Химик объяснил, при каких условиях может взорваться мобильник

После взрывов пейджеров в Ливане многие обеспокоились способностью гаджетов на аккумуляторах выступать в роли удаленно приводимой в действие бомбы. Возможно ли такое использование мобильных телефонов, и что теоретически необходимо для их умышленного поджога, RTVI рассказал замдиректора Института электродвижения МФТИ Даниил Иткис.

<strong>После взрывов пейджеров у членов "Хезбаллы" в Ливане многие обеспокоились способностью гаджетов на аккумуляторах выступать в роли удаленно приводимой в действие бомбы. Возможно ли такое использование мобильных телефонов, и что теоретически необходимо для их умышленного поджога, RTVI рассказал замдиректора Института электродвижения МФТИ Даниил Иткис.</strong>

<strong>- После взрывов пейджеров в Ливане в СМИ стала высказываться озабоченность по поводу того, не могут ли мобильники и другие гаджеты с литий-ионными аккумуляторами в принципе становиться программируемыми и удаленно управляемыми взрывными устройствами?</strong>

Начнем с того, что в Ливане конечно же были взрывы взрывчатых веществ, а не аккумуляторов. Самих литий-ионных аккумуляторов на самом деле много — некоторые из них более пожароопасны, некоторые из них менее, но в какой-то степени пожароопасны все литий-ионные аккумуляторы. Пожароопасность возникает из-за явления, которое называется тепловым разгоном. Он происходит благодаря одновременно протекающим паразитным, то есть нежелательным, химическим реакциям. Эти химические процессы, приводящие к тепловому разгону, сами себя ускоряют, поскольку в них выделяется тепло.

<strong> — Положительная обратная связь?</strong>

Да, это как система с положительной обратной связью. И если тепло не успевает уходить наружу, рассеиваться куда-то, оно еще сильнее ускоряет эти реакции, а они выделяют тепло, и происходит самоускорение реакции. Тепло выделяется быстрее, быстрее, быстрее, и в итоге это все загорается. <div class="intext-grey">

Вероятность критического перегрева, который необходим, чтобы этот неконтролируемый каскад реакции запустить, зависит от целой совокупности факторов. Это и особенности материалов, которые используются в первую очередь на положительном электроде, и геометрия аккумулятора, как организован у него радиатор, которым в мобильных устройствах как правило является сам корпус.

</div> <strong>- То есть заставить аккумуляторы удаленно загораться можно?</strong>

Да, устраивать с их помощью пожары можно. Можно удаленным сигналом их перегреть, и, если это некачественные аккумуляторы, разработчики которых не уделяли внимания проблемам отведения тепла и теплового разгона, их можно перегреть до той степени, что они действительно превратятся в источник пожарной опасности. Но не взрыва.

<strong>- Но ведь взрывы тоже возможны, такие случаи были, про них написано во всевозможных инструкциях и рекомендациях...</strong>

Взрывы бывают в основном в тех ситуациях, когда аккумулятор имеет жесткий корпус. И это взрыв вовсе не такой, как взрыв взрывчатого вещества. Это взрыв, связанный просто с тем, что внутри металлической банки выделяется много газов. При горении литий-ионного аккумулятора выделяется примерно 1−2 литра газов на один ампер-час емкости.

И если вы делаете корпус батареи герметичным, без клапанов, то при увеличении давления он не выдерживает и разлетается на части.

<strong>- Корпуса телефонных аккумуляторов не такие?</strong>

Телефонные аккумуляторы заключены в металлическую, ламинированную полимером фольгу. Это похоже на металлизированные пакеты, в которые кофе упаковывают. В телефонах, ноутбуках, пейджерах используются именно такие аккумуляторы, и при возгорании корпус просто рвется и весь газ выходит.

<strong>- Можно ли удаленно заставить аккумулятор телефона воспламениться?</strong>

Надо вмешаться в устройство, потому что в обычном устройстве, например Iphone, есть датчик температуры. Я думаю, что многие видели такую ситуацию, когда смартфон, полежав на солнцепёке, показывает чёрный экран, жёлтый восклицательный знак и надпись — «температура слишком высокая».

