近日，據相關媒體報道，一架從廣州飛往上海的航班上，一位旅客攜帶的行李在機倉內冒煙并出現明火，所幸機組人員處置及時并未造成人員傷亡。目前，根據官方公布的消息，事發原因為旅客所攜帶的移動電源冒煙起火所至。然而，事發時移動電源并未在使用狀態，對此人們不禁產生疑問，未使用的移動電源起火的原因究竟是什么？本文中，作者將從專利的角度帶大家一探究竟。
眾所周知，移動電源（Mobile Power），又名充電寶、旅行充電器，是一種集供電和充電功能于一體的便攜式充電器，可以為手機、平板電腦等移動終端設備隨時隨地進行充電。從其內部結構來看，移動電源一般包括鋰離子電池、保護電路、外殼、充電接口電路等多個部件。
尋找安全隱患緣由
根據此次事件的相關調查顯示，移動電源冒煙起火的主要原因是由其內部鋰離子電池自燃引起的。同時，移動電源冒煙起火還與其內部保護電路、外部環境及外殼阻燃材料密切相關。對此，筆者將通過以下幾個方面作進一步分析。
通常情況下，根據電池所使用的電解質材料不同，可將鋰離子電池分為液態鋰離子電池（下稱液態電池）和聚合物鋰離子電池（下稱聚合物電池）兩大類。由于聚合物電池使用的是膠態電解質，不會因為液體沸騰產生大量氣體，從而杜絕了電池內部爆炸的可能，因此相比液態電池更不易自燃。筆者在中國專利文摘數據庫（CNABS）中經檢索發現，截至2018年2月28日，移動電源領域中涉及鋰離子電池的專利申請約1000余件，其中涉及聚合物電池及其改進的專利申請約250余件，涉及液態電池及其改進的專利申請約130余件。可見，越來越多的專利申請人傾向于采用更加安全的電解質材料電池對其進行持續改進。同時，從目前市場中售賣的移動電源種類可以看出，大多數廠商也更傾向于售賣安全性能較高的使用聚合物電池的相關移動電源，例如，在京東網出售的移動電源中，采用聚合物電池類移動電源為701個，而采用液態電池制造的移動電源僅為195個。
與此同時，在對移動電源的鋰離子電池進行充放電時，若出現電壓或電流的非正常變化，容易引起鋰離子電池的損傷，甚至發生起火爆炸。所以，移動電源中通常會設置保護電路，以防止鋰離子電池充放電過程中出現非正常情況，造成電池損傷及人員傷亡。筆者在中國專利文摘數據庫中檢索發現，目前涉及移動電源領域中保護電路及其改進的專利申請約500余件，其保護電路及改進方式主要集中在過電壓保護、過電流保護和短路保護三個方面。其中涉及過電壓保護的專利申請約70余件，過電流保護的專利申請約140余件，短路保護的專利申請約90余件。由此可見，專利申請人對于設置保護電路，提升保護電路的保護能力比較重視。
移動電源外部環境的異常變化也是引起電源起火爆炸的原因之一。例如，移動電源突然受到外界環境的沖擊、擠壓時，其外殼和內部電池都會受到一定強度的沖擊。當沖擊力較大時，不僅容易使電池的外殼損壞，同時還可能導致其內部破損。若此時采用的是液態電池，則其中的液態電解質將與空氣或水發生化學反應，產生大量氣體和熱量，可能會起火爆炸。筆者在中國專利文摘數據庫中，對移動電源領域中涉及到的電池抗沖擊及其改進性能等進行檢索發現，這一領域的專利申請數量相對較少，僅為49件。其中，該領域的專利申請主要涉及采用高強度外殼材料或內部設置減震裝置等，進而對移動電源內部的鋰離子電池進行保護，以提高移動電源的抗沖擊能力。
此外，移動電源外殼的阻燃性也是影響其安全性的重要因素。電池外殼具備良好的阻燃性，能夠有效防止起火。在電池或其他部件起火燃燒時，移動電源的外殼因具有阻燃性而不會輕易燃燒，且在火源熄滅后，能夠在較短時間內自動熄滅。筆者在中國專利文摘數據庫中僅找到較為少量的涉及移動電源領域中阻燃材料的專利申請，且這些專利申請也只簡單提到使用阻燃外殼材料等相關內容。
在廣東省質量技術監督局官網公布的2017年廣東省移動電源產品質量專項監督抽查結果中，不合格產品的發現率為36.3%，且產品不合格的主要原因集中在電池重物沖擊和阻燃要求上。因此，結合目前的專利申請現狀，筆者認為若能在移動電源領域中對電池抗沖擊力和外殼阻燃材料作進一步研究和突破，將能為提高移動電源的安全性帶來實質性幫助。
探尋危險解決路徑
在2015年8月1日國家正式實施的《便攜式電子產品用鋰離子電池和電池組安全要求》的強制標準中，對包括移動電源在內的便攜式電子產品中的電池進行了強制性規定，包括：規定了電池的用電安全，電池組帶電安全、環境安全、保護電路安全，以及系統保護電路安全等幾個方面。在中國專利文摘數據庫中，筆者還檢索到移動電源領域中與電池測試相關的專利申請共38件。同時，在中國民用航空局于2014年8月7日發布的關于民航旅客攜帶“充電寶”乘機規定的公告中，根據國際民航組織發布的《危險物品安全航空運輸技術細則》《中國民用航空危險品運輸管理規定》，對旅客攜帶移動電源乘機進行了詳細的規定。對于嚴格執行民航局攜帶滿足國家強制安全標準移動電源的旅客們來說，這些政策將為其飛行安全提供保障。
當然，飛行中最能夠避免移動電源自燃的方案之一，就是盡量不使用移動電源。目前，市面上比較具有代表性的兩種無線充電方案分別是：電磁感應式無線充電和電磁共振式無線充電。其中，基于電磁感應原理的第一代無線充電方案，較為明顯的優勢就在于：技術方案相對成熟，應用的手機終端產品相對較多。但其劣勢在于：無線充電的發射端和接收端之間距離必須很近，功率也必須相匹配，且只能進行一對一充電。而基于電磁共振原理的第二代無線充電方案，在充電距離和功率匹配上都有了較大提升，最明顯的就是充電距離可達到45mm以上，且可同時匹配不同功率的設備，并實現一對多充電。但缺點是成本較高，且在給多個設備充電時功率不能滿足要求。
盡管這兩種無線充電方案都各有不足，但無線充電依然是移動終端領域未來發展的一個大趨勢。可以想象，未來在飛機等公共交通工具內，無線充電設備置于飛機的座椅扶手或者座椅靠背附近，乘客只需把手機放在無線充電設備的有效充電范圍內，即可實現對手機的自動充電，從而從根本上杜絕移動電源的自燃問題。
值得注意的是，在無線充電領域，全球已開展了相關的專利布局。筆者檢索發現，在中國專利文摘數據庫中，無線充電領域中約有4700余件專利申請。其中，高通、三星、英特爾的專利申請量分別占據前3位，國家電網、比亞迪、上海斐訊、鴻海精密、中興通訊、LG等企業的專利申請量也較多，分列第4至9位。
綜上所述，無線充電領域中各大科技公司的研發投入較高，競爭也十分激烈。筆者相信，在不久的將來，無線充電技術一定會得到更快速的發展，進而替代移動電源，成為手機等終端設備臨時性充電的最優選擇。
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