До какого напряжения можно разряжать lipo

4

LiPo-аккумулятор

LiPo-аккумулятор (литий-полимерный, Li-Po, Li-Pol или Li-polymer) — один из типов литиевых аккумуляторов. Более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя.

Многие так называемые «модельные» LiPo-аккумуляторы способны отдавать ток в 10 и даже 100 раз превышающий численное значение ёмкости. Такие аккумуляторы применяются также в портативном электроинструменте и в некоторых современных электромобилях.

Также бывают «обычные», бытовые литий-полимерные аккумуляторы (используемые в мобильных телефонах, цифровой технике и т.п.), которые не способны отдавать большой ток.

Преимущества [ править ]

• Способность отдавать ток в 10 и даже 100 раз превышающий численное значение ёмкости;
• Большая плотность энергии на единицу объёма и массы;
• Низкий саморазряд;
• Толщина элементов от 1 мм;
• Возможность получать очень гибкие формы;
• Незначительный перепад напряжения по мере разряда.

Где купить LiPo-аккумулятор [ править ]

• В Хоббикинге/Паркфлаере
• Найти все предложения от магазинов.

Обозначения литий-полимерных источников питания [ править ]

• 2200 mAh — ёмкость аккумулятора в мили-Ампер-часах
• 3S1P (3 sequential 1 parallel) — три последовательно соединенные ячейки по одному LiPo-элементу в каждой ячейке
• 20C (C = сapacity) — максимальный разрядный ток может превышать ёмкость аккумулятора в 20 раз умноженную на час (ток 1C заряжает/разряжает аккумулятор ровно за час — условно)

Что такое mAh [ править ]

В этих единицах указывается ёмкость аккумулятора — в данном случае 2200 мА·ч. Чем больше ёмкость, тем дольше аккумулятор сможет поддерживать нужный ток и напряжение для работы нагрузки. Также от ёмкости прямо пропорционально зависит максимальный ток разряда и заряда. Подробнее см. в статье Ёмкость аккумуляторов.

Что такое S [ править ]

Число возле буквы S означает количество «банок» в батарее. Буква S — это сокращение от serial или sequential — последовательное соединение элементов.

Li-Po-аккумуляторы состоят из одной или нескольких элементов («банок»). Каждая банка имеет номинальное напряжение 3,7В и максимальное (до которого заряжается) — 4,2В.

То есть аккумулятор 3S — три банки, три элемента питания соединенных последовательно (плюс одной банки с минусом другой) с общим номинальным напряжением 11,1В и максимальным 12,6В.

LiHV-аккумуляторы имеют повышенные номинальные и максимальные напряжения.

Что такое P [ править ]

Буква P это сокращение от parallel — параллельное соединение элементов.

«1P» — это обозначение количества элементов соединенных параллельно, в данном случае — один. Чаще всего используют только одинарные сборки, поэтому 1P в обозначении не указывают.

Но если, к примеру, взять 2 одинаковых аккумулятора «2200 2S1P», соединить их силовые провода параллельно (плюс с плюсом, а минус с минусом), то получится удвоение ёмкости, а обозначается такая сборка батарей «4400 2S2P», и практически она будет идентична в эксплуатации «4400 2S1P».

В запечатанных сборках, для соблюдения балансировки при заряде, банки в начале параллелят и уже потом соединяют последовательно. Если соединять 2 аккумулятора через силовые провода, то желательно так же соединить и их балансировочные разъёмы.

Можно наглядно посмотреть различные схемы сборок аккумуляторов.

Что такое С [ править ]

Важной характеристикой LiPo-аккумуляторов является максимальный разрядный ток (токоотдача), то есть способность обеспечивать в нагрузочной цепи некий максимальный разрядный ток. Токоотдача измеряется в единицах С, и вычисляется как отношение допустимого разрядного тока к эквивалентной ёмкости аккумулятора (заряду в ампер-часах).

Например, если на аккумуляторе указана ёмкость 2200mAh и максимальный разрядный ток 20С, то это значит что аккумулятор может обеспечивать ток не выше 2200 * 20 = 44000 mA = 44 A, что нужно учитывать при подключении нагрузки к нему.

