鋰電池在不同運(yùn)輸方式下的豁免情況

王 珍,?；莼?華 雯,吳 珂

( 常州工業(yè)及消費(fèi)品檢驗(yàn)有限公司,江蘇 常州 213017 )

近年來,隨著在各行各業(yè)的廣泛使用,人們對鋰電池運(yùn)輸?shù)男枨笕找嬖龆唷?鋰電池的危險(xiǎn)性主要取決于所含的鋰,因?yàn)殇囀腔顫娊饘?易燃,遇水會劇烈反應(yīng),放出氫氣。 運(yùn)輸過程中若操作不當(dāng),易導(dǎo)致電池被破壞,進(jìn)而產(chǎn)生高溫,甚至發(fā)生燃燒和爆炸[1],因此,鋰電池的運(yùn)輸安全越來越被重視。

聯(lián)合國《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書 規(guī)章范本》(簡稱規(guī)章范本)第21 修訂版[2]中規(guī)定,作為危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)匿囯姵匦枰獫M足危險(xiǎn)貨物的包裝要求,張貼標(biāo)簽標(biāo)記,并提供相應(yīng)的文件資料等,具有一定的合規(guī)成本[3]。 在實(shí)際情況下,并非所有鋰電池運(yùn)輸時(shí)的潛在危險(xiǎn)都相同,小電池或電池以小包裝的方式進(jìn)行運(yùn)輸時(shí),發(fā)生危險(xiǎn)的可能性較低。 在風(fēng)險(xiǎn)控制的前提下,國際運(yùn)輸法規(guī)在制定時(shí),對于風(fēng)險(xiǎn)相對低的產(chǎn)品豁免了部分運(yùn)輸條件限制。 托運(yùn)人在合規(guī)的前提下,若采用豁免規(guī)則進(jìn)行運(yùn)輸,在保證運(yùn)輸安全的同時(shí),可降低運(yùn)輸成本[4]。 朱洪坤等[5]詳細(xì)說明了規(guī)章范本(第17 修訂版)中關(guān)于鋰電池按照特殊規(guī)定188 運(yùn)輸?shù)暮x,并不是簡單地按照非危險(xiǎn)貨物進(jìn)行運(yùn)輸,以及按照其他特殊規(guī)定230、310、348 及360 運(yùn)輸時(shí)需滿足的要求。 H.B.Huo 等[6]指出,鋰電池在不同國家運(yùn)輸時(shí),由于各國法規(guī)與國際法規(guī)之間的差異,導(dǎo)致鋰電池運(yùn)輸時(shí)存在包裝、標(biāo)簽標(biāo)記和文件上的區(qū)別,不利于鋰電池的國際運(yùn)輸。

目前的研究,大多數(shù)僅分析了鋰電池在單一運(yùn)輸方式下的要求。 鋰電池在運(yùn)輸時(shí)的基本要求來源于規(guī)章范本,采用不同的運(yùn)輸方式,合規(guī)運(yùn)輸要求存在一定的差異性。 本文作者基于規(guī)章范本的要求,對比研究國際海事組織(IMO)《國際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》(IMDG Code)(39-18 版)[7]、交通運(yùn)輸部標(biāo)準(zhǔn)JT/T617--2018《危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸規(guī)則》[8]及國際航空協(xié)會(IATA)《危險(xiǎn)品規(guī)則》(DGR)(61 版)[9]中關(guān)于鋰電池運(yùn)輸要求的豁免條例,總結(jié)了要求的異同點(diǎn)。

1 鋰電池的運(yùn)輸分類

常規(guī)鋰電池主要有3 種類型:鋰離子電池、鋰金屬電池以及同時(shí)含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池。 鋰電池運(yùn)輸時(shí)的包裝有3 種方式:單獨(dú)運(yùn)輸、與設(shè)備包裝在一起運(yùn)輸以及安裝在設(shè)備中運(yùn)輸。 在規(guī)章范本危險(xiǎn)貨物一覽表中,電池根據(jù)種類以及運(yùn)輸時(shí)所采取的包裝方式不同,歸類至不同的聯(lián)合國(UN)編號,具體分類見表1。

