劳动厅厅长闵吉秀当天表示，京畿道华城ARICELL电池工厂因日前发生严重火灾事故已被责令全面停工，3名相关人员因涉嫌违反《产业安全保健法》和《重大灾害处罚法》被立案调查。除此之外，韩国中央应急处置本部要求全国500多家电池工厂根据锂操作安全守则自查表实施自查，并由消防厅牵头会同有关部门对200多家涉电池业务企业实施紧急火灾安全检查。
火灾暴露“电池强国”消防漏洞
韩国《中央日报》26日发表题为“‘白色石油’夺走23条生命，暴露电池强国的安全漏洞”的报道称，据调查，两天前该工厂曾发生过不良电池爆炸事故，但企业并未报案，且继续进行包装作业。甚至该工厂在过去曾多次发生锂电池爆炸事故，且未达到韩国政府的消防安全管理标准。锂电池被称为在智能电网、手机和电动车时代不可或缺的“白色石油”。有人指出，此次火灾暴露了电池制造强国韩国的安全消防漏洞。
当地时间6月26日，韩国光州尖端科学产业园区一家电池生产企业，相关人士进行紧急安全检查。
报道中说，据京畿道政府称，ARICELL公司曾在2019年因储存超标23倍的锂而被罚款。2020年，该公司还因消防设施故障及管理不达标被责令改正。据悉，起火的建筑物内仅备有消火栓及小型和大型灭火器2台。据透露，韩国政府也未针对可能引发特大火灾的“锂”制定管理指南。
韩国中央大学化学工学系教授南仁浩解释称，“锂电池起火的原因可能多种多样，但由于电池的燃烧性本来就很好，暴露在高温、高压、湿度高的情况下，很容易发生火灾”。
敲响锂电安全的警钟
韩国《亚洲日报》称，韩国作为电池生产大国，相关安全规定仍十分落后。锂等可燃金属产生的火灾需要使用干沙或膨胀氮来灭火，但韩国消防法中并未制定专门的类型和标准。因此，专用灭火器或灭火药剂的开发也存在困难。
首尔大学消防工程学教授哈姆称，可以使用液氮等冷却剂来灭火，但购买大量冷却剂并部署足够数量的冷却剂来扑灭大规模火灾的成本非常高。
韩国又松大学消防防灾系教授尹世镇表示，“锂电池爆炸引发的火灾很难扑灭，因此最好的预防措施是将电池分批存储，并定期对工作人员进行安全培训”。但现实情况是，对于员工的安全教育所耗费的时间也被电池生产商们视为一笔投资“成本”，“对临时工每季度进行全面的避难疏散训练或安全教育的可能性并不大”，《韩民族日报》报道称。
真锂研究创始人墨柯27日接受《环球时报》记者采访时也表示，锂电池在出厂前出现这样的事故，还是安全管理松懈的问题，电池厂应该注重生产、储存安全。提高产品质量也很重要，他称，手机电池现在事故率已经降到非常低了，因为手机的电池成本占整机成本的比重相对较低，在电池安全上稍微再增加一些成本，对于手机厂商完全可接受。但是电动汽车的电池成本占比相对较高，至少在30%以上。这种情况下，如果把电池安全考虑得更重一点的话，势必对整车成本带来压力。因此，汽车厂商或者电池厂商陷入两难的境地。
对于更广泛的电动汽车在充电时起火的场景，墨柯称，只要生产充电设施所需要的材料和原料不偷工减料，是可以保证质量安全的。墨柯分析认为，“这本质上是成本与安全之间作取舍。”
正如宁德时代董事长曾毓群在25日夏季达沃斯论坛上谈及韩国电池厂火灾时所言，“如果电池质量不够好，当能量密度不断增长时，储能就像炸弹一样。所以我们必须通过设计制造，来控制不良率低于10亿分之一。”曾毓群认为，这是一个优秀的电池企业必须做的。
困扰全球多国
韩国这起事故引发多国媒体对锂电行业安全的关注。“锂电池给世界带来动力，也带来新的火灾隐患。”美国《华尔街日报》26日称，对于智能手机、电网和电动汽车的制造商来说，锂这种最轻的金属可以提高电池性能，为实现更环保的经济和更耐用设备带来希望。但正是锂的特性改变了能源存储行业，一旦电池着火，就会带来巨大的挑战。
除了韩国最新的锂电池起火事故，自今年年初以来，全球已经发生多起锂电池有关的大火，引发了人们的关注。
据美国《圣迭戈联合论坛报》报道，5月15日，美国加州圣迭戈的世界最大锂离子电池储能设施发生火灾，并持续燃烧了5天，导致周边部分居民被迫撤离。此外，4月份，亚利桑那州凤凰城共报告了93起火灾，从源头确定是锂离子电池。这些火灾涉及电动自行车、电动滑板车、电动工具和电动汽车等设备。今年截至3月15日，澳大利亚新南威尔士州消防和救援部门记录了63起锂离子电池火灾，其中7人受伤。
英国安全协会2月表示，在过去的6个月里，电池引发的火灾和爆炸导致人员伤亡的悲惨故事，经常成为头条新闻，每一个都可以追溯到锂离子电动滑板车和电动自行车的充电。这凸显出这些新型交通方式带来的问题。
美国《安全与健康》杂志报道称，火灾风险评估在大多数工作场所并不罕见，但许多工作场所并没有将锂电池列入火灾风险。虽然其发生火灾的风险很低，但对生命财产的损失往往很高。
墨柯表示，锂电池火灾扑灭难度很高，起火原因主要还是电池内部短路，或电池内部的温度过高。灭火只能将外部明火扑灭，对于电池来讲，内部的隐患可能还存在并在持续发酵。
来源：环球时报
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