航空知识丨锂电池在空运中的安全
发表时间:2021-04-28     阅读次数:     字体:【

如今,锂电池在我们的日常生活和航空业中扮演着一个几乎看不见的重要角色。在正确制造和操作下,锂电池是安全的。但是,生产缺陷、处理不当或不了解其具体特征可能会对安全产生严重影响。


每年有数亿个锂电池或装有锂电池的设备被带上飞机。这些可以作为电池形式的货物或在其他购买的物品中装运,以达到“及时交货”的需求,或者实际上是作为飞机设备的电源。锂电池在飞机上越来越普遍

每年有数亿个锂电池或装有锂电池的设备被带上飞机。这些可以作为电池形式的货物或在其他购买的物品中装运,以达到“及时交货”的需求,或者实际上是作为飞机设备的电源。锂电池在飞机上越来越普遍。


但在锂电池的引入中,也出现了一些手机或笔记本电脑自燃和燃烧的事件。同样,飞机上也发生了一些事件,从局部和可控的火灾,到导致飞机损失和死亡的大型、不受控制的飞行中火灾。


航空业越来越意识到锂电池的特殊特性,相关的风险现在可以减轻。已经制定了程序,以解决锂电池作为飞机设计的一部分、属于乘客或机组人员携带物品的风险,或者确实是与锂电池作为货物运输有关的程序。


01.

锂电池:一种功能强大、用途广泛的技术,具有普遍性的风险


锂是密度最低的金属,但具有最大的电化学电位和能量密度,这意味着它具有良好的储能能力。体积和重量是飞机首先要考虑的问题,这些大能量密度和低重量特性使其成为飞机电源的理想材料。


虽然所使用的技术和固有风险对于所有应用都是相同的,但根据锂电池的使用地点和方式,存在不同的解决方案和程序来降低这种常见风险。(即作为飞机机载设备,作为货物,或作为乘客和机组人员的行李和PED运输)


锂电池:用途越来越广


锂电池的试验始于1912年,第一批锂电池于1970年代售出。在90年代,锂电池技术开始被许多寻求轻便、强大和耐用电池的行业广泛使用。


事实证明,自上世纪90年代早期发明可充电锂离子电池以来,电池中使用的锂一直是锂需求的主要驱动因素之一。


如今,锂电池正在逐步取代以前的技术电池,如镍镉、铅酸,并且可以在大多数电子和自动电气系统或设备中找到。随着超薄(小于0.5mm)和灵活技术等最新用途的出现,开发和应用也在不断发展。



不同类型的锂电池,不同的应用


锂电池可以有多种形式。它们可以像单电池按钮电池一样小,例如用作手表的电源,也可以是多电池(通常是可充电的)电池,用作电动汽车的高功率能源,或者实际上用作飞机上的备用电源。


要解决的一个主要内在风险:热失控


与每一项新技术一样,锂电池有许多优点,但也有局限性。尽管以前的电池技术并不是没有风险,但锂基电池具有更大的电化学潜力;因此,如果损坏、处理不当或制造不当,它们可能会出现稳定性问题,并受到所谓的“热失控”的影响。这一现象现在已经得到了很好的认识,只要采取意识和预防措施,就可以减轻这种现象。


一种自我引燃和高度传播的现象

在内部降解或损坏的情况下,电池单元通过非常有能量的排气反应,会迅速释放其储存的能量(潜在的和化学的),从而产生烟雾、易燃气体、热量(局部高达600°C和1000°C)、火灾、爆炸或可燃性电解液。释放的能量大小,与储存的电化学能量和电池的类型(化学成分和制造)直接相关。


一次和二次电池都能自燃和热失控。一旦这个过程启动,它就很容易传播,因为它产生足够的热量,使相邻的电池进入相同的热失控状态。


锂电池既可以通过自燃和热失控引起火灾,也可以通过点燃周围的易燃材料引起火灾。


02.

如何降低锂电池带来的风险


尽管对报告事件的调查强调,一些锂电池火灾是由于与设计、制造或集成缺陷有关的内部短路引起的,但许多(即使不是大多数)火灾是由用户滥用引起的。这可能是由于有意或无意的处理不当造成的电池本体伤害,但通常是无意识的伤害。


此外,虽然对锂电池作为货物运输有严格的规定,但有几起事故与锂电池在机舱有关。因此,航空公司人员及其乘客,对锂电池所带来的风险有一个良好的认识是至关重要的。


锂电池空运

锂电池作为可供选择的电源的使用增加,相应的,导致锂电池作为空运货物的运输量增加。如今,锂电池带来的一个主要风险与空运有关。


现行的国际民航组织条例并没有规定锂电池的数量,锂电池可以作为货物装在任何一架飞机上。唯一的限制与可以加载到每个单独包中的容量相关。同样值得理解的是,这些相同的规定并不是为了控制或控制包装内的火灾。


在锂电池着火的情况下,现有的货舱防火装置能提供什么保护?


