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深圳市萬(wàn)川知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)有限公司
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郵箱：sz8wanchuan@163.com
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- 作者: 萬(wàn)川知識(shí)產(chǎn)權(quán)
- 來(lái)源: 中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)資訊網(wǎng)
- 日期: 2018-03-15
- 瀏覽次數(shù): 797次
近日，據(jù)相關(guān)媒體報(bào)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(jī)倉(cāng)內(nèi)冒煙并出現(xiàn)明火，所幸機(jī)組人員處置及時(shí)并未造成人員傷亡。目前，根據(jù)官方公布的消息，事發(fā)原因?yàn)槁每退鶖y帶的移動(dòng)電源冒煙起火所至。然而，事發(fā)時(shí)移動(dòng)電源并未在使用狀態(tài)，對(duì)此人們不禁產(chǎn)生疑問(wèn)，未使用的移動(dòng)電源起火的原因究竟是什么？本文中，作者將從專(zhuān)利的角度帶大家一探究竟。
眾所周知，移動(dòng)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(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端設(shè)備隨時(shí)隨地進(jìn)行充電。從其內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，移動(dòng)電源一般包括鋰離子電池、保護(hù)電路、外殼、充電接口電路等多個(gè)部件。
尋找安全隱患緣由
根據(jù)此次事件的相關(guān)調(diào)查顯示，移動(dòng)電源冒煙起火的主要原因是由其內(nèi)部鋰離子電池自燃引起的。同時(shí)，移動(dòng)電源冒煙起火還與其內(nèi)部保護(hù)電路、外部環(huán)境及外殼阻燃材料密切相關(guān)。對(duì)此，筆者將通過(guò)以下幾個(gè)方面作進(jìn)一步分析。
通常情況下，根據(jù)電池所使用的電解質(zhì)材料不同，可將鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池（下稱(chēng)液態(tài)電池）和聚合物鋰離子電池（下稱(chēng)聚合物電池）兩大類(lèi)。由于聚合物電池使用的是膠態(tài)電解質(zhì)，不會(huì)因?yàn)橐后w沸騰產(chǎn)生大量氣體，從而杜絕了電池內(nèi)部爆炸的可能，因此相比液態(tài)電池更不易自燃。筆者在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（CNABS）中經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，截至2018年2月28日，移動(dòng)電源領(lǐng)域中涉及鋰離子電池的專(zhuān)利申請(qǐng)約1000余件，其中涉及聚合物電池及其改進(jìn)的專(zhuān)利申請(qǐng)約250余件，涉及液態(tài)電池及其改進(jìn)的專(zhuān)利申請(qǐng)約130余件?？梢?jiàn)，越來(lái)越多的專(zhuān)利申請(qǐng)人傾向于采用更加安全的電解質(zhì)材料電池對(duì)其進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。同時(shí)，從目前市場(chǎng)中售賣(mài)的移動(dòng)電源種類(lèi)可以看出，大多數(shù)廠商也更傾向于售賣(mài)安全性能較高的使用聚合物電池的相關(guān)移動(dòng)電源，例如，在京東網(wǎng)出售的移動(dòng)電源中，采用聚合物電池類(lèi)移動(dòng)電源為701個(gè)，而采用液態(tài)電池制造的移動(dòng)電源僅為195個(gè)。
與此同時(shí)，在對(duì)移動(dòng)電源的鋰離子電池進(jìn)行充放電時(shí)，若出現(xiàn)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(fā)生起火爆炸。所以，移動(dòng)電源中通常會(huì)設(shè)置保護(hù)電路，以防止鋰離子電池充放電過(guò)程中出現(xiàn)非正常情況，造成電池?fù)p傷及人員傷亡。筆者在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索發(fā)現(xiàn)，目前涉及移動(dòng)電源領(lǐng)域中保護(hù)電路及其改進(jìn)的專(zhuān)利申請(qǐng)約500余件，其保護(hù)電路及改進(jìn)方式主要集中在過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和短路保護(hù)三個(gè)方面。其中涉及過(guò)電壓保護(hù)的專(zhuān)利申請(qǐng)約70余件，過(guò)電流保護(hù)的專(zhuān)利申請(qǐng)約140余件，短路保護(hù)的專(zhuān)利申請(qǐng)約90余件。由此可見(jiàn)，專(zhuān)利申請(qǐng)人對(duì)于設(shè)置保護(hù)電路，提升保護(hù)電路的保護(hù)能力比較重視。
