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废旧锂电池包装的技术要求及相关规则

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2024年3月7日发(作者:诺曼凡)

废旧锂电池包装的技术要求及相关规则

李明

【摘 要】描述回收的锂电池以及损坏或有缺陷的锂电池存在的各类风险,包装设计的要求;介绍联合国建议书、IMDG CODE、ADR、美国49CFR和加拿大TDGR的相关规则.%The risks of recycled lithium batteries and damaged or defective

lithium batteries were requirements of packaging design

were related rules of UN TDG,IMDG CODE and 49CFR and

TDGR were introduced.

【期刊名称】《电池》

【年(卷),期】2018(048)001

【总页数】5页(P3-7)

【关键词】回收锂电池;损坏或有缺陷的锂电池;特殊规定;包装规则

【作 者】李明

【作者单位】世航国际货运代理股份有限公司,江苏苏州215002

【正文语种】中 文

【中图分类】TM911.1;TM912.9

随着锂电池的广泛使用,大规模退役锂电池报废回收的包装运输工作即将出现。在回收和处理过程中,存在着较新出厂电池更多、更大的风险,需在包装、运输时预防和应对。

本文作者讨论这类退役和废旧锂电池存在的各种风险和包装设计需考虑的要求,介绍联合国危险品运输专家委员会、国际海事组织、欧洲经济委员会、美国联邦政府和加拿大联邦政府所颁布的废旧锂电池包装运输的各项规则。

1 废旧锂电池的风险和应对

锂电池应用领域迅速增大,人们在使用和不断的研究中,逐步发现之前尚未了解到的或被忽视的风险。

1.1 废旧锂电池的风险

意大利《信使报》援引当地媒体《20 Minuten》消息称:当地时间2018年1月10日,位于瑞士苏黎世车站大街的苹果商店内,一台iPhone手机突然发生电池爆炸,造成1位技术员工受伤,还有7人因吸入有害气体被送入医院治疗[1]。类似这种有毒气体释放和泄漏的问题,以前是未被太多重视和认识的。此外,使用过后的锂电池,不同单体之间内部性能和技术参数的差异较大;有些电池已损坏,或受到过外部机械撞击,如电动车辆发生过车祸;还有些电池因材料中的杂质,导致使用后因隔膜穿刺引发内部短路等。这一系列的电池会处于不稳定的状态,容易发生过热反应,导致热失控或进一步的热演化,引发其他问题,如电池爆炸、起火,电解液泄漏,释放出可燃气体(如氢气),有毒性和腐蚀的蒸气等。

大型锂电池系统(如新能源车动力电池)通常有较高的输出电压,即便在收集和回收时做过放电处理,但由于原有电池的电路设计保护功能以及电池固有的特性,无法彻底释放所有的余电,会存在一定的剩余电量,如不能很好地加以防护,依然容易因触电而发生人身伤害和外短路事故。

1.2 包装的设计要求

废旧或退役锂电池存在的各类风险远大于新生产出的电池,因而这类电池的包装设计和使用需要更加谨慎、严格。针对已发生破损或存在缺陷的锂电池,包装设计的基本要求是:①包装能防止电池外短路;②包装强度能够承受电池破裂或爆炸,确

保有害颗粒不泄露到包装之外;③内包装须使用阻燃、隔热材料,防止火灾扩大,并减少对包装外的热传导;④防止电解液渗漏引起的环境污染,使用惰性的吸附材料,吸收泄漏的电解质;⑤使用足够的衬垫材料,减少运输中的震动,防止可能已经受损的电池进一步扩大损坏;⑥酌情考虑设计有气体密封、过滤、循环和排放的管理控制系统;⑦包装外应清晰可见地显示对应的提示标签。

1.3 各种废旧锂电池的分类

本文作者描述的各类属于UN3480和UN3090的锂电池,以及安装和使用上述电池属于UN3481和UN3091的设备;或使用上述锂电池作驱动电源属于UN3171的车辆;或者使用上述锂电池作电源供应属于UN3161的混合动力车辆。

退役或废旧电池个体之间存在较大区别,可分为3种[2]:

使用后退役下来的电池,但仍可继续开发应用,如退役的动力电池,虽然容量和能效下降,无法达到电动车辆的使用技术标准,仍具有梯次利用开发的应用价值,如继续使用在储能设备或小型电动车辆中,这类电池可称为旧电池。

丧失应用功能,已没有继续开发利用价值、将作报废处置或资源回收的电池,称之为“处置或回收的锂电池(Lithium Batteries For Disposal/Recycling)”,或简称为废电池。

在使用或生产过程中,由于电池的质量或设计的问题,或使用不当(如过充),或受到过外部的严重撞击发生破损,或受到过外部的其他损害(如高温),已经损坏或有缺陷存在安全隐患的电池,无法满足联合国《试验和标准手册》[3]规定的测试标准,在联合国规则中称之为“损坏的/有缺陷锂电池(Damaged/Defective

Lithium Batteries)”,可简称为坏电池。

对上述旧电池中的符合梯次利用技术标准的锂电池,依然按正常的各类锂电池标准进行包装运输,不再讨论。

2 国际上现行的规则

破损或有缺陷的锂电池,以及处置或回收锂电池的运输包装问题,已受到广泛关注。联合国危险品专家委员会曾多次开会讨论相关问题,有关机构提交了修改提案,并在不断地补充和完善对应规则。2018年,国际上已经执行的主要规则有:国际海事组织的《国际海运危险品运输规则》(IMDG CODE)、欧洲经济委员会的ADR、美国联邦政府的49 CFR及加拿大联邦政府的TDGR。这些规则的主要条款见表1。

表1 2018年国际上有关废旧锂电池包装的主要规则条款Table 1 Main

regulations concerning the packaging of waste lithium batteries in 2018电池类型规则名称特殊规定包装规则损坏或有缺陷的IMDGCODESP376P908,LP904ADRSP376P908,LP90449CFR§173185(f)Part178,subpartsL,M,P,andQTDGRSP137P908,LP904处置或回收的IMDGCODESP377P909ADRSP377,SP636(b)P90949CFR§173185(d)§17324&17324aTDGRSP138P909,LP904

2.1 国际海事组织的有关规则

国际海事组织的IMDG CODE 第38-16修订版[4]于2018年1月开始强制执行,内容覆盖国际海洋危险品运输,并含有针对各种废旧锂电池的相应规定和对应包装要求。

2.1.1 损坏或有缺陷的锂电池

2.1.1.1 特殊规定SP 376

损坏或有缺陷的,不满足《试验和标准手册》中适用的类型测试标准的锂离子电池和电池组以及金属电池和电池组,须满足本特殊规定的要求。本特殊规定所指电池或电池组包括但不限于:因安全原因被认为有缺陷的电池或电池组;泄漏的电池或电池组;在运输前无法判定的电池或电池组;或遭受物理或机械损害的电池或电池组(评估电池是否损坏或存在缺陷时,须考虑电池类型、使用及不当使用的情况)。

