龐 瑤，張霄霄，張 楠，劉 祥，楊夢(mèng)薇

（北京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，北京 101300）

0 引言

鋰離子電池產(chǎn)品近年來應(yīng)用廣泛，由于技術(shù)含量不高，生產(chǎn)企業(yè)中手工或半自動(dòng)化方式生產(chǎn)的“小作坊”眾多，部分企業(yè)為壓縮成本偷工減料、以次充好，導(dǎo)致鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量問題突出。近年來，關(guān)于鋰離子電池安全性問題的報(bào)道屢見不鮮，引發(fā)的安全事故已經(jīng)威脅到了消費(fèi)者的人身安全，屢屢成為媒體關(guān)注的焦點(diǎn)，各國(guó)針對(duì)頻繁發(fā)生的鋰離子電池安全事故也在積極應(yīng)對(duì)。因此針對(duì)鋰離子電池產(chǎn)品開展風(fēng)險(xiǎn)管理，對(duì)于提高鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督水平，保障鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量安全將起到積極的作用。

風(fēng)險(xiǎn)管理是指如何在一個(gè)肯定有風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境里把風(fēng)險(xiǎn)減至最低的管理過程。當(dāng)中包括了對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的量度、評(píng)估和應(yīng)變策略。風(fēng)險(xiǎn)管理通過識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，并確定風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致的嚴(yán)重程度后，使用合理有效的風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制[1]。

本文從風(fēng)險(xiǎn)管理的角度出發(fā)，通過識(shí)別鋰離子電池產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)和風(fēng)險(xiǎn)源，并基于層次分析法，分析鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生與控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)監(jiān)管，完善質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理體系，為實(shí)現(xiàn)科學(xué)監(jiān)督管理奠定基礎(chǔ)。

1 鋰離子電池產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)的度量

1.1 風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)的確定

鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作，電池充放電過程就是鋰離子的運(yùn)動(dòng)過程，由于鋰的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，當(dāng)電池處于可預(yù)見的誤用或?yàn)E用的環(huán)境條件下時(shí)，容易引發(fā)安全問題。按照鋰離子電池產(chǎn)品生命周期劃分和風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化為安全事件的途徑，產(chǎn)品質(zhì)量問題分布于三個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)：生產(chǎn)環(huán)節(jié)、流通環(huán)節(jié)和使用環(huán)節(jié)。

1.1.1 生產(chǎn)環(huán)節(jié)

生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要包括原料選用和設(shè)計(jì)生產(chǎn)等。

鋰離子電池的原材料選用和設(shè)計(jì)生產(chǎn)是鋰離子電池質(zhì)量的重要影響因素，不合格的原材料和不合理的設(shè)計(jì)制造將直接導(dǎo)致電池性能降低，甚至造成安全隱患。

以鋰離子電池的隔膜為例，隔膜的作用是隔離正負(fù)極，防止其短路并保持鋰離子通過，隔膜的性能直接影響著電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能等特性。隔膜屬于技術(shù)壁壘最高的高附加值材料。由于電池內(nèi)部構(gòu)造原理，要求隔膜層要具有一定的孔徑和孔隙率，并且在保持良好力學(xué)性能的同時(shí)厚度盡可能小，從而能夠更好的起到傳遞能量的作用；同時(shí)隔膜層要有一定強(qiáng)度的韌性，在外來沖擊力擠壓的情況下不容易產(chǎn)生破損；此外隔膜應(yīng)具有熱穩(wěn)定性和自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)性能，當(dāng)電池內(nèi)部溫度達(dá)到一定高時(shí)，將細(xì)孔關(guān)閉，保證電化學(xué)反應(yīng)終止或近乎終止，從而避免了安全事件的發(fā)生[2]。

由此可見，鋰離子電池的原材料選用和設(shè)計(jì)生產(chǎn)直接影響到日后產(chǎn)品的質(zhì)量安全，屬于質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理的重要環(huán)節(jié)。

1.1.2 流通環(huán)節(jié)

流通環(huán)節(jié)是商品從生產(chǎn)者手中進(jìn)入到消費(fèi)者手中的運(yùn)動(dòng)過程。產(chǎn)品的交通運(yùn)輸狀況和儲(chǔ)存條件對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)因素的影響是多樣性的和不確定性，因此，流通環(huán)節(jié)同樣是風(fēng)險(xiǎn)管理的重要環(huán)節(jié)。

以流通領(lǐng)域的運(yùn)輸環(huán)節(jié)為例，運(yùn)輸過程中的過度顛簸或者擠壓，容易造成鋰離子電池的變形或者微短路，導(dǎo)致在使用過程中易發(fā)生危險(xiǎn)。

1.1.3 使用環(huán)節(jié)

使用環(huán)節(jié)是消費(fèi)者直接使用產(chǎn)品的過程，消費(fèi)者使用環(huán)境不當(dāng)和使用方法不正確，同樣是引發(fā)鋰離子電池安全事故的重要原因，會(huì)造成嚴(yán)重危害，因此使用環(huán)節(jié)同樣屬于風(fēng)險(xiǎn)管理的重要環(huán)節(jié)。

例如手機(jī)電池的使用過程中，消費(fèi)者長(zhǎng)期使用與被充電鋰離子電池不相匹配的適配器為電池充電，容易引發(fā)充電過程中的安全事件。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)管理層次分析模型的建立

通過分析鋰離子電池產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的環(huán)節(jié)，并結(jié)合各環(huán)節(jié)中影響產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要因素[3]，構(gòu)建產(chǎn)品層次分析模型如圖1所示。

