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李明:锂电池及储能设备运输规则的变化
2023-12-05   【打印【关闭】
李  明  世航国际货运代理股份有限公司  副总经理
      谢谢杨总,锂电池在国际上是危险货物所以组委会请我来介绍一下锂电池。
      锂电池实际上跟我们生活息息相关,它的发展经历了将近20年的历史,我今天主要是讲这4个方面。
      首先我想介绍一下最近锂电池规则的一些变化,锂电池虽然属于危险品的一个很小的门类,但是锂电池这几年的变化规则可能是危险品里面变化最大的一个,几乎每一届的国际联合国会议上都会涉及到锂电池规则的修改和变化,因为锂电池品种也是越来越多,涉及到方方面面,在手机上、移动设备上应用,以及慢慢发展到动力电池、储能电池,还有像储能电站这么巨大的电池设备。
      今年联合国危险品专家委员会重新对危险货物运输规则的规章范本做了新的修改,今年8月份公布了新的版本,也就是第23版,1.对于锂电池部分做了修改,大概主要是锂电池规则部分逐步做了调整。2.增加钠离子电池,钠离子电池作为一个新的电池门类出现了,前几年宁德已经开发出来了这个产品,这两年可能就会量产,钠离子电池实际上跟我们的生活也越来越近了,特别是在前两年碳酸锂价格比较高的情况下,钠电池就显示出了它的成本优势,这是其中之一。还有钠离子电池有比较高的安全性,但它也有缺点,比如能量密度比较低,但是它最主要就是成本比较低,因为钠的分布非常广泛,国内就能解决原材料问题,不会受到国外的卡脖子这些原材料安全性的问题。3.关于电动车辆的规则做了新的调整,现在电动车辆涉及方方面面,电池也是更加的多元化,今后实际上钠离子电池或者锂电池成本的降低,可能逐步会取代铅酸电池,在两轮电动车里面已经看到了这个变化。
      除此之外,国家铁路局公布了新版的《铁路危险货物品名表》,标准TB/T30006-2022年这个版本,从今年上半年开始公布执行,它最大的特点就是把锂电池加入到货物品名表里面了。原来的《铁路危险货物品名表》大概是2014年颁布的,没有把锂电池列在里面,铁路运输特别是中欧班列有很迫切的要求,今年把锂电池部分加进去了。11月2号,国家铁路局、工信部发布了《关于消费型锂电池铁路运输的工作指导意见》,其中只是讲到允许SP188锂电池铁路运输,SP188电池是便携式的小型的电池,比如电脑、手机里用的那种电池,它在海运里面遵循豁免条款,可以作为类似于普通货物运输,跟化工里面的货运条款有的类似。但是它唯一的需求就是电荷要求小于等于30%,它的代码是91044。
      前面也有两位在发言的时候提到全国道路运输标准化技术委员会发布《危险货物道路运输规则》JT/T 617-2018标准修改公开征求意见稿,我想新的JT/T 617肯定也会更新。特别是中间也加了锂电池的部分,因为原先的JT/T617是参照了2015年的版本,说实话对于电池行业的运输、使用者来说,已经与国际上脱节的太多了,因为国际上ADR是两年进行一次更新,这个标准一下子就是七八年没有动过,包括一些条款,一些标志,还有一些要求都不太一样了,所以这就面临着很多的困境。除了参照ADR最新的2023版本以外,它还把UN TDG版的关于钠离子电池部分也加进去了,这是走的比较快的一个地方。如果大家感兴趣,可以在网上搜一搜他发布的意见征求稿。
      另外规章范本里面增加了两个钠离子电池的UN标号,今后钠离子电池就有据可循了,这是联合国给的编号,钠离子电池是归在3551里面,装有钠离子电池的设备或者与钠离子一起包装的设备,就跟锂电池性质是一样,归类为3552。后面还规定了188、230、310这些标准,大致跟锂电池基本一致,但是一些包装条款有所区别。另外它做了一个澄清,原来规章范本里面也有UN3292,它原名称是含钠离子电池组或含钠电池,当时没有涉及到后面发布的钠离子电池,现在的钠离子电池就是有机电解质的,跟钠离子金属电池有所区别,钠金属电池和锂金属电池类似,只是不过金属成本不一样而已。UN3292修订为“含钠金属或钠合金电池”,危险等级仍然是4.3类。
      关于钠离子电池的测试标准也做了规定,它是跟锂电池一样都要经过38.3的测试。测试内容比锂电池少了T8测试,实际上是模拟各种运输条件下的危险情况,比如说颠簸、高温、低温、振动,还有压力变化等等。