Также можно описать эту величину как максимальную скорость разряда в обратных единицах. То есть 20С — это значит, что аккумулятор может быть безопасно разряжен (при максимальном токе) минимум за 1/20 часа, то есть за 3 минуты.

Отдельно в характеристиках аккумулятора фигурирует максимальный зарядный ток, определяемый в тех же единицах C. Всё вышесказанное справедливо и для зарядного тока.

При превышении максимального тока разряда (когда нагрузка требует ток, больший чем может обеспечить аккумулятор) или заряда — неминуемо следует перегрев аккумулятора, при котором внутри него происходят необратимые химические реакции. Как следствие — аккумулятор вздувается, теряет ёмкость. Также может последовать воспламенение или даже взрыв аккумулятора. Некоторые производители указывают пиковую токоотдачу (обычно в 2 раза больше номинальной), которая допустима при разряде аккумулятора кратковременно, обычно до 10 секунд.

Если максимальная токоотдача аккумулятора значительно превышает требуемый ток нагрузочной цепи, то в этом нет ничего страшного, т.к. реальный ток определяется прежде всего нагрузкой, а не способностью аккумулятора. Минусом такого подключения могут быть лишь неоправданно большие размеры и масса аккумулятора.

Следует всегда скептически относиться к заявленному значению токоотдачи C. Наклейки с указанием параметров аккумулятора далеко не всегда соответствуют реальным и могут значительно отличаться от них. Если аккумулятор выделяется меньшими размерами или весом на фоне других с такими же электрическими характеристиками — это повод для скепсиса. Более точное значение С — можно узнать, удалив термоусадочный корпус с аккумулятора и прочтя технические надписи на банках — им можно доверять больше.

Разряд LiPo-аккумуляторов [ править ]

Обычный разряд — это питание электрической схемы (модели).

• Критический разряд допускается до не менее, чем 3.3B на банку. Кратковременно можно разряжать до 3.0B, после чего желательно сразу (в течение часа) поставить на зарядку, при условии, что батарейка не горячая и не слишком замерзшая. При 2.9В начинаются необратимые изменения в электролите, ёмкость будет снижаться быстрее. При разряде до 2.8В из электролита начнет выделяться соль лития и осаждаться на электродах, что сразу снизит емкость (за счет снижения плотности электролита), и токоотдачу (за счет уменьшения площади электродов). Также уменьшается возможное количество циклов. Кроме того, аккумулятор может и не зарядиться.

• Рекомендуемое минимальное напряжение, до которого можно доводить батарею при эксплуатации, это 3.6В на банку. При этом количество циклов разряда/заряда без заметной потери ёмкости может исчисляться сотнями.
• При разряде током I=C возможно около 500 полноценных циклов заряда-разряда.
• При разряде током, многократно превышающим номинал ёмкости (обычный режим работы) количество полноценных циклов снижается в разы.
• Опаснее всего для LiPo высокая температура, а не низкое напряжение. Не следует при разряде допускать нагрев аккумулятора более, чем 60°С.
• При использовании на воздухе в холодный сезон аккумуляторы лучше держать в тепле перед использованием и после.

Температура при разряде [ править ]

LiPo-батареи имеют оптимальную температуру разряда около +43°C, при которой обеспечивается наиболее высокое напряжение под нагрузкой. Также LiPo-аккумуляторы с началом разряда при температуре +43°C меньше нагреваются во время разряда и заканчивают разряд при более низкой температуре, чем батарея с началом разряда при температуре +21°C. Это обусловлено внутренним сопротивлением: оно уменьшается по мере увеличения температуры аккумулятора до +43..45°C, а при более высокой температуре сопротивление снова начинает увеличиваться.

Кроме того, по некоторым наблюдениям, отмечалось выравнивание внутреннего сопротивления банок при температуре +43°C, в то время как на тех же аккумуляторах в холодном состоянии при измерении внутреннего сопротивления наблюдался больший разброс значений

Нагрев батарей до или близко к их оптимальной температуре +43°C при разряде также обеспечивает выигрыш в длительности службы (сколько раз они могут быть заряжены и разряжены перед началом деградации характеристик).