移動(dòng)電源外部環(huán)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(dòng)電源突然受到外界環(huán)境的沖擊、擠壓時(shí)，其外殼和內(nèi)部電池都會(huì)受到一定強(qiáng)度的沖擊。當(dāng)沖擊力較大時(shí)，不僅容易使電池的外殼損壞，同時(shí)還可能導(dǎo)致其內(nèi)部破損。若此時(shí)采用的是液態(tài)電池，則其中的液態(tài)電解質(zhì)將與空氣或水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體和熱量，可能會(huì)起火爆炸。筆者在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)移動(dòng)電源領(lǐng)域中涉及到的電池抗沖擊及其改進(jìn)性能等進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，這一領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量相對(duì)較少，僅為49件。其中，該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)主要涉及采用高強(qiáng)度外殼材料或內(nèi)部設(shè)置減震裝置等，進(jìn)而對(duì)移動(dòng)電源內(nèi)部的鋰離子電池進(jìn)行保護(hù)，以提高移動(dòng)電源的抗沖擊能力。
此外，移動(dòng)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(shí)，移動(dòng)電源的外殼因具有阻燃性而不會(huì)輕易燃燒，且在火源熄滅后，能夠在較短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)熄滅。筆者在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中僅找到較為少量的涉及移動(dòng)電源領(lǐng)域中阻燃材料的專(zhuān)利申請(qǐng)，且這些專(zhuān)利申請(qǐng)也只簡(jiǎn)單提到使用阻燃外殼材料等相關(guān)內(nèi)容。
在廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局官網(wǎng)公布的2017年廣東省移動(dòng)電源產(chǎn)品質(zhì)量專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)督抽查結(jié)果中，不合格產(chǎn)品的發(fā)現(xiàn)率為36.3%，且產(chǎn)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(jié)合目前的專(zhuān)利申請(qǐng)現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為若能在移動(dòng)電源領(lǐng)域中對(duì)電池抗沖擊力和外殼阻燃材料作進(jìn)一步研究和突破，將能為提高移動(dòng)電源的安全性帶來(lái)實(shí)質(zhì)性幫助。
探尋危險(xiǎn)解決路徑
在2015年8月1日國(guó)家正式實(shí)施的《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)包括移動(dòng)電源在內(nèi)的便攜式電子產(chǎn)品中的電池進(jìn)行了強(qiáng)制性規(guī)定，包括：規(guī)定了電池的用電安全，電池組帶電安全、環(huán)境安全、保護(hù)電路安全，以及系統(tǒng)保護(hù)電路安全等幾個(gè)方面。在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中，筆者還檢索到移動(dòng)電源領(lǐng)域中與電池測(cè)試相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)共38件。同時(shí)，在中國(guó)民用航空局于2014年8月7日發(fā)布的關(guān)于民航旅客攜帶“充電寶”乘機(jī)規(guī)定的公告中，根據(jù)國(guó)際民航組織發(fā)布的《危險(xiǎn)物品安全航空運(yùn)輸技術(shù)細(xì)則》《中國(guó)民用航空危險(xiǎn)品運(yùn)輸管理規(guī)定》，對(duì)旅客攜帶移動(dòng)電源乘機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。對(duì)于嚴(yán)格執(zhí)行民航局?jǐn)y帶滿(mǎn)足國(guó)家強(qiáng)制安全標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)電源的旅客們來(lái)說(shuō)，這些政策將為其飛行安全提供保障。
