面对全球锂电池运输需求不断增加，行业对集装箱运输锂电池的安全性提出了更高要求。目前锂电池运输的主要安全思路是“防”，绝大多数的措施目的是防止锂电池在运输过程中处于超出限度的环境中，然而锂电池的运输事故仍然在不断发生。智能集装箱是一类具有追踪和监控功能的集装箱，可对集装箱的位置进行定位，或者通过传感器对集装箱内部环境进行监控，有利于在锂电池事故早期快速发现并做出应急措施从而减少事故及损失，在锂电池运输中的“防”与“治”都具有应用前景。

一、概述

危险品货物的运输安全一直是运输行业面临的难题，一方面危险品运输（包括化工产品、燃料、锂电池产品等）面临大量需求，事关众多工业生产；另一方面危险品运输事故会带来巨大的人身安全威胁与财产损失。

2022年2月10日，MOL旗下一艘满载着3965辆汽车名为“Felicity Ace”号的汽车滚装船在大西洋上遭遇大火，该轮在大洋上燃烧超过20天后沉入海中。事故造成“Felicity Ace”号及其运载的所有车辆全损，损失预计超过2.82亿美元。

据海关总署以及其他相关部门的统计数据，未来我国锂电池产品的出口还将保持较大增速，锂电池出口运输需求旺盛，因此锂电池安全出口运输是行业亟待解决的问题。

在锂电池外贸运输中，集装箱运输是最主要的运输方式。根据消防应急处置事故的经验，在事故早期发现问题，并及时采取应急处置措施可以大大减少事故带来的损失。采用智能集装箱可以使用较低的成本避免事故发生，或者在事故前期及时发出警报，减少事故的损失。

二、锂电池运输安全分析

锂电池发生燃烧事故的主要原理为热失控，由于内部短路、机械损坏、过度充电或暴露在过高的环境温度中，导致电池的结构和化学完整性的损坏，从而引发锂电池自我维持放热反应且无法控制。锂电池发生事故的原因可以分为内部因素和外部因素。

内部因素主要是锂电池质量差以及过充。锂电池质量差导致锂电池内部结构不稳定，在使用或者运输过程中导致内部结构破坏，发生内部短路，导致热失控发生。在锂电池过充时，也会使锂电池内部产生大量热量，突破临界条件后导致锂电池内部结构破坏，发生内部短路，导致热失控发生。为了保证运输的锂电池质量，运输企业大多数不运输废旧电池，对于新电池产品运输则依照UN38.3条款要求进行筛选，通过UN38.3条款以及1.2米跌落试验的锂电池产品才被允许运输。对于过充问题，一般锂电池产品在运输过程要求电量低于30%，且不形成电流回路，因此在运输过程中基本上不考虑过充问题。

外部因素是指在锂电池产品没有质量问题的条件下，由于使用环境导致锂电池发生事故的因素，根据类型可以划分为温度因素、力学因素和外部短路。根据邓孝元在《锂离子电池热失控临界温度特性研究现状》论文中的描述，当环境温度超过50℃时，锂电池内部就会开始产生化学反应，释放热量。当温度超过150℃时，隔膜完全分解，锂电池内部化学反应完全失控，释放大量热量。因此，外部环境温度过高会诱发锂电池发生燃烧事故。力学因素是指通过冲击、穿刺等力学方式，对锂电池外壳或者内部结构产生破坏，致使锂电池发生内部短路，引发燃烧。外部短路是指锂电池在运输过程中与外部环境形成回路，致使锂电池发生短路现象。

为应对冲击、穿刺等力学因素以及外部问题，在锂电池运输包装上进行了严格的要求，要求采用防短路的设计保护电极，并要求包装防水，以防止锂电池发生外部短路；要求包装内部做好固定和减振，以避免锂电池在包装内部发生冲击或者受到较大加速度；要求包装外壳足够坚固，以防止外部材料对锂电池形成穿刺破坏。此外，为了减少锂电池受到的冲击，对运输锂电池所使用托盘与锂电池的固定以及托盘在集装箱内的固定都提出了要求。但是，对锂电池运输的环境温度并没有做特殊的要求，而较高的环境温度可能成为锂电池运输事故的诱因。表1总结了锂电池在运输中可能发生的事故原因以及解决方案。

  表1 锂电池运输事故原因以及解决方案

三、智能集装箱在锂电池运输中的应用模式

目前锂电池运输的主要安全思路是“防”，绝大多数的措施目的是防止锂电池在运输过程中处于超出限度的环境中，然而锂电池的运输事故仍然在不断发生。

2023年7月18日，武汉市东西湖区四环线上港路段，一辆行驶的货车突然冒烟起火，集泾河消防救援站消防员紧急赶赴现场救援，通过消防措施快速抑制住火灾，避免了巨大的经济损失。此案例提供了另一种安全思路--“治”，在锂电池事故早期快速发现并做出应急措施可以降低事故及损失。智能集装箱在锂电池运输中的“防”与“治”都具有应用前景。

智能集装箱是一类具有追踪和监控功能的集装箱，可对集装箱的位置进行定位，或者通过传感器对集装箱内部环境进行监控。对于锂电池运输，监测集装箱内部的温度、加速度情况成为锂电池事故预警的一种措施。当集装箱内部环境温度较高，或者在运输过程中检测到较大的加速度，智能集装箱都可提醒运输人员运输环境对锂电池运输存在事故风险。若锂电池发生燃烧，通过在智能集装箱内部安装烟雾传感器和有毒气体传感器，综合温度传感器的高温数据可对运输人员发出警报，同时可触发智能集装箱内的应急冷却与消防系统，打开泄压通风孔等措施，先期进行一定的自动消防防火、防爆处理，减缓事故的发生，让消防人员在事故早期有一定的时间采取应急措施。表2为智能集装箱运输锂电池监测情况、推测状况与采取措施的总结表格。

表2 智能集装箱运输锂电池辅助措施

在公路运输中，由于信息通信信号较好，还可以在智能集装箱内部安装视频采集装置，有利于运输人员对集装箱内锂电池状态的准确判断，采取更准确及时的应急措施。在海运中，来自船外的协助较为困难，因此可以考虑在智能集装箱内部安装消防系统，通过喷淋冷却水与七氟丙烷的方式在锂电池燃烧初期控制火情，避免燃烧扩大，从而控制货损。

四、智能集装箱应用推广路径

由于智能集装箱具有改造成本，而运输行业自发选择运输成本低的手段，因此目前智能集装箱在世界范围内推广过程缓慢，但是在危险货物运输领域，智能集装箱的改造成本相比于危险货物运输事故造成的损失是非常小的，因此可以在国内先进行智能集装箱运输锂电池货物的多式联运试点示范应用。在验证使用智能集装箱运输锂电池的安全有效性后，根据示范应用经验研究锂电池集装箱运输技术要求，并在其中规定集装箱应具备的智慧化功能，通过标准化手段推广智能集装箱在锂电池产品运输中的应用。

若智能集装箱在锂电池运输领域推广成功，则可根据其他危险品的性质，在危险货物运输中推广智能集装箱的使用，保障危险品集装箱运输的安全。

来源：水运科技  原创   邵天增 魏旸力