Перейти к содержимому
1

38. Безопасность АКБ: заряд, хранение, пожар #

Батарея БПЛА (беспилотного летательного аппарата) — это 150–200 Вт·ч химической энергии, которую авиатехник носит в кармане. Разбираем три критических режима: перезаряд, глубокий разряд и термический пробег (thermal runaway) — и правила, которые позволяют избежать их наступления: как заряжать, хранить и что делать, если наблюдается вздутие корпуса или начинается задымление.

Содержание

1. Цели статьи

  • Знать три критических режима: перезаряд, глубокий разряд, термический пробег (thermal runaway, рисунок — Wikipedia).
  • Заряжать по правилам: CC/CV (constant current / constant voltage, постоянный ток / постоянное напряжение), ток, контроль, запрет заряда без присмотра.
  • Хранить при 3,8 В и 10–20 °C, подзаряжать раз в 3 месяца.
  • Перевозить по правилам (100 Вт·ч, запасные ниже 30 %). Реагировать на вздутие корпуса и задымление.
Что особенно важно запомнить:
  1. Батарея выходит из строя по трём критическим режимам: выше 4,2 В/ячейка (перезаряд, дендриты), ниже 2,5 В (глубокий разряд, раствор медного коллектора), выше 60–70 °C (перегрев). Все три обратимы только до порога (раздел 3).
  2. Термический пробег необратим: 600–1000 °C, горючие газы, цепная реакция между ячейками — хранить в огнеупорном мешке, заряжать на огнеупорной поверхности, при задымлении: отойти 3–5 м, наблюдать 30–60 мин (раздел 7).
  3. Перевозка в самолёте: до 100 Вт·ч в ручной клади, запасные — SoC ниже 30 % (~3,5–3,6 В/ячейка), контакты изолированы; вздутая — авиаперевозка запрещена, утилизация в специализированном пункте (задача 2, задача 4).
↑ К оглавлению

2. Величины и единицы измерения (глоссарий)

Все величины, встречающиеся в статье и задачах, — в одной таблице. Безразмерные величины (SoC в %) единиц не имеют, для них в колонке «Единица» — прочерк.

СимволВеличинаЕдиницаТипичное значение в задачах
Uячнапряжение ячейкиВ2,5–4,2
Uпакетнапряжение пакетаВ21–25,2
SoCсостояние заряда (безразмерное)%30–100
QёмкостьА·ч1,1
EэнергияВт·ч19,2–48,8
Tтемпература°C+5…+45
Iзарядток зарядаА1–2
tвремя (разряд, хранение)мин (мес)45; 3
Eтрансппредел энергии для авиаперевозки (IATA)Вт·ч100
↑ К оглавлению

3. Как деградирует и выходит из строя батарея

Три критических режима, каждый со своим механизмом:

  • Перезаряд (выше 4,2 В/ячейка): избыток лития оседает дендритами (игловидными кристаллами) на отрицательном электроде; дендриты прорастают через разделитель — внутреннее КЗ (короткое замыкание). Даже превышение на 0,1 В опасно (статья 37).
  • Глубокий разряд (ниже 2,5 В/ячейка): медный коллектор отрицательного электрода растворяется в электролите; восстановить ячейку невозможно, повторная зарядка опасна (внутреннее КЗ).
  • Перегрев (выше 60–70 °C): электролит разлагается, выделяющийся газ деформирует корпус (вздутие); выше 130–150 °C начинается термический пробег (рисунок — Wikipedia) — самораспространяющаяся экзотермическая реакция, которую нельзя остановить, остаётся только дождаться окончания реакции (выгорания).

Термический пробег (thermal runaway): необратим: реакция идёт сама (оксид катода + электролит), температура 600–1000 °C, газы горючи. Разогрев соседних ячеек вызывает цепную реакцию (одна сгоревшая ячейка поджигает пакет). Поэтому хранить — в огнеупорном мешке, заряжать — на огнеупорной поверхности, перевозить — в защищённом корпусе (раздел 6).