Это реализовано уже на очень многих устройствах. Есть специализированные микросхемы для контроля батареи, которые сразу контролируют и температуру, и напряжение, чтобы все оставалось в безопасном диапазоне. Поэтому на мой взгляд эти опасения сильно преувеличены, хотя конечно же не стоит забывать, что аккумулятор это источник пожарной опасности. И чтобы его использовать в качестве оружия, все-таки нужно вмешиваться в устройство, то есть нужен к нему доступ на этапе производства.

Во-вторых, хорошие аккумуляторы даже при коротком замыкании, слишком высоком токе заряда, при перезаряде не уходят в тепловой разгон. Они переходят в режим теплового разгона только если их поместить к внешним источником нагрева, например, кинуть в костер — тогда любой литий-ионный аккумулятор загорится и будет очень активно гореть. <div class="intext-grey">

Но хорошие аккумуляторы, где применены уже внутри конструкции решения для снижения пожароопасности, как правило, ни при коротких замыканиях, ни при проколе гвоздем, в тепловой разгон не уходит.

</div> <strong>- Действительно для теплового разгона и, возможно, взрыва необходимо, чтобы аккумулятор был заряжен до 100%?</strong>

Да, но это зависит от типа химии. Например, литий-железо-фосфатные аккумуляторы, используемые, в основном, в аккумуляторных инструментах, либо в автомобилях и автобусах, даже при ста процентах заряда не особо активно уходят в тепловой разгон. Но аккумуляторы более энергоемкие более пожароопасны. Логика простая — чем больше энергии накоплено в килограмме аккумулятора, тем он больше похож на бомбу, тут ничего не поделаешь. Но даже эти энергоемкие, так называемые NMC-аккумуляторы, имеют зависимость температуры начала теплового разгона от состояния их заряда. Да, наиболее сильно тепловой разгон происходит при 100% заряда, ниже 30% тепловой разгон уже слабо выражен.

<strong>- А почему устройство не может быть удаленно, с помощью вируса быть запрограммировано так, чтобы обойти эту тепловую защиту аккумулятора и программно замкнуть батарею?</strong>

Замкнуть, сделать так, чтобы он не отреагировал на повышение температуры, наверное, можно, особенно если телефон стоит на зарядке и при этом еще и эксплуатируется — его аккумулятор действительно можно перегреть и вызвать возгорание. Этот сценарий, реалистичный, но опять же, возгорания, но не взрыва. Если схемотехника не предусматривает какой-то защиты на аппаратном уровне, то это, в принципе, возможно.

Но, опять же, во многих аккумуляторах используются материалы, которые при повышении температуры размыкают цепь, фактически выключают аккумулятор. В аккумуляторе есть положительные и отрицательные электроды. Они разделяются материалом, который называется сепаратор. Это полимерная, пористая пленка, которая держит внутри себя раствор электролита. И создатели специально подбирают такой состав этих пленок, чтобы она при повышенной температуре просто плавилась и становилась не пористой.

<strong>- Эта схема используется в телефонных аккумуляторах?</strong>

Samsung, LG еще какие-то компании, безусловно, используют такие схемы. Например, в СПбГУ ведутся разработки покрытий для фольги, которые делали бы это размыкание обратимым, т.е. это такой предохранитель, размыкающий электрическую систему. При повышении температуры его сопротивление становится безумно высоким, а при охлаждении возвращается в норму и аккумулятор снова включается.

<strong>- Можно ли разработать взрывчатку, имитирующую литий-ионные аккумуляторы, чтобы ее нельзя было отследить на детекторах в аэропорту?</strong>

Дело в том, что детектирование многих взрывчатых веществ и так невозможно с помощью металлодетектора. Контроль за взрывчатыми веществами осуществляется при помощи хромато-масс-спектрометров, очень чувствительных приборов, которые детектируют определенные органические вещества. Все, кто много летает, хотя бы один раз в жизни точно попадал на такой контроль, когда по телефону, по ноутбуку проводят специальной полосочкой, похожей на бумажку, на которую духи брызгают, чтобы попробовать, как они пахнут,

Это сорбирующая полоска, которая собирает следы органических веществ. Дальше ее помещают в красивый, белый, сравнительно небольшой прибор, который ловит характерные следы взрывчатых веществ. Так же осуществляют контроль за провозом наркотических препаратов.

Поэтому вопрос надо ставить про ужесточение такого вида контроля, потому что органические вещества в металлодетекторах никак не не проявляют себя — они ловятся лишь специальными детекторами.