7月29日，北京朝阳一小区电动平衡车充电时爆燃，从冒烟到爆炸仅用13秒！起火爆炸元凶是谁？有哪些防爆高招？来看专家怎么说>>

文/记者 李荔 图文编辑/刘昭

新媒体编辑/陈炫之

这两天朋友圈疯传一则视频，

电动平衡车爆炸！

现场监控视频截图

现场监控视频截图

经核实这起事故发生在7月29日

朝阳北苑家园5号楼6层的一户居民家中！

从冒烟到着火

整个过程仅仅13秒而已

看完真是心有余悸。

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▲现场监控视频

脚踩“风火轮”——电动平衡车出行近些年正在变得流行。但问题频发却引人担忧。据悉，此电动平衡车使用时间并不长。而新购买的电动平衡车出现质量问题也不是偶然事件。

“花了1万多，用了不到半年，仅仅放了一个星期没充电，我的双轮电动平衡车就出问题了。”2016年，北京的贾先生跟《北京科技报》讲述起自己使用平衡车的遭遇甚是不解。贾先生说，当初出于好奇在半年前购买了这款电动平衡车，平时基本都是在小区或者去较近的地方骑行，使用次数也就10次左右。可就在几个月前由于出差一星期没来得及充电，等再次使用时，平衡车就坏了。而平衡车发出错误代码，并提示电池出现问题。

事实上，电动平衡车除了无法使用外，还引发了一些更严重的安全事故。据了解，在2015年圣诞节前后，美国9个州发生10起平衡车起火事件，亚马逊由此封杀中国平衡车出口。几乎同一时间，英国也查封15000部中国产的智能平衡车，指出这些产品存在爆炸等严重的安全隐患。

日前，美国消费品安全委员会宣布，在接到多起电动平衡车电池起火的报告后，10家公司将召回大约50.1万辆电动平衡车。该委员会建议，消费者停用召回型号平衡车，与出售公司联系退款、维修或者换货事宜。

美国消费品安全委员会在一份声明中称，至少已经发生了99起电动平衡车的锂离子电池组过热、出现火花、冒烟、起火甚至爆炸的事故，导致人被烧伤和财产损失。这一事件造成了超过200万美元的财产损失，其中包括“烧毁两所房屋及一辆汽车”。

那么，为什么锂电事故会频发？到底是什么原因导致的平衡车发生爆炸事件呢？有哪些技术手段可以防止其发生爆炸？锂电真的不安全了吗？

▲美国消费品安全委员会宣布将召回大约50.1万辆电动平衡车（图片来源：新华社/法新）

锂电如何使用才安全？

“1个星期没用，并不是太久，为什么会出现问题？”贾先生带着疑问咨询了产品的相关客服。客服给的回应是产品并不在保修范围，并认为产品出现问题是因为消费者使用不当，造成平衡车过放的原因。然而贾先生对此并不买账，他认为这款平衡车肯定设计不合理，并且产品的说明书上也没有标注相关的使用说明。另外他一个朋友也购买了相关的车型，也是因为电池问题无法使用。这下贾先生再次坚信平衡车的电池设计不合理就是造成无法使用的“内鬼”。

那么如何在日常使用中对锂电池进行正确的操作，来避免锂电池出现各种“状况”呢？首先是最佳的温度。即就是温度过高或者过低都会导致锂电芯出现容量骤减的情况。而多数锂电池的工作温度为-20℃---60℃，最佳工作温度为0℃-40℃。使用不同正极材料的锂电池也有着不同的工作和最佳工作温度。目前市面上已经有许多电子产品在对锂电池的保护设计上非常到位，比如苹果的iPad，当内部传感器检测使用环境温度过低时，会自动禁止充电操作，来避免在低温环境下因为充电而对电池造成损坏的情况出现。