Вздутие — не признак, а состояние. Газ уже выделился: разделитель набух, R_внутр увеличилось, внутреннее КЗ вероятно. Заряжать вздутую батарею нельзя, разбивать корпус нельзя (газ вырвется), хранить — в огнеупорном мешке, утилизировать — в специализированном пункте (раздел 7).
↑ К оглавлению

4. Заряд: правила

  1. Зарядное устройство подбирается под батарею: LiPo-режим (CC/CV, 4,20 В/ячейка), ток не выше маркировки (1C — штатный режим, 2C — ускоренный, статья 36), силовой и балансный разъёмы (статья 37).
  2. Поверхность — огнеупорная: керамика, металл, огнеупорный ковёр. Деревянный стол не допускается: термический пробег воспламеняет дерево за 10–30 с.
  3. Контроль — визуальный: заряжающуюся батарею не оставляют без присмотра (минимум — в поле зрения, лучше — рядом). Вздутие и задымление — первые признаки опасного состояния: обесточить и перенести (раздел 7).
  4. Температура — в пределах: заряжать при +10…+40 °C (статья 36); нагретую (выше 40 °C) — дождаться охлаждения (задача 3).
  5. Баланс — включить: 10–50 мА, до 4,15–4,18 В (статья 37); разброс выше 0,03 В — расходка / замена.

Быстрый заряд (2C) не применяют на каждый вылет: деградация в 1,5–2 раза быстрее (статья 36, задача 3). Штатный заряд — 1C.

↑ К оглавлению

5. Хранение

ПараметрНормаПричина
Напряжение (SoC)3,8–3,85 В/ячейка (storage)полная (4,2 В) — старение в 2 раза быстрее; разряженная (3,0 В) — глубокий разряд
Температура10–20 °Cвысокая температура — деградация; мороз — не вреден, но ограничивает допустимые режимы
Механическая защитажёсткий корпус, не в мягкой сумкебез механических нагрузок: не давить, не допускать колющих предметов
Подзарядкараз в 3 месяца до 3,8 Всамо-разряд 2–5 %/мес; ниже 3,5 В — глубокий разряд
Вздутыеогнеупорный мешок, заряд запрещён, утилизациягаз уже выделился (раздел 3)

При длительном хранении (месяцы) батарею подзаряжают раз в 3 месяца: само-разряд 2–5 %/мес × 6 мес = 12–30 % — напряжение уйдёт ниже 3,5 В (глубокий разряд, раздел 3). После длительного хранения выполняют цикл заряда-разряда (2–3 цикла 1C) (статья 37).

↑ К оглавлению

6. Перевозка

  • Встроенная (в аппарате): до 100 Вт·ч (4S1300 = 19,2 Вт·ч — с запасом) — ручная кладь. Выше 100 Вт·ч — только багаж или специальное разрешение (IATA).
  • Запасные (отдельные): до 100 Вт·ч — ручная кладь (до 2 штук на пассажира); контакты изолируют (плёнка или чехол на разъёмах); SoC — ниже 30 % (~3,5–3,6 В/ячейка, IATA).
  • Вздутые / повреждённые: авиаперевозка запрещена (IATA — Международная ассоциация воздушного транспорта: повреждённые батареи — запрещены); наземный транспорт — в огнеупорном мешке, в корпусе.
  • Самодельный транспорт / автомобиль: в корпусе, не в багажнике (жара), не рядом с горючими материалами.

100 Вт·ч — граница IATA: 4S1300 (19,2), 6S1100 (24,4), 6S2P1100 (48,8) — в пределах нормы; 12S2000 (88,8) — на пределе; 12S2500 (111) — выше 100 (статья 37, таблица).

↑ К оглавлению

7. Пожар и вздутие: порядок действий

Вздутие (батарея ещё не нагрета)

  1. Обесточить (отключить от зарядного устройства или аппарата).
  2. Перенести в защищённое место (металл, керамика, огнеупорный мешок) — не в карман, не в сумку, не на столе.
  3. Не разбивать, не сдавливать, не заряжать.
  4. Утилизировать в специализированном пункте (принимает отработанные АКБ) — не в обычный мусор.

