リチウムイオン電池に含まれる危険物のまとめ

リチウムイオン電池に含まれる危険物のまとめ

 

近年、Galaxy note7などのリチウムイオン電池の発火事故が急増しており、リチウムイオン電池の危険性が認識されるようになってきました。

 

ただ、リチウムイオン電池は高電圧、高容量、高エネルギー密度、長寿命などのメリットがあるためスマホバッテリーや電気自動車搭載電池、家庭用蓄電池などの採用されています。

 

そのため、課題はリチウムイオン電池の危険性(安全性が低いこと)のみといえ、正極活物質にリン酸鉄リチウムを使用したり、負極活物質にチタン酸リチウムを使用することなどにより安全性を高める工夫がされています。

 

リチウムイオン電池の危険性(安全性)に関する「リチウムイオン電池に含まれる危険物」という内容について解説しています。

 

・そもそも危険物とは?危険物の分類

 

・電解液やDECは第4類、第二石油類、非水溶性の危険物に分類される

 

・電解液の添加剤であるVC(ビニレンカーボネート)や電解液の溶媒のPC(プロピレンカーボネート)は第4類、第三石油類、非水溶性の危険物に分類される

 

・溶剤系バインダーであるPVdFやスラリーであるNMPは第4類、第三石油類の水溶性の危険物に分類される

 

・洗浄剤であるアセトンは第4類の第一石油類、水溶性の危険物分類される。エタノールは第4類のアルコール類に分類される

 

・リチウムイオン電池に含まれる危険物と輸送の関係(航空輸送など)

 

というテーマで解説しています。(一部工事中)

 

 

そもそも危険物とは?危険物の分類

消防法において、危険性がある物質のことを危険物と呼んでいます。

 

危険物は火災や爆発が起こる危険性がある固体または液体のことを指し、当サイトのメインテーマであるリチウムイオン電池においてもいくつかの危険物を使用しています。

 

消防法では、危険物は物性(性質)によって第1類~第6類に分類しています。

 

特徴は以下の通りです。

 

第1類:酸化性固体
第2類:可燃性固体
第3類:自然発火性物質及び禁水性物質
第4類:引火性液体
第5類:自己反応性物質
第6類:酸化性液体

 

この中でもリチウムイオン電池の構成材料は第4類に多く分類されます。

 

ただ、三電極法などで使用するリチウム金属は第3類に分類され、金属材料の酸処理などで使用する硝酸は第5類に分類されます。

 

また、第4類では、引火点や発火点(着火点)によってさらに細分化されています。

 

特殊引火物、第一石油類、アルコール類、第二石油類、第三石油類、第四石油類、動植物油類という順に、引火点や発火点が高くなっていきます(後ろの方が安全)。

 

(また、消防法の改正により上述のリチウムイオン電池の構成材料の分類も変化する場合がありますので、適宜、消防庁のHPなどでリチウムイオン電池の情報について確認しましょう。)

 

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電解液やDECは第4類、第二石油類、非水溶性の危険物に分類される

 

リチウムイオン電池を構成する材料は、電解液などがあげられます。

 

この電解液の溶媒は主にエチレンカーボネート(EC)などの環状エステルに、ジエチルカーボネート(DEC)やエチルメチルカーボネート(EMC)のような鎖状のエステルを混ぜたものが使用されます。(電解液の塩(溶質)にはLiPF6が主に使用されます。)

 

そして、この電解液は危険物の中でも第4類、第二石油類の非水溶系に分類することができます。

 

この中に構成されるDEC単体も同様に、第4類、第二石油類の非水溶系に分類することができます。

 

また、電池メーカーにおいて、電池を貯蔵、保管する場合に危険物の使用量によって規制されています。

 

特にリチウムイオン電池の電解液量が危険物の量の大部分を占めます。

 

きちんとリチウムイオン電池の保管(貯蔵)、管理をしないと、いつの間にか危険物としての指定数量を超えている場合がありますので気を付けましょう。

 

特に電解液量が200L以上である場合、条例が適用される場合があります。その場合は、第4類の少量危険物として消防庁に届け出が必要です。

 

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電解液の添加剤であるVC(ビニレンカーボネート)や電解液の溶媒のPC(プロピレンカーボネート)は第4類、第三石油類、非水溶性の危険物に分類される

 

リチウムイオン電池の電解液には上で記載した、溶媒や溶質の他に電解液の添加剤と呼ばれるサイクル特性(寿命特性)を伸ばしたり、や内部抵抗を小さくしたりするための材料を少量添加することが多いです。

 

この電解液の添加剤にはVC(ビニレンカーボネート)やFECなどが基本的に使用されます。

 

電解液の添加剤であるVCは第4類、第三石油類、非水溶性の危険物に分類されます。

 

第4類、第三石油類、非水溶性の危険物に分類されるリチウムイオン電池の構成材料としては、PC(プロピレンカーボネートなども挙げられます。

 

また、電池パックを作製する際の材料として接着剤を使用する場合があります。

 

接着剤の中でも、汎用的な製品であるエポキシ系接着剤(エポキシ樹脂)なども第4類、第三石油類、非水溶性の危険物に分類されます。

 

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溶剤系バインダーであるPVdFやスラリーであるNMPは第4類、第三石油類の水溶性の危険物に分類される

 

リチウムイオン電池を構成する材料である溶剤系のバインダ-であるPVdFやスラリーの粘度調整剤であるNMP(N-メチルピロリドン)などがあげられます。

 

両方ともリチウムイオン電池の製造工程である電極作製工程において、スラリ-を作る際に使用します。

 

PVdFもNMPも第4類、第三石油類の水溶性の危険物に分類されます。

 

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洗浄剤であるアセトンは第4類の第一石油類、水溶性の危険物分類される。エタノールは第4類のアルコール類に分類される

 

リチウムイオン電池を作製する電池メーカーでは、リチウムイオン電池の製造工程である電極作製工程であったり、エレメント作製工程であったり、エージング工程であったりと様々な場面で洗浄剤であるアセトンやエタノールといった洗浄剤を使用します。

 

ここで、アセトンは第4類、第一石油類の水溶性の危険物に分類されます。

 

一方、エタノールは第4類、アルコール類に分類されます。

 

使用する液体が分類される場所についてきちんと把握しておきましょう。

 

 

このようにリチウムイオン電池に含まれる危険物は非常に多くの種類があります。

 

特にリチウムイオン電池は航空輸送などの輸送時の規制が厳しいです(Galaxy Note7やボーイング787の発火事故の影響などもあるでしょう)。

 

そのため、きちんと運送会社でリチウムイオン電池の輸送が可能かどうか、輸送するための手続きなどが非常に複雑になる場合がありますのでその対処方法についてきちんと理解しておきましょう。

 

(ちなみにリチウムイオン電池の飛行機持ち込み(160Wh)に関する記事はこちらで解説していますので、参考にしてみてください)。

 

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