Risikoanalyse und Schutz des gesamten Lebenszyklus von Lithiumbatterien

Lithium-Ionen-Batterien spielen aufgrund ihrer hohen Energiedichte und langen Lebensdauer eine unersetzliche Rolle in der Unterhaltungselektronik und bei Fahrzeugen mit neuer Energie. Gleichzeitig ist das Brandrisiko für Lithium-Ionen-Batterien hoch und es besteht Brandgefahr. Unvollständigen Statistiken zufolge gab es 2016 37 Brandunfälle im Zusammenhang mit der Lithiumbatterieindustrie, die bei der Herstellung, dem Transport, der Anwendung und dem Recycling von Lithiumionenbatterien verteilt wurden.

Daher führt der Autor für jede Phase des Lebenszyklus von Lithium-Ionen-Batterien eine vorläufige Brandrisikoanalyse durch und teilt den Hauptinhalt von VdS3103, einem Leitfaden zum Schutz von Lithium-Ionen-Batterien, der vom Deutschen Versicherungsverband GDV und dem German Professional herausgegeben wurde Sicherheitsverband VdS.

Risiken im Produktionsprozess

Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien ist ein chemischer und mechanischer Prozess. Der Elektrolyt in der Batterie ist eine brennbare Flüssigkeit und die Elektrode ist ein brennbares Material. Nach dem Herstellen der Batterie ist ein elektrischer Test erforderlich. Während der chemischen Phase (die erste Ladung wird aktiviert) kann es sein, dass das Feuer aufgrund interner Kurzschlüsse, Austreten von Flüssigkeit und Überladung außer Kontrolle gerät. Die Hochtemperatur-Alterungsphase der Batterie, um einer Vielzahl von Temperaturen standzuhalten, birgt auch Brandgefahr.

Richtlinien zur Risikoanalyse und zum Schutz von Lithiumbatterien mit Gesamtlebensdauer

Risiken bei der Lagerung

Die Lagerung von Halb- oder Fertigbatterien in Produktionsbereichen und Lagerhallen kann zentralisiert werden. Zum Beispiel ist der Regalabstand klein, die Speicherdichte hoch, und sobald das Feuer beginnt, breitet sich das Feuer schnell aus und ist explosionsgefährdet. Der Deutsche Verband der Versicherungswirtschaft GDV und der Deutsche Verband für berufliche Sicherheit VdS haben im Mai 2016 eine Ankündigung zur sicheren Lagerung von Lithiumbatterien veröffentlicht. Die Batterien wurden nach der Größe der Kapazität klassifiziert und entsprechende Sicherheitsrichtlinien gegeben. Die Höhe, Fläche, Abstand und Einstellung des Feuersystems wurden vorgeschlagen. Bedarf. Die Details werden später in diesem Artikel ausführlich erläutert.

Transportrisiken

Lithium-Ionen-Batterien werden hauptsächlich in Asien hergestellt und durch komplexe Prozesse transportiert, wobei mindestens ein Drittel auf dem Luftweg transportiert wird. In den letzten 10 Jahren hat die FAA der US-Luftfahrtbehörde insgesamt 121 batteriebedingte Unfälle (einschließlich Unfälle) registriert, von denen die meisten durch Lithiumbatterien verursacht wurden. Seit April 2016 verbietet die ICAO Passagierflugzeugen den Transport von Lithium-Ionen-Batterien (UN 3480), mit Ausnahme von lithium-batterien in elektronischen Geräten, die von Besatzung und Passagieren befördert werden.

Risiken im Einsatz

Lithiumbatterien sind unter normalen Betriebsbedingungen sicher. Wenn die Batterie jedoch überladen, kurzgeschlossen, kollidiert und überflutet ist, besteht die Gefahr einer Brandexplosion. Wenn es nicht effektiv kontrolliert werden kann, führt es sogar zum Verbrennen von Elektrofahrzeugen, was die Sicherheit der Passagiere gefährdet.

Es ist auch möglich, dass sich der Ladestapel während des Ladens entzündet. energiespeicherbatterien sind zentral eingestellt und haben eine große Kapazität. Wenn ein Feuer ausbricht, wird das Gerät abgeschnitten oder verbrannt und kann nicht betrieben werden.

Risiken im Wiederherstellungsprozess

Die Arten der zurückgewonnenen Batterien sind unterschiedlich und der Status ist unbekannt. Sie können beschädigt oder defekt sein. Sie können aufgrund von Kurzschlüssen, Undichtigkeiten und Wasseraufnahme leicht in Flammen aufgehen. Sicherheitsmaßnahmen sollten stärker berücksichtigt werden.

