海、空、陸によるリチウム電池の輸送

UN 3481

今日、電気自動車、電動自転車、電動工具、携帯電話、さまざまな家電製品で広く使用されているリチウム電池は、性能、軽さ、効率、価格の優れた組み合わせを提供します。

多くの人々はリチウム電池が出荷しても安全だと考えていますが、残念ながらそれらは間違っています。 輸送する人の安全を確保する国際的な法律や規制が多数あるため、箱に入れて送るだけでは不十分です。

新しいバッテリーを製品の一部として出荷することは比較的安全ですが(厳しい規制は適用されます)、損傷または使用済みのバッテリーを修理、リサイクル、または廃棄のために返却することは大きなリスクを伴います。

リチウム電池を動力源とする製品の市場が拡大し続ける中、輸送に伴うリスクが高まり(電気自動車の販売は今後XNUMX年以上の成長が見込まれます)、このリスクの高まりにより規制当局は行動を余儀なくされ、輸送を規制するための多くの規則が策定されました。とバッテリーのパッケージング。

輸送方法と輸送中のリチウムイオンバッテリーの梱包方法を理解するには、国連の規制(特にUN3480、UN 3481およびUN3090、UN3091)、およびさまざまな輸送当局によって確立された規則(IATA-Internationalを含む)を参照する必要があります。航空輸送協会)。

バッテリーを輸送するには、次のような書類が必要です SDS (MSDS)、テスト概要レポート、バッテリー移植情報。

しかし、最初に、何が問題になっているのかを理解するために、これらのリチウム電池が何であるか、なぜそれらがどこでも使用され、どこから来たのかを調べてみましょう。

これがすべてあなたにとって面白くない場合 国連のルールに関する情報に行くことができます。

バッテリーとは何かを表示する 情報を折りたたむバッテリーとは

バッテリー

バッテリーは、並列または直列に接続されたXNUMXつ以上の電気要素です。 電気要素は、バッテリーから取り出されるより高い電圧(シリアル接続の場合)、またはより高い電流または容量(パラレル接続の場合)を得るために接続されます。 通常、この用語は、電流の電気化学的供給源、ガルバニ電池、およびバッテリーの組み合わせを意味します。

バッテリーの祖先は、1800年にアレッサンドロボルタによって発明された、直列接続された銅-亜鉛ガルバニ電池から成るボルタイックピラーであると考えられています。

通常、バッテリーは通常、単一のガルバニセル(たとえば、タイプAAまたはAAA)とは正しく呼ばれず、必要な電圧を得るために、通常、機器のバッテリーコンパートメントでバッテリーに接続されます。

次に、電池のコンセプトを見てみましょう。

 

電池とは何かを学ぶ 電池に関する情報を折りたたむ

蓄電池

電池は電流の化学的供給源であり、再利用可能なEMF供給源であり、その主な特性は内部の化学プロセスの可逆性であり、さまざまな電気機器や機器のエネルギー貯蔵と自律的な電源供給、および供給のための繰り返しの使用(充放電による)を保証します。医療、製造、輸送、その他の分野でエネルギー源を確保します。

最初のバッテリーは、1803年にヨハンウィルヘルムリッターによって作成されました。 その電池はXNUMX本の銅の円の柱であり、その間に湿った布が置かれました。 ボルタ式カラムからこのデバイスに電流を流した後、それ自体が電源として動作し始めました。

バッテリーの動作原理は、化学反応の可逆性に基づいています。 バッテリーの性能は、充電、つまり放電時に電流の方向と反対方向に電流を流すことで回復できます。 XNUMXつの電気回路に組み合わされた複数のアキュムレータがストレージバッテリーを構成します。 化学エネルギーが枯渇し、電圧と電流が低下すると、バッテリーは機能しなくなります。 電流制限のある高電圧DC電源からバッテリー(バッテリー)を充電できます。

この記事ではリチウム電池を検討しているので、リチウムを含むセルについて引き続き説明します。

 

