危险性分析及安全措施

PAGE17/NUMPAGES17较大危险因素辨识分析管控措施(锂电池的危险性分析及安全措施、危险化学品的火灾危险性分析及预防措施有限空间作业危险因素分析及安全措施）锂电池的危险性分析及安全措施

一、锂电池的危险性分析锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。体积小所以容量密度高，广受消费者与工程师欢迎。但是，化学特性太活泼，则带来了极高的危险性。锂金属暴露在空气中时，会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。为了提升安全性及电压，科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成了奈米等级的细小储存格子，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破裂，氧气进入，也会因氧分子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。锂离子电池的这种原理，使得人们在获得它高容量密度的同时，也达到安全的目的。

锂离子电池充电时，正极的锂原子会丧失电子，氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去，进入负极的储存格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自动关闭细孔，让锂离子无法穿越，以自废武功，防止危险发生。

保护措施

锂电池芯过充到电压高于4.2V后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈高。锂电芯电压高于4.2V后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此时储存格常会垮掉，让电池容量产生永久性的下降。如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，让使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂，氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为4.2V。

锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时，部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到2.4V才停止。锂电池从3.0V放电到2.4V这段期间，所释放的能量只占电池容量的3%左右。因此，3.0V是一个理想的放电截止电压。

充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面。这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。万一电池外壳破裂，就会爆炸。

因此，对锂离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，这片保护板主要就是提供这三项保护。但是，保护板的这三项保护显然是不够的，全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性，必须对电池爆炸的原因，进行更仔细的分析。

爆炸类型分析电池芯爆炸的类形可归纳为外部短路、内部短路、及过充三种。此处的外部系指电芯的外部，包含了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。

当电芯外部发生短路，电子组件又未能切断回路时，电芯内部会产生高热，造成部分电解液汽化，将电池外壳撑大。当电池内部温度高到135摄氏度时，质量好的隔膜纸，会将细孔关闭，电化学反应终止或近乎终止，电流骤降，温度也慢慢下降，进而避免了爆炸发生。但是，细孔关闭率太差，或是细孔根本不会关闭的隔膜纸，会让电池温度继续升高，更多的电解液汽化，最后将电池外壳撑破，甚至将电池温度提高到使材料燃烧并爆炸。

内部短路主要是因为铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜，或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所造成。这些细小的针状金属，会造成微短路。由于，针很细有一定的电阻值，因此，电流不见得会很大。铜铝箔毛刺系在生产过程造成，可观察到的现象是电池漏电太快，多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。而且，由于毛刺细小，有时会被烧断，使得电池又恢复正常。因此，因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。

这样的说法，可以从各电芯厂内部都常有充电后不久，电压就偏低的不良电池，但是却鲜少发生爆炸事件，得到统计上的支持。因此，内部短路引发的爆炸，主要还是因为过充造成的。因为，过充后极片上到处都是针状锂金属结晶，刺穿点到处都是，到处都在发生微短路。因此，电池温度会逐渐升高，最后高温将电解液气体。这种情形，不论是温度过高使材料燃烧爆炸，还是外壳先被撑破，使空气进去与锂金属发生激烈氧化，都是爆炸收场。

但是过充引发内部短路造成的这种爆炸，并不一定发生在充电的当时。有可能电池温度还未高到让材料燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时，消费者就终止充电，带手机出门。这时众多的微短路所产生的热，慢慢的将电池温度提高，经过一段时间后，才发生爆炸。消费者共同的描述都是拿起手机时发现手机很烫，扔掉后就爆炸。

综合以上爆炸的类型，我们可以将防爆重点放在过充的防止、外部短路的防止、及提升电芯安全性三方面。其中过充防止及外部短路防止属于电子防护，与电池系统设计及电池组装有较大关系。电芯安全性提升之重点为化学与机械防护，与电池芯制造厂有较大关系。

设计规范

由于全球手机有数亿只，要达到安全，安全防护的失败率必须低于一亿分之一。由于，电路板的故障率一般都远高于一亿分之一。因此，电池系统设计时，必须有两道以上的安全防线。常见的错误设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。这样将过充的防护重任，完全交给电池组上的保护板。虽然保护板的故障率不高，但是，即使故障率低到百万分之一，机率上全球还是天天都会有爆炸事故发生。