▲锂电池模组结构图

专门研究锂电的中国科学院上海硅酸盐研究所高级工程师刘战强告诉《北京科技报》，在我们日常使用和存放锂电池时，只要避免过高和过低的温度、跌落、火烧以及长时间放置不用等错误的操作，就能够享受到锂电为我们日常生活中带来的各种便利，当然，购买一款质量有保证，售后服务到位的锂电也是必要的前提。

锂电池究竟该如何合理充电和放电？由于锂离子电池的电记忆效应小的可以忽略不计，所以半途充电对它的损伤并不是很大，而它最怕的是过度放电（完全放电）。因此对于锂离子电池你大可不必等到0％时再去充电。长期不用的电池，应充入一定的电量以防电池在存贮中自放电过量导致过度放电的损坏。

刘战强表示，锂离子电池在使用或者运输过程中应避免发生激烈碰撞或者被刺（破）穿，否则会引起电池短路而爆炸燃烧。而控制这方面的措施就是通过更严格的测试，要求电芯不能在因为挤压、刺穿、泡水的情况下导致本身起火、爆炸，这是产品最基本的底线。值得注意的是，使用劣质的充电器也会有一定几率造成锂电芯的爆炸，相比放电过程来说，锂电池在充电的时候是最危险的。

“其实，跟消费者关注点一样，锂离子电池的研发、设计首先要考虑安全，其次才是高能量密度和高功率密度。电池成品也一定要按照品质等级来应用在不同的产品中，使得不同的电池在不同的使用条件下安全的为我们工作。”刘战强说。

▲锂离子电池大可不必等到0％时再去充电

锂电短路成平衡车爆炸主因

谈及平衡车的起火爆炸原因，刘战强博士表示，电动平衡车在启动或者制动时功率比较大，如果电池组品质不高、内阻过高，那么就会造成电池组过热；同时电池组长时间工作时，如果释热过多或者散热效果不好，均会造成热量的富集。电池过热且得不到有效散热会导致温度快速上升，在这个过程中电池里的有机电解液就会产生气胀，当达到一定气压时，电池就会像鞭炮一样爆炸燃烧。

“当电池过充和持续大电流放电时，就会出现电池组过热导致起火爆炸。”专门从事智能代步工具研发、生产与销售的南京快轮智能科技有限公司合伙人兼软件研发总工程师薛祖波告诉《北京科技报》，平衡车因为平衡的机理，需要电池持续供电，并且在一些情况需要瞬间大功率输出，这就要求电池具有大倍率的放电能力。劣质的电芯在大倍率放电时很容易出现短路现象，造成很大的安全隐患。

锂电池短路之一是造成漏液。锂电池体内温度上升较慢的情况下，外壳逐渐溶化，保护层起不到保护作用，导致有腐蚀性的电解液的泄漏。锂电池短路之二可造成自燃。当锂电池短路时产生的火花会在瞬间点燃电解液，这是由于电解液由易燃液体构成，燃烧的电解液会跟着引燃塑料机身，导致电池燃烧，电池周围如果有易燃物的话将会造成火灾。锂电池短路之三是引起爆炸。锂电池体内温度上升较快，由于外壳不象在温度上升较慢时会逐渐溶化，因而导致电池内部空间不足以容纳加热情况下的膨胀气体，电池容器因压力过大而爆炸。

薛祖波表示，不仅锂电池，传统铅酸电池也会出现爆炸情况。而这些爆炸的出现，多数是商家的品质控制不到位，甚至不良商家以劣充好，以及在关键性的部件上偷工减料造成的。而正常品质好的充电器都有短路保护，过压保护。电池管理系统（BMS）也都有短路保护，过压保护，过温保护，且好的电芯具有防爆特性。