Задымление / пламя (начался термический пробег)

  1. Отойти (3–5 м; не стоять над батареей — горючие газы поднимаются вверх).
  2. Не тушить водой сверху (газ раздуется); корпус охлаждать водой снизу (металлическая ёмкость, огнеупорный мешок с водой).
  3. Песок / сухой порошок (ABC — многоцелевой) — прижать, не дуть.
  4. Наблюдать 30–60 мин: возгорание возобновляется (реакция не погашена, а подавлена).
  5. Людей и животных — за 10 м; позвонить 101 / 112 — при любом сомнении.
Один вспых — не значит погашено. Термический пробег идёт внутри (оксид катода + электролит), пламя — только сверху. Залить или закрыть — не остановит; остановить — только дождаться выгорания (минуты) или охладить до 60 °C (часы, вода снизу).
↑ К оглавлению

8. Практика: типовые задачи (с решениями)

Задача 1. Напряжение хранения

Задача. Пакет 6S 1100 после полёта — 25,2 В (полная). Найти напряжение хранения и количество снимаемого заряда.

Заданные параметры:

Напряжение (полная)25,2 В
Ячеек в пакете6 (6S)
Напряжение хранения3,8 В/ячейка
Ёмкость Q1,1 А·ч

Искомые параметры: Uхран (В), снимаемый заряд (А·ч), время (мин).

Решение.

  1. Напряжение хранения: \(6 \cdot 3{,}8 = 22{,}8\ \text{В} \).
  2. Снять: \(25{,}2 - 22{,}8 = 2{,}4\ \text{В} \) (разряд до 3,8 В нагрузкой или зарядным в storage-режиме).
  3. 3,8 В соответствует SoC ~50–60 %: с полной снимаем ~40–50 % ёмкости \((0{,}45\text{–}0{,}55) \cdot 1{,}1 \approx 0{,}45\text{–}0{,}55\ \text{А·ч} \); при токе 1 А — около 45–55 мин.
Ответ: хранить при 22,8 В (3,8 В/ячейка); снять 2,4 В (~0,5 А·ч, ~час при 1 А). Вывод: хранение полностью заряженной батареи (4,2 В) месяц вредно — старение в 2 раза быстрее (статья 36).

Задача 2. Перевозка

Задача. Самолёт: в аппарате — 4S1300 (19,2 Вт·ч); 2 запасных 6S2P1100 (48,8 Вт·ч, полностью заряженные). Допускаются ли к перевозке?

Заданные параметры:

Встроенная (в аппарате)19,2 Вт·ч
Запасные (2 шт.)48,8 Вт·ч каждая, 100 % SoC
Предел IATA100 Вт·ч

Искомые параметры: допуск (да/нет), условия.

Решение.

  1. В аппарате: 19,2 Вт·ч ниже 100 — норма (ручная кладь, UN3481).
  2. Запасные: 48,8 Вт·ч ниже 100 — по энергии норма, но: (а) полностью заряженные (100 % SoC) — по IATA запасные перевозят при SoC ниже 30 % (~3,5–3,6 В/ячейка, для 6S ≈ 21–21,6 В); (б) контакты изолировать (плёнка на XT60); (в) ручная кладь (не багаж).
  3. Итого: разрядить, изолировать, в ручную кладь.
Ответ: допустят, если: запасные разряжены ниже 30 % (~3,5–3,6 В/ячейка ≈ 21–21,6 В), контакты изолированы, в ручной клади (до 2 штук). Полные (25,2 В) — не допустят: выше 30 % SoC. Вывод: перевозка по IATA — до 100 Вт·ч, SoC запасных ниже 30 %, контакты изолированы, ручная кладь.

Задача 3. Заряд нагретой батареи

Задача. После полёта ячейка 45 °C. Можно ли заряжать сразу? Сколько ждать?

Заданные параметры:

Температура ячейки45 °C
Предел для заряда+40 °C
Целевая температура35 °C
Скорость остывания (воздух)2–3 °C/мин

Искомые параметры: допуск (да/нет), время ожидания (мин).