电池系统如能对过充、过放、过电流都分别提供两道安全防护，每道防护的失败率如果是万分之一，两道防护就可以将失败率降到一亿分之一。常见的电池充电系统方块图如下，包含充电器及电池组两大部分。充电器又包含适配器(Adaptor)及充电控制器两部分。适配器将交流电转为直流电，充电控制器则限制直流电的最大电流及最高电压。电池组包含保护板及电池芯两大部分，以及一个PTC来限定最大电流。文字方块:

适配器交流变直流文字方块:

充电控制器限流限压文字方块:

充电器文字方块:

保护板过充、过放过流等防护文字方块:

电池组文字方块:

限流片文字方块:

电池芯

以手机电池系统为例，过充防护系利用充电器输出电压设定在4.2V左右，来达到第一层防护，这样就算电池组上的保护板失效，电池也不会被过充而发生危险。第二道防护是保护板上的过充防护功能，一般设定为4.3V。这样，保护板平常不必负责切断充电电流，只有当充电器电压异常偏高时，才需要动作。过电流防护则是由保护板及限流片来负责，这也是两道防护，防止过电流及外部短路。由于过放电只会发生在电子产品被使用的过程。因此，一般设计是由该电子产品的线路板来提供第一到防护，电池组上的保护板则提供第二道防护。当电子产品侦测到供电电压低于3.0V时，应该自动关机。如果该产品设计时未设计这项功能，则保护板会在电压低到2.4V时，关闭放电回路。

总之，电池系统设计时，必须对过充、过放、与过电流分别提供两道电子防护。其中保护板是第二道防护。把保护板拿掉后充电，如果电池会爆炸就代表设计不良。

上述方法虽然提供了两道防护，但是由于消费者在充电器坏掉后，常会买非原厂充电器来充电，而充电器业者，基于成本考虑，常将充电控制器拿掉，来降低成本。结果，劣币驱逐良币，市面上出现了许多劣质充电器。这使得过充防护失去了第一道也是最重要的一道防线。而过充又是造成电池爆炸的最重要因素，因此，劣质充电器可以称得上是电池爆炸事件的元凶。

当然，并非所有的电池系统都采用如上图的方案。在有些情况下，电池组内也会有充电控制器的设计。例如：许多笔记型计算机的外加电池棒，就有充电控制器。这是因为笔记型计算机一般都将充电控制器做在计算机内，只给消费者一个适配器。因此，笔记型计算机的外加电池组，就必须有一个充电控制器，才能确保外加电池组在使用适配器充电时的安全。另外，使用汽车点烟器充电的产品，有时也会将充电控制器做在电池组内。

最后的防线

如果电子的防护措施都失败了，最后的一道防线，就要由电芯来提供了。电芯的安全层级，可依据电芯能否通过外部短路和过充来大略区分等级。由于，电池爆炸前，如果内部有锂原子堆积在材料表面，爆炸威力会更大。而且，过充的防护常因消费者使用劣质充电器而只剩一道防线，因此，电芯抗过充能力比抗外部短路的能力更重要。如果，外部短路不会爆炸的电芯，可以得到一颗星。而过充不会爆炸的电芯，可以得到两颗星。那么电芯的安全等级，就有零颗星到三颗星，四种等级。日本制和台湾制的电池芯，通常都可达到三颗星的最高等级，中国制的电芯就参差不齐。下表为市场上常见锂电芯的安全等级。二、锂电池储存保养及安全防护措施

1．短期储存：

锂电池短期不使用（如6个月以内），电池原厂商出货带电量状态下，将电池储存在干燥、无腐蚀性气体、温湿度在-20°C～35℃

65±20%之间的地方，高于或低于此温湿度会使电池金属部件生锈或电池出现泄漏。

2．长期储存：

1、锂电池长期不用应（如6个月以上）充入50%~70%的电量，并从仪器中取出存放在干燥阴凉的环境中，并每隔3个月充一次电池，以免存放时间过长，电池因自放电导致电量过低，造成不可逆的容量损失。