Leitfaden zum Schutz von Lithiumbatterien VdS3103

Im Mai 2016 haben der Deutsche Versicherungsverband GDV und der Deutsche Berufsverband VdS gemeinsam die Richtlinien zum Schutz von Lithiumbatterien vor Beschädigungen VdS3103 veröffentlicht. Der Leitfaden enthält Empfehlungen für die Lagerung und Lieferung von Lithiumbatterien in den Produktions- und Lagerbereichen von Unternehmen. Der Autor hat die wichtigsten Punkte des Leitfadens übersetzt und zusammengefasst, die nun wie folgt geteilt werden.

In der Anleitung werden Lithiumbatterien nach Komponenten in Lithiummetallbatterien (Primärbatterie / Primärbatterien) und Lithiumionenbatterien (Sekundärbatterien) unterteilt und nach Kapazität und Gewicht in Batterien mit niedriger Kapazität, mittlerer Kapazität und hoher Kapazität unterteilt .

Nehmen Sie als Beispiel einen herkömmlichen lithium-ionen-akku. Batterien mit einer Kapazität von 100 Wh oder weniger haben eine geringe Kapazität, Batterien mit einem Gewicht von 100 Wh oder mehr, aber einem Gewicht von weniger als oder gleich 12 kg haben eine mittlere Kapazität und Batterien mit einem Gewicht von mehr als 100 Wh und / oder einem Gewicht von mehr als 12 kg sind hohe Kapazität.

Allgemeine Sicherheitsregeln

Die folgenden Sicherheitsregeln sind jederzeit zu beachten:

Befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers und das technische Datenblatt des Produkts

Verhindern Sie einen externen Kurzschluss (z. B. Kurzschluss der Batterieklemme vermeiden)

Internen Kurzschluss vermeiden (mechanische Beschädigung vermeiden)

Nicht direkt hohen Temperaturen oder Wärmequellen wie Sonnenlicht ausgesetzt sein.

Halten Sie in Bereichen, in denen kein automatisches Brandbekämpfungssystem installiert ist, einen Mindestabstand von 2,5 m zu anderen brennbaren Materialien ein.

Entfernen Sie beschädigte oder defekte Batterien sofort aus den Produktions- und Lagerbereichen, platzieren Sie sie vorübergehend außerhalb eines sicheren Abstands oder lagern Sie sie in einem separaten Bereich, der mit einem Brandschutzsystem zur Entsorgung ausgestattet ist.

Nur Batterien, die gemäß UN-Standard 38.3 getestet wurden, können normal gelagert werden (mit Ausnahme von Prototypenprodukten nach Risikobewertung).

Spezifische Sicherheitsregeln

Batterien mit geringer Kapazität

Siehe allgemeine Sicherheitsregeln. Wenn die Speichermenge in einem Bereich zu groß ist (mehr als 7 Kubikmeter Volumen oder mehr als 6 europäische Paletten), beziehen Sie sich auf Batterien mittlerer Kapazität.

Batterien mittlerer Kapazität

Der Batteriespeicherbereich mittlerer Kapazität muss mindestens 5 Meter von anderen Bereichen entfernt sein, da sonst feuerhemmende Maßnahmen in der Struktur getroffen werden. Vermeiden Sie es, die Lagerung mit anderen Produkten zu mischen, die als Beschleuniger dienen. Der Lagerbereich sollte von einem Brandmeldesystem überwacht werden, das an ein bemanntes Überwachungszentrum angeschlossen ist. Wenn ein Feuerlöschsystem verwendet wird, sollten Sie das im Produktdatenblatt empfohlene Feuerlöschmittel verwenden. Wenn die Speichermenge in einem Bereich zu groß ist (eine Fläche von mehr als 60 Quadratmetern abdeckt und / oder eine Speicherhöhe von mehr als 3 Metern hat), beziehen Sie sich auf Batterien mit hoher Kapazität.

hochleistungsbatterien

Derzeit gibt es keine zuverlässigen Informationen, die hochleistungsbatterien vollständig schützen können. Sicherheitsmaßnahmen sollten daher in Absprache mit den Versicherungsunternehmen je nach den Umständen des Einzelfalls entwickelt werden.

Mögliche Maßnahmen sind:

Isolierung und Mengenbegrenzung

In einem separaten feuerhemmenden Bereich lagern oder einen Sicherheitsabstand einhalten (über 5 m Abstand)

Automatisches Feuerlöschsystem

Versorgung in Produktionsbereichen

Wenn Batterien im Produktionsbereich gelagert werden müssen, sollten folgende Bedingungen erfüllt sein:

Minimieren Sie den Speicherplatz (nur die tägliche Nutzung erforderlich)

Vorbereiten geeigneter Feuerlöschgeräte (Feuerlöscher, Hydranten)

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.