一、范围
本文件规定了锂电池生产、检验测试、安装集成、储存、运输、储能电站建设等全过程和应急处置的安全要求。
二、规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有修改单)适用于本文件。
GB12268危险货物品名表
GB/T29639生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则
GB15577粉尘防爆安全规程
GB50016建筑设计防火规范
GB50057 建筑物防雷的设计规范
GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范
GB50140建筑灭火器配置设计规范
GB50187工业企业总平面设计规范
GB50222建筑内部装修设计防火规范
GB50370气体灭火系统设计规范
GB50472电子工业洁净厂房设计规范
GB51048电化学储能电站设计规范
GB51377 锂离子电池工厂设计标准
GB55036消防设施通用规范
GB55037建筑防火通用规范
GB/T42288-2022电化学储能电站安全规程
JT/T617-2018危险货物道路运输规则
XF1131-2014仓储场所消防安全管理通则
T/CIAPS0002 锂离子电池企业安全生产规范
SJ/T 11798-2022 锂离子电池和电池组生产安全要求
《工贸企业重大事故隐患判定标准》 中华人民共和国应急管理部令第10号
《锂离子电池行业规范条件(2021修订)》中华人民共和国工业和信息化部公告2021年第37号
三、术语和定义
下列缩略语以及术语和定义适用于本文件。
1、锂电池(lithium ion battery)
含有机溶剂电解液,利用锂离子作为导电离子,在阴极和阳极之间移动,并被设计成可重复充电和放电的电池。
锂离子在正、负极之间反复进行脱出和嵌入的二次电池。
2、锂电池组(Lithium ion battery pack)
由任意数量的锂离子电池组合而成且准备使用的组合体。包括适当的封装材料、连接器,也可能含有电子控制装置。
3、荷电状态(state of charge)
电池剩余放电容量与其完全充电状态的容量的比值,常用百分数表示,也叫剩余电量。
4、中间仓库 transit warehouse
为满足日常连续生产需要,在厂房内存放从仓库或上道工序的厂房(或车间)取得的原材料、半成品、辅助材料的场所。
5、故障电池 Faulty battery
是指单体电池电压大于3伏特,存在胀气、短路、破损、过充电等安全缺陷的电池,不包括持续浸泡在水中的电池。
6、物理隔离 Physical Isolation
是指通过实体墙、防爆柜、铁皮柜、单独集装箱、防火卷帘等方式,将故障电池与非故障电池隔离的措施。
四、具体要求
(一)总体要求
1、树牢安全发展理念,坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针,实行管行业必须管安全、管业务必须管安全、管生产经营必须管安全,强化和落实生产经营单位主体责任。
2、在锂电池产业生产、检验测试、安装集成、储存、运输等全过程以及锂电池储能电站建设等过程中,相关人员应充分了解生产工艺、设备设施各类风险。
(二)厂区厂房设计要求
1. 厂区总平面设计、建设项目工程设计、生产工艺设计应符合GB 50187、GB 51377、GB 50472、T/CIAPS0002的要求,厂房、仓库与其它建筑物的安全距离应符合GB 50016、GB55037的要求。
2. 厂区内应设立微型消防站,微型消防站应满足日常值守、放置消防器材的基本要求。
3. 锂电池生产厂区应建设电池的拆解、浸泡场所。
