质者见质｜锂电池负压化成设备出口欧美：腔内还能划成防爆安全区？

2025-05-13 17:50:21 | 质者见质 | 阅读：47

随着中国高端制造业的发展和海外锂电池产品的需求增加，国内锂电池生产设备制造商出海项目愈加普遍。目前，国际上存在多种防爆标准体系，其中NFPA（美国国家消防协会标准）和ATEX（欧盟防爆指令）在全球范围内应用广泛且影响力深远。国内锂电池企业在开拓欧美市场时，必须严格遵循当地的防爆标准，确保设备符合相应要求。

中国防爆领域专家、TÜV莱茵大中华区防爆项目工程师韩晓琦对NFPA和ATEX两种标准体系下的负压化成柜内部防爆分区有着深入的研究，他通过两个不同公司的防爆评估项目，展示了这两种标准体系的特点，为锂电池生产企业在设备防爆设计和标准遵循方面提供有价值的参考。

韩晓琦（Andrew Han）
TÜV莱茵大中华区防爆项目工程师

作为中国防爆领域专家，他在防爆领域拥有多年的丰富经验，涉及电气、非电气产品及爆炸保护装置的IECEx/ATEX/NRTL认证、爆炸物实验室测试、区域划分，以及研究与评估工作等。

负压化成柜，

锂电池防爆安全的重要环节

在全球新能源产业蓬勃发展的浪潮下，锂电池作为关键储能元件，其生产制造环节的安全性愈发受到重视。负压化成系统作为锂电池生产流程中不可或缺的关键设备，承担着对锂电池进行充放电激活的重要任务。在这一过程中，电解液挥发出的可燃性气体和电化学反应产生的废气可能形成爆炸性环境，因此，负压化成系统的防爆安全设计成为保障生产安全、避免重大事故的核心环节。

负压化成柜是负压化成系统里面最为核心的装置，而由于工艺原因，柜内存在低电压高电流的充放电系统和若干运动部件。倘若将柜内化为爆炸危险区域，采取控制内部点燃源的方式去符合防爆安全要求将十分有挑战性，所以如何在合规的前提下避免负压化成柜内部出现爆炸性环境，进而将柜内定义为非爆炸危险区域就显得尤为重要。

北美市场的NFPA标准体系

在北美地区使用且可能产生爆炸性环境的设备需要满足Hazloc相关要求，NFPA497作为美国在爆炸性气体环境分类的重要标准，为过程工业环境的区域划分提供了全面的指导。该标准将爆炸性气体环境划分为Division 1和Division 2两个类别：Division 1区域意味着爆炸性气体频繁或持续存在，或者在正常运行条件下可能频繁释放爆炸性气体，这种区域发生爆炸的风险较高；Division 2区域则表示爆炸性气体偶尔存在，通常在异常操作或设备故障等特殊情况下才会出现爆炸性气体，相对而言，其爆炸风险低于 Division 1区域。

NFPA497的Clause 5.5.1特别定义了区域可以被划分为非危险区的前提条件。这一规定为通过通风措施降低爆炸风险提供了具体的量化标准，企业在设计和实施通风系统时，可依据此标准确保区域的安全性。

欧洲市场的ATEX标准体系

在欧盟地区使用且可能产生爆炸性环境的设备需要满足欧盟防爆指令2024/34.EU和1999/92/EC相关要求，EN 60079-10-1是其中关于爆炸性气体环境区域划分的重要标准。该标准将爆炸性气体环境分为Zone 0、Zone 1和Zone 2三个区域：Zone 0区域是指爆炸性气体持续存在或长时间存在的场所，其爆炸风险极高；Zone 1区域表示爆炸性气体在正常运行过程中偶尔出现的场所，存在一定的爆炸风险；Zone 2区域则是指爆炸性气体不太可能出现，即使出现也只是短时间存在的场所，爆炸风险相对较低。

对于通风降级的规定，EN 60079-10-1：2020的Annex D.2指出，当通风系统能够将爆炸性气体可靠地稀释到足够低的浓度，该区域可以被划分为Zone NE, 即非危险区。与NFPA标准相比，ATEX标准对气体稀释程度要求更为严格，同时强调了通风有效性的要求，以进一步保障安全。

案例分享：
通过工程措施将内部区域定义为安全区

以下，基于T公司负压化成系统（遵循NFPA标准）和H公司负压化成系统（遵循ATEX标准）的防爆评估项目，对两种标准体系下负压化成柜内部防爆分区进行比较，分享一下通过工程措施将内部区域定义为安全区的具体方法。

T公司负压化成系统（遵循NFPA标准）

H公司负压化成系统
（遵循ATEX标准）

项目	标准	安全区定义依据	防护措施	成本效益
T 公司	NFPA497	高换气次数通风（Clause 5.5.1 (4)）	8台风机	高初期投资，低维护成本
H 公司	EN 60079-10-1	通风+连锁控制（Annex D）	1台风机+联锁控制	中等初期投资，高可靠性

从成本效益角度来看，T公司项目由于采用了8台风机的高换气次数通风方案，初期设备投资较高，但由于风机数量较多，在一定程度上分散了设备故障的风险，后期维护成本相对较低。而H公司项目采用持续负压与单台风机通风相结合的方式，初期投资相对适中，但由于负压系统和联锁控制装置的复杂性，对设备的可靠性要求较高。
在实际运行效果方面，两个项目均成功地将化成柜内部区域定义为安全区，有效降低了爆炸风险。T公司项目通过高换气次数通风，能够快速排出柜内可燃气体；H公司项目则凭借可靠的通风，稳定地控制内部气体浓度。

由此可见，NFPA标准通过高换气次数通风的方式，将负压化成柜内部区域划分为非危险区，这种方式适用于北美市场的防爆要求；ATEX标准则依靠通风和联锁控制的结合，同样实现了内部区域的安全区定义，符合欧洲市场的标准。尽管两种标准体系在区域划分、通风要求、浓度阈值等方面存在明显差异，但它们都通过合理的工程措施，有效控制了柜内爆炸性气体浓度，最终实现了将内部区域定义为安全区的目标。

给锂电池生产企业的建议

对于锂电池生产企业而言，在设备设计阶段，应充分考虑NFPA和ATEX两种标准体系的要求，兼顾高换气次数通风（NFPA）和通风有效性（ATEX）的设计理念，开发出具有全球市场通用性的负压化成设备。这样既能满足北美市场的需求，也能适应欧洲市场的标准，提升企业产品在国际市场的竞争力。

在设备安装和维护过程中，企业应建立完善的设备维护管理制度，定期对通风系统、负压系统、监测设备等进行校准和维护，确保这些关键设备正常运行。同时，加强对操作人员的培训，使其熟悉设备的工作原理和安全操作规程，提高应对突发情况的能力。

在跨国项目中，建议企业采用 “双重合规”策略，即同时满足NFPA和ATEX标准的要求。这样可以避免因不同地区标准差异而导致的设备改造或重新认证等问题，降低项目风险和成本，确保项目顺利推进。