對大容量移動電源安全性影響因素的幾點探討

任加維

（咸陽職業技術學院，陜西咸陽，712000）

0 前沿

移動電源廣泛存在于每一個家庭、飯店及重要場所之中。由于其商業價值巨大，眾多企業參與其中，有的企業參與生產，有的參與共享移動電源的模式的建設和推廣。在這幾年中，移動電源無論從生產規模還是推廣速度，都是呈現著極速發展的之中。但同時也暴露出移動電源安全性的問題，它關乎著人們的安全和移動電源產業的健康發展。

1 市場監管不到位

在市場監管方面對移動電源特別是大容量移動電源監管不到位，導致了一些質量存在安全性的移動電源在市場上的存在。例如，在火車站，公共汽車站，長途汽車站等人流密集區，常有一些銷售移動電源的小商小販，他們銷售的移動電源常來自于一些個人小的加工廠，容量標識虛假，質量不過關。這也充分暴露了我國市場監管部門監管的不到位。

2 PCB板設計是否合理

就目前是而言，大部分移動電源主要采用于鋰電池。移動電源往往伴隨著鋰電池的充電和放電過程，由于在充電和放電時，存著是瞬間電壓的變化，壓差將作用在鋰電池上，因此要對鋰電池進行電路保護。鋰電池保護電路PCB板的設計，至少要做到過充，過放過流短路的保護[1]。同時還需要做到溫度過高時保護的控制。很顯然，電流或者電壓短時間增大，容易在狹小的空間內，積壓大量熱量且無法散出。導致性能出現問題，甚至會導致發生爆炸的危險。同時，PCB的設計要兼顧充電接口電路的安全保護，鋰電池保護電路的安全和Boost升壓電路板安全保護。

圖1 經過PCB板設計后的成品

PCB板是移動電源電子元器件的主要承載體，它的設計的合理性關于整個設備的安全性。如果PCB板的設計不合理不僅浪費了金錢，安全性更是天方夜譚。

3 大容量移動電源安全性影響分析

大容量移動電源的安全性包括兩個方面，分別是內部因素和外部因素。這兩個因素都對移動電源的安全性有著非常大的影響。

3.1 內部主要因素

3.1.1 材料的要求方面

（1）正極材料熱穩定性及其與電解液的反應活性

根據材料的特性大部分正極材料放電時要求有良好的熱穩定性。充電時表現出熱不穩定性[2]。伴隨著與進行電解液接觸和分離，會發生電解液晶格轉變，電解液的氧化從而伴隨著熱量的大量散出。這些都為材料的熱學性能提出了一定的要求，如果熱穩定性沒能達到要求，材料使用壽命將大大折扣。

（2）負極材料的安全性

負極材料與電解液接觸，但不能與其發生化學反應。這就要求負極材料具有很好的化學穩定性。如果負極材料與電解液等材料發生反應，會消耗負極材料和電解液，這樣的消耗一旦產生，如果得到不有效的控制，一個全新的移動電源，將在短時間之內，性能由好變差，且過程不可逆。同時，這樣的消耗也會產生大量的熱，熱量的聚集直接影響移動電源的安全性。

（3）電解液

電解液存在于正負極之間，要求它具有良好的導電性能，且自身化學性能要穩定。如果自身化學性能不穩定，例如，鋰電池電解液中含有HF，它有一定的酸性，如與正極材料接觸易發生腐蝕現象。正極材料的損耗，電池的電阻增加，熱穩定性也隨之變差。

（4）隔膜的選擇

移動電源內部隔膜的選擇至關重要，它主要是基于熔點厚度孔間隙等。如果當電芯內部的溫度達到隔膜熔點時，空洞將會變成無孔的絕緣層使得電池內部的電阻迅速上升，當溫度繼續升高，隔膜發生熔化會使得正極和負極之間接通內部短路，短時間產生巨大的熱量容易引起爆炸。因此選好隔膜，至關重要[3]。

3.1.2 制作工藝

制作工藝是生產鋰電池重要的環節之一，由于工藝本身步驟動作要求也較高，由于制作工藝的步驟眾多，一旦其中一個或幾個環節出現問題，勢必影響移動電源生產的安全性。例如，極片毛刺，極粉脫落，這些物質會刺穿隔膜，使得內部發生短路。如果電芯極耳過長，容易與極片或者外殼發生短路，影響穩定和安全。在制作過程中如果用料不合適容易造成隔膜被刺破發生短路事故。因此，在制作時，一定要注意細節，做到事無巨細。

內部因素分別從材料的選取和制作工藝方面進行了介紹，這些因素對移動電影安全性影響是最為直接的，因此，在移動電源的制作過程中，要重點關注。

3.2 影響移動電源安全性的外部因素

(1)過充電過放電

產品在設計之初都會進行一些產品參數的標定和使用方案的界定。對于移動電源而言，一定要避免過充電過放電的情況。因為過充電過放電容易導致正負極材料和電解液釋放出氣體和熱量，氣體和熱量如果沒在短時間內散出會則會導致電池鼓脹現象的發生。

(2)封邊保護

封邊是移動電源制作工藝中非常重要的一個手續。封邊的主要作用為了防止內部器件與外部發生短路，引起芯片腐蝕或脹氣現象的產生。由于這種現象是不可逆的，一旦發生，后果將不堪設想。因此在對器件進行封裝保護時，一定要防止以上現象的發生。

(3)外部短路

由于人為操作失誤，保護線路失效，一旦發生短路現象，瞬間電流過大使電芯短時間聚集大量熱量。熱量的聚集會使得移動電源內部的隔膜受到破壞，使得電池短路甚至發生爆炸事故。特別是當移動電源內部，容量巨大時，短路現象一旦發生后果不堪設想。

(4)外部溫度過高

當移動電源的外部溫度過高時，可能會影響移動電源金屬外殼發生形變，正負級材料發生分解，隔膜融化，電解液分解等，每一種現象的發生對移動電影的影響都是巨大的。這些現象都容易使得移動電源的電芯發生短路事故。日常的移動電源的制作和使用，特別是對一些大容量移動電源而言，一定要避免以上現象的發生。

4 總結

本文主要介紹了大容量移動電源安全性影響因素。就目前而言，由于人們對手機需求量的不能增加，移動電源的應用也在變得越來越廣泛。同時對電源的容量和安全性需求也越來越高。因此設計者必須在保證移動電源大容量的同時兼顧安全性。相信隨著我國材料技術和科研技術的不斷提高，未來大容量電池的設計將會變得更加安全和可靠。