4. 应严格根据工艺以及物料的火灾危险性确定建筑厂房仓库火灾危险性和建筑耐火等级。
5. 厂房、仓库等建筑内部装修应符合GB50222-2017《建筑内部装修设计防火规范》的要求。
6. 高架仓库、高层仓库其耐火等级不应低于二级。
7. 存放锂离子电解液危险化学品仓库应设置24h视频监控和可燃气体报警,可燃气体报警主机应设置在24小时人员值班处,可燃气体报警控制器应能与事故风机联动。
8. 厂房内故障电池临时储存场所不应超过一昼夜的产生量,故障电池在储存场所应单独存放或采取有效物理隔离措施。
9. 锂电池检验测试室应与其他区域进行物理隔离。
10. 锂电池配料、铝壳焊接等场所如涉及可燃性粉尘,其场所设置、配套的除尘系统和安全管理要求应符合《粉尘防爆安全规程》GB15577-2018的规定。
(二 )锂电池生产安全要求
1. 生产工序及设备设施的安全
1.1配料工序
1.1.1 配料区域的电气设备应采取防止粉尘积聚的措施,并进行定期检查和清理。
1.1.2 配料区域不应将风扇、风机或空调的出风口正对配料设备。
1.1.3 配料区域电气控制柜与配料设备应分开设置,电气设备应采取防止粉尘积聚的措施。
1.1.4投料系统除尘装置出现故障时,投料设备应联锁停机。
1.2 涂布工序
1.2.1 N-甲基吡咯烷酮(NMP)回收系统应采取防止NMP蒸汽逸散或采取防范液体溅射、滴落、泄漏的措施,如在法兰、阀门处使用金属接漏盘等措施。
1.2.2 涂布机的加热设备采用直接的电加热方式时,满足如下要求:
1.2.2.1 电加热设备应具有控温保护、超温保护和联锁停机的功能。
1.2.2.2 电加热设备前方应设置保护罩。
1.2.2.3涂布烘箱内应设置NMP浓度监测报警装置及排风系统。
1.2.2.4采用电加热方式的涂布设备,应具备停机排风的延时功能。
1.3 注液工序
1.3.1 注液工序满足如下要求:
1.3.1.1注液车间如采用循环通风系统应设置净化处理系统。
1.3.1.2 注液车间应安装可燃气体浓度报警装置,可燃气体浓度达到爆炸下限的25%应报警。
1.3.1.3 注液车间应设置事故通风换气设施,换气次数不应低于12次/h。
1.3.1.4 电解液输送管道接口处应采用双套管保护措施,并采用耐腐蚀的材质。
1.3.2 注液设备满足如下要求:
1.3.2.1 注液设备应设置局部抽排风装置,并具有故障报警功能。
1.3.2.2 注液设备及其电气接插件、电气排插接头等应配置防止电解液滴落或溅射的防护措施。
1.3.2.3 注液设备应具备电解液回收装置,且具有防泄漏、防逸散功能。
1.3.2.4 注液设备电气线路应采用阻燃套管并做防腐处理。
1.3.2.5 注液设备应与真空泵分开放置。
1.3.2.6注液间内电解液释放源处应设有液体泄漏报警装置,并与事故排风、电解液输送阀门、输送泵联动。
1.3.3 电解液中间库满足如下要求:
1.3.3.1 中间库面积不应超过丙类防火分区面积的5%,应采用耐火时间不低于3h的防火墙和甲级防火门与其他工序间隔。中间库靠外墙布置,并设防泄漏设施、泄压设施。
1.3.3.2 电解液中间库应设置有通风装置,实测风速不应低于0.5m/s。
1.3.3.3 中间库应安装可燃气体浓度报警装置,可燃气体浓度达到爆炸下限的25%应报警。
1.3.3.4 中间库电解液存量不应超过1昼夜的使用量。
1.3.3.5 电解液罐体应设置静电接地的措施。
1.3.3.6 中间库地面、工具和容器应采用不发火花的材料,操作人员应穿着防静电服,进入仓库的叉车或电动托盘车应使用防爆型。
1.3.3.7电解液盛装容器应充填惰性气体,并采用管道输送液体的措施,可在接口处安装液体泄露检测装置。
1.4 化成、分容工序
1.4.1 化成、分容设备应自带安全诊断保护功能,并满足如下要求:
