SSB蓄电池在船舶应用中的安全分析

2026-01-23 09:11:34

摘要：船舶锂电池推进系统，是由电池系统构成的，还有直流配电系统，以及推进电机系统。然而，新型式的船舶，必然有着新型式的风险，文中将从电池动力船舶安全风险防范的角度着手，结合船舶建造实际情况，以及船舶检验相关标准，会对电池动力船舶现在存在的主要风险，进行简单的归纳总结，并且会对相关船舶检验人员以及船舶使用人员，提出相应的意见与建议。

关键词：锂电池；船舶安全；应用

引言

船舶应用方面，锂电池的市场需求会持续增长，因人们环保意识提升，对绿色船舶需求渐趋增多，锂电池作为达成船舶零排放或低排之关键技术，会在客船、渡船、旅游船等领域获更广泛应用，随着海上风电、海洋资源开发等海洋产业发展，对海上作业船舶的动力与储能系统有了更高要求，锂电池在这些领域也会展现出巨大应用潜力 。

1锂电池特性及工作原理

使用非水电解质溶液的电池，一类是以锂金属或锂合金作为负极材料的锂电池，其基本结构主要涵盖正极、负极、隔离膜、电解液以及外壳这五部分组成。依据不同的分类标准，锂电池存在多种类型。按照使用次数来分类，能够分成锂一种电池与锂二次电池，其中锂一次电池一般不可去充电，例如常见的纽扣电池；锂二次电池则能够反复进行充电，就像手机电池 。根据正极材料存在差别，进而可细致划分成钴酸锂电池，以及三元锂电池，这里面包括镍钴锰酸锂电池与镍钴铝酸蓄电池），还有磷酸铁锂电池等等。钴酸锂电池当中采用钴酸锂（LiCoO2）当作正极材料，把石墨作为负极材料。其具备高能量密度的特性，能够于同等体积状况下携带更多的电能，可以提供较高的电压以及电流，所以在一些对于能量密度有较高要求的小型电子设备，像手机、笔记本电脑里面获得广泛运用。钴酸锂电池具备较好的循环性能，正常进行充放电能够达到2000次以上，其使用寿命相对而言较为长久，并且在整个充放电进程当中不存在明显的电压变化情况，不用担心会因为记忆效应而致使电池容量降低，它的自放电性能同样不错，如此对于电池的长久储存是有利的。然而，钴属于一种稀有金属，其价格偏高，这就致使钴酸锂电池的制造成本始终处于高位不降，相应产品价格也相对比较昂贵。与此同时，它的充放电次数存在一定限度，需要定期予以更换，从而导致使用成本有所增加。

2锂电池在船舶应用中的安全隐患

2.1锂电池自身危险性分析

锂电池的构成较为复杂，主要涵盖阴极、阳极、集流体、隔膜以及电解液等五个部分，不同组分所引发的火灾表现出多样性。锂电池隔膜材料与电极引发的火灾归为A类火灾，易燃的电解液引发的火灾属于B类火灾，热失控进程中产生的可燃气体引发的火灾属于C类火灾，锂电池自身作为带电设备属于E类火灾。

2.2船舶环境

船舶有着对锂电池的特殊要求，其工作条件特殊，环境恶劣，这使得锂电池上船应用面临诸多挑战，为保障锂电池上船应用时的安全性与可靠性，就得充分考量船舶环境对锂电池的特殊要求。船舶环境温度变化剧烈，特别在从热带到极地的航行进程中，环境温度会有显著改变，鉴于锂电池对温度变化敏感，温度过低或者过高都会对电池的充放电性能、寿命以及存在的安全性产成负面作用。高温有致使电池过热、容量衰减以及热失控那类一系列问题的可能性，低温却会造成电池放电能力降低，严重情形下有可能致使电池冻结。所以船载锂电池应当拥有较为宽泛的工作温度范围，通常而言要求能够在−20至60℃这个范围之内实现稳定运行。在航行的期间海浪、风暴这些会对船舶产生格外强烈的冲击与振动，这些外部机械应力能够对锂电池的结构以及稳定性产生作用。特别频繁的振动有可能导致电池模块以及连接部件松懈或者损坏，从而对电池的工作性能产生影响或者引发电气短路。故而船用锂电池于设计方面要加入抗振构造，以此保证电池体系处在剧烈震动状况下的稳定性。3）锂电池存在着火灾以及爆炸的风险，其灭火难度较大，所以防火与防爆设计乃是锂电池安全用于船上的关键前提条件 。

