На Хабре уже не раз рассматривались тёмные стороны бытовой электрохимии и, в частности, протечки и взрывы литий-ионных аккумуляторов. Уже фиксируются и взрывы электросамокатов, приводящие к травмам и гибели водителя, а также другие подобные печальные случаи. Мы сталкиваемся с интересной технологической коллизией: оказывается, перезарядка значительно более опасна и непредсказуема, чем дозаправка. Но сегодня я хочу остановиться на ещё одном частном случае опасной бытовой электрохимии: взрывах электронных сигарет.
В настоящее время хорошо известно, что электронные сигареты могут взрываться. Один из первых комплексных отчётов о медицинских аспектах парения вейпов был выпущен в 2018 году Национальными академиями наук, инженерии и медицины, затрагивавший, в том числе, взрывы таких устройств. Последствия от взрыва электронной сигареты отличаются пугающей зрелищностью: это тяжёлые химические ожоги, разрывы мягких тканей и проникающие ранения. По данным этого отчёта, «риск взрыва значительно повышается, если в устройстве установлена некачественная батарея, прибор неправильно хранится либо модифицируется пользователями».
Действительно, существует два разных типа электронных сигарет: многоразовые, рассчитанные на дозаправку, и одноразовые. Первые представляют собой открытую систему, вторые — закрытую. Каждая из этих моделей характеризуется собственным набором рисков.
Из чего состоит электронная сигарета
Электронная сигарета — это устройство, работающее от батареи и наполняемое горючей жидкостью (e-liquid) углеводородного содержания. Главные компоненты горючей жидкости — глицерин и пропиленгликоль, которые вдыхаются в виде пара. Пар в электронной сигарете образуется из жидкости при помощи разогретого испарителя (атомайзера). Также в этой жидкости содержатся ароматизаторы и, зачастую, небольшое количество никотина.
Электронные сигареты закрытого типа могут оборудоваться заранее заполненными одноразовыми картриджами, которые подключаются к перезаряжаемой батарее, либо представлять собой одноразовое устройство, которое нельзя перезарядить. То есть, системы первой модели функционируют до выработки горючей жидкости, а системы второй модели — до полной выработки заряда батареи.
Табачные компании отдают предпочтение одноразовым системам с картриджами, поскольку так проще соблюдать регулирующие нормы и контролировать, что именно курит клиент. Также в закрытом картридже проще добиться правильной дозировки всех компонентов, в особенности никотина.
Электронные сигареты открытых моделей в основном продаются в мелких вейп-точках и, как правило, эти модели опаснее одноразовых. В них то и дело обнаруживаются вредные уровни никотина, содержится диацетил (ароматизатор, придающий дыму масляный вкус, но потенциально канцерогенный), а также устанавливаются самые разные литий-ионные аккумуляторы, потенциально взрывоопасные.
Здесь кратко остановимся на физике парового взрыва.
Неисправные или некачественные вейпы во многом опасны повторным взрывом, возникающим из-за воспламенения жидкостно-паровой смеси после взрыва батареи. При взрыве нарушается целостность сосуда с наполнителем, часть паров превращается в аэрозоль, вырывается в атмосферу. При этом давление в сосуде с жидкостью резко падает, из-за чего активизируется кипение оставшейся жидкости, и ещё большая часть оставшегося в вейпе вещества переходит в газообразное состояние. Всё это может обернуться вторичным объёмным взрывом и приводит к таким грозным последствиям:
При этом, по данным исчерпывающего исследования, проведённого в 2022 году под руководством Джонатана Уиницкоффа их больницы при Университете штата Массачусетс, вейпы ожидаемо вызывают зависимость, поэтому заядлые курильщики рано или поздно переходят на нерегулируемые и модифицируемые устройства, стремясь постепенно повышать дозу и самостоятельно наполнять прибор (контролировать как частоту перезарядки, так и состав жидкости). При курении вейпов с открытой системой доза никотина в крови постепенно увеличивается.
Далее рассмотрим, как развивается ситуация, приводящая к взрыву вейпа.