Расконсервация [ править ]

Первые 2-4 цикла заряда/разряда лучше делать током 3-5C, не больше. Это связано с тем, что при производстве Li-Ion и Li-Po аккумуляторов в электролит добавляется своего рода консервант (ингибитор), который продлевает срок хранения без ущерба для аккумулятора, а также поддерживает напряжение в батарее после производства. Эта добавка (ингибитор) разлагается при первых нескольких циклах заряд-разряд. После такой расконсервации аккумулятор выходит на нормальные режимы работы, в которых, в том числе, после полной зарядки достигается равное напряжение на банках. При использовании батарей в условиях высоких токов разряда, при наличии неразложившегося ингибитора, ячейки могут быть повреждены, что выражается вспуханием ячеек, потере ёмкости и снижении срока службы.

Заряд LiPo-аккумуляторов [ править ]

• Напряжение заряда каждой банки должно быть не более 4,2В (при перезаряде 4,5В и более — возможен взрыв), исключением являются LiHV-аккумуляторы.
• Заряжать можно только зарядными устройствами с функцией балансировки (чтобы не допустить ситуации, когда одна из банок зарядилась быстрее остальных, после чего будет происходить её перезаряд). Также можно применять специальные балансировочные устройства (гуглить по Lithium Power Protection Board [1]).
• Ток заряда не более указанного в характеристиках конкретного аккумулятора, большинство современных батарей могут заряжаться током до 3C без каких-либо последствий. Но лучше всего заряжать с током ≤1С, это гарантированно продлит срок службы аккумулятора.
• При первых нескольких циклах заряда-разряда LiPo-аккумуляторов некоторых производителей (пока аккумуляторы новые) может наблюдаться довольно сильное расхождение напряжений банок. Разбаланс может достигать 0,5..0,8В. Такое замечено, к примеру, у некоторых экземпляров аккумуляторов AGAPower, Turnigy Nanotech[2], Zippy[3]. Это не значит, что такие аккумуляторы некачественные. Через несколько циклов аккумуляторы начинают хорошо балансироваться и после разряда банки «ровные».
• Обычно зарядное устройство быстро «заливает» в аккумулятор около 90% емкости, а затем дозаряжает каждую банку с балансировкой. Более заряженные и подошедшие к пределу отключаются и заряд идёт на оставшиеся банки.
• LiPo-аккумулятор не имеет эффекта памяти (не нужно доразряжать перед новой зарядкой).
• Рекомендуется заряжать аккумуляторы до напряжения на 0.05 В (на банку) меньше максимально допустимого, то есть до 4.15 В, что значительно продлевает срок службы аккумулятора.

Fast Charge [ править ]

Для заряда аккумуляторов в поле стоит поискать аккумуляторы с возможностью ускоренной зарядки, на них пишут Fast charge 2С или 5С.

Некоторые зарядные устройства для LiPo-аккумуляторов имеют среди режимов зарядки Fast Charge — быстрая зарядка. По опыту, разница между быстрым и обычным режимом зарядки заключается лишь в более точной балансировке банок у последнего. Время зарядки отличается незначительно, поэтому особого смысла в применении режима Fast Charge нет. Возможно, более существенный выигрыш во времени будет получаться при зарядке аккумуляторов с большим количеством банок (от 6S).

Температура при заряде [ править ]

Температура — важный параметр при заряде аккумуляторов.

• Нельзя сразу заряжать батареи, которые хранились при низкой температуре (например — в холодильнике, или на морозе на полетушках/покатушках), и ещё не успели нагреться. Это может повлечь за собой риск взрыва этих батарей. Обязательно убедитесь, что батарея нагрелась до комнатной температуры!
• Следует контролировать температуру аккумулятора во время зарядки. При зарядном токе 1С батарея не должна греться. При токе 3С батарея может быть слегка тёплой. Интенсивный нагрев говорит о том, что в процессе зарядки что-то идёт не так, следует немедленно отключить аккумулятор от зарядного устройства! Некоторые зарядные устройства оснащены или имеют возможность подключения датчика температуры.
• После силового разряда в полёте модели батареи обычно ощутимо нагреваются. Следует дать им немного остыть перед последующим зарядом.
• В общем случае температура LiPo-аккумулятора не должна превышать +60°С.