1.4.1.1 化成、分容设备应具备电池电压、电流、容量、温度和时间等异常报警功能。
1.4.1.2 化成、分容设备应具备校准诊断、过充、过放等保护功能。
1.4.1.3 化成、分容设备外壳、电线外部和线槽应采取多点接地,电气开关断路器应设置漏电开关。
1.4.1.4 应定期对化成、分容设备的性能参数和电气线路检查,并保存记录。
1.4.1.5 化成、分容设备应在室内消火栓的防护范围之内。
1.4.2 化成、分容工艺整个电池测试过程中,应满足如下要求:
1.4.2.1化成、分容工艺应设置火灾探测器和自动灭火装置。
1.4.2.2分容场所不应存放任何易燃、易爆材料。
1.5 电池组/系统组装
电池组、电池模块或电池系统的组装应在受控的生产条件下进行,其生产操作应符合:
1.5.1应采用锂电池装载工具和厂内储存运输工具固定、隔离电池,防止电池倾倒、短路。
1.5.2应避免短路极端、外力冲击、跌落、振动、高温、外部电流等可能损伤锂电池的因素。
1.5.3严格控制工作现场的焊料、工具等金属物品,工作人员不应佩戴金属饰品,避免金属物品短路电池。
1.5.4不宜使用尖锐工具。
1.5.5在装配前检测单体锂离子蓄电池的外观和性能,确保电池极端绝缘良好、外壳完整、性能满足预期的要求。
1.5.6应避免直接在电池壳体或极端上焊锡;锡焊操作时,应对电池采取有效的隔热措施。
1.5.7应用绝缘材料至少包覆电池极端引出线的另一端。
1.5.8不合格的成品电池拆解应遵守安全操作规程的指导,并由培训合格的人员进行。
1.5.9充电上限电压大于60V的电池组、电池模块或电池系统,应采取防电击的措施。
1.5.10超过安全电压的装配岗位,操作人员需经培训合格持证上岗;配置相应的个体防护用品和工具。
2.检验测试
2.1锂电池检测人员应接受过锂电池性能测试及安全测试培训,对检测过程中可能存在的风险及危险点进行辨识,熟练处理检测过程中出现的冒液、冒烟、起火等异常情况。
2.2锂电池检测人员应接受过消防安全培训,能熟练的根据现场情况,使用消防器材,减少性能测试及安全测试带来的风险。
2.3锂电池检验测试要配备足够的操作空间,该检测区域内不可堆放易燃易爆物品,同时需配备灭火器、黄沙箱等灭火器材,定期对器材进行点检。
2.4锂电池检测区域应配备隔热手套、钳子、防火面罩、防护服等设备,保护人员操作安全。
2.5锂电池检验测试过程应严格按照产品规格书、企业标准、行业标准、国家标准执行,检测设备应与检测能力相符合,人员严格按照设备操作手册及检测要求执行。
2.6检验后的锂电池应根据检测过程及检测结果,进行分类放置,无损检测的锂电池应归还仓储,有损检测的锂电池应及时报废处理。
2.7无损检测后需归还仓储的锂电池,应按照仓储要求调整荷电态后存储。
2.8有损检测后需报废处理的锂电池,应将锂电池电量调整至空电状态处理。
3.安装集成
3.1安装集成场地需平整,集成场地四周设置围挡,与其他区域有明显分隔标志,无关人员及机械禁止进入;
3.2集装箱按照要求次序摆放,针对后续的安装流程,预留足够的施工空间,保证后续吊车、运输车、升高车、叉车等的作业空间;集装箱应单层布置。集装箱之间的防火间距,长边端不应小于4m,短边端不应小于2m 。现场应配备防火设施,防火设施的长度、高度应超出预制舱外廓备0.5m。
3.3安装前确认安装人员身体、精神状态是否正常,安全帽、劳保鞋、工服、绝缘手套等劳保防护用品准备齐全,施工时正确规范穿戴劳保用品;
3.4安装前做好安全交底及安全教育工作,特种作业人员需持证上岗,高危作业岗位需配备监护人员,各个岗位分工应明确,不可串岗;
3.5作业前做好叉车、堆高车等机械设备的检查工作,各种硬件结构需检查无异常,机械设备不得带故障作业;
3.6作业前对电池单元箱做好检查,做绝缘测试并留有测试记录,检查电池单元箱外观是否有破损、极柱及其他地方是否有磕碰、是否有漏液等情况,安装前确保极柱部位盖好盖板;