今天,飞机的货物防火通过以下方式解决:
1、被动保护(货舱衬里或基本系统保护)
2、探测
3、抑制(使用哈龙)或缺氧
4、防止有害烟雾/灭火剂进入客舱


调查表明,CS/FAR25中所述的货舱防火标准不足以保护飞机免受涉及高密度锂电池运输的火灾的影响。

“高密度”是指有可能使货舱消防系统难以经受的锂电池数量。事实上,由于电池的不同特性(如化学性质、充电状态、尺寸)、货舱类型和装载配置的影响,很难为所有的运行情况确定航班建议的数量限制。测试表明,一些配置,只涉及一个项目的规定包装尺寸,也有可能导致飞机重大损伤。

无论货物大小如何,对锂金属电池和锂离子电池火灾影响的研究表明,现有的货舱灭火系统,即哈龙1301(C级)或缺氧(E级)无法阻止热失控,防止传播到邻近电池单元。如果热失控启动,碳氢化合物电解质降解产生的热量和可燃气体将被释放。

现有的货舱防火系统不能保持住这些积聚的气体。

此外,所产生烟雾的数量和持续产生可能会突破载人区的被动和主动烟雾保护屏障。

根据这些发现,航空业得出结论,当今的货舱,经美国联邦法规第25.857部分和欧洲航空安全局CS 25.857认证,没有显示出对涉及锂金属和锂离子电池的火灾的抵抗力。因此,无法在足够的时间内控制锂电池火灾,以确保飞机的安全飞行和降落,是航空运输业已查明的风险。



托运人和运营商可以做什么:风险评估和最佳做法


查看最新的行业可用信息和指南

锂电池的空运由国际和地方法规控制。如果运输锂电池,运营商需要首先检查最新的航空危险品安全运输说明,无论这些说明是通过适航当局或当地法规和/或国际民航组织提供的。


进行风险评估

最后,危险货物(包括锂电池)的安全运输由托运人和经营人负责。建议进行危险货物运输时,应进行货物作业安全风险评估,以确定电池运输是否能够安全处理。


确保安全包装和运输

当地和/或国际法规提供了运输锂电池时需要遵守的适用规则。应注意:


1、员工培训和意识

飞机对锂电池火灾的限制和现有的缓解措施。

法规、处理程序、错误处理的危险以及识别锂电池装运的方法。


2、包装
通过航空运单和其他文件上的信息清楚地识别锂电池的装运。
根据国际民航组织的技术说明,确保包装上正确的标签和标识为危险品。


3、货物装载

将任何锂电池装运货物与存在火灾危险的其他危险货物(易燃易爆货物)隔离



03.

锂电池着火后的处理


如前所述,通过让乘客和航空公司人员意识到锂电池所带来的风险而采取主动行动,比应对锂电池引起的火灾更可取,知道在发生锂电池火灾的情况下该怎么做也是至关重要的。


应用对应的消防原则


传统的灭火程序和灭火方法无法有效地阻止锂电池燃烧。


卤代烷可以抑制明火,但它对解决火源无效。使用水是给予冷却和限制向相邻电池单元传播的最佳选择。


一旦锂电池点燃,则必须集中精力使用水(或其他非酒精液体)冷却周围电池,并防止情况恶化,以避免任何火灾蔓延到相邻电池。



机组程序


越来越多的飞行员正在利用电子飞行包(EFB)提供的功能,其中大部分使用锂电池作为主要电源。而且锂电池也可能以手电筒、笔记本电脑、平板电脑、照相机、手机,也就是说,任何便携式电子设备(PED)等形式进入驾驶舱。

为了防止锂电池着火,关键是确保EFB和其他PED不会处于损伤的状态下(即跌落或损坏),如果损坏,则在确认可用前不得使用。然而,如果出现这种令人恐惧的情况,飞行机组程序是根据关键原则制定的:飞行、导航、通讯,并适当地分配任务。

空客“锂电池烟雾/火灾”程序的原理是:

一名飞行员需要继续驾驶飞机,而第二名飞行员将处理探测到的火情。如有必要,转移控制权。通常,消防员是离火最近的。

与客舱建立通信——锂电池着火应作为全体机组的焦点进行管理——以启动“锂电池火灾后储存”程序。

确保机组人员的安全:飞行中的飞行员应戴上氧气面罩,处理火灾的飞行员应戴上便携式呼吸设备(PBE)。

用哈龙熄灭任何明火。

一旦不再有明火:如果无法从驾驶舱上取下燃烧/发热装置,则应在装置上洒水或非酒精液体冷却。注意可能发生的爆炸。空中客车公司完成的测试已经证实,少量的水喷洒该设备足以使其冷却并减轻热失控的后果。

如果可以移动装置:将其移出驾驶舱,并使用客舱乘务员员锂电池着火程序,将其浸入水中或不含酒精的液体中固定。

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锂电池已经存在20多年了,广泛应用于各种日常应用领域。这项技术效率极高,应用范围不断扩大。虽然幸运的是,涉及锂电池的事件很少发生,甚至在飞行中发生的事件也很少,但火灾的风险仍然存在。因此,锂电池的特殊性需要在飞机应用的各个方面加以考虑,并进行正确的管理——无论是作为货物运输,还是作为设备安装在驾驶舱或机舱中,或仅仅作为乘客携带行李的一部分。



 
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