Самокат, оставленный на зарядке на ночь, или смартфон, подключенный к сети в спальне, — привычная картина. Но за этой обыденностью скрывается смертельная угроза: литий-ионные аккумуляторы могут самовоспламеняться, достигая температуры в 1000 градусов, за считанные минуты. В 2026 году в России произошло несколько серьёзных пожаров из-за взрывов пауэрбанков и зарядок телефонов. Учёные из НИЯУ МИФИ разработали систему, которая способна заранее предупредить о тепловом разгоне батареи — по изменению состава воздуха вокруг неё. Газоаналитические сенсоры улавливают опасные процессы за секунды до появления дыма или открытого пламени. Рассказываем, как работает эта технология, кому она нужна и почему частные пользователи вряд ли увидят её в своих смартфонах в ближайшее время.
Литий-ионные аккумуляторы сегодня стоят в каждом смартфоне, планшете, электросамокате, беспроводных наушниках и даже в центрах обработки данных. Но у этой технологии есть ахиллесова пята — тепловой разгон. Этот процесс сопровождается резким повышением температуры внутри батареи и может привести к возгоранию. В некоторых случаях температура может достигать 1000 градусов.
Руководитель проекта, старший преподаватель кафедры «микро- и наноэлектроники» НИЯУ МИФИ Юлия Шалтаева пояснила, что спровоцировать тепловой разгон могут:
- глубокий разряд или перезарядка аккумулятора;
- неисправное или несовместимое зарядное оборудование;
- механические повреждения батареи;
- нарушение режимов эксплуатации;
- использование старых батарей или производственный брак.
Часто люди оставляют телефоны, наушники или самокаты на зарядке на длительное время, а сами уходят или ложатся спать. В такой ситуации тепловой разгон может начаться незаметно, а к моменту обнаружения, когда появляется дым или открытый огонь, горение уже трудно остановить.
«Часто люди пытаются ликвидировать возгорание самостоятельно. При этом интуитивно кажется, что нужно использовать воду. Однако при горении внутри литий-ионных аккумуляторов выделяются кислородсодержащие соединения, и горение продолжается даже при ограниченном доступе воздуха. Заливать водой или накрывать одеялом такое горение неэффективно», — пояснила Юлия Шалтаева.
Ученые из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» разработали систему раннего обнаружения теплового разгона литий-ионных аккумуляторов. Приборы помогают выявлять опасные процессы и предотвращать самопроизвольное воспламенение устройств, оснащенных такими батареями.
Разработка представляет собой линейку компактных приборов, внутри которых размещены полупроводниковые и электрохимические датчики. Полупроводниковые датчики помогают обнаружить метан и углеводороды, а электрохимические расширяют спектр обнаруживаемых газов. Комбинация датчиков зависит от типа аккумулятора, который нужно защищать.
В настоящее время приборы протестировали в лаборатории и полевых условиях. В ходе испытаний сенсоры, к примеру, на расстоянии 5 метров зафиксировали опасный нагрев батарей беспроводных наушников.
«Умные» сенсоры помогают, когда температура еще не достигла критических значений и у человека остается время для безопасных действий. На этом этапе система способна подать сигнал об опасности или послать команду, чтобы автоматика отключила устройство от сети.
На первом этапе инженеры ориентировались на малый и средний бизнес — предприятия, связанные с производством, эксплуатацией и хранением литий-ионных аккумуляторов. В частности, разработка будет полезна:
- на складах электронной техники;
- на стоянках электросамокатов, автомобилей и автобусов;
- в парках электробусов и сервисных центрах;
- в зарядных хабах и системах накопления энергии.
Именно там, где ущерб от одного пожара может исчисляться миллионами рублей, технология окупается мгновенно. В дальнейшем ученые планируют создать линейку портативных устройств для частных пользователей, однако, по мнению экспертов, для владельцев смартфонов и другой бытовой техники такие приборы вряд ли станут массовым продуктом из-за высокой стоимости.
Проблема самовозгорания литий-ионных аккумуляторов — критическая для разных сфер. Существующий подход к ее решению — пассивный контроль с помощью внешних датчиков температуры и напряжения. Но он часто неэффективен, так как срабатывает уже на стадии необратимого теплового разгона, рассказал «Известиям» завкафедрой «радиотехника и радиоэлектронные системы» Пензенского государственного университета Александр Тычков.
По его словам, чтобы ускорить распознавание опасных процессов, можно дополнить газоаналитические комплексы интеллектуальными алгоритмами.
Эксперт Национальной технологической инициативы по новым материалам и технологиям Евгений Вишневский добавил, что сегодня для мониторинга этой угрозы используют системы управления аккумуляторами, температурные датчики, тепловизионный контроль, газоанализаторы, но универсального и недорогого средства для массового применения пока нет.
«Если разработка будет надежно фиксировать характерные газы, она существенно повысит безопасность устройств с литий-ионными батареями», — отметил он.
По материлам iz.ru