Мнения [ править ]

• Нет смысла заряжать батареи током более 3..5С, так как при высоких токах заряда батарея за счёт внутреннего сопротивления имеет более низкое напряжение завершения заряда, и, как следствие, более низкую полезную ёмкость. По практическому опыту, оптимальные токи заряда для батарей с FOM = 0,5 и выше — лежат в диапазоне 3..5С, что обеспечивает достаточно короткое время заряда и приемлемое полётное время. Более высокие токи заряда (хорошие батареи вполне можно без ущерба заряжать токами до 10С) приводят к сокращению времени заряда, но за счёт более низкой полезной ёмкости. — Mark Forsyth

См.также [ править ]

Хранение (рекомендовано) [ править ]

• Температура: +5..+28°С (по другим источникам — 0..+10°С). В качестве лайфхака среди моделистов считается хранение аккумуляторов в холодильнике, т.к. чем ниже температура в указанных пределах, тем дольше они прослужат.
• Напряжение на банках: 3.7-3.85В, это

Где хранить безопасно:

• под ванной: наименее воспламеняемое пространство;
• в железном ящике;
• в холодильнике;
• в кастрюле или металлическом ведре (как вариант — с песком).

Искрение [ править ]

С этим можно бороться резисторами на отдельном тонком кабеле, который нужно подключать раньше основного. Ток заряда конденсаторов через резистор будет ниже и искрение будет таким образом подавляться. Также можно использовать специальные разъёмы.

Вздутие LiPo [ править ]

Вздутие LiPo-аккумулятора — результат определённых химических процессов внутри него, сопровождающихся выделением газа, которому некуда выйти из-за герметичной конструкции батареи. Вздутие может происходить по разным причинам и в любом случае сопровождается деградацией, физическим старением аккумулятора, уменьшением ёмкости, неспособностью удерживать полученный заряд и отдавать заявленный ток — это всё следствия увеличения расстояния между пластинами внутри банки аккумулятора.

• Неправильные условия эксплуатации. Обычно это слишком большой зарядный ток или слишком большая нагрузка при разряде (слишком большой продолжительный разрядный ток), приводящие к чрезмерному нагреву аккумулятора. А также — пренебрежение процедурой расконсервации.
• Нарушение производственных технологий (в том числе — попадание влаги внутрь в процессе сборки) и/или использование дешёвых материалов при изготовлении.

Еле вспухшие аккумуляторы (в таком состоянии вспухание определяется скорее на ощупь, чем визуально) можно некоторое время продолжать эксплуатировать, контролируя фактическую ёмкость. Если аккумулятор не способен держать ёмкость менее 80% от номинальной, то следует приступить к его утилизации.

Сильно (заметно) вспухшие аккумуляторы следует немедленно прекратить эксплуатировать и так же утилизировать.

Возгорание LiPo [ править ]

Целостность и герметичность мягкого корпуса элементов LiPo-аккумулятора — залог безопасности. При нарушении оболочки батареи, или изменении её формы возможны возгорание и даже взрыв!

Даже если кажется, что ничего не происходит и аккумулятор ещё послужит, то ЧП может произойти при его зарядке, когда активизируются химические процессы внутри него и повышается температура. Как вариант, при краше оболочка может где-то надорваться или лопнуть, а при заряде — начать греться и вздуваться, в результате чего трещина может стать больше, в неё попадает кислород, а дальше — пламя из расщелины.

В продаже есть несгораемые спецпакеты и сумки для зарядки LiPo-аккумуляторов, предназначенные для снижения вреда в случае возгорания. Их рекомендуется использовать, но, тем не менее, не стоит надеяться на них и оставлять аккумуляторы без присмотра.

На многих зарядных устройствах есть возможность контроля температуры (присутствует вход для температурного датчика). Когда температура датчика, закреплённого на аккумуляторе, превышает заданное в настройках значение (рекомендуется установить предел в 45°C), то аккумулятор сразу обесточивается и зарядник начинает сигнализировать об опасной ситуации. При этом, возможно, аккумулятор вздуется и сильно нагреется, но до огня/взрыва скорее всего дело не дойдет.

В следующих случаях рекомендуется незамедлительно утилизировать LiPo-аккумулятор:

• Авария, «краш» радиоуправляемой модели или мультикоптера с повреждением оболочки (при этом обычно у поверхности аккумулятора ощущается отчетливый специфический запах электролита) или изменением формы аккумулятора.
• Слишком высокое (очень вероятен взрыв) или слишком низкое напряжение на одной из банок (при этом возгорание или взрыв сами по себе маловероятны, но могут произойти при зарядке).
• Вздутый аккумулятор.

