Очередной случай в новостях, когда загорелся… Но почему?

Возгорание пауэрбанков, т.е. портативных аккумуляторов,  во время полета — это редкое, но серьезное явление, обусловленное сочетанием особенностей химического состава литий-ионных (Li-ion) и литий-полимерных (Li-Po) элементов и специфических физических условий на борту самолета.

В основе этого явления лежит процесс, называемый термическим разгоном…

Что происходит при этом внутри аккумулятора?

Вот что с химией процесса…

Пауэрбанк состоит из элементов питания, в которых находится анод (обычно графит), катод (оксиды лития, кобальта, никеля или марганца), жидкий или гелеобразный органический электролит и тонкий полимерный сепаратор, разделяющий электроды

При нарушении внутренней структуры запускается цепная необратимая реакция, как в атомной бомбе:

  • Разложение SEI-слоя (80–120 °C): На поверхности анода существует защитная твердая электролитная межфазная пленка (SEI). При локальном перегреве она разрушается, обнажая активный литий, который начинает бурно реагировать с электролитом, выделяя дополнительное тепло и горючие газы (водород, метан, этилен).
  • Плавление сепаратора (130–160 °C): Полимерный сепаратор, изолирующий анод и катод, плавится. Это приводит к масштабному внутреннему короткому замыканию. Ток мгновенно возрастает, вызывая резкий скачок температуры.
  • Разложение электролита и катода (180–200 °C и выше): Органический электролит закипает и испаряется, создавая высокое давление внутри герметичного элемента. Одновременно при таких температурах начинает разрушаться кристаллическая решетка катодного материала, выделяя чистый кислород.

Это критически важный момент! Наличие внутреннего источника кислорода означает, что горение может поддерживаться даже в условиях нехватки внешнего кислорода.

  • Воспламенение: Смесь горючих газов и паров электролита воспламеняется от высокой температуры или искры короткого замыкания. Температура внутри элемента может достичь 400–800 °C, что приводит к разрыву корпуса и выбросу пламени

А вот что с физикой

Вообще-то, сам по себе исправный пауэрбанк не должен загораться. Однако условия полета создают новые физические факторы риска, которые могут стать триггером или усилителем термического разгона:

  • Перепад давления: На крейсерской высоте атмосферное давление низкое. Хотя салон самолета герметизирован, давление в нем поддерживается на уровне, эквивалентном высоте 1800–2400 метров (около 75–80 кПа), а в негерметичных отсеках оно может быть еще ниже. Исследования показывают, что при низком внешнем давлении интенсивность выброса (струйного истечения) горючих газов из аккумулятора при разгерметизации значительно выше, чем на уровне моря, из-за большей разницы давлений внутри и снаружи элемента…  Это способствует более быстрому и агрессивному выбросу воспламеняющихся веществ.
  • Механические вибрации и перегрузки: Постоянная вибрация фюзеляжа, турбулентность или неаккуратное обращение могут вызвать микросмещения внутри аккумулятора. Если в аккумуляторе уже есть скрытый дефект (например, выросшие литиевые дендриты, которые со временем прокалывают сепаратор, или заводской брак), вибрация может спровоцировать короткое замыкание

.

  • Ухудшение теплоотвода: Плотность воздуха в салоне самолета ниже, чем на уровне моря. Это снижает эффективность конвективного охлаждения. Если пауэрбанк начинает нагреваться (например, из-за неисправной платы защиты или одновременной зарядки и разрядки), он остывает медленнее, что ускоряет достижение критических температур.
  • Качество компонентов: Дешевые пауэрбанки часто экономят на системах управления батареями (BMS), качественных сепараторах и датчиках температуры. В отличие от смартфонов, которые при перегреве программно снижают нагрузку, простой пауэрбанк может не иметь такой защиты

И почему же это особенно опасно именно в самолете?

  • Пассажир прячет, незаметность в багаже.  Если пауэрбанк находится в зарегистрированном багаже, возгорание может долго оставаться незамеченным. В грузовом отсеке нет людей, которые могли бы быстро среагировать, а автоматические системы пожаротушения не всегда эффективны против химических реакций литиевых батарей, которые сами генерируют кислород.
  • Ограниченные средства тушения –  обычные огнетушители могут сбить открытое пламя, но не могут остановить внутреннюю химическую реакцию термического разгона. Аккумулятор может повторно воспламениться. Для борьбы с такими пожарами экипажи используют специальные огнестойкие контейнеры и большое количество воды для охлаждения элемента.

 А что требуют правила авиационной безопасности?

Именно из-за этих физико-химических рисков международные авиационные правила строго регламентируют перевозку пауэрбанков:

  • Запрет в багаже: Пауэрбанки разрешено перевозить только в ручной клади, чтобы экипаж мог быстро обнаружить и ликвидировать возгорание
  • Ограничение емкости: Обычно разрешены устройства емкостью до 100 Вт·ч (без согласования) и до 160 Вт·ч (с разрешения авиакомпании). Более мощные батареи несут пропорционально больший химический потенциал для разрушительного термического разгона.
  • Запрет на использование: Многие авиакомпании прямо запрещают заряжать устройства от пауэрбанков во время полета, так как процесс заряда/разряда дополнительно нагревает элементы, повышая риски в условиях полета

Подведём итог

Возгорание пауэрбанка в самолете — это результат совпадения внутреннего дефекта (вызывающего короткое замыкание) и физических условий полета (перепад давления, ухудшенный теплоотвод, вибрация), которые ускоряют химическую реакцию термического разгона, подпитываемую выделением кислорода из собственных материалов аккумулятора.