电池和电池组须按照UN3090、UN3091、UN3480和UN3481适用的规定运输,

特殊规定230和本特殊规定另有说明的除外。

包装件须标记“损坏的/有缺陷的锂离子电池组”(Da-maged/Defective

Lithium-Ion Batteries)或“损坏的/有缺陷的锂金属电池组”(Damaged/Defective Lithium Metal Batteries)。

电池和电池组须按照章节4.1.4.1中P908或章节4.1.4.3中LP904进行包装(对大型锂电池组或电池系统)。

在通常条件下,易快速解体、发生危险反应、产生火焰或过热、或存在有毒性、腐蚀性、易燃气体或蒸气释放危险的电池和电池组不得运输,除非满足有关当局指定的条件。

2.1.1.2 包装规则P908

本规则适用于UN3090、UN3091、UN3480和UN3481中损坏的或有缺陷的锂离子或锂金属电池和电池组,包括装在设备中的电池和电池组。

若符合章节4.1.1和4.1.3的规定,可使用下列包装。

对于电池和电池组以及含有电池和电池组的设备,可使用桶(1A2、1B2、IN2、1H2、ID及IG);箱(4A、4B、4N、4C1、4C2、4D、4F、4G、4H1及4H2);罐(3A2、3B2及3H2)。包装须符合Ⅱ类包装性能指标(PGⅡ):①每只损坏的或有缺陷的电池或电池组,或含有电池或电池组的设备,应单独包装于内包装后再放置外包装,内包装或外包装必须是防泄漏的,以防止可能的电解质泄漏;②每个内包装应有足够的不燃和非导电、隔热绝缘材料包裹,以避免危险的热量传导和升高;③适当时,密封的包装应配备通风装置;④须采取适当的措施,以减小对包装件内电池或电池组产生振动和冲击,并防止在包装件内移动,以避免在运输过程中进一步损坏或导致危险状态,可使用阻燃和绝缘的衬垫材料,以满足要求;⑤须根据包装设计国或制造国认可的标准,来评估阻燃性;⑥对于渗漏的电池或电池组,在内包装或外包装中须加入足够的惰性吸附材料,吸收任何泄漏的电解质。

对于净质量超过30 kg的单个电池组,每个外包装中限定只能放置1个电池组。

补充要求:电池或电池组须防止短路。

2.1.1.3 包装规则LP904

本规则适用于UN3090、UN3091、UN3480和UN3481中单个损坏的或有缺陷的电池组,包括设备中的电池组。

若符合章节4.1.1和4.1.3的一般规定,下列大宗包装可用于运输单个损坏的、有缺陷的电池组,以及装配在设备中的单个损坏的、有缺陷的电池组。

对电池组和含有电池组的设备,大宗包装由下列材料制成:钢(50A)、铝(50B)、金属(钢或铝除外)(50N)、硬质塑料(50H)和胶合板(50D)等。包装须满足PGⅡ性能指标:①每个损坏的、有缺陷的电池组或含有此类电池组的设备,应单独包装于内包装后再放置外包装,内包装或外包装须是防泄漏的,以防止可能的电解质泄漏;其余②~⑥及补充要求的内容与包装规则P908内容相同。

2.1.2 处置或回收的锂电池

2.1.2.1 特殊规定SP 377

作为处置和回收目的所运输的锂离子及锂金属电池或电池组,以及含有此类电池或电池组的设备,无论是否与非锂电池一同包装,均可按章节4.1.4.1中包装规则P909来包装; 电池和电池组不需要满足章节2.9.4中的要求; 包装件须标记“处置的锂电池组”(Lithium Batteries For Disposal)或“回收的锂电池组”(Lithium

Batteries For Recycling)。

2.1.2.2 包装规则 P909

无论是否与非锂电池组一起包装,为处理或回收而运输的UN3090、UN3091、UN3480和UN3481适用本规则。

电池和电池组须按下述要求包装。

①若符合章节4.1.1和章节4.1.3的一般规定,可使用下列包装:桶(1A2、1B2、

1N2、IH2、ID和1G);箱(4A、4B、4N、4C1、4C2、4D、4F、4G、4H1和4H2);罐(3A2、3B2和3H2)。包装须达到PGⅡ的性能指标。金属包装须配有非传导的内衬材料(如塑料),材料的强度与用途相适应;

②不超过20 Wh的锂离子电芯、不超过100 Wh的锂离子电池组、锂含量不超过1 g的锂金属电芯及锂含量不超过2 g的锂金属电池组,可按下述要求包装:装于满足章节4.1.1(章节4.1.1.3除外)和4.1.3一般规定的坚固外包装内,总质量不超过30 kg;金属包装须配有非传导材料的内衬(如塑料),材料的强度与用途相适应;

③设备中的电池或电池组,可使用坚固的外包装。外包装应使用合适的材料,并具有足够强度,按包装的容量及用途进行设计。包装无须符合章节4.1.1.3的要求。设备可对所含电池或电池组提供等效保护时,可不包装或放置于托盘上进行运输;

④此外,对具有坚固、耐碰撞外壳的总质量12 kg及以上的电池或电池组,可使用由适当材料制造的坚固外包装,并具有与容量及用途相匹配的足够强度和设计要求,包装无需满足章节4.1.1.3的要求。

补充要求:①电池和电池组的设计或包装,须能防止短路和发热造成的危险;②防短路和防危险的发热,包括但不限于电池两极的单独保护、防止电池和电池组之间接触的内包装、电池组设计成凹形电极以防短路,或使用不导电和不燃烧的衬垫材料,填满容器中电池或电池组的空隙;③电池和电池组应固定在外包装中,以防止在运输中过度移动,如使用不导电和不燃烧的衬垫材料,或使用扎紧的塑料袋。

2.2 欧洲经济委员会的规则

欧盟的《欧洲危险货物国际公路运输公约/ADR》2017版[5],涵盖欧盟境内的危险品道路运输的管理内容,该规则从2017年1月开始执行。一般而言,欧盟的管理较其他国家和地区更严格,ADR 2017对应的规则中大部分内容与IMDG

CODE 38-16一致,但对部分内容进行了补充和修改。

2.2.1 损坏或有缺陷的锂电池

特殊规定SP 376中补充和进一步明确了有关操作性较强的要求,内容有:在通常运输条件下,容易快速解体、发生危险的化学反应、产生火焰或过热、或存在有毒性、腐蚀性、易燃性气体或蒸气,释放危险物质的电池和电池组不得运输,除非获得ADR缔约国政府当局的批准,也接受非缔约国按照国际危险货物铁路运输欧洲协定(RID)、ADR、欧洲危险货物内陆水运航道运输协定(ADN)、IMDG CODE或国际民航组织的危险货物安全技术规程(ICAO TI)指示所做的批准。通常情况下,电池和电池组被归为0类运输条件。

2.2.2 处置或回收的锂电池

增加了对回收或处理的电池的特殊规定SP 636(b):