リチウム電池とは リチウム電池情報を折りたたむ

リチウム電池

リチウムセルは、リチウムまたはその化合物をアノードとして使用する単一の非充電式電気化学セルです。 リチウム電池のカソードと電解質は多くのタイプである可能性があるため、「リチウム電池」という用語は、セルのグループを同じアノード材料と組み合わせます。

動作時間が長く、コストが高い点で他のバッテリーとは異なります。 選択したサイズと使用する化学物質に応じて、リチウム電池は1,5 V(アルカリ電池に対応)または3,0の電圧を生成できます。 V. リチウム電池は、現代のポータブル電子技術で広く使用されています。

リチウム金属セルは、リチウム金属またはリチウム化合物がアノードとして使用される電気化学セルです。 リチウム金属には、リチウム合金電池も含まれています。 出力電圧が3Vを超える他のリチウム電池とは異なり、リチウム金属電池の電圧は半分です。 また、充電することはできません。 これらの電池では、リチウムアノードは電解質層によって二硫化鉄カソードから分離されており、このサンドイッチは換気用のマイクロバルブを備えた密閉ケースに詰められています。

この技術は、リチウム電源がアルカリ電池を使用するように設計された技術と互換性があることを保証するために開発者が行った妥協を表しており、アルカリ電池と競合することを目的としていました。 それらと比較して、リチウム金属はXNUMX分のXNUMXの重量で、より高い容量を持ち、さらに、それらはまた、より長く保管されます。 XNUMX年間保管した後でも、ほぼ完全に充電されています。

リチウム金属電池は、ペースメーカーやその他の埋め込み型医療機器など、長い耐用年数のためにバッテリーに高い要求を課す機器での用途が見つかりました。 このようなデバイスは、最大15年間自律的に動作できます。

次に、電池について詳しく説明し、リチウムイオン電池のみを検討します。

 

リチウムイオンバッテリーとは リチウムイオンバッテリーの折りたたみ

リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は、リチウムが電解質中にイオン形態でのみ存在する充電式電池です。 リチウムポリマー電池もこのカテゴリに含まれます。

リチウムイオン電池は、電解質を含浸させた多孔質セパレーターで分離された電極(アルミニウム箔のカソード材料と銅箔のアノード材料)で構成されます。 電極のパッケージは密封されたケースに入れられ、カソードとアノードは集電端子に接続されます。 ケーシングには、緊急時や運転条件違反の場合に内部圧力を解放する安全弁が装備されていることがあります。

二硫化チタンまたは二硫化モリブデンが電池の放電中にリチウムイオンを含み、充電中にそれらを抽出する能力に基づいてリチウム電池を作成する基本的な可能性が、1970年にMichael StanleyWhittinghamによって初めて示されました。 このようなバッテリーの重大な欠点は、2,3 Vの低電圧と、電極を閉じるリチウム金属デンドライトの形成による高い火災の危険性でした。 その後、J。Goodenoughは、リチウム電池のカソード用に他の材料を合成しました。リチウムコバルトライトLixCoO2(1980)、リチウムフェロホスフェートLiFePO4(1996)です。 このようなバッテリーの利点は、より高い電圧(約4V)です。グラファイトアノードとリチウムコバルタイトカソードを備えた最新バージョンのリチウムイオンバッテリーは、1991年に吉野晃によって発明されました。 彼の特許に基づく最初のリチウムイオン電池は、1991年にソニー株式会社から発売されました。

リチウムイオンバッテリーは、現代の家庭用電化製品で非常に普及しており、電気自動車のエネルギー源やエネルギーシステムのエネルギー貯蔵システムとしての用途があります。 携帯電話、ラップトップ、デジタルカメラ、カムコーダー、電気自動車などのデバイスで最も人気のあるバッテリーです。