Электролит перегревается -> давление в аккумуляторе возрастает -> герметичный кончик прибора разрушается -> электролит воспламеняется -> происходит расширение газово-аэрозольной смеси -> давление внутри сосуда с наполнителем возрастает -> воспламеняется пористая пластиковая мембрана
Чаще всего такая ситуация развивается в ходе зарядки аккумулятора, но известны случаи, когда взрыв происходил в кармане и даже во время курения. Большинство из этих ожогов являются комбинированными, их причиняет как огонь, так и аккумуляторная щёлочь.
В целом литий-ионные аккумуляторы считаются безопасными, поэтому применяются в самых разных устройствах, рассчитанных на многократную перезарядку:
В целом литий-ионные аккумуляторы в высшей степени безопасны, но им ни в коем случае нельзя давать перегреваться. Известно, что срок службы такой батареи серьёзно снижается, если держать устройство в салоне машины в жару, либо на солнечном подоконнике.
Аналогично, литий-ионные аккумуляторы не должны отсыревать, причём, они не должны попадать не только в воду, но и в замкнутое помещение наподобие парилки (высокая температура + насыщенность воздуха водяным паром).
Что происходит с батареей при взрыве
Выяснить механизм взрыва литий-ионных батарей настолько важно, что в 2022 году компания Canadian Light Source даже провела специальное исследование с применением компьютерной томографии и спектроскопии, чтобы уточнить химию происходящего процесса и суть разрушений.
Нагреваемую батарею изучали с применением рентгеновской компьютерной томографии. Основа батареи — это электрод, показанный на данной иллюстрации и напоминающий по форме слойку. При перегреве батареи электролит вступает в реакцию с электродом. Образуются пузырьки, на которых образуются мелкие полости, а сама батарея увеличивается в объёме, постепенно приобретая форму подушечки. Когда корпус устройства невелик, такое изменение формы может долго оставаться незамеченным, пока не станет слишком поздно. По-видимому, именно вейпы представляют здесь наибольшую группу риска, так как их батарея часто находится в состоянии перегрева, а вслед за взрывом электролита обычно следует взрыв курительной смеси и/или аэрозоля.
Тем не менее, взрыв вейпа — исключительно редкое явление. Известен анекдотичный случай, когда сотрудники Лондонской пожарной службы выступили с поддержкой вейпинга, так как в 2017 году в Лондоне было зафиксировано 3580 пожаров из-за недокуренных сигарет и всего 15 из-за неосторожного обращения с вейпами.
Вероятность взрыва литий-ионных аккумуляторов, используемых в большинстве вейпов, составляет примерно 1 шанс на миллион. При этом вероятность, что из-за взрыва вам оторвёт кисть, падает примерно до 0,0000001%. В свою очередь, прямые последствия курения могут привести к смерти в 33,3% случаев.
Общее правило при зарядке вейпов — пользоваться именно теми зарядными устройствами, которые к ним прилагаются. Кроме того, особую опасность представляют механические модификации (мехмоды), изготавливаемые кустарным способом. В мехмоде несколько элементов питания, как правило, соединены непредсказуемым образом. Сложно вычислить фактическую мощность и электрическую ёмкость такого устройства и, следовательно, подобрать для него зарядник.
Таким образом, при обращении с электронными сигаретами не следует
Перегревать или переохлаждать батареи. То есть нельзя допускать, чтобы прибор на несколько часов оставался под прямыми солнечными лучами или на морозе.
Носить извлечённые из вейпа батареи в кармане, особенно держать их в кармане вместе с монетами или ключами. По-видимому, металл (особенно медь) в данном случае может сработать катализатором взрыва.
Подолгу держать вейп на зарядке, в особенности — оставлять его заряжаться на ночь.
Пользоваться сложными модами, особенно если не знаешь точных значений сопротивления и силы тока, которые выдерживает устройство.
Пользоваться явно повреждёнными аккумуляторами, например, со следами грязи, окисления или царапинами.
Также настоятельно не рекомендуется перезаряжать одноразовые вейпы либо переоборудовать их для многократной зарядки. Если устройство явно перегревается при использовании (то есть его горячо держать в руках), то оно уже превратилось в бомбу замедленного действия. Кроме того, рекомендуется обращать внимание на следующие тревожные признаки:
Вспухание батареи или появление оплавившихся пузырей на корпусе устройства.
Если батарея электронной сигареты начинает течь или давать необычный запах, пользоваться вейпом больше нельзя.