每次总质量不超过500 g的锂离子电池和电池组,满足不超过20 Wh锂离子电池芯,或不超过100 Wh锂离子电池组,或锂含量不超过1 g的锂金属电芯,或锂含量不超过2 g的锂金属电池组,并且不安装在设备中,为收集和转移处置或回收的电池进行的运输、分类、储存;私人家庭使用的安装在设备中的锂电池和电池组收集和转移运输,以防止污染、分解、作循环利用或处置,如符合以下条件,则不受ADR的其他规定限制,包括特殊规定SP 376和章节2.2.9.1.7的内容,符合下列条件:

①适用章节4.1.4.1包装规则P909,但要求①和②除外;②建立质量保证体系,以确保锂电池或电池组的运输单元总质量不超过333 kg(混合了锂电池和电池组的单元,总质量可通过包括在质量保证系统中的统计方法进行评估,质保记录的副本应根据要求提供给主管当局);③包装件外须标记“处置的锂电池”或“回收的锂电池”。

如装有锂电池或电池组的设备未经包装或放置在托盘上的运输,按照章节4.1.4.1的包装说明P909③规则执行,本标记可用其他方式张贴在车辆或容器的外部表面。

“私人家庭的设备”意思为设备来自于私人家庭,商业、工业、公共机构和其他来

源,这些设备来源的性质和数量类似于私人家庭。私人家庭和私人家庭以外的使用者可能使用的设备,无论如何应视为来自私人家庭的设备。

2.3 美国联邦政府的法规

美国《联邦行政法规/CFR》第49部内容[6],对美国境内的危险品运输进行特别管理,包括废旧锂电池的内容。

2.3.1 §173.185(d)锂电池或电池组被运往处理或回收

一种锂电池或电池组,包括安装在设备中的锂电池或电池组,由机动车辆运输到允许储存的设施或处置地点,或进行回收利用。包装在符合§173.24和173.24a要求的坚固的外包装中,而不包括本节(a)段的测试和记录保存要求,以及本节(b)(3)规定的包装要求。

2.3.2 §173.185(f)损坏/有缺陷或召回电池或电池组

由于安全原因,被制造商认定已经损坏或有缺陷的锂电池或电池组,可能会产生危险的过热、燃烧或短路的情况,(如出于安全原因而退回厂商)只能由高速公路,铁路或船只运输,包装必须符合如下条件:

①每只电池或电池组必须放在单独的、内包装为非金属材料的包装中,电池或电池组要完全封闭;

②内包装必须被不可燃、不导电且具有吸收性能的缓冲材料围裹;

③每个内包装必须单独放置在符合分类第178部分第L、M、P和Q部分,满足PGⅠ性能指标的包装材料:金属(4A、4B和4N)、木制(4C1、4C2、4D和4F)或固体塑料(4H2)盒;金属(1A2、1B2和1N2)、胶合板(1D)或塑料(1H2)桶;对于单只电池或设备中包含的单只电池使用刚性大宗容器,授权使用材质为金属(50A、50B和50N)、刚性塑料(50H)或胶合板(50D);

④外包装上必须标明“损坏/有缺陷的锂离子电池”和/或“损坏/有缺陷的锂金属电池”,要求标记的字符高度必须不小于12 mm(0.47英寸)。

2.4 加拿大联邦政府的法规

加拿大《危险货物运输规则/TDGR》SOR/2017-253修订版[7],发布了相应的规则。

2.4.1 特殊规定SP 137 损坏或有缺陷的锂电池

①装运名称适用于损坏或有缺陷锂离子电池或电池组,以及锂金属电池或电池组,不符合第2部分(分类)第2.43.1(2)的内容;②锂离子或锂金属的电池或电池组发生损坏或有缺陷的,包括但不限于已泄漏或破裂、持续的物理或机械损伤,并无法在运输前进行判定的,或因安全原因被确定为有缺陷的;③有损坏或有缺陷的锂离子或锂金属的电池或电池组,须按照适用的联合国建议书P908,LP904包装规则进行包装(与IMDG CODE内容相同);④在规定情况下,外壳或外包装须在外部背景下能够清晰可见的标注(使用英文或法文)“损坏/有缺陷的锂离子电池”或“损坏/有缺陷的锂金属电池”;⑤在正常运输条件下,容易迅速解体、危险反应、产生火焰或危险的热演化,或产生有毒性、腐蚀性或易燃气体或蒸气的危险排放的损坏或有缺陷的锂离子或锂金属的电池或电池组,禁止运输;⑥禁止用航空器运输有损坏或有缺陷的锂离子电池或电池组,以及锂金属电池或电池组。

第2.43.1(2)的内容为:①电池或电池组类产品通过《试验和标准手册》第Ⅲ部分第38.3的测试;②每只电池或电池组均有安全排气装置,或设计有防止正常运输情况下发生剧烈爆炸;③每只电池或电池组均装备以防止外部短路的装置;④每个电池包的电芯串/并联控制系统配备二极管、保险丝或其他防止危险反向电流的装置。

2.4.2 特殊规定SP 138 处置或回收锂电池

运输用于处置或回收锂离子或锂金属的电池或电池组,或设备中含有这些电池或电池组时,①不受第2部分(分类)第2.43.1(2)条款限制;②无论是否装有非锂电池或电池组,或者装有这些电池或电池组的设备,须按照所适用的联合国建议书

P909或LP904的包装规则进行包装(与IMDG CODE的内容相同);③在规定情况下,外壳或外包装须在外部背景下能够清晰可见的标注(使用英文或法文)“处置的锂电池”或“回收的锂电池”;④禁止航空器运输。

2.5 各规则的差别

各规则起草和发布的时间有所不同,因此对破损/有缺陷的锂电池风险认识存在差别,管控的要求也不一致。各规则对运输条件和包装性能要求的主要差别见表2。

表2 破损/有缺陷锂电池非正常状态下的运输限制Table 2 Transportation limits

for the damaged/defective lithium battery in abnormal condition规则名称运输条件包装性能IMDGCODE禁止PGⅡADR0类运输条件PGⅡ49CFRPGⅠTDGR禁止PGⅡ

联合国危险品专家委员会已经在新一版的联合国建议书中增加了该相应的内容,已经发布,将加以执行。

3 其他的要求和将要实行的规则

3.1 其他的相关要求

国际航空运输协会(IATA)规定[8]:对有缺陷或损坏,或被召回的锂电池或含这些锂电池的设备,禁止航空运输;

处置和回收的锂电池,即便使用的包装完全符合上述规则要求,在进行跨境或跨国运输前,还要按《控制危险废料越境转移及其处置巴塞尔公约》[9]的要求,并在事先向进口国和有关国家部门通报废料的数量及性质,获得进口国政府的书面批准文件,须依照危险废弃物的相关规则进行处理;