Li-ionバッテリーは、使用するカソード材料の種類が異なります。 リチウムイオン電池の電荷担体は正に帯電したリチウムイオンであり、他の材料(たとえば、グラファイト、酸化物、金属塩)の結晶格子に組み込まれ(挿入され)、化学結合を形成します。たとえば、グラファイトに組み込まれ、LiC6、酸化物が形成されます。金属の(LiMnO2)および塩(LiMnRON)。 リチウムイオン電池は、ほとんどの場合、監視および制御システム(BMSまたはBMS(電池管理システム))および特別な充電/放電装置と組み合わせて使用​​されます。

 

Li-ionバッテリーの設計を学ぶ リチウムイオンバッテリーの設計情報を折りたたむ

リチウムイオンバッテリーの設計

構造的に、Li-ionバッテリーは円筒形と角柱状のバージョンで製造されています。 円筒形電池では、電極とセパレータのロールアップパッケージが、負極が接続された鋼またはアルミニウムのハウジングに収容されています。 バッテリーの正極は、絶縁体を通してカバーに引き出されます。 リチウムおよびリチウムイオン電池の反対側の電極は、多孔質ポリプロピレンセパレーターによって分離されています。

プリズマティックアキュムレータは、長方形のプレートを互いに積み重ねることによって製造されます。 角形電池は、電池内により密なパッキングを提供しますが、電極に圧縮力を維持することは、円筒形電池よりも困難です。 一部のプリズムアキュムレータは、楕円スパイラルにねじられた電極パッケージのロールツーロールアセンブリを使用します。 これにより、上記のXNUMXつの設計変更の利点を組み合わせることができます。

通常、急速な加熱を防ぎ、リチウムイオンバッテリーの安全性を確保するために、いくつかの設計上の対策が講じられています。 バッテリーカバーの下には、抵抗の増加とともに正の温度係数に反応するデバイスと、バッテリー内部のガス圧が許容限度を超えたときに正極と正極端子との間の電気接続を切断するデバイスがあります。 Li-ionバッテリーの操作の安全性を高めるために、外部の電子保護もバッテリーに必ず使用されます。その目的は、各バッテリーの過充電と過放電、短絡、および過度の加熱の可能性を防ぐことです。

Li-ionバッテリーの主な目的は携帯電話やラップトップの動作を保証することであるため、ほとんどのLi-ionバッテリーはプリズムバージョンで製造されています。 原則として、角型電池の設計は統一されておらず、携帯電話、ラップトップなどのほとんどのメーカーは、デバイスでのサードパーティ製電池の使用を許可していません。 

リチウムイオンおよびその他のリチウム電池の設計、およびリチウムアノードを備えたすべての主要電源(「電池」)の設計は、非常に厳密です。 絶対的な気密性の要件は、液体電解質の漏れの許容範囲(機器に悪影響を与える)と、アキュムレータに入る環境からの酸素と水蒸気の許容範囲の両方によって決まります。 酸素と水蒸気は電極や電解質材料と反応し、バッテリーを完全に破壊します。

電極やその他の部品の製造、およびバッテリーの組み立てのための技術的操作は、特別な乾燥室または純粋なアルゴンの雰囲気の密閉された箱の中で行われます。 バッテリーを組み立てるとき、複雑な最新の溶接技術、密閉されたリードの複雑な設計などが使用されます。 電極のアクティブマスの配置は、バッテリーの最大放電容量を達成したいという願望と、金属リチウムの形成(したがって発火の可能性)を防ぐためにC- / C + => 1,1の比率で保証されるその操作の安全性を保証する要件との間の妥協点です。 

爆発の危険

第一世代のリチウムイオン電池は爆発的な影響を受けました。 これは、複数の充電/放電サイクルの過程で、(デンドライト)として知られる空間形成が発生したという事実によるものでした-木のような分岐構造の複雑な結晶形成は、電極の閉鎖につながり、その結果、火災または爆発につながりました。 この欠点は、アノード材料をグラファイトに置き換えることで解消されました。 動作条件に違反した場合(過充電)、酸化コバルトをベースにしたリチウムイオン電池のカソードでも同様のプロセスが発生しました。