Утилизация [ править ]

Перед тем как выкинуть LiPo-аккумулятор, желательно его (варианты):

• разрядить небольшой нагрузкой в ноль (лампочка или несколько).
• подержать в соленой воде до прекращения газообразования. 2-3 столовые ложки на литровую банку. Плюс в том, что гарантированно все банки разряжаются.
• надрезать пак канцелярским ножом (разгерметизировать) и через несколько часов он деградирует. — эта рекомендация встречалась на форумах, но её безопасность под сомнением, выполняйте на свой страх и риск.

FAQ [ править ]

Как паять банки аккумулятора [ править ]

Паять контактные пластины элементов LiPo-аккумулятора нужно обычным припоем после обработки одним из флюсов:

• ФТКА — флюс для пайки алюминиевых проводов.
• Жидкий флюс для алюминия отечественного производства (в пластиковом флакончике).
• Флюсом для алюминия и ЛТИ-120.
• Активный паяльный жир. Нужно только не забыть потом всё промыть.

Можно ли одну из банок на 5200мА·ч заменить банкой на 5000мА·ч той же токоотдачи [ править ]

Если будет предусмотрен побаночный мониторинг, то можно. А если будет просто отсечка по напряжению, то банка с меньшей ёмкостью (5000мА·ч) будет садится раньше всех и она уйдёт в глубокий разряд, что недопустимо.

Все или почти все о аккумуляторах Li-Po.

В последнее время стало много вопросов по LiPo аккумуляторам. Решил написать статью про зарядку, использование и подбор LiPo аккумуляторов.

Для примера рассмотрим аккумулятор ZIPPY Flightmax 1000mAh 2S1P 20C

Все что идет до цифры 1000 — это название фирмы изготовителя или торговая марка.

1000mAh — это емкость аккумулятора.

2S1P — 2S это количество батарей в сборке. Каждая батарея имеет напряжение около 3.7 вольта, так что напряжение такого аккумулятора равно 7.4 вольта. 1P — это количество сборок. То есть если взять 2 одинаковых аккумулятора, соединить их изолентой и спаять силовые провода параллельно (плюс с плюсом, а минус с минусом) то мы получим удвоение емкости, обозначается такая батарея 1000 2S2P и фактически равняется в эксплуатации 2000 2S1P. Обычно используют только одинарные сборки, поэтому 1P не говорят и не пишут.

20C — максимальный ток разряда, измеряется в емкостях батарей.

Что бы посчитать сколько LiPo сможет отдать ампер при загрузке двигателем необходимо умножить Емкость на количество С и разделить на 1000 (так как емкость указана в миллиампер/часах). Максимальный ток данной батареи будет равен 20 Амперам. Для 2200 20С — 44 ампера, 1200 30С=36 Ампер и так далее.

Зарядка LiPo батарей.

LiPo батареи заряжают током 1С (если только другое не указанно на самой батарее, в последнее время появились с возможностью зарядки током 2 и 5C). Штатный зарядный ток рассматриваемой батареи 1 Ампер. Для батареи 2200 — будет 2.2 ампера и тд.

Компьютеризированный зарядник производит балансировку батареи (выравнивание вольтажа на каждой банке батареи) во время зарядки. Хотя можно заряжать 2S батареи и без подключения балансировочного кабеля (белый разъем на фото) я настоятельно рекомендую подключать балансировочный разъем всегда! 3S и большие сборки заряжать только с подключенным баланировочным проводом! Если вы не подключите и одна из банок наберет больше чем 4.4 вольта, то вас ждет незабываемый фейерверк!

Upd:

Можно обезопасить себя и заряжать в спецпакетах — они не сгораемые и специально предназначены для снижения вреда в случае возгорания LiPo батарей.

Lithium Polymer Charge Pack 18x22cm Sack
Lithium Polymer Charge Pack 25x33cm JUMBO Sack

Продолжаем рассказ про зарядку LiPo аккумуляторов.

Обычно быстро заливается в аккумулятор около 90% емкости, а потом начинается дозаряд с балансировкой банок. Более заряженные и подошедшие к пределу шунтируются и заряд идет на оставшиеся банки. Именно поэтому на ней можно заряжать пару 3S батарей как одну 6S. см статью Зарядка 2-х батарей одновременно.