规则要求在包装件外显示标记中的“处置/回收的锂电池”或“损坏或有缺陷的锂电池”字体高度应不低于12 mm;除此以外,还需张贴第9类锂电池危险品标签。

3.2 将要执行的规则

2017年6月,由联合国经济与社会理事会危险品运输专家委员会修改发布的《关

于危险货物运输的建议书 规章范本/UN TDG》(联合国建议书)第20修订版[10],对损坏或有缺陷的锂电池新增了相关内容。

除49 CFR和TDGR每年修订之外,IMDG CODE和ADR为每两年进行一次更新。联合国建议书是其它各规则的基础文件,新修订的内容将作为各规则修改下一版内容的主要依据,需要对此加以了解。

3.2.1 SP 376部分新增内容

电池和电池组被确定为损坏或有缺陷,在正常运输条件下,容易迅速解体、发生危险的反应、产生火焰或危险的热演化,有毒性或腐蚀性,或有易燃气体或蒸气的排放危险时,应按照新增的包装指示第4.1.4.1节的P911或LP 906进行包装和运输,其他包装或运输条件由主管当局批准。

除第5.2.1节规定的正确运输船名外,包装外还应标明“损坏/有缺陷”;运输文件和单据应按照特殊规定SP 376包括的内容陈述;如适用的,运输时应当附有主管机关批准文件的副本。

3.2.2 新增的包装规则P911

规则适用于UN3090、UN3091、UN3480和UN3481中损坏或有缺陷的电池和电池组,它们在正常运输状况下容易迅速解体、发生危险反应、产生火焰或危险的热演化或具有排放有毒性、腐蚀性蒸气或易燃气体的危险。

使用的下列容器须符合章节4.1.1和4.1.3内容的一般要求:桶(1A2、1B2、1N2、1H2、1D和1G);箱(4A、4B、4N、4C1、4C2、4D、4F、4G、4H1和4H2);罐(3A2、3B2和3H2)。

包装容器应符合PGⅠ性能标准:

①如果容易发生快速解体、危险反应、产生火焰、出现危险的热量扩散,或电池或电池组泄漏有毒性,腐蚀性蒸气或易燃气体,包装必须满足额外的性能要求:完整包装的外表面温度不得超过100 ℃,但瞬间温度允许达到200 ℃;包装外不会有

火焰发生;不会抛射到包装外;包装的结构应该保证完整;包装应酌情具有气体管理系统(如过滤、空气循环、气体密封及气密包装等);

②附加的包装性能要求应由主管当局规定的测试标准进行验证。应根据要求提供核查报告,报告内容有:电池或电池组名称,电池或电池组编号、质量、类型及电量。包装标识和根据主管当局规定的验证方法的测试数据,应作为最低要求,列在验证报告中;

③当使用干冰或液氮作冷却剂时,应符合第5.5.3节的要求。内包装和外包装应保持其在使用的制冷剂温度下的完整性,以及如果制冷失效可能产生的温度和压力的影响。

附加要求:应保护防止电池或电池组发生短路。

包装性能的评估按照下列有关标准进行:

①评估应在质量管理体系下进行[如第2.9.4(e)节][10],以便对测试结果,参考数据和特征模型的可追溯性;

②对电池或电池组类型的热失控时,在运输条件下,危险警示清单应明确标识和量化清单[如使用的内包装,荷电状态(SOC),充分使用阻燃、绝缘并具有吸附功能和防震材料等];锂电池或电池组的可能危险(快速解体、危险反应、产生火焰或危险的热量释放或有毒性,腐蚀性蒸气或易燃气体的危险扩散),这种危害的量化应依赖现有的科学文献;

③包装的缓解效果应当根据所提供的保护性质和构造材料性质加以识别和定性。用清单和图纸列出技术特点,用于进行这一评估,如密度(kg/m3)、比热容[J/(kg·K)]、发热值(kJ/kg)、导热率[W/(m·K)]、熔化温度和易燃温度(K)及外包装热传导系数[W/(m·K)]等;

④测试和任何辅助计算,应评估正常运输条件下包装内电池或电池组的热失控结果;

⑤如果未知电池或电池组的SOC,则评估所使用的是与电池或电池组较高可能

SOC下的结果;

⑥根据包装的气体管理系统,应描述可能使用和运输包装的周围条件(包括对环境中的气体或烟雾排放可能产生的后果,如通风或其他方法);

⑦测试或计算模拟应考虑电池或电池组内热失控所触发和传导的最坏情况,这种情况包括正常运输条件下可能发生的最差的故障,可能传播反应的最大热量和火焰排放;

⑧模拟的情景后果,应在涵盖所有可能的一段时间(即24 h期间)。

3.2.3 新增包装规则LP906

规则适用于UN3090、3091、3480和3481损坏或有缺陷的电池组,在正常运输时易迅速解体、危险反应、产生火焰或危险的热演化或有毒性、腐蚀性蒸气或易燃气体的排放。

可使用下列容器,但须符合第4.1.1节和第4.1.3节内容的一般规定,其针对单独的电池组和含有电池组的设备。

刚性大型容器应符合PGⅠ性能标准,并由钢(50A)、铝(50B)、钢或铝以外的金属(50N)、硬质塑料(50H)、胶合板(50D)及硬质纤维板(50G)等材料制成。其余①~③和附加要求与包装规则P911中的内容相同。

4 结束语

联合国的有关机构和欧美各国政府部门的专家都定期召开专题会议,根据新物质、新材料的出现和技术的进步,现代运输系统,各种危险的紧急情况,以及最重要的是确保人员安全,财产和环境的安全为目的制定管理规则。一般情况都会委托专业的研究机构和实验室进行定性定量的检测,并在足够的技术数据支持下制定可执行的标准。

我国是锂电池生产和使用大国,近年来新能源电动车生产销售数量较多,会迎来大规模退役电池收集回收的技术问题,有关部门已着手制定相关标准。我们应当与国

际上的主要规则接轨,保证绿色环保的新能源产业获得健康的发展。

【相关文献】

[1] Svizzera,esplode una batteria in un Apple Store: 50 evacuati,ferito un dipendente,sette persone in cura[ED/OL]. www.

/primopiano/esteri/svizzera_esplode_batteria_un_apple_store_50_evacuati_ferito_un_dipendente_sette_persone_.

[2] 李明. 动力电池回收过程中的存放、包装和运输规则[J]. 物流技术,2016,(9): 36-38.

[3] ST/SG/AC.10/11/Rev.6/Amend.1,UN Recommendations on the TRANSPORT OF

DANGEROUS GOODS,Manual of Tests and Criteria,Six revised edition,Amendment

1[S].

[4] International Maritime Dangerous Goods Code,Amend.38-16[S].

[5] European Agreement Concerning the International Carriage of Dangerous Goods by

Road,ECE/TRANS/257[S].

[6] Code of Federal Regulations,Federal Register/Vol. 82,No. 60[S].

[7] Transportation of Dangerous Goods Regulations (include amendment SOR/2017-253)[S].

[8] IATA Dangerous Goods Regulations,59th[S].

[9] Basel Convention on the Control of Transboundary Movements of Hazardous Wastes

and Their Disposal,1989[S].

[10] UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods-Model Regulations,20th revised edition,ST/SG/AC.10/1/Rev.20[S].