表1 鋰電池運(yùn)輸?shù)姆诸怲able 1 Classification of lithium batteries transportation

鋰電池運(yùn)輸條件的豁免主要分為兩大類:第一類是豁免使用危險(xiǎn)貨物包裝(UN 包裝);第二類是豁免對聯(lián)合國《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書 試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊》[11](第7 修訂版)中第38.3 章節(jié)關(guān)于鋰電池的測試認(rèn)證試驗(yàn),即UN38.3試驗(yàn)。 為控制運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn),確保安全,運(yùn)輸條件的豁免均有一定的限制。

2 鋰電池運(yùn)輸條件的豁免

2.1 豁免使用UN 包裝的運(yùn)輸要求

鋰電池作為危險(xiǎn)貨物,常規(guī)運(yùn)輸時(shí)需要使用UN 包裝,且須滿足Ⅱ類性能要求,但對于“小”電池[即能量小于100 Wh(或20 Wh)的鋰離子電池(電芯)和鋰質(zhì)量小于2.0 g(或1.0 g)的鋰金屬電池(電芯)],在規(guī)章范本(第21 修訂版)中,滿足特殊規(guī)定188 的要求,即可豁免UN 包裝。 同時(shí)含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池,豁免UN 包裝時(shí)除符合特殊規(guī)定188 的要求外,還需滿足特殊規(guī)定387 的要求。

在海運(yùn)IMDG Code(39-18 版)中,豁免UN 包裝的要求與規(guī)章范本一致,而中國道路運(yùn)輸JT/T 617--2018 中并沒有關(guān)于同時(shí)含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池的相關(guān)特殊規(guī)定。 空運(yùn)時(shí),對單獨(dú)運(yùn)輸?shù)匿囯姵鼗砻釻N 包裝的具體要求,見DGR(61 版)包裝規(guī)范PI965、PI968 的Section ⅠB和Section Ⅱ;對于與設(shè)備包裝在一起的鋰電池需滿足的要求,見PI966、PI969 中Section Ⅱ;安裝在設(shè)備中的鋰電池則需滿足PI967、PI970 中的Section Ⅱ的要求。 不同包裝以及運(yùn)輸方式下,豁免UN 包裝的具體要求不盡相同。

鋰電池在運(yùn)輸前均需滿足一定的質(zhì)量和制造要求,海運(yùn)要求詳見IMDG Code(39-18 版)第2.9.4 章節(jié),中國道路運(yùn)輸要求詳見JT/T 617.2--2018 第5.9.5.1 章節(jié),空運(yùn)要求詳見DGR(61 版)第3.9.2.6.1 章節(jié)。 上述具體要求均基于規(guī)章范本(第21 修訂版)第2.9.4 章節(jié)的內(nèi)容制定。 此外,在空運(yùn)時(shí),DGR(61 版)包裝說明P965 中規(guī)定,鋰離子電池的荷電量(SOC)不得超過30%[10];當(dāng)SOC＞30%時(shí),運(yùn)輸前需獲得當(dāng)局批準(zhǔn),而海運(yùn)與中國道路運(yùn)輸沒有相應(yīng)的規(guī)定。

2.1.1 鋰電池單獨(dú)運(yùn)輸

單獨(dú)運(yùn)輸?shù)匿囯姵鼗砻釻N 包裝時(shí),各運(yùn)輸方式下主要的限制條件基本相同,空運(yùn)時(shí)個(gè)別條件有差異。 表2 對比了不同運(yùn)輸方式下,鋰電池按照特殊規(guī)定SP188 進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)輸時(shí),豁免UN 包裝時(shí)要求的異同點(diǎn)。

表2 鋰電池單獨(dú)包裝的豁免條件Table 2 Exemption transportation of lithium batteries individually packaged