當(dāng)然，飛行中最能夠避免移動(dòng)電源自燃的方案之一，就是盡量不使用移動(dòng)電源。目前，市面上比較具有代表性的兩種無(wú)線充電方案分別是：電磁感應(yīng)式無(wú)線充電和電磁共振式無(wú)線充電。其中，基于電磁感應(yīng)原理的第一代無(wú)線充電方案，較為明顯的優(yōu)勢(shì)就在于：技術(shù)方案相對(duì)成熟，應(yīng)用的手機(jī)終端產(chǎn)品相對(duì)較多。但其劣勢(shì)在于：無(wú)線充電的發(fā)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(jìn)行一對(duì)一充電。而基于電磁共振原理的第二代無(wú)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(dá)到45mm以上，且可同時(shí)匹配不同功率的設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)一對(duì)多充電。但缺點(diǎn)是成本較高，且在給多個(gè)設(shè)備充電時(shí)功率不能滿(mǎn)足要求。
盡管這兩種無(wú)線充電方案都各有不足，但無(wú)線充電依然是移動(dòng)終端領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)?？梢韵胂?，未來(lái)在飛機(jī)等公共交通工具內(nèi)，無(wú)線充電設(shè)備置于飛機(jī)的座椅扶手或者座椅靠背附近，乘客只需把手機(jī)放在無(wú)線充電設(shè)備的有效充電范圍內(nèi)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)的自動(dòng)充電，從而從根本上杜絕移動(dòng)電源的自燃問(wèn)題。
值得注意的是，在無(wú)線充電領(lǐng)域，全球已開(kāi)展了相關(guān)的專(zhuān)利布局。筆者檢索發(fā)現(xiàn)，在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中，無(wú)線充電領(lǐng)域中約有4700余件專(zhuān)利申請(qǐng)。其中，高通、三星、英特爾的專(zhuān)利申請(qǐng)量分別占據(jù)前3位，國(guó)家電網(wǎng)、比亞迪、上海斐訊、鴻海精密、中興通訊、LG等企業(yè)的專(zhuān)利申請(qǐng)量也較多，分列第4至9位。
綜上所述，無(wú)線充電領(lǐng)域中各大科技公司的研發(fā)投入較高，競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈。筆者相信，在不久的將來(lái)，無(wú)線充電技術(shù)一定會(huì)得到更快速的發(fā)展，進(jìn)而替代移動(dòng)電源，成為手機(jī)等終端設(shè)備臨時(shí)性充電的最優(yōu)選擇。
眾所周知，移動(dòng)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(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端設(shè)備隨時(shí)隨地進(jìn)行充電。從其內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，移動(dòng)電源一般包括鋰離子電池、保護(hù)電路、外殼、充電接口電路等多個(gè)部件。
尋找安全隱患緣由
根據(jù)此次事件的相關(guān)調(diào)查顯示，移動(dòng)電源冒煙起火的主要原因是由其內(nèi)部鋰離子電池自燃引起的。同時(shí)，移動(dòng)電源冒煙起火還與其內(nèi)部保護(hù)電路、外部環(huán)境及外殼阻燃材料密切相關(guān)。對(duì)此，筆者將通過(guò)以下幾個(gè)方面作進(jìn)一步分析。
通常情況下，根據(jù)電池所使用的電解質(zhì)材料不同，可將鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池（下稱(chēng)液態(tài)電池）和聚合物鋰離子電池（下稱(chēng)聚合物電池）兩大類(lèi)。由于聚合物電池使用的是膠態(tài)電解質(zhì)，不會(huì)因?yàn)橐后w沸騰產(chǎn)生大量氣體，從而杜絕了電池內(nèi)部爆炸的可能，因此相比液態(tài)電池更不易自燃。筆者在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（CNABS）中經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，截至2018年2月28日，移動(dòng)電源領(lǐng)域中涉及鋰離子電池的專(zhuān)利申請(qǐng)約1000余件，其中涉及聚合物電池及其改進(jìn)的專(zhuān)利申請(qǐng)約250余件，涉及液態(tài)電池及其改進(jìn)的專(zhuān)利申請(qǐng)約130余件?？