執(zhí)行摘要

　　摩根先進(jìn)材料(Morgan Advanced Materials)采取的創(chuàng)新舉措推動了一種新穎的解決方案的開發(fā)，用以解決民用飛機(jī)運輸鋰電池時可能引發(fā)的問題。多年來，這種電池的熱失控問題已經(jīng)引發(fā)了一些非常嚴(yán)重的事故，因而促使國際民航部門采取有力措施來加強(qiáng)其作為貨物運輸時的安全性。然而，這些電池仍然被成千上萬的乘客隨身攜帶，同樣有過熱的可能，這將構(gòu)成持續(xù)的危險?，F(xiàn)在，利用摩根公司最新的材料技術(shù)開發(fā)出一種安全、可靠的解決方案，并且與領(lǐng)先的航空公司協(xié)力進(jìn)行了測試。

　　鋰電池造成的問題

　　鋰電池現(xiàn)在幾乎無處不在，它能為筆記本和平板電腦、MP3播放器、手機(jī)和照相機(jī)以及無線設(shè)備提供動力。這意味著許多航空旅客將攜帶至少一個電池登上飛機(jī)。

　　雖然這些電池通常都是可靠的，但是問題在于它們在少數(shù)情況下有可能過熱并起火。雖然這可能是極少數(shù)現(xiàn)象，并且在陸地環(huán)境或其他交通工具上能從容處理，但是在飛機(jī)這樣的封閉空間內(nèi)，通常載有幾百名乘客以及機(jī)組人員，像火災(zāi)這樣的事故是必須嚴(yán)格杜絕的。

　　問題主要與可能產(chǎn)生的熱失控相關(guān)。從本質(zhì)上而言，熱失控是一種熱量產(chǎn)生的自動加速過程，伴隨著溫度的快速升高，并且會從產(chǎn)品外殼排出可燃的氣體和液體。簡單來說，僅僅一個電池過熱就可能在短短幾分鐘內(nèi)引起無法控制的火災(zāi)、爆炸或壓力波，這三種情況甚至可能同時發(fā)生。關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于在飛機(jī)上如何阻止上述情況在單個電池、電池模組、電池包與周圍的事物之間的蔓延，從而拖延時間以采取緊急措施來進(jìn)行安全著陸。

　　在理想的情況下，生產(chǎn)商會采用能防止熱失控發(fā)生的化學(xué)物質(zhì)和電池結(jié)構(gòu)。然而，增加能量密度(對電池來說就是需要存儲更多電荷)的要求讓這個工作極具挑戰(zhàn)，特別是在空間要求苛刻的應(yīng)用中尤其如此。

　　從1991年3月至2016年1月期間，美國聯(lián)邦航空局(FAA)記錄了總計171次事件與作為行李或貨物的電池有關(guān)聯(lián)。隨著時間的推移，鋰電池引發(fā)的這些事件所占比例逐年升高。

　　在有些情況下這些事件造成了災(zāi)難性的后果。2006年，美國費城的一架UPS DC-8貨運飛機(jī)上發(fā)生的火災(zāi)將飛機(jī)徹底毀壞。四年后，另一架載滿81,000個鋰電池的飛機(jī)起火，從迪拜起飛后不久就墜毀了，并導(dǎo)致兩人死亡。一年后，兩名機(jī)組人員在噴氣式貨機(jī)墜入中國東海時喪生，事情就發(fā)生在一名機(jī)組人員報告稱飛機(jī)上發(fā)生火災(zāi)后不久。

　　法律如何規(guī)定?