Если при использовании прибор издаёт странные звуки, напоминающие клокотание и потрескивание
Если прибор слишком быстро разряжается
Как ни странно, именно электронные сигареты сегодня служат максимально широким полем для стресс-тестирования литий-ионных аккумуляторов. Поскольку они вызывают зависимость, и парение вейпа превращается в ежедневную привычку, пользователи этих устройств вынуждены постоянно держать их при себе и соглашаться на определённый риск. Химические ожоги лица и мягких тканей — фактор достаточно серьёзный, чтобы именно в индустрии электронного курения опробовались новые стандарты безопасности и повышались требования к сроку службы и утилизации батарей. В любом случае, любой из нас выиграет, отказавшись от таких устройств и курения подобных смесей. Всем здоровья и безопасных гаджетов в карманах.
Комментарии (32)
meoweed
25.09.2023 01:32В названии кроется ошибка, или это сделано намеренно. Хоть в статье и говорится, что само устройство не взрывается и даже с малой долей вероятности, а в большинстве случаев проблема в акб и его не правильном использовании.
Serj1979
25.09.2023 01:32+1Волков бояться, в лесу не еба..ся )))
Сколько уже и зарядных устройств, и телефонов повзрывалось. Вообще не сосчитать.
104u
25.09.2023 01:32Именно взрывалось? Аккумуляторы, всё-таки, обычно горят, а не взрываются, а в зарядниках взрываются разве что предохранители да варисторы, очень редко силовые транзисторы/микрухи (если на вход 380 не подать, тогда может входной электролит бахнуть), а поскольку зарядники обычно в достаточно толстом корпусе — никакой опасности они не представляют. Горящий аккумулятор намного опаснее любого зарядника
Bedal
25.09.2023 01:32+3взрываются, но автор статьи ничего об этом не написал - потому что не знает.
При разряде литиевого аккума литий не только аккуратно укладывается на электрод, но и образует деревья кристаллов - дендриты.
При зарядке эти дендриты растворяются... но не до конца. Деградация аккумулятора по ёмкости связана именно с тем, что всё больше лития - в дендритах, и не участвует в накоплении энергии.
Но хуже всего, когда дендриты дорастают почти до противоположного электрода. Это происходит при очень глубоком разряде. Потом ставят на мощную зарядку, пробой, КЗ, электролит вскипает. Этого самого по себе хватило бы для взрыва, но ещё и литий горит прямо в продуктах кипения. Результат - взрыв и пожар.
Потому нельзя глубоко разряжать литиевые аккумуляторы. И категорически нельзя ставить в таком состоянии под сильную зарядку. Если уж нужно такое заряжать - найдите старую слабую зарядку на 350ма, 500ма максимум. Первые несколько часов даже индикации заряда не будет - не страшно, зато дендриты растворяются. Когда явно покажет, что заряд идёт - выждать ещё с часик, а потом уже ставить под сильную зарядку.
104u
25.09.2023 01:32Да, спасибо, я примерно так это и представлял. Но реальные аккумуляторы — это не герметично заваренные в жёсткий корпус, у них есть клапан для сброса давления. Именно поэтому, как мне кажется, аккумуляторы взрываются ну очень редко. Но если у устройства герметичный корпус — тогда дело другое
Bedal
25.09.2023 01:32+1Когда возникает КЗ на дендритах - именно взрываются, клапан тут уже не спасёт, он для обычных перегревов. КЗ есть КЗ, мощность зарядников - десятки ватт, для объёма аккума это очень прилично.
Впрочем, клапан встречается нечастно, иначе аккумуляторы не распухали бы. А они распухают, и не-дешёвые тоже.
104u
25.09.2023 01:32+1Вообще, конечно, я не спец по взрывам лития, поэтому рассуждаю теоретически. (не уверен, насколько верно) Если дендриты примерно таких же размеров, как на картинке выше, то замыкание пластин не совсем короткое, скорость нагрева не достигнет взрывной (если, опять же, корпус не жёсток и герметичен), 10Вт зарядки здесь роли не сыграют совсем
В большинстве жёстких корпусов какие-то клапаны есть, но вот на какое давление они рассчитаны — это другой вопрос. В мягких, по виду, его нет, я полагаю, это связано с тем, что при превышении давления аккумулятор просто разойдется по швам, а не взорвётся, как это случилось бы в случае жёсткого герметичного корпуса
В общем, я хочу сказать, что в теории, конечно, аккумулятор запросто может взорваться, но их специально делают так, чтобы этого не произошло
Bedal
25.09.2023 01:32Именно потому, что они могут взорваться - да, применяют меры против этого.