2.1.1.1 電池的容量或鋰含量需滿足的要求

3 種運(yùn)輸方式均與規(guī)章范本的要求保持一致,即鋰金屬電池的鋰質(zhì)量,限制為電芯中不大于1.0 g、電池中不大于2.0 g。 鋰離子電池能量限制為電芯不大于20 Wh、電池不大于100 Wh。 需要注意的是:對于同時(shí)含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池,要求合計(jì)鋰質(zhì)量不大于1.5 g,電芯合計(jì)能量不大于10 Wh。 JT/T 617--2018 轉(zhuǎn)化自《危險(xiǎn)貨物國際道路運(yùn)輸歐洲公約》(ADR)2015 版[12],而同時(shí)含有鋰金屬原電芯和鋰離子電芯的電池更新于規(guī)章范本第20 修訂版、ADR-2019 版,因此,JT/T617--2018 并未收錄此類電池的豁免要求。

2.1.1.2 包裝需滿足的要求

可不采用UN 包裝,但是包裝應(yīng)完整,有防止電池短路、意外啟動的裝置,且外包裝需要通過1.2 m 跌落測試要求,空運(yùn)時(shí),包裝外側(cè)需標(biāo)明電池凈重和數(shù)量。 對于貨物的混裝要求,空運(yùn)時(shí),DGR(61 版)PI965、PI968 包裝規(guī)范 Section Ⅱ的要求最為嚴(yán)格,電池不可與其他危險(xiǎn)品放入同一包裝中,Section ⅠB 次之,電池不可與第1 類(爆炸品除1.4S)、第2.1 項(xiàng)、第3 類、第4.1 項(xiàng)或第5.1 項(xiàng)放入同一包裝中;而在海運(yùn)IMDG Code(39-18 版)與中國道路運(yùn)輸JT/T 617--2018 中,沒有具體規(guī)定同一包裝中其他貨物的危險(xiǎn)性,但必須滿足電池不發(fā)生反應(yīng)的要求。 對于總質(zhì)量在12 kg 以上的“大”電池,或安裝在設(shè)備中的電池,若外包裝或設(shè)備足夠堅(jiān)固,對電池能夠起到一定的保護(hù)作用,在海運(yùn)以及中國道路運(yùn)輸中,包裝無需符合4.1.1.3 的要求;而空運(yùn)需經(jīng)過始發(fā)國的批準(zhǔn),質(zhì)量超過12 kg 單獨(dú)運(yùn)輸?shù)匿囯姵氐陌b,可不受IATA-DGR 第6 章內(nèi)容的要求。

2.1.1.3 包裝質(zhì)量需滿足的要求

海運(yùn)IMDG Code(39-18 版)以及中國道路運(yùn)輸JT/T 617--2018 中規(guī)定,單個(gè)包裝毛重不超過30 kg;空運(yùn)則是限制了鋰金屬與鋰離子電池包裝的凈重,且要求不同,按照DGR(61 版)PI965、PI968 包裝規(guī)范Section ⅠB 運(yùn)輸?shù)匿囯x子電池,要求包裝凈重不超過10 kg,而鋰金屬電池要求包裝凈重不超過2.5 kg,按照Section Ⅱ包裝時(shí),鋰電池容量或鋰含量不同時(shí),凈重及數(shù)量要求不同,具體見表2。

2.1.1.4 采用集合包裝時(shí)需滿足的要求

空運(yùn)時(shí),按照DGR(61 版)PI965、PI968 包裝規(guī)范SectionⅠB 以及Section Ⅱ要求包裝的鋰電池,不可與第1 類(爆炸品除1.4S)、第2.1 項(xiàng)、第3 類、第4.1 項(xiàng)或第5.1 項(xiàng)放入同一個(gè)集合包裝中,以防發(fā)生危險(xiǎn);海運(yùn)IMDG Code(39-18 版)與中國道路運(yùn)輸JT/T 617--2018 中,對含有鋰電池的集合包裝沒有明確隔離規(guī)定,但在運(yùn)輸時(shí)需要考慮鋰金屬在遇熱時(shí)可能燃燒爆炸的危險(xiǎn)性,不能與可能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)包裝在一起。