Решение.

  1. Нельзя (привило 4: нагретая выше 40 °C — дождаться охлаждения).
  2. Остывание на воздухе: \((45 - 35)/(2\text{–}3) \approx 4\text{–}5\ \text{мин} \).
  3. Заряжать с 35 °C (в пределах +10…+40 °C). Вентилятор — ускорит (2–3 мин); холодильник — включать нельзя (конденсат).
Ответ: ждать 4–5 мин (на воздухе) / 2–3 мин (с вентилятором) до 35 °C. Вывод: заряд нагретой батареи вреден (деградация + риск внутреннего КЗ, статья 36).

Задача 4. Вздутие в полевых условиях

Задача. В поле (без огнеупорного мешка) вздулась 4S1300. Составить порядок действий.

Заданные параметры:

Пакет4S1300 (вздутый)
Условияполе, без огнеупорного мешка

Искомые параметры: порядок действий.

Решение.

  1. Обесточить (отключить от аппарата).
  2. Перенести подальше от людей, животных и горючих материалов (10 м) — на камень или металл (не на траву — сухая загорится).
  3. Не разбивать, не сдавливать, не заряжать.
  4. Наблюдать 30 мин (газ под давлением — возможен вспых).
  5. Утилизировать в специализированном пункте (не мусор, не багажник).
  6. Записать параметры (пакет, дата, признаки) для анализа (статья 37, разброс).
Ответ: обесточить → на камень/металл за 10 м → не трогать → наблюдать 30 мин → утилизация. Не домой, не в сумку, не в мусор. Вывод: вздутую батарею не несут домой и не выбрасывают — на негорючую поверхность, наблюдение, утилизация в специализированном пункте.
↑ К оглавлению

9. Чек-лист самопроверки знаний

Отметьте пункты, которые вы действительно понимаете и можете применить без подсказок.

✓НавыкПроверка
Три критических режиманазываю: выше 4,2 / ниже 2,5 / выше 60–70 °C
Термический пробегпонимаю необратимость и цепную реакцию
ЗарядCC/CV, ток, огнеупорная поверхность, запрет заряда без присмотра
Хранение3,8 В, 10–20 °C, подзарядка раз в 3 месяца
Перевозка100 Вт·ч, запасные ниже 30 %, контакты изолированы
Вздутиене разбивать, огнеупорный мешок, утилизация
Задымлениеотойти, не тушить сверху, наблюдать 30–60 мин
↑ К оглавлению

10. Источники

  1. Wikipedia, «Thermal runaway» — термический пробег: механизм, необратимость (рисунок). en.wikipedia.org/wiki/Thermal_runaway
  2. Wikipedia, «Lithium polymer battery» — LiPo: перезаряд, глубокий разряд, вздутие (рисунок). en.wikipedia.org/wiki/Lithium_polymer_battery / ru.wikipedia.org/wiki/Литий-полимерный_аккумулятор (Литий-полимерный аккумулятор)
  3. Wikipedia, «Lithium-ion battery» — дендриты, внутреннее КЗ (рисунок). en.wikipedia.org/wiki/Lithium_ion_battery / ru.wikipedia.org/wiki/Литий-ионный_аккумулятор (Литий-ионный аккумулятор)
  4. Wikipedia, «State of charge» — SoC, требование ниже 30 % для перевозки (рисунок). en.wikipedia.org/wiki/State_of_charge
  5. IATA DGR (Dangerous Goods Regulations) — 100 Вт·ч, ручная кладь, запасные (раздел 2, литиевые батареи). iata.org/dangerous-goods
  6. Статьи цикла 34 (силовая цепь), 36 (C-rate, температура), 37 (S/P, разброс) — база.

Температурные пороги и само-разряд — сводка по паспортным данным типовых LiPo. Численные примеры рассчитаны автором. Проверено: 03.09.2026.

↑ К оглавлению
  • мод. : Воскресенье, 06 сентября 2026