3.7根据不同安装高度,选用不同托板高度的堆高车,确保电池单元箱可以升高至相应位置;
3.8作业前,应确保堆高车刹车锁死、托板稳定,应确保至少两人共同搬运电池单元箱,轻放至托板上,确保电池单元箱稳定放置;
3.9堆高车升高、降低过程中,应由专人操作,注意托板上下是否有障碍物影响升高、降低操作,堆高车两侧应各安排一人扶好电池单元箱,保证其在升高降低过程中不滑落;
3.10电池单元箱推入电池架过程中,需确保由两人操作,针对高处作业,操作人员应站在稳定的支撑物上,保证方便用力;
3.11连接高压铜排过程中,需由专人操作,持证作业,并且需安排人员做好监护,操作过程中,需按顺序连接,不得随意乱序连接,连接一个,打开一个极柱盖板,并在连接完成后立即盖上,不得为操作便利,全部打开盖板。
3.12 集成现场需根据储能集装箱的火灾风险特点,每半年组织一次应急救援演练。
3.13集成场地消火栓宜沿周围均匀布置,扑救面一侧消火栓数量不宜少于2个,保护半径不应大于50m,每个消火栓的出流量宜按 l0L/s~15L/s 计算。
3.14吊装作业安全管理基本要求
(1)应按照国家标准规定对吊装机具进行日检、月检、年检。对检查中发现问题的吊装机具,应进行检修处理,并保存检修档案。
(2)吊装作业人员(指挥人员、起重工)应持有有效的《特种设备作业人员操作证》,方可从事吊装作业指挥和操作。
(3)吊装作业需办理相关审批手续,经批准后方可实施。
(4)吊装质量大于等于40t的重物和土建工程主体结构,作业部门应编制吊装作业方案。吊装物体虽不足40t,但形状复杂、刚度小、长径比大、精密贵重,以及在作业条件特殊的情况下,也应编制吊装作业方案。
(5)利用两台或多台起重机械吊运同一重物时,应选用吊装能力相同或相近的起重机械,并通过主副指挥实现升降、运行保持同步;吊装荷载应经计算确定,各台起重机械所承受的载荷不得超过各自额定起重能力的80%。
3.15临时用电安全
(1)临时用电线缆应做好检查,不得破损有绝缘问题,用电设备亦应做好检查措施,确保安全。
(2)配电箱外接线路应整齐布置,周围做好提醒标志,线缆不得让车辆或其他机械碾压,经过积水场地,线缆不得有接头。
(3)用电前确认好用电功率,保证用电设备功率在上级配电箱安全功率范围内,确保不会发生过流。
(4)不要湿手或赤脚时接触开关、插座、插头和各种电器电源接口,在用的开关、插座、插头等位置做好标志悬挂,提醒“正在作业,请勿操作”。
(5)移动用电设备前,务必先切断电源,发现用电设备有冒烟或者有异味情况,应立即切断电源。
(6)临时用电操作,需由专业人员执行,持证上岗。
(7)临时用电操作需办理相关审批手续,经批准后方可实施。
3.16焊接安全
(1)电熔焊机外壳,必须接地良好,交流电焊机需要加装二次防触电装置,焊钳、地线,禁止与钢丝绳接触,更不得用钢丝绳或机电设备代替零线,所有地线接头,必须连接牢固。
(2)施焊人员必须具备专业资质,持证上岗,焊接前提交焊接方案,经审核后,方可施工。
(3)焊接作业需办理相关审批手续。
(4)雷雨天气,应停止露天焊接工作。
(5)应尽量避免在电池单元箱周围进行焊接作业,若无法避免,必须做好防护措施,防止火星溅射至电池单元箱上。
(6)工作结束,应切断焊机电源,并检查操作地点,确认无起火危险后,方可离开。
4.储存要求
4.1锂电池短期存储时(1个月以内),电池荷电态在应5%~30%,存储环境应为干燥、通风,温度在-20℃~45℃。
4.2锂电池长期存储时(6个月内),电池荷电态应在30%~50%,存储环境为阴凉、通风,温度在15℃~35℃,湿度在60±30%。
4.3锂电池应按照不同的品质区分存放,禁止长期存放不良品电池,有安全隐患风险的故障电池在储存场所应单独存放或采取有效物理隔离措施。
