对大容量移动电源安全性影响因素的几点探讨

任加维

（咸阳职业技术学院，陕西咸阳，712000）

0 前沿

移动电源广泛存在于每一个家庭、饭店及重要场所之中。由于其商业价值巨大，众多企业参与其中，有的企业参与生产，有的参与共享移动电源的模式的建设和推广。在这几年中，移动电源无论从生产规模还是推广速度，都是呈现着极速发展的之中。但同时也暴露出移动电源安全性的问题，它关乎着人们的安全和移动电源产业的健康发展。

1 市场监管不到位

在市场监管方面对移动电源特别是大容量移动电源监管不到位，导致了一些质量存在安全性的移动电源在市场上的存在。例如，在火车站，公共汽车站，长途汽车站等人流密集区，常有一些销售移动电源的小商小贩，他们销售的移动电源常来自于一些个人小的加工厂，容量标识虚假，质量不过关。这也充分暴露了我国市场监管部门监管的不到位。

2 PCB板设计是否合理

就目前是而言，大部分移动电源主要采用于锂电池。移动电源往往伴随着锂电池的充电和放电过程，由于在充电和放电时，存着是瞬间电压的变化，压差将作用在锂电池上，因此要对锂电池进行电路保护。锂电池保护电路PCB板的设计，至少要做到过充，过放过流短路的保护[1]。同时还需要做到温度过高时保护的控制。很显然，电流或者电压短时间增大，容易在狭小的空间内，积压大量热量且无法散出。导致性能出现问题，甚至会导致发生爆炸的危险。同时，PCB的设计要兼顾充电接口电路的安全保护，锂电池保护电路的安全和Boost升压电路板安全保护。

图1 经过PCB板设计后的成品

PCB板是移动电源电子元器件的主要承载体，它的设计的合理性关于整个设备的安全性。如果PCB板的设计不合理不仅浪费了金钱，安全性更是天方夜谭。

3 大容量移动电源安全性影响分析

大容量移动电源的安全性包括两个方面，分别是内部因素和外部因素。这两个因素都对移动电源的安全性有着非常大的影响。

3.1 内部主要因素

3.1.1 材料的要求方面

（1）正极材料热稳定性及其与电解液的反应活性

根据材料的特性大部分正极材料放电时要求有良好的热稳定性。充电时表现出热不稳定性[2]。伴随着与进行电解液接触和分离，会发生电解液晶格转变，电解液的氧化从而伴随着热量的大量散出。这些都为材料的热学性能提出了一定的要求，如果热稳定性没能达到要求，材料使用寿命将大大折扣。

（2）负极材料的安全性

负极材料与电解液接触，但不能与其发生化学反应。这就要求负极材料具有很好的化学稳定性。如果负极材料与电解液等材料发生反应，会消耗负极材料和电解液，这样的消耗一旦产生，如果得到不有效的控制，一个全新的移动电源，将在短时间之内，性能由好变差，且过程不可逆。同时，这样的消耗也会产生大量的热，热量的聚集直接影响移动电源的安全性。

（3）电解液

电解液存在于正负极之间，要求它具有良好的导电性能，且自身化学性能要稳定。如果自身化学性能不稳定，例如，锂电池电解液中含有HF，它有一定的酸性，如与正极材料接触易发生腐蚀现象。正极材料的损耗，电池的电阻增加，热稳定性也随之变差。

（4）隔膜的选择

移动电源内部隔膜的选择至关重要，它主要是基于熔点厚度孔间隙等。如果当电芯内部的温度达到隔膜熔点时，空洞将会变成无孔的绝缘层使得电池内部的电阻迅速上升，当温度继续升高，隔膜发生熔化会使得正极和负极之间接通内部短路，短时间产生巨大的热量容易引起爆炸。因此选好隔膜，至关重要[3]。

3.1.2 制作工艺

制作工艺是生产锂电池重要的环节之一，由于工艺本身步骤动作要求也较高，由于制作工艺的步骤众多，一旦其中一个或几个环节出现问题，势必影响移动电源生产的安全性。例如，极片毛刺，极粉脱落，这些物质会刺穿隔膜，使得内部发生短路。如果电芯极耳过长，容易与极片或者外壳发生短路，影响稳定和安全。在制作过程中如果用料不合适容易造成隔膜被刺破发生短路事故。因此，在制作时，一定要注意细节，做到事无巨细。

内部因素分别从材料的选取和制作工艺方面进行了介绍，这些因素对移动电影安全性影响是最为直接的，因此，在移动电源的制作过程中，要重点关注。

3.2 影响移动电源安全性的外部因素

(1)过充电过放电

产品在设计之初都会进行一些产品参数的标定和使用方案的界定。对于移动电源而言，一定要避免过充电过放电的情况。因为过充电过放电容易导致正负极材料和电解液释放出气体和热量，气体和热量如果没在短时间内散出会则会导致电池鼓胀现象的发生。

(2)封边保护

封边是移动电源制作工艺中非常重要的一个手续。封边的主要作用为了防止内部器件与外部发生短路，引起芯片腐蚀或胀气现象的产生。由于这种现象是不可逆的，一旦发生，后果将不堪设想。因此在对器件进行封装保护时，一定要防止以上现象的发生。

(3)外部短路

由于人为操作失误，保护线路失效，一旦发生短路现象，瞬间电流过大使电芯短时间聚集大量热量。热量的聚集会使得移动电源内部的隔膜受到破坏，使得电池短路甚至发生爆炸事故。特别是当移动电源内部，容量巨大时，短路现象一旦发生后果不堪设想。

(4)外部温度过高

当移动电源的外部温度过高时，可能会影响移动电源金属外壳发生形变，正负级材料发生分解，隔膜融化，电解液分解等，每一种现象的发生对移动电影的影响都是巨大的。这些现象都容易使得移动电源的电芯发生短路事故。日常的移动电源的制作和使用，特别是对一些大容量移动电源而言，一定要避免以上现象的发生。

4 总结

本文主要介绍了大容量移动电源安全性影响因素。就目前而言，由于人们对手机需求量的不能增加，移动电源的应用也在变得越来越广泛。同时对电源的容量和安全性需求也越来越高。因此设计者必须在保证移动电源大容量的同时兼顾安全性。相信随着我国材料技术和科研技术的不断提高，未来大容量电池的设计将会变得更加安全和可靠。