К проблеме нагрева от КЗ добавляется то, что полимерный электролит разлагается, и в этих продуктах разложения литий горит. Так что ситуация разгоняется до всё же взрыва - не каждый раз, конечно. Чаще лопается корпус и литий горит уже просто в кислороде атмосферы.
Тоже совсем не сахар, так что экспериментировать с глубоким разрядом литиевого аккумулятора по-прежнему не рекомендую.
104u
25.09.2023 01:32Здесь я полностью согласен, горение литиевого аккумулятора — действительно не самая приятная вещь, в особенности при отсутствии чего-то, куда его можно бросить
Неужели аккумулятор может разогреться настолько быстро, чтобы взорваться не по швам или разорвать металлический корпус, когда там есть клапаны? Если не брать в расчет КЗ на выводах или попытка зарядки слишком большим током
Markscheider
25.09.2023 01:32В мехмоде несколько элементов питания, как правило, соединены непредсказуемым образом.
Вполне себе предсказуемым. А опасность мехмодов - в механическом включателе, никак не защищенном от перегрузок по току.
У одноразовых - свой рок-н-ролл. Случается, что залипает датчик затяжки и нагрев спирали не выключается. Заядлые парильщики одноразовых вейпов держат в месте курения ведро с водой (не шутка).
Как это не странно - наименее опасны вейпы с электронной регулировкой + необслуживаемыми атомайзерами. Если туда лить приличную жижу и не перегреваться - жить можно. Хотя и парение, и курение - вполне себе вредные занятия.
Parfun
25.09.2023 01:32+4парильщики одноразовых вейпов держат в месте курения ведро с водой (не шутка).
А надо бы с песком, вода никак не помешает горению лития.
Markscheider
25.09.2023 01:32Вода в данном случае не столько тушит, сколько служит охладителем. Ну и литий перейдет в щелочь и успокоится.
А в ведре с песком вейп продолжит весело гореть с выделением ядовитого дыма.
ЗЫ Инструкция к вейпу, кстати, при залипании клапана затяжки велит то же самое: сунуть в воду, долго держать там и потом утилизировать.
smart_alex
25.09.2023 01:32+1Главные компоненты горючей жидкости — глицерин и пропиленгликоль, которые вдыхаются в виде пара.
В них то и дело обнаруживаются вредные уровни никотина, содержится диацетил (ароматизатор, придающий дыму масляный вкус, но потенциально канцерогенный)
В каком состоянии сознания нужно находиться, чтобы это добровольно покупать и вдыхать? (Я уже не говорю о том, что это состояние сознания наглядно видно всем окружающим.)
MountainGoat
25.09.2023 01:32+3В состоянии лоха, верящего в журнальные пугалки без фактических значений и ПДК?
В грудном молоке женщин содержится свинец. Положил его туда капиталист Томас Миджли. Насколько бессердечными нужно быть, чтобы пихать это в младенцев?
Канцерогенность диацетила доказана так: на одной фабрике, где с ним работали, у пяти человек начался рак лёгких. На других фабриках, где с ним работали, ничего не случилось, но это не считается: это подстроила Чешская разведка.
smart_alex
25.09.2023 01:32+2Сидел как-то в парке на скамейке, наслаждался чистым воздухом. На соседней скамейке, находящейся на расстоянии примерно 10 метров, юноша (воровато) достал «вейп», вдохнул и... выдохнул ядовитое жёлтое облако (внешне напоминающее выброс серной кислоты с химического завода) совершенно невероятных размеров.
Облако начало медленно дрейфовать по ветру (практически не рассеиваясь) и через несколько секунд приплыло ко мне — я чуть не блеванул от вони и мерзкого сладковатого запаха.
У меня возник только один вопрос: если на расстоянии 10 метров блевать хочется, то что чувствует этот юный химик, вдыхая это? И зачем это ему надо?
MountainGoat
25.09.2023 01:32+3Совершенно согласен. У меня есть подозрение, что искусственные ароматизаторы разными людьми воспринимаются сильно по разному: что одному хорошо, другому вонь. Мне тоже попадались образцы, про которые я думал "Ну не может быть, чтобы уважаемая французская фирма выпустила такую вот дрянь".