2、锂电池的自放电受环境温度及湿度的影响，高温及湿温会加速电池的自放电，建议将电池存放在10

℃～25

℃，65±20%的干燥环境。

3．充电及带电量控制：

3.1、充电方法：①由电池供应的原厂商使用专用的电池设备；②由客户或使用者将电池装在仪器设备中充电。

通常锂电池有比较完备的保护功能（带有保护板），对电池充电时没有太多的其它要求，但为防止保护板过充保护功能失效造成的安全问题，也不建议长时间的充电，电池充饱后即取出，另外充电时必须使用原装或电池所附带的充电器，并按说明进行操作和使用，否则可能损坏电池甚至发生危险；

3.2、带电量识别及检测方法：带电量50%~70%，通常相对应的电压范围：3.6~3.9V(不同材料体系的锂电池有区别);

客户或使用者可以使用万用表测量正负极端的电压,如装在仪器或设备中可直接读取仪器上显示的电量。

4．储存仓库的要求：

4.1、仓库能对温湿度进行控制,如有空调或除湿设备,能避免长时间处于高湿环境。

4.2、仓库有自动灭火系统，应急喷淋系统，干粉灭火器和消防沙（建筑用的沙子即可）。

4.3、不能与易燃的物料（如包装材料纸盒、纸箱等）放在同一仓库，建议用独立的仓库。

4.4、二级防火门。

4.5、按锂电池包装上的指示标识及堆码要求摆放，严禁堆层超过限度。

5．应急处理方法：

锂电池长期存放可能会发生漏液，生锈，鼓胀现象；如操作不当可能发生发热，燃烧或爆炸等现象，相关的处理方法如下：

生锈的处理方法：通常见如圆柱类的锂电池（聚合物锂电池不存在此现象），初期、轻微的生锈不会影响锂电池的性能，可以正常使用。如生锈严重（如盖帽部位）将影响电池密封性能而漏液，必须报废处理。

漏液或鼓胀的处理方法：漏液是指电池中的电解液泄漏出来，通常会有刺鼻的气味，电解液有很强的腐蚀性将导致电池保护板元器件损坏，如是聚合物锂电池将会发生鼓胀。漏液和鼓胀的电池必须挑选出来，报废处理。

正常温湿度环境条件下，电池不会产生发霉，变色现象，如果发生漏液将会产生此类不良现象。发热的处理方法：在充电和放电（使用状态下）会发热，但温度通常在60度以下。电池在内部或是外部短路状态下温度会达到上百或是几百度，此时电池必须隔离出来，放在沙子中，注意不能用手直接接触电池，否则将会烫伤。待电池温度降到正常温度，做报废处理。

燃烧或爆炸处理方法：如果发生燃烧或爆炸现象，是非常危险的，人员必须远离；电池燃烧不会产生明火，通常是因高温点燃旁边易燃品或包装外箱，在做好防护措施的前提下，如单个或极少数电池燃烧或爆炸的灭火方法：使用沙子直接覆盖燃烧或爆炸的电池。如果是大面积的燃烧使用干粉灭火器灭火，严禁使用水灭火，因为水将导致电池短路。

6．超长时间存放处理方法：

通常不建议锂电池存放时间超过二年以上，因为存放的时间越长，电池的容量的损失超严重（导致仪器设备的时间变短）。

按照第2点“长期储存”的方法，通常可存放二年或三年时间，除容量衰减外通常不会有其它性能不良，但装配到仪器或设备中会出现充放电时间（使用时间）变短，通常所说的“充完电很快就没电了”，当电池使用时间少于客户的规定要求时，由客户或使用者的做不良品或报废处理。