梢?jiàn)，越來(lái)越多的專(zhuān)利申請(qǐng)人傾向于采用更加安全的電解質(zhì)材料電池對(duì)其進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。同時(shí)，從目前市場(chǎng)中售賣(mài)的移動(dòng)電源種類(lèi)可以看出，大多數(shù)廠商也更傾向于售賣(mài)安全性能較高的使用聚合物電池的相關(guān)移動(dòng)電源，例如，在京東網(wǎng)出售的移動(dòng)電源中，采用聚合物電池類(lèi)移動(dòng)電源為701個(gè)，而采用液態(tài)電池制造的移動(dòng)電源僅為195個(gè)。
與此同時(shí)，在對(duì)移動(dòng)電源的鋰離子電池進(jìn)行充放電時(shí)，若出現(xiàn)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(fā)生起火爆炸。所以，移動(dòng)電源中通常會(huì)設(shè)置保護(hù)電路，以防止鋰離子電池充放電過(guò)程中出現(xiàn)非正常情況，造成電池?fù)p傷及人員傷亡。筆者在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索發(fā)現(xiàn)，目前涉及移動(dòng)電源領(lǐng)域中保護(hù)電路及其改進(jìn)的專(zhuān)利申請(qǐng)約500余件，其保護(hù)電路及改進(jìn)方式主要集中在過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和短路保護(hù)三個(gè)方面。其中涉及過(guò)電壓保護(hù)的專(zhuān)利申請(qǐng)約70余件，過(guò)電流保護(hù)的專(zhuān)利申請(qǐng)約140余件，短路保護(hù)的專(zhuān)利申請(qǐng)約90余件。由此可見(jiàn)，專(zhuān)利申請(qǐng)人對(duì)于設(shè)置保護(hù)電路，提升保護(hù)電路的保護(hù)能力比較重視。
移動(dòng)電源外部環(huán)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(dòng)電源突然受到外界環(huán)境的沖擊、擠壓時(shí)，其外殼和內(nèi)部電池都會(huì)受到一定強(qiáng)度的沖擊。當(dāng)沖擊力較大時(shí)，不僅容易使電池的外殼損壞，同時(shí)還可能導(dǎo)致其內(nèi)部破損。若此時(shí)采用的是液態(tài)電池，則其中的液態(tài)電解質(zhì)將與空氣或水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體和熱量，可能會(huì)起火爆炸。筆者在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)移動(dòng)電源領(lǐng)域中涉及到的電池抗沖擊及其改進(jìn)性能等進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，這一領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量相對(duì)較少，僅為49件。其中，該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)主要涉及采用高強(qiáng)度外殼材料或內(nèi)部設(shè)置減震裝置等，進(jìn)而對(duì)移動(dòng)電源內(nèi)部的鋰離子電池進(jìn)行保護(hù)，以提高移動(dòng)電源的抗沖擊能力。
此外，移動(dòng)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(shí)，移動(dòng)電源的外殼因具有阻燃性而不會(huì)輕易燃燒，且在火源熄滅后，能夠在較短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)熄滅。筆者在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中僅找到較為少量的涉及移動(dòng)電源領(lǐng)域中阻燃材料的專(zhuān)利申請(qǐng)，且這些專(zhuān)利申請(qǐng)也只簡(jiǎn)單提到使用阻燃外殼材料等相關(guān)內(nèi)容。
在廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局官網(wǎng)公布的2017年廣東省移動(dòng)電源產(chǎn)品質(zhì)量專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)督抽查結(jié)果中，不合格產(chǎn)品的發(fā)現(xiàn)率為36.3%，且產(chǎn)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(jié)合目前的專(zhuān)利申請(qǐng)現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為若能在移動(dòng)電源領(lǐng)域中對(duì)電池抗沖擊力和外殼阻燃材料作進(jìn)一步研究和突破，將能為提高移動(dòng)電源的安全性帶來(lái)實(shí)質(zhì)性幫助。
探尋危險(xiǎn)解決路徑
在2015年8月1日國(guó)家正式實(shí)施的《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)包括移動(dòng)電源在內(nèi)的便攜式電子產(chǎn)品中的電池進(jìn)行了強(qiáng)制性規(guī)定，包括：規(guī)定了電池的用電安全，電池組帶電安全、環(huán)境安全、保護(hù)電路安全，以及系統(tǒng)保護(hù)電路安全等幾個(gè)方面。在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中，筆者還檢索到移動(dòng)電源領(lǐng)域中與電池測(cè)試相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)共38件。同時(shí)，在中國(guó)民用航空局于2014年8月7日發(fā)布的關(guān)于民航旅客攜帶“充電寶”乘機(jī)規(guī)定的公告中，根據(jù)國(guó)際民航組織發(fā)布的《危險(xiǎn)物品安全航空運(yùn)輸技術(shù)細(xì)則》《中國(guó)民用航空危險(xiǎn)品運(yùn)輸管理規(guī)定》，對(duì)旅客攜帶移動(dòng)電源乘機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。對(duì)于嚴(yán)格執(zhí)行民航局?jǐn)y帶滿(mǎn)足國(guó)家強(qiáng)制安全標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)電源的旅客們來(lái)說(shuō)，這些政策將為其飛行安全提供保障。
當(dāng)然，飛行中最能夠避免移動(dòng)電源自燃的方案之一，就是盡量不使用移動(dòng)電源。目前，市面上比較具有代表性的兩種無(wú)線充電方案分別是：電磁感應(yīng)式無(wú)線充電和電磁共振式無(wú)線充電。其中，基于電磁感應(yīng)原理的第一代無(wú)線充電方案，較為明顯的優(yōu)勢(shì)就在于：技術(shù)方案相對(duì)成熟，應(yīng)用的手機(jī)終端產(chǎn)品相對(duì)較多。但其劣勢(shì)在于：無(wú)線充電的發(fā)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(jìn)行一對(duì)一充電。而基于電磁共振原理的第二代無(wú)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(dá)到45mm以上，且可同時(shí)匹配不同功率的設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)一對(duì)多充電。但缺點(diǎn)是成本較高，且在給多個(gè)設(shè)備充電時(shí)功率不能滿(mǎn)足要求。
盡管這兩種無(wú)線充電方案都各有不足，但無(wú)線充電依然是移動(dòng)終端領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)?？梢韵胂?，未來(lái)在飛機(jī)等公共交通工具內(nèi)，無(wú)線充電設(shè)備置于飛機(jī)的座椅扶手或者座椅靠背附近，乘客只需把手機(jī)放在無(wú)線充電設(shè)備的有效充電范圍內(nèi)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)的自動(dòng)充電，從而從根本上杜絕移動(dòng)電源的自燃問(wèn)題。
值得注意的是，在無(wú)線充電領(lǐng)域，全球已開(kāi)展了相關(guān)的專(zhuān)利布局。筆者檢索發(fā)現(xiàn)，在中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)中，無(wú)線充電領(lǐng)域中約有4700余件專(zhuān)利申請(qǐng)。其中，高通、三星、英特爾的專(zhuān)利申請(qǐng)量分別占據(jù)前3位，國(guó)家電網(wǎng)、比亞迪、上海斐訊、鴻海精密、中興通訊、LG等企業(yè)的專(zhuān)利申請(qǐng)量也較多，分列第4至9位。
綜上所述，無(wú)線充電領(lǐng)域中各大科技公司的研發(fā)投入較高，競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈。筆者相信，在不久的將來(lái)，無(wú)線充電技術(shù)一定會(huì)得到更快速的發(fā)展，進(jìn)而替代移動(dòng)電源，成為手機(jī)等終端設(shè)備臨時(shí)性充電的最優(yōu)選擇。