新能源材料公司“8·15”较大爆炸事故导致3人死亡。近年来锂电池生产安全事故频繁发生

不忘初心2022 1358 字 2023-09-04

浙江中蓝新能源材料有限公司“8·15”较大爆炸事故,2023年8月15日,浙江省湖州市中蓝新能源材料公司在停产后第一次投料时,高氯酸锂堵塞配制釜进料切断阀,疏通过程中高氯酸锂分解爆炸,导致3人死亡。。初步调查显示,事故的原因是固体原料高氯酸锂堵塞了配制釜的进料切断阀,员工采用工具持续撞击以疏通,但长时间的敲击导致高氯酸锂分解爆炸。近年来,锂电池生产安全事故频繁发生。

2023年5月11日,广东一家新能源公司发生了火灾。初步调查显示,火灾是由聚合物锂电池及原材料的热失控引起的。据报道,起火厂房为一栋六层钢筋混凝土结构建筑,一层为涂布制图车间,二层为装配车间,三层为注液车间,主要存放有约15吨电解液,四层为化成车间,五层为包装车间,存放有约50万个锰酸锂电池;六层为仓库,主要存放原材料为电池正负极主材,以及约27吨电解液。

电解液是电池中离子传输的载体,一般由电解质、锂盐、高纯度有机溶剂、必要的添加剂等原料在一定条件下按一定比例配制而成。电解质主要有六氟磷酸锂、高氯酸锂等。高纯度的有机溶剂主要包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(DMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)。

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,以及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。

而在电解液配制过程中,要防控六氟磷酸锂中毒的危害:(一)防控六氟磷酸锂生产过程中氟化氢中毒风险。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。

从近几年相关事故统计来看,氟化氢中毒主要发生在设备泄漏、检修、开阀等环节,其中有一半事故发生在检维修环节:六氟磷酸锂生产装置二:防控电解液配制环节六氟磷酸锂的危害。六氟磷酸锂对水分特别敏感,暴露于空气中或加热时六氟磷酸锂在空气中水分的作用下会迅速分解,放出五氟化磷而产生白色烟雾。因此,供应商在包装时都是采用密闭的不锈钢桶,同时加装氮气进行保护。使用时,将包装桶倒立后通过8cm的接口将六氟磷酸锂缓慢加入配制釜内,使用过程一直采用氮气进行保护,避免六氟磷酸锂接触空气。

因此,在使用与配制环节要采取相应的措施,以防控风险。·操作时应在通风良好的场所进行,避免眼睛和皮肤接触,避免吸入蒸汽。

·使用防爆型通风系统和设备,控制流速和接地装置,防止静电积聚。

·储存于阴凉通风的库房中,温度不宜超过37℃,避免与氧化剂等禁配物接触。

·使用过程中需佩戴合适的个人防护用品,实施通风等措施,防范高氯酸锂分解爆炸的风险。

高氯酸锂是一种常用的电解质,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,是除高氯酸铍外具有最高氧质量分数和体积分数的高氯酸盐。由于高含氧量与还原剂、有机物、易燃物(如硫、磷或金属粉末)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,高氯酸锂的使用操作应密闭,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。

碳酸二甲酯属于易燃液体,遇明火、高热或与氧化剂接触,有引起燃烧爆炸的危险。

碳酸二乙酯具有易挥发、流动扩散性和静电危害性大的特点,如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等也具有燃爆性。遇火花、静电也有可能引发火灾爆炸。

高纯度有机溶剂配制使用环节的风险防控措施如下:

→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,避免进料时剧烈搅动。

→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,严禁使用铁制工具。

高纯度有机溶剂生产合成环节的风险防控措施如下:

目前电解液中常用的碳酸酯溶剂生产工艺主要有光气法、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。

碳酸乙烯酯生产过程中需使用环氧乙烷、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯等原料。其中,碳酸丙烯酯是制备碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的主要途径。然而,碳酸甲乙酯的制备需经过复杂的溶剂制备过程,且存在危险化学品的使用。尽管该工艺不涉及危险化工工艺,但其分离蒸馏操作单元复杂,存在一定的安全风险。

由于缺乏相应的标准规范,企业必须高度关注生产过程中的风险。为此,企业应基于HAZOP LOPA分析,配备必要的自动化控制系统和安全仪表系统,以保障生产的安全和稳定性。