突破安全运输瓶颈 助力动力电池发展

　　2020 年9月22日，习近平总书记郑重宣布:“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值努力争取 2060 年前实现碳中和”。并在此后多次指出：“应对气候变化是我国可持续发展的内在要求，也是负责任大国应尽的国际义务”。这充分展现了中国在应对全球气候变化，实现世界2050年零碳排放目标中发挥的全球性领导作用。在这样一起极其广泛深刻的绿色工业革命中，锂电池作为最具竞争力的储能技术，为新能源产业的发展提供不可或缺的技术支撑。经过多年努力，我国锂电池、新能源产业突破技术壁垒，实现快速发展，产业规模也在不断扩大，目前已成为外贸出口“新三样”。

　　宁德时代、比亚迪等国内头部动力锂电池生产企业保持强劲的国际竞争力，产品远销全球，已占领全球动力锂电池市场份额的60%。航空货运因其时效性强等优势已成为全球货物贸易往来的首选运输方式，但大型动力电池能量密度高，具有燃烧爆炸、释放有毒气体等潜在危险特性，属于第9类危险货物，一旦在航空运输中发生热失控，将对航空器及机组人员造成严重影响。如2006年一架载有锂电池货物的货机在接近美国费城机场时突然起火，着陆后火势经过4个小时才得以控制，机身被严重烧毁;2010年，一架载有81000节锂电池的货机在迪拜机场起飞不久后坠机，两名飞行员全部遇难。因此，动力锂电池的国内运输以道路为主，国际运输以海运为主。但通过传统的海运方式出口，运输周期长，特殊情况下无法满足客户对时效性要求，不利于企业市场竞争力的保持和提升，尤其是海运通道受阻以及国外港口清关效率低下的情况下，航空运输成为动力锂电池运输重要补充。

　　2021年，民航局发布《关于促进公共航空危险品运输高质量发展的指导意见》，其中指出“要进一步改革创新，高水平建设公共航空危险品运输服务体系，切实满足新时期人民群众对高品质航空货物运输服务的需求与期待”。面对动力锂电池航空运输难的问题，航科院主动作为，集合科研骨干力量，组建锂电池空运安全研究团队，从企业实际需求出发，依托多年技术储备，开展动力锂电池运输解决方案研究工作。

　　图1 动力锂电池单体及事故现场

　　根据国际标准规定，航空运输锂电池单件最大净重不得超过35 kg，超过35 kg的锂电池航空运输前，需要获得始发国和承运人所在国民航主管当局的批准。航科院锂电池空运安全研究团队在民航局的指导下，细化技术评估流程及评估指标，构建动力锂电池安全运输全流程解决方案，包括大型动力锂电池UN38.3 测试、外部火烧测试;运输包装静态高温测试、大尺度燃烧测试;危险货物包装出口取证;存储装卸标准化;应急演练方案;特殊批准技术评估、审批等，涉及国外民航局、中国民航地区管理局、多地海关、机场、航空公司、动力锂电池制造企业、包装生产商、电池测试机构、包装测试机构等多方主体。

　　航科院研究团队始终坚持系统化思维，从多个方面着手。针对动力锂电池生产企业，开展锂电池航空运输法规知识培训，解释规则、测试要求以及审批要点，从供应链源头加强产品安全把控，引导企业重视运输安全，规范运输操作。针对包装生产商，明确包装功能指标，指导功能性包装设计生产。针对测试机构，明确动力锂电池安全性测试要求，研制防火阻燃包装，开展运输包装静态高温测试、大尺度燃烧测试，开发测试方法，结合不同动力锂电池产品热失控表现和指标特点，制定针对性测试方案，指导企业准备测试样品，组织全程可视化测试验证，通过技术手段和标准方法控制动力锂电池热失控危害，进一步降低动力锂电池运输风险。针对机场和航空公司，从人员胜任能力建设、应急演练方案制定、货物收运查验重难点、存储装卸操作合规性等方面提供详细指导，形成了三大机场及一家本土航空公司构成的国内自主供应链体系。针对政府部门，做好测试验证把关和关键实验情况解释，协助捋顺审批流程，做好各方沟通协调;为企业搭建与海关部门的沟通渠道，协助完成危险货物运输包装取证。