2024年3月7日发(作者:诺曼凡)

废旧锂电池包装的技术要求及相关规则

李明

【摘 要】描述回收的锂电池以及损坏或有缺陷的锂电池存在的各类风险,包装设计的要求;介绍联合国建议书、IMDG CODE、ADR、美国49CFR和加拿大TDGR的相关规则.%The risks of recycled lithium batteries and damaged or defective

lithium batteries were requirements of packaging design

were related rules of UN TDG,IMDG CODE and 49CFR and

TDGR were introduced.

【期刊名称】《电池》

【年(卷),期】2018(048)001

【总页数】5页(P3-7)

【关键词】回收锂电池;损坏或有缺陷的锂电池;特殊规定;包装规则

【作 者】李明

【作者单位】世航国际货运代理股份有限公司,江苏苏州215002

【正文语种】中 文

【中图分类】TM911.1;TM912.9

随着锂电池的广泛使用,大规模退役锂电池报废回收的包装运输工作即将出现。在回收和处理过程中,存在着较新出厂电池更多、更大的风险,需在包装、运输时预防和应对。

本文作者讨论这类退役和废旧锂电池存在的各种风险和包装设计需考虑的要求,介绍联合国危险品运输专家委员会、国际海事组织、欧洲经济委员会、美国联邦政府和加拿大联邦政府所颁布的废旧锂电池包装运输的各项规则。

1 废旧锂电池的风险和应对

锂电池应用领域迅速增大,人们在使用和不断的研究中,逐步发现之前尚未了解到的或被忽视的风险。

1.1 废旧锂电池的风险

意大利《信使报》援引当地媒体《20 Minuten》消息称:当地时间2018年1月10日,位于瑞士苏黎世车站大街的苹果商店内,一台iPhone手机突然发生电池爆炸,造成1位技术员工受伤,还有7人因吸入有害气体被送入医院治疗[1]。类似这种有毒气体释放和泄漏的问题,以前是未被太多重视和认识的。此外,使用过后的锂电池,不同单体之间内部性能和技术参数的差异较大;有些电池已损坏,或受到过外部机械撞击,如电动车辆发生过车祸;还有些电池因材料中的杂质,导致使用后因隔膜穿刺引发内部短路等。这一系列的电池会处于不稳定的状态,容易发生过热反应,导致热失控或进一步的热演化,引发其他问题,如电池爆炸、起火,电解液泄漏,释放出可燃气体(如氢气),有毒性和腐蚀的蒸气等。

大型锂电池系统(如新能源车动力电池)通常有较高的输出电压,即便在收集和回收时做过放电处理,但由于原有电池的电路设计保护功能以及电池固有的特性,无法彻底释放所有的余电,会存在一定的剩余电量,如不能很好地加以防护,依然容易因触电而发生人身伤害和外短路事故。

1.2 包装的设计要求

废旧或退役锂电池存在的各类风险远大于新生产出的电池,因而这类电池的包装设计和使用需要更加谨慎、严格。针对已发生破损或存在缺陷的锂电池,包装设计的基本要求是:①包装能防止电池外短路;②包装强度能够承受电池破裂或爆炸,确

保有害颗粒不泄露到包装之外;③内包装须使用阻燃、隔热材料,防止火灾扩大,并减少对包装外的热传导;④防止电解液渗漏引起的环境污染,使用惰性的吸附材料,吸收泄漏的电解质;⑤使用足够的衬垫材料,减少运输中的震动,防止可能已经受损的电池进一步扩大损坏;⑥酌情考虑设计有气体密封、过滤、循环和排放的管理控制系统;⑦包装外应清晰可见地显示对应的提示标签。

1.3 各种废旧锂电池的分类

本文作者描述的各类属于UN3480和UN3090的锂电池,以及安装和使用上述电池属于UN3481和UN3091的设备;或使用上述锂电池作驱动电源属于UN3171的车辆;或者使用上述锂电池作电源供应属于UN3161的混合动力车辆。

退役或废旧电池个体之间存在较大区别,可分为3种[2]:

使用后退役下来的电池,但仍可继续开发应用,如退役的动力电池,虽然容量和能效下降,无法达到电动车辆的使用技术标准,仍具有梯次利用开发的应用价值,如继续使用在储能设备或小型电动车辆中,这类电池可称为旧电池。

丧失应用功能,已没有继续开发利用价值、将作报废处置或资源回收的电池,称之为“处置或回收的锂电池(Lithium Batteries For Disposal/Recycling)”,或简称为废电池。

在使用或生产过程中,由于电池的质量或设计的问题,或使用不当(如过充),或受到过外部的严重撞击发生破损,或受到过外部的其他损害(如高温),已经损坏或有缺陷存在安全隐患的电池,无法满足联合国《试验和标准手册》[3]规定的测试标准,在联合国规则中称之为“损坏的/有缺陷锂电池(Damaged/Defective

Lithium Batteries)”,可简称为坏电池。

对上述旧电池中的符合梯次利用技术标准的锂电池,依然按正常的各类锂电池标准进行包装运输,不再讨论。

2 国际上现行的规则

破损或有缺陷的锂电池,以及处置或回收锂电池的运输包装问题,已受到广泛关注。联合国危险品专家委员会曾多次开会讨论相关问题,有关机构提交了修改提案,并在不断地补充和完善对应规则。2018年,国际上已经执行的主要规则有:国际海事组织的《国际海运危险品运输规则》(IMDG CODE)、欧洲经济委员会的ADR、美国联邦政府的49 CFR及加拿大联邦政府的TDGR。这些规则的主要条款见表1。

表1 2018年国际上有关废旧锂电池包装的主要规则条款Table 1 Main

regulations concerning the packaging of waste lithium batteries in 2018电池类型规则名称特殊规定包装规则损坏或有缺陷的IMDGCODESP376P908,LP904ADRSP376P908,LP90449CFR§173185(f)Part178,subpartsL,M,P,andQTDGRSP137P908,LP904处置或回收的IMDGCODESP377P909ADRSP377,SP636(b)P90949CFR§173185(d)§17324&17324aTDGRSP138P909,LP904

2.1 国际海事组织的有关规则

国际海事组织的IMDG CODE 第38-16修订版[4]于2018年1月开始强制执行,内容覆盖国际海洋危险品运输,并含有针对各种废旧锂电池的相应规定和对应包装要求。

2.1.1 损坏或有缺陷的锂电池

2.1.1.1 特殊规定SP 376

损坏或有缺陷的,不满足《试验和标准手册》中适用的类型测试标准的锂离子电池和电池组以及金属电池和电池组,须满足本特殊规定的要求。本特殊规定所指电池或电池组包括但不限于:因安全原因被认为有缺陷的电池或电池组;泄漏的电池或电池组;在运输前无法判定的电池或电池组;或遭受物理或机械损害的电池或电池组(评估电池是否损坏或存在缺陷时,须考虑电池类型、使用及不当使用的情况)。