从2002年开始就启用自主研发“电池管理系统”的深圳乐行天下科技有限公司一位不愿透露姓名的技术部负责人表示，电池管理系统（BMS）主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。目前他们平衡车采用的电池管理系统，可以监管到每块电池的使用情况。如果电池中的电芯出现问题，系统就会自动发出预警信号，并对系统内部做出调整。如果出现一些不确定或者不安全因素，系统本身无法处理，那么就对整个电池组断电，不会让其温度过高，甚至还会确保整车断电后的安全。

▲电动平衡车结构示意图

平衡车爆炸不仅仅是电池原因

“除了锂电为起火爆炸元凶外，控制器设计不合理导致的超负荷运行，元器件质量不达标，充电器不合格，电池管理系统（BMS）不合格等都可以造成起火爆炸。”薛祖波分析到。

据雨果网报道，继2015年年底平衡车因专利问题遭下架事件后，今年3月份美国消费品安全委员会（CPSC）到访广东深圳，并与国家质检总局就中国平衡车行业发展，以及出口美国相关事宜进行了商讨。美国CPSC相关负责人现场介绍，平衡车引起火灾事件的重要原因之一是两轮电动平衡车外壳结构设计不完善，并且锂电池设计不符合标准。CPSC就监测到的一些平衡车技术安全隐患进行了通报，包括由线路以及外部构造所引起的最大放电率达到极限，温度超标等等。

今年6月24日，美国消费品安全委员会（CPSC）主席艾略特•凯伊在北京JW万豪酒店举办了媒体采访会，就美国所发生的电动平衡车安全隐患事故进行了通报和说明。并且强调，所有在美国本土生产、进口、销售的平衡车必须符合最新的安全标准UL2272-平衡车电路系统的要求，否则将会被海关扣押和实施召回。

▲UL2272标准要求

据最新消息，美国消费品安全委员会除了召回问题产品外，还积极与电商合作建立过滤器体系（即API），追踪委员会宣布需要召回的每个产品。

“理想的合作模式是把API放入阿里巴巴的系统，这样我们就可以不用一直给他们发邮件，挨个讨论（产品）”，凯伊表示，安装API过滤体系中，委员会负责提供数据，确保格式便于使用。API体系涉及的信息包括：召回号、公司、产品类型、产品描述、危险、制造或管理地区、召回中心以及产品代码。

在这样的合作机制下，阿里巴巴建立起与CPSC联系的直线，承诺对于SPSC的要求快速回应，以阻碍非法或者召回的消费品通过阿里巴巴平台销售给美国消费者。日前，阿里巴巴集团已主动采取措施，要求Alibaba.com、速卖通网站上销售电动平衡车的第三方出示测试机构的认证。

▲电动平衡车起火新闻截图

锂电防爆技术大解密

我们日常使用的干电池是碳锌电池，它的构造是:负极为锌，正极是一根碳棒。而锂离子电池按照正极材料主要分为镍锂电池、镍钴锂电池、锰锂电池、三元电池以及磷酸铁锂电池，负极材料多为石墨。根据电池的不同特性，各个领域可以选择合适的电池种类，例如最常见的五号和七号干电池广泛应用于遥控器及玩具产品，特斯拉选的是三元电池，电动自行车则选的是锰锂电池，移动电源使用的是镍钴锂电池。

刘战强介绍，锂离子电池主要由正极材料、隔膜、负极材料、电解液、密封外壳等部分构成。正负极材料由隔膜隔开，其间充满电解液。锂离子电池充电时、锂离子从正极材料迁移嵌入到负极材料；放电工作时、锂离子从负极材料迁移到嵌入正极材料，在这个可逆过程中完成化学能与电能的转换。

▲锂离子电池工作原理示意图

“要防范锂电池起火爆炸，首先就是电池的质量管控。”北京理工大学化工与环境学院孙克宁教授表示，当前的电池系统完全可以通过单体电池中的材料改性和电解液添加剂，以及优良的电池PACK工艺和高效的电池管理系统（BMS）来最大限度的降低电池起火的可能性。比如目前标准比较严格的电动汽车行业，相对来说动力锂离子电池起火的事故还比较少。特别是一些高端的电动汽车，由于采用了多种手段保证电池的稳定运行，极少有电池起火事故。