7．保养和安全防护人员的要求：

7.1、接受过锂电池知识，锂电池保养和安全防护知识培训。7.2、接受过消防安全培训。危险化学品的火灾危险性分析及预防措施一、危险化学品储存的火灾危险性1）大多数危险化学物品本身具有易燃、易爆的性质；2）危险化学品遭遇明火、雷击引起火灾。3）危险化学品变质、其包装损坏或不合要求引起火灾；4）危险化学品受热、受潮引起火灾。5）危险化学品接触空气或者库房里混放两种相抵触的介质引起火灾。6）管理人员违反安全操作规程引发火灾。二、危险化学品储存的防火措施2.1正确选择库址，合理布置库区1）危化品仓库必须与附近的其它相邻建筑物保持必要距离，在规划设计时就要严格把关，最好设置在远离单位、居民区、繁华场所、人员密集场所的地方或城市的边缘、空旷地区，宜选在当地常年主导风向的下风方向。但同时，为安全起见，仓库周边一般不会建盖居民区、商务中心等人员活动频繁的居住场所和商务场所，易形成空旷的地域，比较容易遭受到诸如雷电袭击、静电起火等意外，具有很大的安全隐患。所以，需要给化危品仓库安装安全级别高的防雷设施和防静电装置，从而避免因雷击或静电泄露导致火灾事故的发生；2）按使用功能进行分区设置。对于大型仓库，按照功能类型，分为管理区、生活区、生产区和储存区等，仓储区与其它功能区域应保持一定的间距，并用高于2m的围墙进行分隔。2.2库房建筑及附属设施必须符合《建筑设计防火规范》、大型厂房设计和化学危险品储存安全的规范和规定要求1）库房内地面的结构、基材和面层等需根据所贮存的化学危险品的特性、安全要求来选取和建设。例如，储存易燃液体、易燃固体和剧毒物品的库房采用易冲洗的不燃烧地面；存储遇水易燃物品的库房需相应采用防水浸渍的地面；2）仓库的结构要合理。库房不能采用开窗设计，通风可采用专用送风、排风管道或间接通风洞；门体、墙体要厚实，最好设双层门、双层屋顶，并且材料应选用不导热的耐火材料。屋檐可以适当加长、加宽以阻挡阳光射入仓库。仓库中堆垛的高度不能过高，不能超过仓库高度的2/3，堆垛体积不能过大，堆垛之间存放不能过密，垛与垛之间，垛与墙、柱、屋梁、电灯之间均应保持一定距离。各堆垛间、堆垛与墙之间要留足消防通道；3）化危品仓库与其它建筑物之间防火间距要满足规范要求。甲类化学危险物品库房之间的防火间距不少于20m；甲类化学危险物品库房与重要公共建筑之间的防火间距不少于50m，乙类不少于30m，与其他民用建筑的防火距离不少于25m。2.3严格储存保管制度1）危险化学品仓库要有专人管理，工作人员要经培训考核才能上岗。管理人员必须具备专业技术知识，配备足够的消防水池和消防器材，配备可靠的防护用品，并定期检查防护用具，保证完好随时可用；2）危险化学品要分类存放、科学管理。严格按照国标GB6944-86《危险货物分类与品名编号》对化学危险品进行分类，熟悉相应的特征、理化性质、处置方式和存储要求，分类、分库、分间、分架存放，危险化学品入库时，认真检查物品的品名、规格、包装是否正确，严禁把各种性质互相抵触、容易引起自燃、灭火方法不同的物品混放在一起。进入库区汽车必须加装火星熄灭器，严禁在库区内设置油罐，进行加油或检修汽车。禁止一切明火、带火花设备和不防爆的通信设备进入库房；3)实行巡查制度。安保人员每天对仓库进行不少于3次的消防安全巡查，主要检查堆垛间距、存放是否符合要求，操作人员的操作是否符合规程，要求仓储保管员及时清扫散落在地面上的危险化学品。专业技术人员定时测量记录易分解的化学物品的蒸汽浓度和库房内粉尘浓度，一旦超标及时通风，停止任何装卸、运输等操作，防止引起蒸汽或粉尘爆炸。定期检查建筑设施、照明线路和避雷设备，发现故障或失灵及时通知相关部门维修；4）必须严格控制仓库内温度、适度，保持库内温度在28℃以下。一旦超过要求，可通过在仓库屋面上设置冷却水管、防止冰块或安装空调等方式进行控制，一旦气温超过30℃时立即实施降温。对湿度要求不高的仓库可有条件的在早晚和夜间开窗通风进行温度调节。有限空间作业危险因素分析及安全措施一、有限空间作业危险因素分析1、作业环境危险因素

1）缺氧或富氧危险

有限空间内的氧气不足是经常遇到的情况，氧气不足的原因很多，如被密度大的气体(如二氧化碳)挤占、燃烧、氧化(比如生锈)、微生物行为(如老鼠分解)、吸收和吸附(如潮湿的活性炭)、工作行为(如使用溶剂、涂料、清洁剂或者是加热工作)等都可能影响氧气含量。作业人员进入后，可由于缺氧而窒息，而超过常量的氧气可能会加速燃烧或其他的化学反应。2）易燃气体和蒸气危险