电池和电池组须按照UN3090、UN3091、UN3480和UN3481适用的规定运输,

特殊规定230和本特殊规定另有说明的除外。

包装件须标记“损坏的/有缺陷的锂离子电池组”(Da-maged/Defective

Lithium-Ion Batteries)或“损坏的/有缺陷的锂金属电池组”(Damaged/Defective Lithium Metal Batteries)。

电池和电池组须按照章节4.1.4.1中P908或章节4.1.4.3中LP904进行包装(对大型锂电池组或电池系统)。

在通常条件下,易快速解体、发生危险反应、产生火焰或过热、或存在有毒性、腐蚀性、易燃气体或蒸气释放危险的电池和电池组不得运输,除非满足有关当局指定的条件。

2.1.1.2 包装规则P908

本规则适用于UN3090、UN3091、UN3480和UN3481中损坏的或有缺陷的锂离子或锂金属电池和电池组,包括装在设备中的电池和电池组。

若符合章节4.1.1和4.1.3的规定,可使用下列包装。

对于电池和电池组以及含有电池和电池组的设备,可使用桶(1A2、1B2、IN2、1H2、ID及IG);箱(4A、4B、4N、4C1、4C2、4D、4F、4G、4H1及4H2);罐(3A2、3B2及3H2)。包装须符合Ⅱ类包装性能指标(PGⅡ):①每只损坏的或有缺陷的电池或电池组,或含有电池或电池组的设备,应单独包装于内包装后再放置外包装,内包装或外包装必须是防泄漏的,以防止可能的电解质泄漏;②每个内包装应有足够的不燃和非导电、隔热绝缘材料包裹,以避免危险的热量传导和升高;③适当时,密封的包装应配备通风装置;④须采取适当的措施,以减小对包装件内电池或电池组产生振动和冲击,并防止在包装件内移动,以避免在运输过程中进一步损坏或导致危险状态,可使用阻燃和绝缘的衬垫材料,以满足要求;⑤须根据包装设计国或制造国认可的标准,来评估阻燃性;⑥对于渗漏的电池或电池组,在内包装或外包装中须加入足够的惰性吸附材料,吸收任何泄漏的电解质。

对于净质量超过30 kg的单个电池组,每个外包装中限定只能放置1个电池组。

补充要求:电池或电池组须防止短路。

2.1.1.3 包装规则LP904

本规则适用于UN3090、UN3091、UN3480和UN3481中单个损坏的或有缺陷的电池组,包括设备中的电池组。

若符合章节4.1.1和4.1.3的一般规定,下列大宗包装可用于运输单个损坏的、有缺陷的电池组,以及装配在设备中的单个损坏的、有缺陷的电池组。

对电池组和含有电池组的设备,大宗包装由下列材料制成:钢(50A)、铝(50B)、金属(钢或铝除外)(50N)、硬质塑料(50H)和胶合板(50D)等。包装须满足PGⅡ性能指标:①每个损坏的、有缺陷的电池组或含有此类电池组的设备,应单独包装于内包装后再放置外包装,内包装或外包装须是防泄漏的,以防止可能的电解质泄漏;其余②~⑥及补充要求的内容与包装规则P908内容相同。

2.1.2 处置或回收的锂电池

2.1.2.1 特殊规定SP 377

作为处置和回收目的所运输的锂离子及锂金属电池或电池组,以及含有此类电池或电池组的设备,无论是否与非锂电池一同包装,均可按章节4.1.4.1中包装规则P909来包装; 电池和电池组不需要满足章节2.9.4中的要求; 包装件须标记“处置的锂电池组”(Lithium Batteries For Disposal)或“回收的锂电池组”(Lithium

Batteries For Recycling)。

2.1.2.2 包装规则 P909

无论是否与非锂电池组一起包装,为处理或回收而运输的UN3090、UN3091、UN3480和UN3481适用本规则。

电池和电池组须按下述要求包装。

①若符合章节4.1.1和章节4.1.3的一般规定,可使用下列包装:桶(1A2、1B2、

1N2、IH2、ID和1G);箱(4A、4B、4N、4C1、4C2、4D、4F、4G、4H1和4H2);罐(3A2、3B2和3H2)。包装须达到PGⅡ的性能指标。金属包装须配有非传导的内衬材料(如塑料),材料的强度与用途相适应;

②不超过20 Wh的锂离子电芯、不超过100 Wh的锂离子电池组、锂含量不超过1 g的锂金属电芯及锂含量不超过2 g的锂金属电池组,可按下述要求包装:装于满足章节4.1.1(章节4.1.1.3除外)和4.1.3一般规定的坚固外包装内,总质量不超过30 kg;金属包装须配有非传导材料的内衬(如塑料),材料的强度与用途相适应;

③设备中的电池或电池组,可使用坚固的外包装。外包装应使用合适的材料,并具有足够强度,按包装的容量及用途进行设计。包装无须符合章节4.1.1.3的要求。设备可对所含电池或电池组提供等效保护时,可不包装或放置于托盘上进行运输;

④此外,对具有坚固、耐碰撞外壳的总质量12 kg及以上的电池或电池组,可使用由适当材料制造的坚固外包装,并具有与容量及用途相匹配的足够强度和设计要求,包装无需满足章节4.1.1.3的要求。

补充要求:①电池和电池组的设计或包装,须能防止短路和发热造成的危险;②防短路和防危险的发热,包括但不限于电池两极的单独保护、防止电池和电池组之间接触的内包装、电池组设计成凹形电极以防短路,或使用不导电和不燃烧的衬垫材料,填满容器中电池或电池组的空隙;③电池和电池组应固定在外包装中,以防止在运输中过度移动,如使用不导电和不燃烧的衬垫材料,或使用扎紧的塑料袋。

2.2 欧洲经济委员会的规则

欧盟的《欧洲危险货物国际公路运输公约/ADR》2017版[5],涵盖欧盟境内的危险品道路运输的管理内容,该规则从2017年1月开始执行。一般而言,欧盟的管理较其他国家和地区更严格,ADR 2017对应的规则中大部分内容与IMDG

CODE 38-16一致,但对部分内容进行了补充和修改。

2.2.1 损坏或有缺陷的锂电池

特殊规定SP 376中补充和进一步明确了有关操作性较强的要求,内容有:在通常运输条件下,容易快速解体、发生危险的化学反应、产生火焰或过热、或存在有毒性、腐蚀性、易燃性气体或蒸气,释放危险物质的电池和电池组不得运输,除非获得ADR缔约国政府当局的批准,也接受非缔约国按照国际危险货物铁路运输欧洲协定(RID)、ADR、欧洲危险货物内陆水运航道运输协定(ADN)、IMDG CODE或国际民航组织的危险货物安全技术规程(ICAO TI)指示所做的批准。通常情况下,电池和电池组被归为0类运输条件。

2.2.2 处置或回收的锂电池

增加了对回收或处理的电池的特殊规定SP 636(b):