      电动车UN代码的调整,现在现行的电动车辆都是使用的UN3171代码,这个代码也是比较早设立的,当时把所有的电池包括湿电池组、钠电池组、锂金属电池组或者锂离子电池组提供的动力车辆都归为3171,今年调整的是把锂离子电池、锂金属电池和钠离子统统把它拿出来,以湿电池组或者是钠金属电池组或者钠合金电池组作为动力的车辆代码为3171,也包括铅酸电池。新增加的两个新的代码,以锂离子电池作为动力的车辆代码为3556,以锂金属电池组为动力的车辆代码为3557,以钠离子电池供电的车辆代码为3558。燃油车或者是易燃气体的车辆、燃料电池的车辆,里面可能也会有钠离子电池、铅酸电池或者是锂离子电池,但是那个电池仅仅是作为辅助电源,比如说启动电源,这部分仍然是用的3166这个代码。这部分调整将原来是笼统的标准更加细化,更加精准化,这便于后面的操作、分类。
      按照刚刚铁路规则调整了以后,我们对照来看一下,我先解释一下,《铁路危险货物品名表》是单独制定的一个标准,是中国自己国内的一个标准,并没有跟国际或者是欧洲标准贴在一块,因为欧洲是联合国标准,RRD是铁路标准,公路上是ADR标准,公路上我们国内已经加快在衔接,起草了《危险货物道路运输规则》,但是铁路方面暂时没有做到这点。
      我国铁路增加了锂电池以外,也增加了两个对应的代码,单独的锂金属电池原来是3090,铁危编号是91042,锂金属里包含的电池与设备一起包装的或者电池装在设备中联合国编号3091的铁路编号是91043,锂离子电池对应的就是91044或者91045,这是两个不同系统上可能都要把标准补充上去。另外一个关于钠离子电池,国家新规定的铁路标准里还没有写进去。原来的钠金属电池3292没有变,多了钠离子电池3551和3552,所有电池单位仍然是瓦时和离子电池一样。
      一般来说国际上各个组织机构都是两年进行一次法规变更。比如说ADR、RID铁路标准、ADN都是2023版本。美国是49CFR,加拿大我们看到的标准都是2023版本内容。国内法规也是类似于刚才看到的法规,不再强调。
      锂电池是个统称,分为锂金属电池和锂离子电池。最主要取决于里面的锂是什么形态表示。锂金属电池是由金属锂作为负极材料,而锂离子电池是用离子形式而不是金属状态,锂离子电池可以二次充电,锂金属电池不可以充电,一次用完就结束了,充电要发生事故的。这两种电池最大特点是锂金属电池能量比较高,比原来5号电池铅酸电池镍氢电池能量密度都要高,大部分用在高精专的仪器上。还有些钮扣电池,现在也有很多其他的镍氢电池用锂金属电池,它的能量密度会更高一点。锂离子电池优点有很多:能量密度大、电压高、无记忆、自放电量低、重金属污染小。缺点就是成本比较高,不如铅酸电池稳定。
      电芯和电池组的区别。电芯是电池最小单位元,电池组一般来说是由多个电芯和保护电路板(BMS)串并联在一起。图中左下角的部分是电池组移动堡的形式,用一个电池组把它串并联在一起。后面两个也是电池组,中间是软包电池,右边是方壳电池。
      软包电池大部分用在手机上或者平板电脑上,体积非常小,可以按照产品的特质做单独的设计。而圆柱形电池基本上是标准的版本,比较粗一点。不同类型的电池实际上是有所区别的,圆柱形电池大部分是移动的,用得最多的是18650电芯。
      软包电芯大部分用在便携式设备。除了圆柱形电芯还有方壳电芯大部分用在电动车辆或者大型产业设备,成本相对来说比较低。18650电芯还有各种各样的形式。
      电池里有一个单位大家要了解,锂金属单位是克,指含金属锂的质量。锂离子电池电量单位是瓦时,是电压和电流的乘积。联合国规则上或者国内很多规定和标准上都要求电池要在标签上显示电池的瓦时数,我们坐飞机经常遇到安检人员看容量是多少,这个容量就和瓦时有关。国际民航规定随身携带的移动宝不能超过一百瓦时,超过一百瓦时就不可以上飞机了。
      锂电池特别不稳定,容易发生事故,这几年很多。甚至有个很有名的手机企业有一年在香港发生事故,手机烧了一地,这个企业最后被航空公司拉入黑名单,这对企业来说形象损害也非常大。大家看左边这个视频。这是在盐田港一个锂电池的集装箱,燃烧以后把底部都烧穿了。锂电池有个特点,燃烧温度非常高,燃烧温度可以达到四百度到八百度,一般的金属像钢制品集装箱很容易就烧穿了。前面看的飞机顶是铝制品,也一下子就达到它的熔点之上,所以一般的防护很难把它隔绝掉。
