鋰離子電池基本認識及運輸

　隨著科技的快速發展，能量運用的方式也逐漸改變，由傳統插電式設備進步到儲能系統式設備，而目前又以鋰離子電池使用較為廣泛，所以造就了「鋰離子電池」的使用越來越常出現在日常生活中的每個角落，輕巧到可攜式的電子產品如手表、電腦、行動電源、耳機、相機、手機等，大到交通運輸工具如電動機車、電動汽車、飛機用電池、太陽能及風力發電的儲能柜等都可以發現它的蹤跡。隨著臺灣近幾年強力推廣綠電發展，儲能系統必定會是未來建設與相關產業發展的趨勢。近年來，世界各國皆強力推動節能減碳政策，在各國科技研發團隊的開發下，「鋰離子電池」因具有能量密度高、循環使用壽命長、無記憶效應等好處，因而帶動全球「鋰離子電池」相關應用市場發展快速，使得鋰離子電池不僅在價格、技術及應用特性上亦被廣泛使用在各項民生產品，相對的劣質產品亦充斥在整個市場也產生了另一種災害發生的隱憂。

　鋰離子電池所引起的火災，在我們生活周遭充滿了潛在的風險與危害。對于第一線進行災害搶救的消防人員來說，此類型火災與一般火災在滅火性質上有極大的不同，如果消防人員在未知的環境下，以處理一般滅火方式執行搶救，可能會造成嚴重的危害。因此，如何小心應對鋰離子電池火災，相信會是我們未來需要迫切去面對的重要課題。

　鋰離子電池基本認識

　所謂「知己知彼，百戰百勝」，我們從鋰離子電池的基本構造開始介紹，其主要的構造由：正極、負極、隔膜、電解液(鋰鹽加有機溶劑構成)組成，如果依其組成常見的分類如下述：

　一、磷酸鐵鋰電池：

　系指以磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色為不含鈷等貴重元素，原料價格低且磷、鐵存在于地球資源含量豐富，不會有供料問題，其工作電壓適中，單位重量下電容量大的高放電功率，可快速充電且循環壽命長，在高溫與高熱環境下的穩定性高。

　相較目前常見的三元鋰電池來說，磷酸鐵鋰電池至少具有以下優點：安全性高、使用壽命長、不含任何重金屬和稀有金屬(意即原材料成本低)、可快速充電、工作溫度范圍廣。因此，世界電動車霸主TESLA 也由三元鋰電池轉向以磷酸鐵鋰電池為動力使用。

　但磷酸鐵鋰電池也存在一些性能上的缺點：壓實密度很低，導致鋰離子電池的能量密度較低;雖然材料取得成本較低，但半成品的制造及準備與電池的制造成本卻相對較高;產品一致性差及低溫時性能會明顯受到影響等。

　二、三元鋰電池：

　正極材料常使用鎳鈷錳酸鋰(Li〈NiCoMn〉O2)，負極通常是石墨。能量密度大，因此常被廣泛使用。三元鋰電池主要有鎳鈷鋁酸鋰電池，但由于鎳鈷鋁的高溫結構不穩定，致使易產生高溫，進而引發危險，也因此其安全性問題常受到懷疑。

　之所以會有這樣的原因是由于，即使磷酸鐵鋰與鎳鈷錳酸鋰這兩種材料都會在到達一定溫度時發生分解，不過三元鋰材料相比于磷酸鐵鋰電池會在較低溫下發生分解，且三元鋰材料的化學反應較為劇烈，可能會釋放氧分子，于高溫作用下電解液迅速燃燒，發生連鎖反應。換句話說，就是危險品三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。

　正因為三元鋰材料有這樣的安全隱患，因此根據三元鋰材料容易熱解的特性， 廠商為抑制事故發生， 在過充保護(Over voltage protection， 簡稱OVP)， 過放保護(Under Voltage Protection ， 簡稱UVP )， 過溫保護(Over Temperature Protection ， 簡稱OTP)，過流保護(Over Current Protection，簡稱OCP)這幾個安全保護措施上都下不少的功夫，以防止三元鋰電池之燃燒。

