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锂电池生产的安全风险如何防控?
转自网络 发布时间:2023/9/11 阅读:633次

  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。


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