其次就是电池的正确使用以及不要超寿命使用。孙克宁说，在技术手段上，当前主要是单体电池中各个组成部分的新材料的开发及电池PACK工艺的改进。比如说，单体电池中的正极材料的改性、非碳负极材料的研发以及聚合物电解质的研制都是改善电池高温稳定性的有效方案。而电池系统的PACK工艺则是通过一些工程手段来管控安全问题，比如可以在电池PACK工艺中设计热量均衡系统以保证电堆的整体温度均匀，不至于局部过热。

平衡车“遭遇”技术壁垒

事实上，与贾先生花1万元买台平衡车（大手笔）相比，不少人骑行的平衡车可能更便宜。《北京科技报》在淘宝上或者在一些电商平台上，输入电动平衡车，价格从几百到几千的产品五花八门。

不过这样的产品可能会存在更多的安全隐患。中国化学与物理电源行业协会信息部曾透露，目前国内电池行业基本没有监管，电池厂家购进电芯完全凭良心。在平衡车使用的电芯方面，质量好的电芯和质量差的电芯在价格上差了不止一倍，有些次品的价格卖得更低。而平衡车生产厂家为了降低成本、及时供货，对电池的质量要求会放宽许多。

根据该协会信息部一组数据显示，一辆平衡车电池使用质量好的电芯，价格在350元左右;而使用质量差的电芯价格在175元左右，甚至更低。

一台平衡车最重要的成本来自“三件套”：电池、电机以及主板，“好的电池和电机都不便宜，合格的电池和电机加在一起，成本就要接近2000元”，一位资深平衡车制造商曾介绍。

对此，柏冬成建议对平衡车感兴趣的用户，不要轻易相信没有任何认证的山寨产品，这类产品往往为节约成本使用一些来路不明的零件电池，消费者购买时要相信有品质的大厂家，大厂家往往会提供更有利的售后服务，另外消费者使用平衡车时也需注意自身安全以免发生意外。

孙克宁认为，平衡车行业目前还处于野蛮竞争阶段，由于竞争激烈，大家拼命压低成本，直接导致电池系统的不达标率过高。这次的大面积召回事件恰恰是新兴工业产品的一个共性问题。

▲在某宝网站上搜索“电动平衡车”，出现的产品从几百到几千，价格五花八门

快轮科技合作人兼市场运营负责人柏冬成表示，美国的召回事件其实是国内畸形产业发展的一个缩影。2015年出口的2000万台电动扭扭平衡车，绝大部分是永康、深圳的三无山寨厂家（小作坊）生产组装出来的。在巨大的海外订单利益驱使下，一时间上百家山寨作坊开始开辟电动扭扭车组装生产业务。各家都是采用市场上的公模套料，只能相互拼价格。拼到最后，加上国内没有相应的产品标准，这些山寨厂家就铤而走险，使用劣质的电池组、控制器，甚至一些厂家电池组一半是电芯一半是水泥。另外平衡车产业的国家标准严重滞后，目前为止，仅有个别地方出台相应标准，如广东质检院。

另外，《北京科技报》了解到，目前国内平衡车除了面临安全、专利技术等问题外，还存在一些技术上的壁垒，比如产品需要符合各进口国指令及协调标准如美国的UL2272等安全标准，同时产品所用的电池以及供电电源也需通过相应测试和认证。因此这就要求整个平衡车上下游企业互相配合，重视对零部件及整机进行合规认证和技术改进。对此，孙克宁教授呼吁各产学研领域的相关力量联合攻关，相关部门尽早推出此类产品的相关标准，并在使用环境和产品质量上应制定相应标准和规范，严格管控，保证这个行业的健康发展。

出品：科普中央厨房

监制：北京科技报 | 科学加客户端

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