每次总质量不超过500 g的锂离子电池和电池组,满足不超过20 Wh锂离子电池芯,或不超过100 Wh锂离子电池组,或锂含量不超过1 g的锂金属电芯,或锂含量不超过2 g的锂金属电池组,并且不安装在设备中,为收集和转移处置或回收的电池进行的运输、分类、储存;私人家庭使用的安装在设备中的锂电池和电池组收集和转移运输,以防止污染、分解、作循环利用或处置,如符合以下条件,则不受ADR的其他规定限制,包括特殊规定SP 376和章节2.2.9.1.7的内容,符合下列条件:

①适用章节4.1.4.1包装规则P909,但要求①和②除外;②建立质量保证体系,以确保锂电池或电池组的运输单元总质量不超过333 kg(混合了锂电池和电池组的单元,总质量可通过包括在质量保证系统中的统计方法进行评估,质保记录的副本应根据要求提供给主管当局);③包装件外须标记“处置的锂电池”或“回收的锂电池”。

如装有锂电池或电池组的设备未经包装或放置在托盘上的运输,按照章节4.1.4.1的包装说明P909③规则执行,本标记可用其他方式张贴在车辆或容器的外部表面。

“私人家庭的设备”意思为设备来自于私人家庭,商业、工业、公共机构和其他来

源,这些设备来源的性质和数量类似于私人家庭。私人家庭和私人家庭以外的使用者可能使用的设备,无论如何应视为来自私人家庭的设备。

2.3 美国联邦政府的法规

美国《联邦行政法规/CFR》第49部内容[6],对美国境内的危险品运输进行特别管理,包括废旧锂电池的内容。

2.3.1 §173.185(d)锂电池或电池组被运往处理或回收

一种锂电池或电池组,包括安装在设备中的锂电池或电池组,由机动车辆运输到允许储存的设施或处置地点,或进行回收利用。包装在符合§173.24和173.24a要求的坚固的外包装中,而不包括本节(a)段的测试和记录保存要求,以及本节(b)(3)规定的包装要求。

2.3.2 §173.185(f)损坏/有缺陷或召回电池或电池组

由于安全原因,被制造商认定已经损坏或有缺陷的锂电池或电池组,可能会产生危险的过热、燃烧或短路的情况,(如出于安全原因而退回厂商)只能由高速公路,铁路或船只运输,包装必须符合如下条件:

①每只电池或电池组必须放在单独的、内包装为非金属材料的包装中,电池或电池组要完全封闭;

②内包装必须被不可燃、不导电且具有吸收性能的缓冲材料围裹;

③每个内包装必须单独放置在符合分类第178部分第L、M、P和Q部分,满足PGⅠ性能指标的包装材料:金属(4A、4B和4N)、木制(4C1、4C2、4D和4F)或固体塑料(4H2)盒;金属(1A2、1B2和1N2)、胶合板(1D)或塑料(1H2)桶;对于单只电池或设备中包含的单只电池使用刚性大宗容器,授权使用材质为金属(50A、50B和50N)、刚性塑料(50H)或胶合板(50D);

④外包装上必须标明“损坏/有缺陷的锂离子电池”和/或“损坏/有缺陷的锂金属电池”,要求标记的字符高度必须不小于12 mm(0.47英寸)。

2.4 加拿大联邦政府的法规

加拿大《危险货物运输规则/TDGR》SOR/2017-253修订版[7],发布了相应的规则。

2.4.1 特殊规定SP 137 损坏或有缺陷的锂电池

①装运名称适用于损坏或有缺陷锂离子电池或电池组,以及锂金属电池或电池组,不符合第2部分(分类)第2.43.1(2)的内容;②锂离子或锂金属的电池或电池组发生损坏或有缺陷的,包括但不限于已泄漏或破裂、持续的物理或机械损伤,并无法在运输前进行判定的,或因安全原因被确定为有缺陷的;③有损坏或有缺陷的锂离子或锂金属的电池或电池组,须按照适用的联合国建议书P908,LP904包装规则进行包装(与IMDG CODE内容相同);④在规定情况下,外壳或外包装须在外部背景下能够清晰可见的标注(使用英文或法文)“损坏/有缺陷的锂离子电池”或“损坏/有缺陷的锂金属电池”;⑤在正常运输条件下,容易迅速解体、危险反应、产生火焰或危险的热演化,或产生有毒性、腐蚀性或易燃气体或蒸气的危险排放的损坏或有缺陷的锂离子或锂金属的电池或电池组,禁止运输;⑥禁止用航空器运输有损坏或有缺陷的锂离子电池或电池组,以及锂金属电池或电池组。

第2.43.1(2)的内容为:①电池或电池组类产品通过《试验和标准手册》第Ⅲ部分第38.3的测试;②每只电池或电池组均有安全排气装置,或设计有防止正常运输情况下发生剧烈爆炸;③每只电池或电池组均装备以防止外部短路的装置;④每个电池包的电芯串/并联控制系统配备二极管、保险丝或其他防止危险反向电流的装置。

2.4.2 特殊规定SP 138 处置或回收锂电池

运输用于处置或回收锂离子或锂金属的电池或电池组,或设备中含有这些电池或电池组时,①不受第2部分(分类)第2.43.1(2)条款限制;②无论是否装有非锂电池或电池组,或者装有这些电池或电池组的设备,须按照所适用的联合国建议书

P909或LP904的包装规则进行包装(与IMDG CODE的内容相同);③在规定情况下,外壳或外包装须在外部背景下能够清晰可见的标注(使用英文或法文)“处置的锂电池”或“回收的锂电池”;④禁止航空器运输。

2.5 各规则的差别

各规则起草和发布的时间有所不同,因此对破损/有缺陷的锂电池风险认识存在差别,管控的要求也不一致。各规则对运输条件和包装性能要求的主要差别见表2。

表2 破损/有缺陷锂电池非正常状态下的运输限制Table 2 Transportation limits

for the damaged/defective lithium battery in abnormal condition规则名称运输条件包装性能IMDGCODE禁止PGⅡADR0类运输条件PGⅡ49CFRPGⅠTDGR禁止PGⅡ

联合国危险品专家委员会已经在新一版的联合国建议书中增加了该相应的内容,已经发布,将加以执行。

3 其他的要求和将要实行的规则

3.1 其他的相关要求

国际航空运输协会(IATA)规定[8]:对有缺陷或损坏,或被召回的锂电池或含这些锂电池的设备,禁止航空运输;

处置和回收的锂电池,即便使用的包装完全符合上述规则要求,在进行跨境或跨国运输前,还要按《控制危险废料越境转移及其处置巴塞尔公约》[9]的要求,并在事先向进口国和有关国家部门通报废料的数量及性质,获得进口国政府的书面批准文件,须依照危险废弃物的相关规则进行处理;