現代のリチウム電池はこれらの欠点を失っています。 しかし、リチウム電池は時々爆発的な自発燃焼を起こす傾向があります。 ミニチュアバッテリーからでも燃焼の強さは、深刻な結果につながる可能性があるほどです。 航空会社や国際機関は、航空輸送におけるリチウム電池やデバイスの輸送を制限するための措置を講じています。

リチウム電池の自然発火は、従来の方法では消火が非常に困難です。 不良または損傷したバッテリーの熱加速の過程で、蓄積された電気エネルギーだけでなく、燃焼を維持するための物質、電解質からの可燃性ガスを放出する多くの化学反応も放出され、非LiFePO4電極の場合、酸素が放出されます。 燃え尽きたバッテリーは、空気に触れることなく燃焼することができ、大気中の酸素から隔離する手段は、バッテリーを消火するには不適切です。

また、リチウム金属は水と活発に反応して可燃性水素ガスを生成するため、リチウム電池を水で消火することは、リチウム電極の質量が小さいタイプの電池にのみ有効です。 一般的に、焼けたリチウム電池を消すことは効果がありません。 消火の目的は、バッテリーの温度を下げ、炎の広がりを防ぐことだけです。

747年2011月の韓国近郊のAsianaAirlines 747、2010年8月のUAEドバイのUPS 2006、XNUMX年XNUMX月のペンシルベニア州フィラデルフィアのUPS DC-XNUMXなどの飛行機の墜落はすべて、フライト。 通常、これらの火災はバッテリーの短絡によって引き起こされます。 保護されていないセルは、触れてから広がると短絡を引き起こし、連鎖反応を引き起こして膨大な量のエネルギーを放出する可能性があります。

リチウム電池も「熱暴走」の影響を受ける可能性があります。 これは、内部回路が破損した場合、内部温度の上昇が発生する可能性があることを意味します。 特定の温度になると、バッテリーセルは高温ガスを放出し始め、隣接するセルの温度が上昇します。 これは最終的に点火につながります。

このように、多数のバッテリーは重大な安全上のリスクをもたらします。これは、空路で輸送する場合に特に深刻です。 比較的小さなインシデントは、制御されていない大規模な火災につながる可能性があります。

国連規則UN3480、UN 3481、UN3090、UN3091

ハザードクラス-9

リチウム電池は潜在的に非常に危険であるため、技術的には危険クラス9「その他の危険物」材料として分類され、適切に取り扱い、保管、および輸送する必要があります(UN3480および追加規則で指定)。

広く使用され、リスクが高まっているため、リチウム電池の輸送に関する規制が改訂されました。 リチウム電池の輸送によってもたらされる危険は、短絡の可能性であり、その結果、法律の多くは、これの潜在的に壊滅的な結果を軽減するための包装および出荷規制に焦点を合わせています。

これらのルールの概要は次のとおりです。

  • バッテリーが互いに接触しないようにするための梱包および配送方法。
  • バッテリーと導電性または金属表面との接触を排除する梱包および輸送の方法。
  • 輸送中にすべてのバッテリーがしっかりと梱包されていることを確認して、端子カバーの緩みや偶発的な作動を引き起こす可能性がある輸送中の移動(パッケージ内)を防止する必要があります。

リチウム電池の輸送は、国連の4つの法律によって事実上規制されていますが、安全な輸送を確保するために(または、少なくともリスクを最小限に抑えるために)必要な正確なプロセスに影響を与える可能性のある機能は数多くあります。

  • UN 3090-リチウム金属バッテリー(自分で出荷)
  • UN 3480-リチウムイオンバッテリー(自分で発送)
  • UN 3091-機器に含まれる、または機器に梱包されたリチウム金属電池
  • 国連3481-機器に含まれている、または機器に梱包されているリチウムイオン電池。