在有限空间中常见的可燃气体包括：甲烷、天然气、氢气、挥性有机化合物等。这些可燃气体和蒸气来自于地下管道间泄漏(电缆管道和城市煤气管道间)、容器内部残存、细菌分解、工作产物(在其内进行涂漆、喷漆、使用易燃易爆溶剂)等等，如遇引火源包括：产生热量的工作活动、焊接、切割等作业、打火工具、光源、电动工具、电子仪器等。

3）有毒气体和蒸气危险有限空间内可能会存在很多的有毒气体，既可以是在有限空间内已经存在的，也可能是在工作过程中产生的。聚积于有限空间的常见有害气体有硫化氢、一氧化碳、甲烷、沼气等，这些都对作业人员构成中毒威胁。

4）生物病原体危险

废置井、污水井、化粪池、沼气池等，其内的名类有害细菌、病毒、钩端螺旋体等生物病原体，经皮肤进入人体致病。

5）物理因素危险

过冷、过热、潮湿的有限空间有可能对人员造成危害：在有限空间时间长了以后，会由于受冻、受热、受潮，致使体力不支。2、作业过程危险因素

有限空间内作业时所用机械设备，若安全防护装置不当而失效或操作失误，运转部件触及人体或设备发生破坏，碎片飞出，都有可能造成机械损伤事故。在具有湿滑的表面的有限空间作业，有导致人员摔伤、磕碰等的危险。

进行人工挖孔桩作业的事故现场，有坍塌、坠落，造成击伤、埋压的危险。

清洗大型水池、储水箱、输水管(泵)的作业现场有导致人员遇溺的危险。

作业现场电气防护装置失效或误操作，电气线路短路、超负荷运行、雷击等等都有可能发生电流对人体的伤害，而造成伤亡事故的危险。3、作业流程危险因素

未制定有限空间作业的操作规程、操作人员无章可循而盲作业，操作人员在末明了作业环境情况下贸然进入有限空间作业场所，误操作生产设备、作业人员未配置必要的安全防护与救护装备等，都有可能导致事故的发生。

4、作业管理危险因素

安全管理制度的缺失、有关施工(管理)部门没有编制专项施工(作业)方案、没有应急救援预案或未制定相应的安全措施，缺乏岗前教育及进入有限空间作业人员的防护装备与设施得不到维护和维修，是造成该类事故发生的重要原因。

二、有限空间作业安全措施

分析得出，有限空间作业危险性较大、须立即改善且实施的六个危险因素主要集中在作业环境危险因素和作业流程危险因素中，分别为：易燃气体和蒸气危险、有毒气体和蒸气危险、机械损伤危害、作业流程错误、误操作生产设备、作业人员防护装备不足。针对分析结果，结合有限空间作业的实际提出以下几点控制措施。1、建立健全安全管理制度

企业、施工单位、管理部门领导都应高度重视有限空间危险作业的安全管理制度，制定和完善相应的操作规程，严格落实各级安全生产责任制，严肃事故责任追究，确保有限空间作业场所无事故发生。凡需在有限空间危险作业场所进行施工、检修、清理等作业活动的有关施工(管理)部门必须编制相应的专项施工(作业)方案和应急预案，方案应有相应的安全技术措施，并经企业技术负责人或业主方主管负责人批准后，方可实施作业。2、开展安全宣传教育

大力开展有限空间危险作业安全宣传教育，使作业人员了解其存在的危险、危害因素，应采取的安全技术措施和紧急状态下的应急救援措施。相关施工管理部门可结合事故案例分析有针对性地进行安全教育，以吸取教训，提高作业人员的自我保护意识和安全防范技能。3、严格落实作业保障装备

经常需在有限空间进行危险作业的施工单位、管理部门必须配置相应的气体检测仪、通风机械设施和防毒救护器具：应保证其产品质量、性能安全可靠；产品认证书、全格证、检验或鉴定报告、使用(操作)说明书等相关证件一应齐全。

对检测仪器、救护器具等应妥善保管，并按规定定期鉴定或校正。加强设备的维护休养工作，定期更换特殊环境中设备设施的易损件，提高维修人员技术素质，保障维修质量。

4、作业过