规则要求在包装件外显示标记中的“处置/回收的锂电池”或“损坏或有缺陷的锂电池”字体高度应不低于12 mm;除此以外,还需张贴第9类锂电池危险品标签。

3.2 将要执行的规则

2017年6月,由联合国经济与社会理事会危险品运输专家委员会修改发布的《关

于危险货物运输的建议书 规章范本/UN TDG》(联合国建议书)第20修订版[10],对损坏或有缺陷的锂电池新增了相关内容。

除49 CFR和TDGR每年修订之外,IMDG CODE和ADR为每两年进行一次更新。联合国建议书是其它各规则的基础文件,新修订的内容将作为各规则修改下一版内容的主要依据,需要对此加以了解。

3.2.1 SP 376部分新增内容

电池和电池组被确定为损坏或有缺陷,在正常运输条件下,容易迅速解体、发生危险的反应、产生火焰或危险的热演化,有毒性或腐蚀性,或有易燃气体或蒸气的排放危险时,应按照新增的包装指示第4.1.4.1节的P911或LP 906进行包装和运输,其他包装或运输条件由主管当局批准。

除第5.2.1节规定的正确运输船名外,包装外还应标明“损坏/有缺陷”;运输文件和单据应按照特殊规定SP 376包括的内容陈述;如适用的,运输时应当附有主管机关批准文件的副本。

3.2.2 新增的包装规则P911

规则适用于UN3090、UN3091、UN3480和UN3481中损坏或有缺陷的电池和电池组,它们在正常运输状况下容易迅速解体、发生危险反应、产生火焰或危险的热演化或具有排放有毒性、腐蚀性蒸气或易燃气体的危险。

使用的下列容器须符合章节4.1.1和4.1.3内容的一般要求:桶(1A2、1B2、1N2、1H2、1D和1G);箱(4A、4B、4N、4C1、4C2、4D、4F、4G、4H1和4H2);罐(3A2、3B2和3H2)。

包装容器应符合PGⅠ性能标准:

①如果容易发生快速解体、危险反应、产生火焰、出现危险的热量扩散,或电池或电池组泄漏有毒性,腐蚀性蒸气或易燃气体,包装必须满足额外的性能要求:完整包装的外表面温度不得超过100 ℃,但瞬间温度允许达到200 ℃;包装外不会有

火焰发生;不会抛射到包装外;包装的结构应该保证完整;包装应酌情具有气体管理系统(如过滤、空气循环、气体密封及气密包装等);

②附加的包装性能要求应由主管当局规定的测试标准进行验证。应根据要求提供核查报告,报告内容有:电池或电池组名称,电池或电池组编号、质量、类型及电量。包装标识和根据主管当局规定的验证方法的测试数据,应作为最低要求,列在验证报告中;

③当使用干冰或液氮作冷却剂时,应符合第5.5.3节的要求。内包装和外包装应保持其在使用的制冷剂温度下的完整性,以及如果制冷失效可能产生的温度和压力的影响。

附加要求:应保护防止电池或电池组发生短路。

包装性能的评估按照下列有关标准进行:

①评估应在质量管理体系下进行[如第2.9.4(e)节][10],以便对测试结果,参考数据和特征模型的可追溯性;

②对电池或电池组类型的热失控时,在运输条件下,危险警示清单应明确标识和量化清单[如使用的内包装,荷电状态(SOC),充分使用阻燃、绝缘并具有吸附功能和防震材料等];锂电池或电池组的可能危险(快速解体、危险反应、产生火焰或危险的热量释放或有毒性,腐蚀性蒸气或易燃气体的危险扩散),这种危害的量化应依赖现有的科学文献;

③包装的缓解效果应当根据所提供的保护性质和构造材料性质加以识别和定性。用清单和图纸列出技术特点,用于进行这一评估,如密度(kg/m3)、比热容[J/(kg·K)]、发热值(kJ/kg)、导热率[W/(m·K)]、熔化温度和易燃温度(K)及外包装热传导系数[W/(m·K)]等;

④测试和任何辅助计算,应评估正常运输条件下包装内电池或电池组的热失控结果;

⑤如果未知电池或电池组的SOC,则评估所使用的是与电池或电池组较高可能

SOC下的结果;

⑥根据包装的气体管理系统,应描述可能使用和运输包装的周围条件(包括对环境中的气体或烟雾排放可能产生的后果,如通风或其他方法);

⑦测试或计算模拟应考虑电池或电池组内热失控所触发和传导的最坏情况,这种情况包括正常运输条件下可能发生的最差的故障,可能传播反应的最大热量和火焰排放;

⑧模拟的情景后果,应在涵盖所有可能的一段时间(即24 h期间)。

3.2.3 新增包装规则LP906

规则适用于UN3090、3091、3480和3481损坏或有缺陷的电池组,在正常运输时易迅速解体、危险反应、产生火焰或危险的热演化或有毒性、腐蚀性蒸气或易燃气体的排放。

可使用下列容器,但须符合第4.1.1节和第4.1.3节内容的一般规定,其针对单独的电池组和含有电池组的设备。

刚性大型容器应符合PGⅠ性能标准,并由钢(50A)、铝(50B)、钢或铝以外的金属(50N)、硬质塑料(50H)、胶合板(50D)及硬质纤维板(50G)等材料制成。其余①~③和附加要求与包装规则P911中的内容相同。

4 结束语

联合国的有关机构和欧美各国政府部门的专家都定期召开专题会议,根据新物质、新材料的出现和技术的进步,现代运输系统,各种危险的紧急情况,以及最重要的是确保人员安全,财产和环境的安全为目的制定管理规则。一般情况都会委托专业的研究机构和实验室进行定性定量的检测,并在足够的技术数据支持下制定可执行的标准。

我国是锂电池生产和使用大国,近年来新能源电动车生产销售数量较多,会迎来大规模退役电池收集回收的技术问题,有关部门已着手制定相关标准。我们应当与国

际上的主要规则接轨,保证绿色环保的新能源产业获得健康的发展。

【相关文献】

[1] Svizzera,esplode una batteria in un Apple Store: 50 evacuati,ferito un dipendente,sette persone in cura[ED/OL]. www.

/primopiano/esteri/svizzera_esplode_batteria_un_apple_store_50_evacuati_ferito_un_dipendente_sette_persone_.

[2] 李明. 动力电池回收过程中的存放、包装和运输规则[J]. 物流技术,2016,(9): 36-38.

[3] ST/SG/AC.10/11/Rev.6/Amend.1,UN Recommendations on the TRANSPORT OF

DANGEROUS GOODS,Manual of Tests and Criteria,Six revised edition,Amendment

1[S].

[4] International Maritime Dangerous Goods Code,Amend.38-16[S].

[5] European Agreement Concerning the International Carriage of Dangerous Goods by

Road,ECE/TRANS/257[S].

[6] Code of Federal Regulations,Federal Register/Vol. 82,No. 60[S].

[7] Transportation of Dangerous Goods Regulations (include amendment SOR/2017-253)[S].

[8] IATA Dangerous Goods Regulations,59th[S].

[9] Basel Convention on the Control of Transboundary Movements of Hazardous Wastes

and Their Disposal,1989[S].

[10] UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods-Model Regulations,20th revised edition,ST/SG/AC.10/1/Rev.20[S].

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