　　截至目前，航科院研究团队已先后帮助国内龙头动力电池头部企业完成多批次大型动力锂电池运输方案制定与运输保障工作，实现多项突破： 防护技术突破：研制的防火阻燃包装箱可保证在箱体内动力锂电池完全热失控的情况下，箱体外表面各处最高温度不超过146℃，全过程无明火外逸，箱体无结构性破坏，防护时长超过10小时，为大型动力电池以及其他易燃易爆物品运输提供了有效的防护措施。 测试标准突破：通过大量动力锂电池大尺度燃烧试验、静态高温等测试，明确运输防护装备指标，形成防火、隔热、耐温、释压、毒气过滤、减震、承重、跌落等防护装备测试方法。测试方法标准处于全球领先水平。 运输方式突破：在先后三个批次的运输实践中，逐步突破装运单件电池的最大重量，由35.5 kg电池模组，到80公斤电池模组的批量化运输，再到超300公斤电池包的顺畅交运，大重量、高能量电池运输风险防控与保障能力逐步完善。 审批流程突破：根据《危险品航空运输批准和豁免管理程序》的相关要求，航科院研究团队受民航局委托，承担审批类锂电池安全性评估工作。为进一步提升航空运输审批类锂电池的便捷性和时效性，在保证安全性和合规性的前提下，优化审核流程，创新提出一次审批多批次运输、审批周期化的举措，节省流程化时间，便捷运输组织。 货运能力突破：在大型动力锂电池运输过程中，民航各单位特种货物运输能力得到进一步锻炼和提升。机场方面，具有相应运输保障能力，可承运大型动力电池的机场由一家扩展为三家，为托运人企业提供更多选择;航空公司方面，在面对国外航空公司无法承运的情况下，成功协助国内优秀货运航空公司完成运输能力建设，形成了三大机场及一家本土航空公司构成的国内自主供应链体系。 从初步尝试到趋于成熟，航科院研究团队一步一个脚印，规范动力锂电池测试、特殊审批、运输保障、应急处置等流程，为未来常态化、大批量航空运输大型动力锂电池打下坚实基础。相关研究成果得到了各方肯定：

　　1.在疫情期间及后疫情时代，解决宁德时代、比亚迪等企业出海难题，助力其产品参与全球竞争;国外下游厂商形成“中国民航认证的安全产品”品牌效应，甚至指定国内动力锂电池企业通过航空运输来供货。

　　2.动力锂电池航空运输的实现，打破了“航空禁运”的固有理念，被国内多家大型媒体争相报道，也对其他运输方式提供了宝贵的安全保障经验。

　　3.2023年，航科院与宁德时代在多年动力电池运输合作的基础上，联合共建锂电池安全性实验室，双方聚焦锂电池安全性试验验证、政策标准制定、重大项目合作、创新应用等领域，发挥各自优势，开展深入合作。为进一步完善科研布局、加强产业衔接、推动产学研一体化深度融合打下坚实基础。有利于共同深化动力电池安全领域标准研究，促进相关措施落地，拓宽更高品质动力锂电池应用的新空间，进一步提升中国制造的核心竞争力。

　　4.航科院与香港民航处就动力锂电池技术审查开展了深入交流，并签署了合作协议。中国民航的审批结论及建议措施，还获得国外民航局的认可，保证了承运人所在国民航主管当局审批的获取。

　　5.2024年初，交通运输部在调研了解航科院在动力锂电池运输领域前瞻性的研究工作后，充分肯定了前期工作，并下达了动力锂电池运输防护装备安全性能测试规范方面标准研制的重点任务。

　　我国航空物流的发展承载着现代物流体系建设的重要使命，大型动力锂电池航空运输的成功实践，是进一步完善特种货物航空运输体系，谱写交通强国建设民航新篇章的重要一环，对增强国产动力锂电池国际竞争力、稳定动力锂电池全球供应链、促进我国新能源产业发展具有重要意义。同时，也锤炼了我国民用航空运输全链条的专业能力，为未来更好地满足高端制造业个性化的特种货物运输需求提供有力支撑。