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      鋰電池生產的安全風險如何防控?
      轉自網絡 發布時間:2023/9/11 閱讀:675次

        近日,某新能源公司發生一起爆炸事故,導致3人死亡。初步調查事故原因為:固體原料高氯酸鋰堵塞配制釜進料切斷閥,員工采用工具持續撞擊疏通,長時間敲擊導致留在進料切斷閥里的高氯酸鋰分解爆炸。


        筆者梳理發現,近兩年鋰電池生產安全事故時有發生。從近幾年發生的事故來看,電解液生產、配制過程中暴露出的主要風險是:含氟電解質氟化氫中毒的風險,含高氯酸鹽的電解質分解爆炸的風險,碳酸酯類有機溶劑發生閃爆、著火的風險。


        那么,這些風險應該如何防控?


        一是防控含氟電解質生產使用環節的中毒風險。六氟磷酸鋰生產過程中使用五氟化磷和氟化氫,最大的風險是氟化氫中毒風險;而電解液配制過程中,要防控六氟磷酸鋰中毒的危害。


        據筆者了解,目前國內部分六氟磷酸鋰生產企業本質安全水平并不高,箱式氟化反應器未實現自動化控制,采用手工開蓋加料,甚至含氟化氫放空尾氣等工藝管線采用塑料材質等,與氟化工藝需要的自動化控制差距較大,更談不上實現上下游的自動化控制。另外,部分企業對氟化氫中毒風險意識薄弱。


        在這種情況下,首先要強化風險意識。尤其是近幾年快速發展起來的涉及到氟化氫使用的含氟電解液生產與使用企業,要加強防控氟化氫中毒風險的培訓。其次,要強化設備完好性管理,防控設備腐蝕泄漏。從設計階段設備材料選型開始,要考慮氟化工工藝的特點,在不同工藝條件下物料對材料破壞作用;利用各類微泄漏檢測工具(如:紅外熱成像、工業聲成像等),對泄漏早發現、早處理。


        二是防控高氯酸鋰分解爆炸風險。高氯酸鋰是常用的電解質,屬于高氯酸鹽,是無色或白色結晶性粉末。高氯酸鋰約400℃開始分解,430℃立即分解,產生氯化鋰與氧氣,是除昂貴且劇毒的高氯酸鈹外具有最高氧質量分數和體積分數的高氯酸鹽。因為它的高含氧量,與還原劑、有機物、易燃物,如硫、磷或金屬粉末等混合,可形成爆炸性混合物,受到外部碰撞、敲打、沖擊等極易發生分解爆炸。


        因此,高氯酸鋰使用操作過程要求密閉操作,避免粉塵釋放到空氣中,避免與氧化劑、酸類、二氧化碳接觸,避免碰撞、敲打等操作。


        據相關研究,由于使用高氯酸鋰制成的電池低溫效果不好,有爆炸的危險,日本和美國已禁止使用。國內相關研究機構與企業應高度重視高氯酸鋰的爆炸風險。


        三是防控高純溶劑的閃爆、著火風險。電解液使用的高純度溶劑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)等碳酸酯類,其中,碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯閃點分別為23℃、19℃、25℃,為甲類物質;碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯閃點分別為150℃、123℃。其中碳酸二甲酯、碳酸二乙酯屬于易燃液體,遇明火、高熱或與氧化劑接觸,有引起燃燒爆炸的危險。


        首先要防控高純度有機溶劑配制使用環節的風險。一是向配制釜中加料時,應注意投料和攪拌的速度,防止速度過快而產生靜電火花引燃爆炸。將上進料管改為下進料管,以免進料時,劇烈攪動。二是配制釜等在運行過程中,禁止使用易產生火花的機械設備和工具,不準敲擊或撞擊設備,否則會因產生敲擊、撞擊火花而發生火災爆炸事故。三是嚴控生產過程中車間內可能出現的各種點火源,采用防爆型電氣設備。當開啟含有物料、半成品的大桶時,嚴禁采用鐵制工具。


        其次要防控高純度有機溶劑生產合成環節的風險。目前,電解液中用途廣泛的碳酸酯溶劑生產工藝主要有5種,分別為光氣法、甲醇氧化羰化法、酯交換法、尿素醇解法、二氧化碳直接氧化法等。其中,光氣法由于光氣有劇毒、“三廢”污染嚴重、產品質量較差,已逐步被淘汰,國內主要發展的是非光氣法。國內主要的生產工藝中,碳酸乙烯酯生產過程中涉及到環氧乙烷,碳酸丙烯酯生產過程中涉及到環氧丙烷,碳酸二甲酯、碳酸二乙酯可以由碳酸丙烯酯法制備,碳酸甲乙酯可由碳酸二甲酯制備。


        溶劑的制備過程工藝復雜,雖然不涉及危險化工工藝,但涉及到危險化學品,且分離、蒸餾操作單元復雜,整個工藝風險較大,缺少相應的標準規范要求,是企業必須關注的。企業要基于風險,基于HAZOP、LOPA分析,配備必要的自動化控制系統和安全儀表系統。


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