Батарея заряжается до 4.2 вольта на банку (обычно на несколько милливольт меньше).

Режим «хранение»

На компьютеризированном заряднике можно перевести LiPo в режим хранения,при этом батарея дозарядится/доразрядится до 3,85В на банку. Полностью заряженные батареи при хранении более 2-х месяцев (может и меньше) дохнут. Проверенно на личном опыте. Говорят что и полностью разряженные тоже, но за больший срок.

Я храню аккумуляторы в пластиковом чемоданчике. Это удобно. Знакомый хранит и носит в поле в вышеупомянутых пакетах. LiPo это обычная батарейка и если не замыкать контакты и не пробивать ее насквозь, то она не принесет никаких неприятностей при хранении и транспортировке.

Эксплуатация LiPo

Разряжать аккумулятор LiPo ниже чем на 3 вольта на банку не рекомендуется — может сдохнуть. Регуляторы двигателя имеют функцию отключения двигателя при наступлении такого состояния. Я использую звуковые индикаторы. Подсоединяется в балансирный разъем и как запищит — то пора на посадку.

При потреблении мотором тока больше того, что может отдать аккумулятор, LiPo норовит вздуться и подохнуть. Так что за этим надо следить строго! Используйте ваттметры для контроля. Достаточно замерить один раз для мотора с каждым имеющимся винтом и просто знать сколько ампер мотор кушает на данном типе винтов.

При эксплуатации есть еще один нюанс — наша батарея 1000mAh 20С. По идее отдает 20А. Моторы обычно позволяет превышать рекомендуемые токи, на 20%, впрочем я превышал и на 80% 🙂

Реально максимальную токоотдачу батареи держат не слишком хорошо. К примеру у меня 2200 20С отдает ток в 44А всего в течении 2-3-х минут, потом идет просадка напряжения, хотя по расчетам обязана отдавать не менее 5ти минут.

Так что при выборе LiPo батареи смотрим на максмальный ток заявленный для выбранного двигателя и накидываем запасец. Так для мотора который кушает 8-12А наша 1000mAh 20С вполне подойдет, а вот для 16-18А я бы выбрал или с большей токотдачей, например 25-30С или взял большей емкости, например 1600 20С.

Кстати, сейчас появились батареи nano-tech с токоотдачей 25-50С.

Именно такие я и поставил на большой Мустанг, его мотор кушает в полете 44-46 Ампера. Эти акки чуть подороже, но они того стоят!

Подготовка LiPo к эксплуатации

Подготовить LiPo к эксплуатации очень просто — просто зарядите ее и все! 🙂

Данный тип батареи не имеет эффекта памяти (не нужно доразряжать перед новой зарядкой), не требуется циклировать — делать циклы заряд-разряд перед эксплуатацией.

Если вы заряжаете в поле, то стоит поискать аккумуляторы с ускоренной зарядкой, на них пишут Fast charge 2С или 5С, так например вышеупомянутые нанотеч имеют 15C на зарядку. По идее их можно заряжать током 33 Ампера! 🙂

Жаль что мой зарядник имеет максимум 5А, но и это позволит сократить зарядку с 50 минут до 20!

Если какие то ответы остались «за кадром» — пишите, обязательно дополню статью!

Автор — Константин
Опубликована с разрешения
администрации сайта рс-авиация

Подробное руководство по LiPo аккумуляторным батареям

Литий полимерные аккумуляторные батареи (LiPo) известны уже довольно много лет и в сегменте квадрокоптеров без них уже никуда, ничего нового, такого же эффективного источника энергии пока инженеры предложить нам не могут, во всяком случае массово. Если вы читаете это, то значит уже достаточно близко знакомы с такими батареями, в той или иной степени. Сегодня их используют в различных электронных гаджетах, телефонах, ноутбуках, планшетах и конечно же в беспилотных летательных аппаратах. На основе лития существует несколько типов батарей, но для квадрокоптеров самыми эффективными на сегодня являются LiPo благодаря их малому весу и характеристикам.