　運輸方式

　運輸方式包括空運、水運、陸運，至此主要討論的是最為常用的航空運輸、海洋運輸。由于鋰是一種特別容易發生化學反應的金屬， 易延伸和燃燒，包裝和運輸，如處理不當， 易燃燒和爆炸， 事故也時有發生。其包裝和運輸中的非規范行為而導致的事故越來越受到重視， 國際上多個機構頒布有多個規定，各管理機構也愈發嚴格，提高操作要求，不斷的修改規定和法規(如：IATA針對運輸每兩年就修改一次規定)

　　中文名：鋰離子電池

　　外文名：Lithium battery transportation

　　運輸方式：海洋運輸、航空運輸、多式聯運

　　應用領域：手機、筆記本電腦、Ipad、汽車等

　　發明者：愛迪生

　　運輸要求

　　運輸包裝

　　1. 在不考慮例外的情況下,這些電池必須遵守規則里(DGR 4.2 適用的包裝說明)的限制進行運輸。它們必須依據適用的包裝說明指導裝在DGR 規則所規定的UN規格包裝里,并在包裝上完整的顯示對應編號。

　　2. 符合要求的包裝, 除標有適用的正確運輸專用名稱和UN 編號的標記外,

　　IATA9類標簽還必須貼9類危險性標簽 。

　　3. 托運人須填寫申報單; 提供相應的危包證;提供獲得認證的第三機構出具的運輸鑒定報告,并顯示為符合標準的產品(含UN38.3測試, 1.2米的跌落包裝試驗)。

　　航空運輸要求

　　1. 電池須通過UN 38.3測試要求, 及1.2米的跌落包裝試驗

　　2. 托運人提供的申報文件, 標注UN編號

　　3. 外包裝均須貼9類危險品標簽 ，貼有“僅限全貨機運輸”操作標簽

　　僅限全貨機運輸

　　4. 其設計應保證在正常運輸條件下防止爆裂，并配置有防止外部短路的有效措施。

　　5. 堅固的外包裝, 電池應被保護以防止短路，在同一包裝內須預防與可引發短路的導電物質接觸。

　　6. 電池安裝在設備中運輸的額外要求：

　　a. 設備應進行固定以防止電池在包裝內移動，包裝的方式應防止電池在運輸途中意外啟動。

　　b.外包裝應能夠防水，或通過使用內襯(如塑料袋)達到防水，除非設備本身的構造特點已經具備防水特性。

　　7. 鋰電池應使用托盤裝載, 避免搬運過程受到強烈振動,托盤的各垂直和水平邊使用護角保護。

　　8. 單個包裝重量小于35 kgs。

　　9. 航空公司操作注意:

　　l 僅限全貨機運輸

　　l 空運信息出現在機長通知單上

　　l 增強機組意識和在緊急情況下的決策可能因此改變

　　l 告知第一到場人員貨艙內電池的種類和數量l 美國FAA要求鋰電池應裝載在飛機貨艙等級為C級貨艙內, 貨艙內須有煙霧探測系統, 報警系統, 滅火系統。

　　海洋運輸要求

　　1. 電池須通過UN 38.3測試要求, 及1.2米的跌落包裝試驗。

　　2. 外包裝均須貼9類標簽, 標注UN編號3. 其設計可保證在正常運輸條件下防止爆裂，并配置有防止外部短路的有效措施。

　　4. 堅固的外包裝, 電池應被保護以防止短路，在同一包裝內須預防與可引發短路的導電物質接觸。

　　5. 電池安裝在設備中運輸的額外要求：

　　a. 設備應進行固定以防止在包裝內移動，包裝方式應防止在運輸途中意外啟動。

　　b. 外包裝應能夠防水，或通過使用內襯(如塑料袋)達到防水，除非設備本身的構造特點已經具備防水特性。

　　6. 鋰電池應使用托盤裝載, 避免搬運過程受到強烈振動,托盤的各垂直和水平邊使用護角保護。

　　7. 鋰電池裝載集裝箱內須進行加固, 加固方式和強度應符合進口國的要求(如: 美國境內有美國鐵路協會, 美國協會, 北美爆炸物管理局, 聯邦汽車運輸安全管理局, 美國海岸防衛隊, 美國運輸

　　9類美式加固法部和 《海上運輸規則》有相關規定), 若因發貨人疏忽加固或加固不當, 在目的港將被扣箱, 并發生碼頭的操作費、堆存費、移箱費、重新加固等高額的費用。

　　8. 出口北美地區需在集裝箱四周規定位置粘貼9類標簽