移动电源起火原因分析及使用中应注意的几个问题

●程志冉

(武警学院研究生队，河北廊坊 065000)

(本栏责任编辑、校对 李 蕾)

移动电源，也叫“充电宝”，是一种集供电和充电于一体的便携式充电器。近年来，随着智能产品等移动设备的飞速发展，移动电源作为可以直接给这些移动设备供电的工具也迅速受到了人们的青睐［1］。据统计，截止到2012年底，国内移动电源市场达到3 000万台以上，预计到2015年，有望突破5 000万台。然而，由于目前我国尚缺少相应的生产规范和检测标准［2］，移动电源为人们生活提供方便的同时，也带来了巨大的安全隐患，尤其是近两年来，全国各地移动电源起火、爆炸、自燃事故频发，严重威胁着消费者的利益和人身安全。表1列出了2013和2014年发生的移动电源爆炸、起火的部分案例及引起事故的可能原因。

表1 2013、2014年移动电源爆炸、起火部分案例及事故可能原因

1 移动电源结构及工作原理

以目前市场上主流的移动电源来说，其主要由外壳部分、控制电路部分(输出升压控制系统和输入充电管理系统)和电芯部分组成［3］。外壳部分有塑料壳和金属壳两种，塑料壳以ABS/PC工程塑料为主，一般需要做阻燃处理，金属壳多采用航空铝等。控制电路部分主要是保证移动电源在既定条件下正常稳定的工作和在故障条件下实现移动电源的自我保护功能，其中，输出升压控制系统主要采用“直流—直流”的升压方式，输入充电管理系统主要采用智能IC监控整个充电过程。电芯是移动电源的电量储存器，由电池组成，常用的有聚合物电池(标准电压3．7 V)、18650 锂电(标准电压 3．7 V)、AAA 镍氢电池(标准电压1．2 V)和磷酸铁锂电池(标准电压 3．65 V)。

移动电源工作过程可分为充电和放电［4］。将移动电源连接到5 V的USB电脑接口或USB充电器上即可实现给移动电源充电，在这个过程中，充电管理系统能够根据电池的电压，自动调节充电电流，包括有预充、恒压充电和浮充充电三个阶段［5］。当移动电源接入手机等设备后，输出升压电路开始工作，将移动电源的电池升压到5 V，以供设备充电，实现放电过程，设备将自行控制充电，充满后自动断电。移动电源结构与充、放电过程如图1所示。

图1 移动电源结构及工作过程示意图

2 移动电源起火原因

2．1 电芯爆炸起火

电芯是移动电源的核心，一般的移动电源是将一个或数个电芯并联在一起。18650电芯是指直径为18 mm，长度为65 mm，采用圆柱钢壳包装，内部锂离子呈液态的电池。其循环使用寿命一般在300次左右，过量充电抵抗性差，因为在过量充电、放电时可能会刺穿正负极隔膜［6］，从而造成充电短路而烧坏电池起火。市场上也出现了一些使用回收旧18650电芯重新组装成的移动电源，这些劣质电源发生起火、爆炸的可能性大大增加。聚合物电芯一般采用钴酸锂、锰酸锂以及三元锂混合而成，外包装主要是使用铝塑膜，中间的锂物质为糊状，质地较软，容易变形，不耐碰撞，其最大的安全隐患是漏液、短路而导致胀包，严重的会产生火苗燃烧。聚合物电芯虽然从理论上说安全性更高，但是因其技术难度大，国内能够生产高品质聚合物电芯的厂商较少，所以在国内市场上，聚合物电芯并不一定比18650电芯安全。此外，移动电源的容量越高，风险越大，起火爆炸的几率也越高。

2．2 控制电路起火

控制电路主要是指其结构中的输出升压控制系统和输入充电管理系统。合格的移动电源应设计有7重智能保护:过压保护、过流保护、过充保护、过放保护、短路保护、过功率保护和温度保护，这些参数决定了移动电源的充电速度、充电时间及使用的安全性。但是在实际生产过程中，由于缺乏相关的技术标准规范，加之生产厂家追求经济利益，偷工减料，忽略保护电路，导致市场上许多产品质量存在各种各样的问题。例如移动电源的逆变器质量不过关，充电时会出现电流忽大忽小现象，产生高温，而移动电源本身又缺少高温保护，进而会发生意外;移动电源缺少短路保护或承受内部短路能力不够，一旦出现内部短路，就有起火、爆炸的风险。