いろいろあります ラベリング要件 リチウム電池の輸送に使用されるパッケージ。 これらの要件は、主に次の4つの要因によって異なります。

  • 付属の機器(時計、電卓、ラップトップなど)に電池が含まれていますか
  • 装置に同梱(たとえば、予備のバッテリーが同梱されている電動工具)
  • 少量で出荷されます(数量限定でカバーされる場合があります-危険物輸送のXNUMXつのレベルの最低レベル)
  • 危険物規制の対象とならない非常に少量で出荷します(たとえば、機器に搭載されたXNUMXつのバッテリー)。
道路と鉄道によるリチウム電池の輸送に関するADR / RID要件を表示する ADR / RID(Road and Rail Transport)要件を最小化

クラス9パッキンググループIIトンネルカテゴリE ADR / RID 9ラベル

適切な出荷名リチウムイオン電池、UN 3480

ADRの特別規定188、230、310、636、および梱包手順P903、P903a、P903bが適用されます。

損傷および欠陥のあるバッテリー:所轄官庁にお問い合わせください。

リチウムイオンバッテリーをヨーロッパでの輸送用にトラックで輸送する場合は、ADR 2017マニュアルに記載されているすべての要件に準拠していることを確認する必要があります。

実際、これは道路/土地(そして実際には危険物)によるリチウム電池の輸送を規制するヨーロッパの協定です。

リチウム電池を鉄道で輸送するには、特定の危険物規制の異なるセットに従う必要があります。 これらのルールの詳細は、危険物輸送ガイド(RID)に記載されています。

これらの規制と道路輸送に使用されるADRガイドラインを組み合わせると、実際には同様のパッケージング、プロセス、保護が必要になります。

詳細については、 UNECEウェブサイト.

 

リチウム電池を海上輸送するためのIMO要件を表示する 要件を折りたたむIMO(海上輸送)

クラスパッキンググループIIラベルIMO 9

適切な出荷名リチウムイオン電池、UN 3480

コードIMDG:特別規定188、230、310および梱包指示P903

EmS:FA、SI

ストレージカテゴリA

損傷および欠陥のあるバッテリー:所轄官庁にお問い合わせください

海でのリチウム電池の発送

リチウム電池を海上輸送する場合は、国際海事危険物(IMDG)コードに準拠する必要があります。 このドキュメントは38年ごとに更新されます。つまり、16年版の改訂2018-XNUMXが現在の一連のルールです。

IMDGコードで規定されている規則を理解するには、国際海事機関からコードのコピーを購入するか、これらの規則に精通している運送業者と協力する必要があります。

 

リチウム電池の飛行機での移動に関するIATA-DGR要件を表示する IATA-DGR(航空貨物)要件を最小化

クラスパッキンググループII ICAOマーク9

適切な出荷名リチウムイオン電池、UN 3480

IATA:特別規定A88、A99、A154、A164、梱包指示P965、P966、P967、P968、P969、P970

損傷および欠陥のあるバッテリー/廃バッテリー:空の旅は許可されていません。

リチウム電池の空輸

リチウム電池を空輸することは、すべての輸送形態の中でリスクが高いために最も困難です(つまり、火災による事故は致命的となる可能性があります)。 損傷したバッテリーは飛行機の墜落の原因であると以前に確認されているため、損傷または不良バッテリーの輸送は厳しく禁止されています。

リチウムイオンバッテリーを空輸する場合は、危険物規制(DGR)に従う必要があります。 これらの規則は、国際航空運送協会(IATA)および国際民間航空機関(ICAO)によって管理されています。

に慣れる IATAリチウム電池のガイドラインこのリソースに移動するには、ここをクリックしてください.

 

UN3480 / UN3090ルールの重要性

リチウム電池の運送会社または個人は、コンプライアンス違反による事故が発生した場合にのみ、単独で責任を負います。

UN3480に準拠するリチウム電池のパッケージングガイドラインに従わないと、ビジネスに深刻な影響を与える可能性があります。 これは、重大な罰金、組織の従業員の刑期、および(致命的となる可能性がある)事故による評判の低下につながる可能性があります。

リチウム電池を含む商品の発送についてアドバイスや支援が必要な場合は、弊社までご連絡ください。迅速かつ安全に商品をお届けします。
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