4.4仓库内保持安全通道通畅,杜绝有堆积物,保证人员安全。
4.5仓库内的规划区域要有明确的标识,其中电池摆放区内要分类分小区存放,且有清楚的标识。
4.6锂电池存储仓库应符合消防安全要求,按照丙类火灾风险标准执行。
4.7锂电池存储的货架、箱体应用不燃材料,立库货架应配备一定数量的烟感或温感报警器。
4.8仓库应能对湿度进行控制,避免长时间处于高湿环境。
4.9仓库应按GB50016、GB 51377、GB55036设置自动灭火设施,并配备干粉灭火器和黄沙箱等应急器材。
4.10锂电池应独立存放在仓库中,严禁与易燃易爆品放在同一仓库。
4.11锂电池仓库应加强存储管理,安排专人对电池存放数量及状态进行点检,仓库管理人及相关人员应接受过锂电池安全防护相关知识的培训。
4.12人员点检过程中发现的异常电芯,例如外壳损坏、挤压变形、有电解液味道、漏液等,应及时反馈及安全处理。
4.13锂电池仓库应配备视频监控系统,该系统可全角度监测电池,并对异常现象例如冒烟等有报警功能。同时监控系统应安排人员值班,保证24小时不间断,当发现险情时可迅速处理。
4.14 库房应配备相适应的灭火器及自动灭火系统一设置自动堆垛的库区,库内,每个档位内设置感温系统,超温将连通消防喷淋动作,自动跺机应配备灭火系统当报警时,应具有将异常电池组挑出并强制物理隔离的应急装置。
4.1.5库房(包含化成分容区域)使用自动堆垛作业的,作业区应设置物理隔离,出入口应设置联锁,当出入口门打开时,自动堆垛机停止作业。
5.运输要求
5.1锂离子电池的运输应符合联合国《UedBet体育危险货物运输的建议书—试验和标准手册》 第Ⅲ部分38.3节要求。航空运输锂离子电池应符合国际民航组织《危险物品安全航空运输技术细则》和中国民用航空局《民用航空危险品运输管理规定》相关要求,符合《锂电池航空运输规范》(MH/T 1020)和《航空运输锂电池测试规范)(MH/T1052)。出口锂离子电池的包装应符合《中华人民共和国进出口商品检验法》及其实施条例的要求。
5.2锂电池生产厂商应设计符合要求的包装,并在包装上设置安全标志及操作说明。
5.3锂电池应有坚固的外包装,锂电池在运输过程中应相互隔离,以防止单体锂电池及锂电池之间出现短路的情况。
5.4锂电池装卸前应牢固包装物,电池应与包装物保持重心平衡,同时应在包装上标记装卸受力点。
5.5严格禁止在包装物上进行作业。装卸及搬运包装物及电池时应轻拿轻放,不能拖拉硬拽,防止货物倾倒、挤压等异常情况造成电池损伤,引发风险。
5.6锂电池在运输过程中应使用专用的运输工具,锂电池不可与其它危险品及易燃品一起运输。
5.7锂电池在运输过程中应防止剧烈振动、冲击、日晒雨淋,严禁接触明火。
5.8锂电池在运输过程中,电池荷电态应控制在50%以内,10%~30%为最佳。
6.储能电站建设
6.1场地布局
6.1.1储能电站不应贴邻或设置在甲、乙类厂房内,且不应设置在爆炸性气体、粉尘环境的危险区域内。
6.1.2储能电站宣设置在市政消火栓保沪半径范围内或靠近可靠水源。
1.3储能电站站址选择还应符合GB 51048的规定。
6.2安全间距
6.2.1预制舱式储能电站内,电池预制舱应集中布置,与其他功能区域分开,与站内其他建(构)筑物、设备的防火间距不应小于表1的规定,与站外其他建(构)筑物、设备的防火间距应符合GB50016和GB51048的规定。
表 1电池预制舱与站内其他建(构)筑物、设备的防火间距(m)
建(构)筑物名称 |
电池预制舱 |
|
丙、丁、戊类生产建筑 |
10 |
|
屋外配电装置 |
无含油电气设备 |
— |
每组断路器优良<1t |
5 |
|
每组断路器优良≥1t |
10 |
|
油浸式变压器 |