2.1.1.5 包裝標(biāo)簽標(biāo)記需滿足的要求

海運(yùn)時(shí)只需顯示鋰電池的標(biāo)記;在空運(yùn)時(shí),依據(jù)DGR(61版)PI965、PI968 中不同包裝要求運(yùn)輸?shù)陌b,標(biāo)簽標(biāo)記有所不同:按照Section ⅠB 要求的包裝,需要顯示的標(biāo)簽標(biāo)記有鋰電池標(biāo)記、鋰電池9(A)運(yùn)輸標(biāo)簽及僅限貨機(jī)運(yùn)輸?shù)臉?biāo)記;按照Section Ⅱ要求運(yùn)輸?shù)匿囯姵?只需要鋰電池標(biāo)記、僅限貨機(jī)運(yùn)輸?shù)臉?biāo)記;中國道路運(yùn)輸JT/T 617--2018 由于版本沒有更新,沒有引入鋰電池標(biāo)記、鋰電池9(A)等運(yùn)輸標(biāo)簽,但是要根據(jù)特殊規(guī)定SP188 的要求,在包裝外側(cè)做出相應(yīng)的文字標(biāo)記:①根據(jù)情況,標(biāo)明包裝內(nèi)裝有“鋰金屬”或“鋰離子”電池或電池組;②標(biāo)明包裝應(yīng)小心輕放,如果包裝損壞,有著火的危險(xiǎn);③標(biāo)明如果包裝受到損壞應(yīng)遵守的特別程序,包括檢查和必要時(shí)進(jìn)行重新包裝;④了解該包裝其他情況的聯(lián)系方式。

2.1.2 鋰電池與設(shè)備包裝在一起或安裝在設(shè)備中運(yùn)輸

對于“設(shè)備”一詞,在規(guī)章范本中有相應(yīng)的解釋,即“由鋰電池或電池組作為工作電源的裝置”。 針對不同包裝方式下與設(shè)備在一起運(yùn)輸?shù)匿囯姵?海運(yùn)、中國道路運(yùn)輸與空運(yùn)的豁免的要求也有所不同。 整體來說,考慮到設(shè)備也可以作為一個(gè)鋰電池的“保護(hù)外殼”,因此鋰電池與設(shè)備包裝在一起運(yùn)輸時(shí),豁免UN 包裝的要求比鋰電池安裝在設(shè)備中運(yùn)輸更為嚴(yán)格。 空運(yùn)時(shí),鋰電池與設(shè)備包裝在一起或安裝在設(shè)備中運(yùn)輸時(shí),豁免UN 包裝可分別采用DGR(61 版)包裝說明P966、P969 或P967 和P970 Section Ⅱ的要求進(jìn)行操作。 需要注意的是,當(dāng)包裝中同時(shí)含有安裝在設(shè)備中的鋰電池和單獨(dú)包裝的備用鋰電池時(shí),需要按照鋰電池與設(shè)備包裝在一起時(shí)運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn),進(jìn)行分類與包裝。

海運(yùn)、中國道路運(yùn)輸及空運(yùn)時(shí),與設(shè)備包裝在一起或安裝在設(shè)備中的鋰電池豁免UN 包裝時(shí),運(yùn)輸要求的異同點(diǎn)見表3。

表3 與設(shè)備包裝在一起或安裝在設(shè)備中的鋰電池豁免條件Table 3 Exemption transportation of lithium batteries packed_________with equipment or installed in equipment

2.1.2.1 電池的容量或鋰含量需滿足的要求

與鋰電池單獨(dú)運(yùn)輸時(shí)的要求相同。

2.1.2.2 包裝需滿足的要求

與設(shè)備包裝在一起的鋰電池使用非UN 包裝進(jìn)行運(yùn)輸時(shí),要求設(shè)備必須固定在包裝中,不可移動,須有防止電池意外啟動的裝置,且包裝必須通過1.2 m 的跌落試驗(yàn),滿足電池不損壞、內(nèi)容物不泄漏等要求。 安裝在設(shè)備中進(jìn)行運(yùn)輸?shù)匿囯姵?由于設(shè)備本身可對鋰電池起一定的保護(hù)作用,無需通過1.2 m 的跌落試驗(yàn)。