2．3 用户使用不当起火

移动电源过长时间充电会引起电源温度升高，从而加速内部元件老化速度，加之如果散热不及时，易发生事故;或是将移动电源置于高温、易燃的环境中，更易引起移动电源的爆炸。携带移动电源时，如果USB接口铜片和其他金属发生摩擦、撞击，就可能造成短路，发生意外，外部重物冲击也可能引起电源内部短路自燃。此外，移动电源外壳材料之所以选择金属或阻燃塑料，是因为其能够在电芯起火初期起到阻断火势蔓延的作用，如果外壳材料存在质量问题，则会加剧火势的蔓延，造成严重后果。

3 移动电源在使用过程中应注意的问题

3．1 充、放电过程中应注意问题

选择移动电源时，应尽可能选择与自己的电子设备容量相近的产品［7］，因为移动电源容量越大，其充电时间越长，内部的稳定性就越难控制，不安全因素越多，所以一般选择容量20 000 mA以下产品。同时要注意是否存在容量虚标的问题;要注意选择使用额定输出符合其输入规格的充电器，否则会造成移动电源损坏，充不进电或超负荷引起冒烟、起火等危险;尽量减少同步使用手机等设备的频率，注意散热，以免散热不良导致移动电源发烫，若发现设备发烫，应立即停止使用，拔掉电源;不要在高温高湿环境下充电，禁止在其周边摆放易燃可燃物品，完成充电后立即拔掉电源，避免长时间充电而导致火灾爆炸发生。另外，使用移动电源充、放电次数不要过于频繁，使用过密会缩短其使用寿命。

3．2 携带、存放与维护保养时应注意问题

携带移动电源时，注意不要与重物、尖锐及金属物体接触，防止内部电芯被重物挤压变形或被尖锐金属刺穿，导致电芯内部短路;同时不要随意扔掷、敲打或剧烈摇晃移动电源，否则容易导致电池内部结构错位，造成短路;不经常使用的移动电源最好每月对其充电和放电一次，以延长其使用寿命;非专业人员禁止对充电宝进行拆卸、撞击;如果发现移动电源有异味、鼓胀、漏液或者变形等异常现象，应立即停止使用。

4 结束语

移动电源起火爆炸的原因既有来自其自身质量的问题，如电芯质量不合格，内部控制电路中缺少相关的保护电路，也有使用者的不规范操作因素导致的问题，如过长时间充、放电，使用环境恶劣，散热条件不良，携带过程中接口与金属接触，受重物冲击、碰撞等。所以在使用过程中，要选择可靠的产品，安全规范操作，同时注意日常存放和维护保养，以降低起火、爆炸的风险，保证其安全性。

在目前众多智能移动设备的电池续航能力没有得到较大改善之前，移动电源还将在人们的工作生活中发挥重要作用;同时，在相关行业规范和检测标准出台之前，移动电源质量安全问题，尤其是起火、爆炸的危险性将一直存在。面对庞大的市场，要选择质量可靠的产品，合理规范使用，在保证安全的前提下，最大限度地为人们的日常生活提供便利。

［1］王刚，张万民．电动车充电过程起火原因分析及技术防范措施［J］．消防科学与技术，2012，31(12):1376-1379．

［2］刘志强，徐辉，李炜，等．便携式锂离子动力移动电源系统的设计与研究［J］．机械设计与制造，2014，(3):78-80．

［3］严鋆，刘浏．移动电源发展现状与展望［J］．电源技术应用，2011，14(1):61-64．

［4］刘嘉诚．浅析如何正确使用锂电池［J］．山西科技，2013，28(5):122-123．

［5］丁成功，王升鸿．便携式移动电源的研究与设计［J］．伺服控制，2013，(4):67-69．

［6］王猛．WM移动电源创业计划［D］．厦门:厦门大学，2014．

［7］陈永强，刘国荣，张丽．移动电源行业标准现状分析及建议［J］．日用电器，2014，(4):39-44．