      而且锂电池在燃烧的时候电解质里面会分解出氢和氧气,用空气隔绝法来扑灭火灾是扑灭不了的,所以即便关在集装箱里,氧气很小的情况下都能燃烧到很严重的程度。所以大家自己开车或者正好周边遇到这种情况以后我们要记好,用灭火器灭实际上效果是不大的。最好的办法就是用水,用大量的水把它降温。因为一台车里可能有几千个18650圆柱形电池,一旦一颗燃烧发生热反应以后,温度会串联即热传导和热反应,发生串联串烧的现象。所以要用水把温度降低,减少热传导和热反应。这就是锂电池的危害性和特色。
      中间的图是特斯拉在澳洲燃烧,右边的图就是去年德国的一台滚装船在大西洋起火,最后就沉没掉了,几千台豪车都沉没了。
      下面看一下储能产品。实际上锂电池的储能产品还是比较多的,移动宝、户外电池,家庭储能电池、工业用电池,集装箱式的储能电池,储能电站等等。锂电池储能柜是一层一层堆积出来的。圆柱形电池,从左到右排列做成电池模组,然后再把他串并联起来放在一个大的机架上面变成锂电池柱,再放到集装箱里,几十个集装箱堆积组成储能电站。
      锂电池单单应用场景的不一样就分成不同的代码,从这个代码就能知道是什么产品。前面提到锂电池储能产品3480,移动宝就属于3480。如果放在集装箱里这么大就属于3536,如果电池是装在设备中的,比如医疗设备或者其他设备就属于3481。如果锂离子电池装在车里就变成3556,看上去锂电池在不同场地应用就有不同的联合国编号。但是所有的电池都要经过38.3的检测。
      储能电池有些有不同的要求,比如航空里要求荷电量小于等于30%,每一个电池不能超过35公斤,所以大型电池现在不能通过航空运输的方法用。包装方面3480电池要经过二类危险品包装,中间有防止电路短路的坚固硬皮的外包装,外包装要经过1.2米跌落测试。如果储能到集装箱里代码就是3536,它有个特点,除了电池模组以外里面可以放置灭火器和空调。灭火器肯定是压力容器,空调里面有制冷机,他们如果单独运输都作为二类几类危险品运输,但如果整个系统一起运输的话,可以视为整体部分,不受限制,仍然作为3536的限制方法来执行。还要求所有不能有过充或者放电功能,所有的电池模组都要固定在机架上,运输中间的冲击、移动都不可以,标签也有它的要求。
      淘汰下的电池分成两种。第一个,通常标准要求,比如电动汽车开到一定限度、能量电池容量衰减到80%原则上就要求更换了,因为效率达不到原来的设计标准了。但是很多用户可能60-70%还在用,但是如果达到80%以上按照标准淘汰下来的电池,实际上还是有使用价值,现在把它扔掉是资源的一种浪费。这个一般就归类为可以梯次利用,就是把等级一级级降低,比如再造用于储能上面。现在有些企业开发储能,还有一些把它梯次利用做成小的移动宝。可能你们买的移动宝,可能里面就是用的梯次利用的电池组装起来的移动宝。还有做路灯、照明或者太阳能灯,看上去在淘宝上买可能很便宜,实际上它的成本远远不止这个,为什么?它用的可能就是梯次电池拆解下的电芯。但是这个运输仍然参照新电池标准,因为设备还是能够正常运作正常工作的电池。
      除此之外还有其他电池,比如说发生事故有破损的电池,或者是已经失去效能,只有20-30%的电容量不可能再去做梯次利用的,这部分电池就作为资源回收的电池可能就直接做全款验收了。这部分电池是可以打碎了再继续用。特别注意,这部分电池的运输在海运规则里或者JT/T 617里面都有规定。废旧电池的分类,可以参照《车用动力电池回收利用 管理规范. 第1部分 包装运输规范》,其中有个分类表。
      中间这个图是判断电池有没有气体、液体的泄漏,有没有经过过火,电池有没有鼓胀。这个不光是汽车里用,我们日常生活的电池发现这个问题都要非常警觉,碰到上述这种现象都要赶紧处理,这都是很大的隐患。内部如果防短路失效了,或者过了水里面电路电池管理系统已经失去工作效果,这部分电池都作为破损电池和废旧电池对待和处理。
      另外特别注意跨境运输,很多朋友希望从国外把废旧电池运到国内来进行处理。因为国内的价钱或者国内成本相对有价格差。但是这个部分是受巴塞尔公约限制的,我们一定要了解跨境运输,甚至我们运到香港去都会有这个方面的问题。
      另外,电池这两年违规、出事故太多了。据统计,国外报道出来三分之一都是故意瞒报,因为涉及到运费成本问题,尤其这两年内卷很厉害恶性竞争。各个部门也加大了处罚力度,船公司如果被发现瞒报一个货柜,处罚三万美金。我们国家的《海安法》也是将此入刑。现在海关,海事部门查验,都是非常严格的。所以大家一定要严格注意这方面。
      今天分享就到这里了,谢谢大家!