2.1.2.3 包裝內(nèi)電池凈重及數(shù)量需滿足的要求

空運(yùn)時(shí),鋰電池?zé)o論是與設(shè)備包裝在一起,還是安裝在設(shè)備中,DGR(61 版)中包裝說明PI966、PI969 或PI967、PI970 Section Ⅱ規(guī)定,客機(jī)和貨機(jī)運(yùn)輸均限制每個(gè)包裝中電池的凈重不超過5 kg;對于與設(shè)備包裝在一起的,在運(yùn)輸時(shí)有數(shù)量限制,即不超過驅(qū)動設(shè)備所需數(shù)量及兩套備用電池。海運(yùn)以及中國道路運(yùn)輸,對包裝內(nèi)的鋰電池沒有數(shù)量限制。

2.1.2.4 采用集合包裝需滿足的要求

考慮到成本、防靜電等問題,紙箱是目前鋰電池在運(yùn)輸時(shí)最常見的容器。 考慮到包裝的易燃性,集合包裝中的物質(zhì)不應(yīng)與鋰電池發(fā)生反應(yīng),造成燃燒或者放出大量熱,釋放易燃、窒息性或毒性氣體,以及產(chǎn)生腐蝕性或不穩(wěn)定物質(zhì)[13]。

2.1.2.5 豁免運(yùn)輸時(shí)鋰電池相關(guān)標(biāo)簽標(biāo)記需滿足的要求

海運(yùn)與空運(yùn)時(shí),均只需要張貼鋰電池標(biāo)記即可。 在海運(yùn)中,按照IMDG Code(39-18 版)的規(guī)定,若包裝內(nèi)只有安裝在設(shè)備上的扣式電池或者包裝中安裝在設(shè)備中的電芯少于4個(gè),電池少于2 只且每批貨物的包裝不超過2 個(gè)時(shí),可不用張貼相應(yīng)的標(biāo)記。 中國道路運(yùn)輸JT/T 617--2018 由于版本問題未引入鋰電池標(biāo)記,需在包裝外側(cè)做相應(yīng)的文字標(biāo)記。

2.2 豁免UN38.3 試驗(yàn)的運(yùn)輸要求

鋰電池的UN38.3 試驗(yàn),主要是模擬鋰電池在不同的運(yùn)輸環(huán)境中需承受的各種極端條件,以保證鋰電池在整個(gè)運(yùn)輸過程中的安全。

規(guī)章范本(第21 修訂版)中要求鋰電池運(yùn)輸時(shí)需要隨附UN38.3 試驗(yàn)報(bào)告,但在某些情況下可不用提供,主要是針對非常規(guī)性的鋰電池,或處于試驗(yàn)階段的鋰電池。 這些電池可能不滿足UN38.3 試驗(yàn)條件,主要包括以下幾種:少量生產(chǎn)的電芯或電池、已經(jīng)損壞的鋰電池以及準(zhǔn)備回收的鋰電池。

2.2.1 少量生產(chǎn)的電芯或電池

這類電池一般是處于研發(fā)階段的原型電池或者小批量生產(chǎn)(生產(chǎn)數(shù)量不超過100 只)的電芯或電池,且原型電池運(yùn)輸目的僅是為了進(jìn)行試驗(yàn)。 考慮到UN38.3 試驗(yàn)時(shí)電池的消耗量以及上述電池的實(shí)際運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn),可以不進(jìn)行UN38.3 試驗(yàn)。 海運(yùn)以及中國道路運(yùn)輸時(shí),按照特殊規(guī)定310 的要求進(jìn)行操作,海運(yùn)IMDG Code(39-18 版)中需要滿足包裝規(guī)范P910 中Ⅱ類包裝性能水平的規(guī)定;而中國道路運(yùn)輸JT/T 617--2018 中規(guī)定,每只鋰電池需使用獨(dú)立的內(nèi)包裝,且外包裝需滿足Ⅰ類包裝性能水平的要求;空運(yùn)時(shí),這類電池需要參考DGR(61 版)特殊規(guī)定A88,滿足始發(fā)國的批準(zhǔn)要求,包裝容器須達(dá)到Ⅰ類包裝性能的要求,且僅限貨機(jī)運(yùn)輸。