圖1 鋰離子電池產(chǎn)品層次分析模型

由此，得到鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)主因素集為：

各子因素集為：

即主風(fēng)險(xiǎn)因素含有9個(gè)子風(fēng)險(xiǎn)因素。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法

結(jié)合鋰離子電池產(chǎn)品三個(gè)環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)重要程度，建立風(fēng)險(xiǎn)重要性矩陣[4]，如表1所示。

表1 鋰離子電池產(chǎn)品三個(gè)環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)重要程度矩陣

根據(jù)表1設(shè)定判斷矩陣R如下：

2）將歸一化矩陣B每一行元素平均得到產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重矩陣C[5]：

其中：

2 鋰離子電池產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就是量化測(cè)評(píng)某一事件或事物帶來的影響或損失的可能程度。結(jié)合GB/T 22760-2008《消費(fèi)品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估通則》，采用定性和定量相結(jié)合的方法對(duì)鋰離子電池可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估。

風(fēng)險(xiǎn)程度是風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性和風(fēng)險(xiǎn)傷害程度的函數(shù)，D=f（P，E）。

式中：D代表風(fēng)險(xiǎn)程度值；P代表風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性；E 代表風(fēng)險(xiǎn)傷害程度。

依據(jù)GB/T 22760-2008構(gòu)造風(fēng)險(xiǎn)二維矩陣如圖2所示[6]，結(jié)合P和S的值確定風(fēng)險(xiǎn)程度D。

圖2 風(fēng)險(xiǎn)二維矩陣圖

S表示嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)；M表示中等風(fēng)險(xiǎn)；L表示低風(fēng)險(xiǎn)；A表示可容許風(fēng)險(xiǎn)。

為了比較具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)1～9個(gè)層次的標(biāo)度方法，對(duì)判斷矩陣中元素進(jìn)行賦值，賦值結(jié)果如表2所示。

表2 1～9個(gè)層次的標(biāo)度方法

根據(jù)表2中兩風(fēng)險(xiǎn)相比的重要程度，設(shè)定S對(duì)比A為7，S對(duì)比L為5，S對(duì)比M為3，M對(duì)比L為3，M對(duì)比A為5，L對(duì)比A為3。在針對(duì)鋰離子電池產(chǎn)品進(jìn)行大量風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果得到三個(gè)環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)重要程度判斷矩陣如下：

通過計(jì)算得到生產(chǎn)環(huán)節(jié)、流通環(huán)節(jié)和使用環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重分別為0.63、0.11、0.26。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，從鋰離子電池產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題的三個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)來看，產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)在總體風(fēng)險(xiǎn)中所占比重最大，為63%；其次為使用環(huán)節(jié)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，比重為26%；流通環(huán)節(jié)相對(duì)來風(fēng)險(xiǎn)比重較低，為11%。說明生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)作為鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督與控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因素層判斷矩陣為：

根據(jù)式(6)～式(8)計(jì)算得到鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)指標(biāo)各層次權(quán)重如表3所示，其中綜合指標(biāo)權(quán)重為指標(biāo)權(quán)重與準(zhǔn)則權(quán)重之積。

從各質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生環(huán)節(jié)的具體風(fēng)險(xiǎn)來源看，原材料選擇環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)比重最高，為35.3%；其次為生產(chǎn)工藝和適用范圍，均為16.4%，接下來是出廠檢驗(yàn)和使用方法，分別為7.6%和6.8%。

表3 鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理環(huán)節(jié)權(quán)重

3 結(jié)束語

由鋰離子電池產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可見，原材料的選擇、質(zhì)量以及生產(chǎn)過程中工藝情況是鋰離子電池產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)；其次產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)、適用范圍和使用方法奉獻(xiàn)比重同樣較高。在鋰離子電池產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)管理中，控制好原材料的產(chǎn)品質(zhì)量可以很大程度上控制產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，生產(chǎn)工藝和消費(fèi)者的使用情況也是造成產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的重要因素。

政府部門要在加強(qiáng)對(duì)隔膜類上游材料企業(yè)的質(zhì)量監(jiān)管，提高材料及部件的質(zhì)量水平的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)終端產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的宣貫培訓(xùn)，促進(jìn)企業(yè)提高質(zhì)量意識(shí)和質(zhì)量控制能力，并通過監(jiān)督抽查、質(zhì)量檢查等方式對(duì)企業(yè)加強(qiáng)監(jiān)督；此外及時(shí)發(fā)布產(chǎn)品消費(fèi)預(yù)警信息，提示消費(fèi)者如何正確選購(gòu)和使用鋰離子電池產(chǎn)品，并加大宣傳力度，引導(dǎo)消費(fèi)者正確處理廢舊產(chǎn)品，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于鋰離子電池產(chǎn)品可靠、高效的風(fēng)險(xiǎn)管理。

[1] 顧孟迪,雷鵬.風(fēng)險(xiǎn)管理[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.

[2] 劉坤,徐睿杰.鋰電池隔膜的安全性與高性能化[J].價(jià)值工程統(tǒng),2012,31(36):313-314.

[3] GB/T 18287-2013,移動(dòng)電話用鋰離子蓄電池及蓄電池組總規(guī)范[S].

[4] 丁香乾,石碩.層次分析法在項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理中的應(yīng)用[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2004(1):97-102.

[5] 朱茵,孟志勇.用層次分析法計(jì)算權(quán)重[J].北方交通大學(xué)學(xué)報(bào),1999(5):119-122.

[6] GB/T 22760-2008,消費(fèi)品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估通則[S].