А дымить на других людей заставляет общий вектор быдлопочитания в обществе.
Didimus
25.09.2023 01:32+2Кстати, во всем мире какая-то деградация парфюмерии. Что отдушки в мыле, что одеколоны, все стало отвратительно пахнуть. И не сказать, что это моё обоняние меняется, иногда достаю старые одеколоны и они вполне себе хорошо пахнут.
Markscheider
25.09.2023 01:32Постковидная деформация восприятия. Пару лет - и все придет в норму
Didimus
25.09.2023 01:32Так ведь это началось лет 10 назад. Заказал на озоне одеколон фирмы lowcoste, с крокодилом. Пахнет совсем не так, как предыдущий. Думал подделка, пока не занюхал тоже самое в заграничных аэропортах. Сам одеколон стал другим, никчёмным. Или взять мыло canay или dove. Их уже не купить
ykira
25.09.2023 01:32Скорее всего он ничего не чувствовал, ощущение вкуса очень быстро притупляется, и чтобы хоть что-то ощущать и заливают такие ядренные жидкости
Bedal
25.09.2023 01:32+2ядовитое жёлтое облако, блевать... либо это был невероятный экстремал, либо коммент - байка-ужастик от сильного неприятия вообще.
Вейп - парит, пар (точнее, туман) крайне редко бывает не белым, трудно даже представить, что может давать жёлтый пар. Цветными бывают аэрозоли, а не туман.
Ну, и ароматизаторы в подавляющем большинстве случаев фруктовые или подобные, добиться такого, чтобы в десяти метрах выворачивало - просто нереально.
В целом - я легко верю, что Вам крайне неприятно подобное занятие. Но в рассказанное - нет, не верю.
smart_alex
25.09.2023 01:32Видимо это зависит от состава смеси и погодных условий, в частности влажности воздуха. В сыром воздухе выдыхаемая химия образует угрожающего вида огромные облака.
Bedal
25.09.2023 01:32большое облако - ни малейших споров, облака тумана от вейпов вообще больше и устойчивее, чем дым от сигарет.
Но - жёлтый цвет и запах на удалении 10м? Хмм.
__________
Кстати, в молодёжном использовании вейпов есть опасность, на которую обычно не указывают: интенсивного групповое парение в малых помещениях. Результатом может стать перенос лёгочных инфекций, так как температура слишком низкая, часть бактерий имеет шанс уцелеть. Отмечен по крайней мере один случай группового заражения туберкулёзом таким способом.
smart_alex
25.09.2023 01:32Запах был не сам по себе, запах принесло само облако. А по поводу цвета - я не разбираюсь в облаках вейпа :) если бы облако было серым - я так бы и написал.
kasiopei
25.09.2023 01:32Я себе специально выбирал с двумя аккумами 26650 чтобы им проще было нагрузку держать
MountainGoat
25.09.2023 01:32У меня была такая мысля, но потом я подумал: 26650 выпускают раз в сто меньше, чем 18650. Поэтому вероятность словить брак от необкатанной технологии сильно выше.
xSVPx
25.09.2023 01:32Мм... у них банки взрываются в вейпах ? Банка ведь вроде так устроена, что она стравит давление и никакого взрыва не будет, а взрываются обычно "пакеты"....
На lto надо значит переходить, они вроде как почти безопасны.
Количество аккумуляторов не так важно, как их качество ....
MountainGoat
25.09.2023 01:32У нормальных моделей я всегда видел щели или клапаны в отсеке батарейки, если тот закрывается наглухо. У кустарных же - это как получится. Ещё бывает что стенки отсека - неизолированный металл. Тогда батарейку от короткого замыкания оберегает только её собственная изоляция, которая бывает очень не очень.
Bedal
25.09.2023 01:32+3очередной раз напоминаю:
— население России тратит на табачные изделия 2млрд рублей в день
— патенты на вейпы принадлежат китайцам, и табачные компании либо не могут их производить, либо очень дорого за это платят.
Результат - множество "исследований" о необычайном вреде вейпов. Данный пост - из той же серии, видно хотя бы из того, что причины пожаров и взрывов литиевых аккумуляторов указаны неверные, точнее - не указаны вообще.
koreec
"Не курите, пацаны!"