　　目前主要有兩種類型的鋰電池——鋰原電池(UN3090)和鋰離子電池(UN 3480)。這兩種類型的電池可能引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險一向被有關(guān)部門公認(rèn)，它們也因此被美國聯(lián)邦法規(guī)第49條、危險物質(zhì)管理條例(Hazardous Materials Regulations)和國際民航組織(ICAO)技術(shù)規(guī)范列為第9類危險材料。

　　1999年，在洛杉磯機(jī)場發(fā)生了一起涉及120,000個鋰原電池的火災(zāi)，導(dǎo)致美國國家運輸安全委員會提出了與5項消防和安全建議有關(guān)的議題，并引發(fā)了研究與特別項目管理局(Research and Special Programs Administration，RSPA)和美國聯(lián)邦航空局(FAA)進(jìn)行相關(guān)調(diào)查，F(xiàn)AA危險貨物建議公告(DAGB)00-02也是與此有關(guān)。

　　隨后的研究表明，鋰原電池引起的火災(zāi)不能被鹵代烷(halon)滅火器充分控制，因此，美國聯(lián)邦航空局在2005年，以及國際民航組織(ICAO)從2015年年初開始，都禁止在民航客機(jī)中運輸鋰原電池。

　　同時，美國聯(lián)邦航空局發(fā)布的運營商安全警告(SAFO)16001“鋰離子電池或鋰金屬電池作為客運和貨運飛機(jī)貨物運輸時發(fā)生火災(zāi)或爆炸的危險”，建議運營商在用貨機(jī)運輸鋰離子電池或鋰金屬電池之前，應(yīng)該認(rèn)識到國際民航組織和主要的飛機(jī)制造商(波音和空客)都建議運營商進(jìn)行安全風(fēng)險評估，以確定是否能夠并且如何管理與這些物品運輸相關(guān)的風(fēng)險。

　　除了這些建議，法規(guī)也變得更加嚴(yán)格。2016年2月22日，國際民航組織通過了禁止在飛機(jī)上攜帶UN3480鋰離子電池作為貨物的禁令，于2016年4月1日起生效。

　　為了詳細(xì)說明這一要求，國際民航組織“危險貨物空運安全技術(shù)規(guī)范(Technical Instructions for the Safe Transport of Dangerous Goods by Air)”

　　2015/16(9284文件)還規(guī)定，運輸?shù)匿囯x子電池和電池組必須保證電量狀態(tài)(SoC)不超過額定設(shè)計能力的30%，還有允許的包裝和標(biāo)簽內(nèi)容的詳細(xì)信息。

　　雖然對鋰原電池和鋰離子電池作為貨物運輸?shù)南拗迫諠u嚴(yán)格，然而這些限制并沒有針對它們在飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)被乘客攜帶。即便如此，航空公司也已認(rèn)識到需要解決這一問題。

　　解決方案

　　摩根認(rèn)識到問題是與電池過熱有關(guān)，并且需要盡量減少火災(zāi)風(fēng)險以及提供絕緣材料來控制熱量傳播，他們著手利用其豐富的先進(jìn)絕緣技術(shù)來開發(fā)解決方案。

　　在用來阻止熱能傳播的高性能絕緣材料領(lǐng)域，摩根是全球知名的專家，并且也提供用于封裝飛行數(shù)據(jù)記錄器FDR和駕駛艙語音記錄儀(CVR)產(chǎn)品的材料，在石油與天然氣領(lǐng)域，用其FireMaster? Marine Plus Blanket防火毯包裹近海開采設(shè)施的生活區(qū)，為其結(jié)構(gòu)提供保護(hù)，從而讓鉆井平臺的工作人員在突發(fā)火災(zāi)時有足夠的逃離時間。

　　將摩根的材料進(jìn)行各種配置和組合，能夠有效地隔熱阻燃，將火災(zāi)風(fēng)險控制到最小，并且有效阻止傳熱。

　　這種理想的袋子解決方案使用了該公司的核心產(chǎn)品——FireMaster Marine Plus防火毯，通常用來長時間地保護(hù)FRP復(fù)合材料、鋼、鋁結(jié)構(gòu)。

　　外層包括硅膠涂層玻璃布和鉤環(huán)搭扣帶，一旦物品被放入袋中便可確保袋子密封。選擇的材料使其即使是與水接觸也能保持完整性，這樣可以立即幫助過熱電池降低溫度。

　　袋子的尺寸為500毫米x 500毫米，以常用于熱防護(hù)服和焊接設(shè)備的耐高溫紗線縫制。

　　這些袋子已經(jīng)與德國漢莎航空集團(tuán)旗下的德國之翼航空公司(Germanwings)一起進(jìn)行了廣泛的測試。

（轉(zhuǎn)載）