2.3物理损伤风险

在船舶航行期间，会遭受多种繁杂物理因素的作用，这对锂电池安全性形成了潜在威胁，震动是船舶运行时无法回避的物理现象，持续震动可能致使锂电池内部电极、隔膜等部件出现松动，进而让电池接触电阻增大，影响电池充放电性能，长期震动还可能致使电池焊点开裂，连接线路断开，引发电气短路等安全问题，于一些老旧船舶上，因船体结构老化以及减震措施欠缺，锂电池所受震动影响更为显著 。锂电池所面临的物理损伤风险之中，冲击以及碰撞也是其中之一。船舶在遭遇恶劣海况之时，会有可能使锂电池受到较大的冲击力，船舶在与其他物体碰撞之际，也会有可能让锂电池受到较大的冲击力，船舶在港口装卸货物情况出现的时候，同样会有可能致使锂电池受到较大的冲击力 。

3船用锂电池安全提升策略

3.1包装与装载要求

船运状态里的锂电池，其包装规范有着相当关键的重要性，得采用专门特用的包装材料，这些材料得拥有很不错的防火、防爆以及防腐蚀的性能，常见的此类包装材料有高强度型的塑料、金属外壳等，它们能够切实有效地保护电池在运输进程里避免受到碰撞,挤压等外力作用的影响，包装要契合严格到极点的包装等级要求，按照锂电池的类型、容量以及危险程度，去挑选相应对应的包装等级，对比较危险些的锂电池而言，比如大容量的动力锂电池，就得采用更高等层级序章的包装，从而保证在运输进程里的安全性能。运输时，需采取有效的隔离举措，以及固定操作。锂电池要同其他易燃物品，还有易爆物品，以及热源等区分开来，防止彼此交互发生安全事故。在应用集装箱运输期间，锂电池集装箱得同别的货物集装箱维持合适的安全间距，还要远离船舶的热源，以及人员集中区域。要对锂电池实施稳固地固定，借助专门的固定器具，像绑扎带、支架等，保证在船舶航行进程中，电池不会因船舶的摇晃，以及震动出现位移、碰撞，防止电池外壳破裂，还有内部构造受损。

3.2船舶设计与改造

船舶于设计以及改造之际，得充分考量锂电池的应用特性，于多个层面展开安全设计。于防火这一方面呢，得运用防火性能优良的材料去建造电池舱室以及相关区域，以此提升舱室的防火等级。在电池舱室的设计的情形下，要设置起有效的防火分隔，安装火灾报警系统以及灭火装置，像气体灭火系统、干粉灭火系统等，保障在火灾发生之时能够及时察觉并予以有效扑救。通风设计同样不可被忽视，具备良好状态的通风系统，可及时将电池于充放电进程里所产生的热量以及有害气体排出，进而降低热失控以及化学物质出现泄漏的风险。通风系统的风量与风速，需依据电池的功率、数量以及舱室的大小予以合理设计，以此确保通风所达成的效果。在电气布线这一方面，要保证电线电缆的质量是可靠的，布线要合理，如此来避免电线出现短路、过载等相关问题。对电气设备开展良好的接地处理，防止静电积累从而引发出安全事故。

3.3人员培训与应急管理

对船员以及相关人员开展锂电池安全知识与操作技能的培训，这是保障锂电池于船舶应用里安全的关键重要环节。培训的具体内容应当包含锂电池的工作原理，还有其性能特点，以及安全风险，另外也要涵盖正确准确的操作方法以及维护要点。借助理论授课、实际操作演练等多种多样的方式，以使船员和相关人员得以熟悉锂电池的特性，进而掌握在日常平常工作当中怎样正确恰当使用与维护锂电池，以及在发生出现平安事故的时候怎样进行应急处理 。

结束语

属于当前新能源船舶典型代表是锂电池动力船，其绿色低碳处有着受到社会各界广泛认可之优势。所以，锂电池船用的安全性与风险性变成船舶检验人员以及船舶使用人员热切关注点。文中从电池系统风险角度出发，对当前锂电池船舶动力系统的安全风险及防护措施进行了初步研究归纳，又从配电系统分险角度出发，对当前锂电池船舶动力系统的安全风险及防护措施进行了初步研究归纳，还从推进及交流日用负载风险角度出发，对当前锂电池船舶动力系统的安全风险及防护措施进行了初步研究归纳。当前电动船舶的安全防护，主要体现在配电及供电系统等多方面，体现在提升配电及供电系统设计层面的冗余度方面，做配电系统的选择性保护分析方面，完善对于电池系统本身及其储存舱室的防护方面，做好对配电系统电器元件及电缆选型方面，组织船员操作培训方面 。此对未来锂电池船舶检验人员以及营运人员的日常工作起到一定的参考借鉴作用。