10 |
|
事故油池 |
5 |
|
注1:当采用防火墙时,电池预制舱与丙、丁、戊类生产建筑的防火间距不限 注2:表中“—”表示不限制,该间距可根据工艺布置需要确定 |
6.2.2电池预制舱应单层布置。电池预制舱之间的防火间距,长边端不应小于3m,短边端不应小于4m。当采用防火装置时,防火间距不应小于2m,当采用防火墙,防火间距不限。防火墙长度、高度应超出预制舱外廓备1m。
6.2.3预制舱式储能电站应设置围墙。围墙与电池预制舱的间距不小于5m,当小于5m时,应采用实体围墙,高度不低于电池预制舱外廓。
6.3照明要求
6.3.1应在集成场地周围设置照明系统,照度不应低于10.0lx。
7.应急处置
7.1 应急处置基本原则
建立应对火灾的有效机制,开展经常性的防火宣传教育,加强防火基础设施建设,定期组织防火检查、整改和消除各类消防隐患,从源头上预防火灾的发生。以人为本,减少损失。在处置火灾时,始终把保护人员生命安全放在首位,保障财产和设施的安全,把火灾损失降低到最低程度。
7.2 应急处置方案
7.2.1锂电池相关企业应将锂电池日常巡检和维护纳入企业安全生产日常管理,进行隐患排查治理、风险管控;
7.2.2针对电池可能存在的冒烟、着火、燃烧、爆炸、漏液、异常泄气等风险,应开展事故风险分析,按要求开展应急预案的编制、评审、发布、备案、培训、演练、评估、修订等工作;
7.2.3结合锂电池及电化学储能电站风险特点,宜成立应急救援专(兼)职队伍,应对应急救援人员进行专门的安全技能培训,并经考核合格方可参与应急处置工作:库房自动灭火系统需至少半年全面测试一次。
7.2.4针对锂电池电池的风险,应配备必要的安全防护用品(防护面具、防护服等)、正压式呼吸器、灭火器材等应急物资(具体配备要求见附表1),应急物资应定期进行检查维护,确保完好可用,满足应急需求,
7.2.5涉及锂电池生产过程中出现金属粉尘的场所应配备沙土或D类灭火器,严禁用水扑救。
7.2.6少量锂电池、锂电池组(电芯)冒烟、起火并在不会造成次生事故时第一时间投入水(饱和盐水)桶中,或使用沙箱掩埋/灭火器;锂电池、锂电池组(电芯)发生冒烟、起火,水桶或沙箱等无法控制局面的情况,在保障自身安全的前提下持续用消防喷淋,事故现场应做好排烟,同时立即上报事故信息,并请求救援;
7.2.7电池发生事故后,应做好电池的持续降温工作,防止复燃的发生;
7.2.8发生事故时按规定及时向上级单位、行业监管、应急管理等部门做好事故上报工作;
7.2.9发生事故时与周边企业、医疗、消防等单位做好沟通,企业应保存有效的汇报及联系方式,旦发生事故,能够实现快速联动,及时得到外部资源支持,将事故损失及影响控制到最低程度。
附表1
一、工作场所应急器材
下表提供了工作人员应对工作场所常见事故所需的自据救应急器材的配备要求。
表 1 工作场所应急器材配备指南
名称 |
要求 |
工作场所举例 |
手提式灭火器 |
GB 4351.1-2005手提式灭火器第 1 部分:性能和结构要求 |
所有工作场所 |
消防砂 |
干燥、100目过筛 |
|
灭火毯 |
GA1205-2014灭火毯 |
|
消防锹 |
---- |
|
过滤式消防自救呼吸器 |
GB 21976.7-2012建筑火灾逃生避难器材第7部分:过滤式消防自救呼吸器,TZL30型 |
|
急救药箱 |
GBZ 1-2010工业企业设计卫生标准 |
|
应急推车 |
---- |
仓库、有电池的工作场所 |
耐高温手套 |
二、应急器材储备
应急器材储备柜应分散设置,并应符合以下要求:
a) 宜采用红色涂装,并有明显的指示标志;
b) 门和内部结构设计应方便取用内部器材;
c) 应采取防止器材丢失的装置;
d) 应悬挂简要的操作说明;
e) 器材应在柜内分类、整齐摆放。