2.2.2 已經(jīng)損壞的鋰電池

確認(rèn)已經(jīng)損壞的鋰電池,本身是無法滿足UN38.3 測試要求的。 海運(yùn)IMDG Code(39-18 版)與中國道路運(yùn)輸JT/T 617--2018 中的要求見特殊規(guī)定376。 此類電池進(jìn)行運(yùn)輸時(shí),需要由技術(shù)專家對電池的安全性能進(jìn)行評估,確定不會造成嚴(yán)重危害時(shí),才可按照包裝導(dǎo)則P904 中的要求進(jìn)行運(yùn)輸。 海運(yùn)中,增加了對于在正常運(yùn)輸時(shí)可能會造成嚴(yán)重危害的鋰電池的包裝要求,如迅速解體、起火、高溫和排放毒氣、腐蝕性氣體或易燃?xì)怏w。 這類電池需由主管部門批準(zhǔn)后才可運(yùn)輸,所使用的包裝須滿足包裝導(dǎo)則P911 的規(guī)定:即Ⅰ類包裝性能要求,且包裝需標(biāo)明損壞/殘次的鋰電池。 中國道路運(yùn)輸中禁止運(yùn)輸可能造成嚴(yán)重危害的電池;空運(yùn)禁止運(yùn)輸已經(jīng)損壞的鋰電池。

2.2.3 回收的鋰電池

海運(yùn)與中國道路運(yùn)輸時(shí),對于準(zhǔn)備處理以及回收的鋰電池可按照IMDG Code(39-18 版)與JT/T 617--2018 中的特殊規(guī)定377 進(jìn)行運(yùn)輸。 這類鋰電池在運(yùn)輸時(shí)同樣無需提供UN38.3 試驗(yàn)報(bào)告。 鋰電池在單獨(dú)運(yùn)輸時(shí),需要滿足包裝規(guī)范P909 中Ⅱ類包裝的要求,而安裝在設(shè)備中的可回收鋰電池,若設(shè)備足夠堅(jiān)固,可無需外包裝;在空運(yùn)DGR(61 版)中,特殊規(guī)定A183 明確指出,除非有始發(fā)國和經(jīng)營人所屬國的批準(zhǔn),否則不允許運(yùn)輸該類鋰電池。

3 結(jié)論

本文作者基于不同法規(guī)要求,對在豁免條件下運(yùn)輸?shù)匿囯姵氐闹饕拗茥l件進(jìn)行歸納和差異性分析。 鋰電池運(yùn)輸要求的豁免需建立在安全運(yùn)輸?shù)那疤嵯?規(guī)章范本(第21 修訂版)作為危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)淖罨痉ㄒ?guī),明確了基本要求。以不同的方式運(yùn)輸,考慮到運(yùn)輸環(huán)境的差異性,各自適用的法規(guī)中均有更詳細(xì)的規(guī)定。 海運(yùn)與中國道路運(yùn)輸基本采納了規(guī)章范本(第21 修訂版)中關(guān)于鋰電池的豁免要求;而空運(yùn)時(shí),綜合考慮運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)和事故的應(yīng)急響應(yīng)等,要求得更加詳細(xì)、嚴(yán)格,以保證飛機(jī)及人員在整個(gè)飛行過程中的安全。對比可知,不同的運(yùn)輸方式對采用豁免條件運(yùn)輸?shù)匿囯姵卮嬖诓煌陌b規(guī)范要求,其中空運(yùn)的要求最嚴(yán)格,鋰電池在多方式聯(lián)運(yùn)條件下進(jìn)行豁免條件運(yùn)輸時(shí),需滿足最嚴(yán)格運(yùn)輸方式的要求。

應(yīng)用的廣泛性使得鋰電池的運(yùn)輸需求日益增多,而該類產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)陌踩詣t需要生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量控制、承運(yùn)人的合規(guī)操作以及檢驗(yàn)人員的嚴(yán)格監(jiān)管相結(jié)合,在確保運(yùn)輸安全的同時(shí),促進(jìn)鋰電池行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。