Батарея может состоять из одной ячейки (банки), выдавать 100 мАч и стоить пару долларов, которой будет вполне достаточно для такого микро дрона как Nano Proto X, или же быть о 6-ти ячейках с общей емкостью уже 22000 мАч, способной поднять в воздух большой квадрокоптер, весом более 1 килограмма и стоить уже сотню долларов. Если вы летали на любом DJI Phantom, то одна его батарея это всего лишь 10% от его общей стоимости, т.е. около 100$ при общей цене в 1000$. Так вот неправильный и неразумный подход к выбору батареи для квадрокоптера может привести к, казалось бы, небольшому сбою, который, случившись на высоте всего лишь 100 м., приведет к отказу электромоторов и к падению дрона на жесткую землю или еще хуже на асфальт. И ваш аппарат стоимостью несколько десятков тысяч рублей разлетится в дребезги из-за детальки, на которой вы решили сэкономить и не заменили ее вовремя.

Радует то, что наука не стоит на месте и с каждым годом автономные источники питания, такие как аккумуляторные батареи, совершенствуются и уже не за горами двойное или тройное увеличение емкости без потерь в весе или размере. Ну и надежность и отказоустойчивость тоже постепенно улучшается.

NiCad и NiMH батареи

До недавнего времени в качестве аккумуляторных батарей массово были распространены никель-кадмиевые (NiCd), а чуть позже и никель-металлогидридные (NiMH). Они исправно выполняли свои функции и кое где до сих пор работают. И в них главное было правильное использование, обслуживание и хранение, т.к. все это напрямую влияло на их эффективность и срок службы. Их нельзя было оставлять на долгое время без использования, нельзя было дозаряжать и оба этих типа аккумуляторов страдали от постоянного внутреннего саморазряда.

NiCd батареи обычно теряли около 1% своего заряда каждый день, а с NiMH дело обстояло еще хуже, как вам потерять 10-20% заряда в первый день и потом еще по 4% в последующие дни. Новый тип NiMH аккумуляторов от Sanyo под названием LSD Eneloop меньше подвержен саморазряду, но все же он имеет место быть, от этого никуда не деться.

А вот LiPo батареи если и саморазряжаются, то в гораздо меньших масштабах и это практически не заметно. Обычно можно оставить такую полностью заряженную (исправную конечно) батарею на полке на месяц и она, если и саморазрядится, то не более чем на 1 % от своей емкости. Теоретически, можно зарядит весь свой комплект аккумуляторов, оставить его на хранение и брать того, когда это нужно для полетов.

Так что все, что вы знали про NiCd и NiMH батареи нужно забыть или отложить, т.к. LiPo батареи требуют другого подхода в эксплуатации, обслуживании, хранении и зарядке. Все вы наверное слышали о потенциальной опасности, которая может исходить от этих батарей, при их неправильном использовании, да это факт, но если делать все правильно, никакой угрозы они представлять не будут и прослужат не один год. Кухонный нож ведь тоже предмет повышенной опасности, но мы же не переживаем, когда храним его дома и берем в руки, не надо просто им тыкать в людей. Так же и с литий полимерными аккумуляторами, используйте их правильно и все будут в безопасности.

В этом руководстве я расскажу вам как правильно эксплуатировать LiPo аккумуляторные батареи, чтобы ваши ожидания и вложения в них оправдались. Вы посмотрите как выжать из них 200 циклов заряд/разряд вместо 50. И давайте представим, что вы только что купили себе новый квадрокоптер и к нему еще парочку запасных аккумуляторов. Стоило вам это, конечно, значительную сумму денег, особенно если речь идет от вещах с эмблемой DJI.

Обслуживание новой батареи для квадрокоптера

Если вы когда либо покупали новую LiPo аккумуляторную батарею и измеряли ее напряжение, то наверное заметили, что оно колеблется в пределах 3,8-3,85 В на ячейку. Это примерно равно 40% их емкости и это считается идеальным состоянием для длительного хранения такого типа батарей. Это официальная рекомендация всех производителей. Все новые батареи попадают магазины именно в таком состоянии. Я уверен, что большинство из вас, покупая новый мобильный телефон замечали, что его батарея заряжена не полностью. И теперь вы знаете почему.

И еще один немаловажный факт, заряжать новые батареи нужно аккуратно, не быстро, как минимум пару первых циклов. Заряжать нужно не быстрее чем «1С» (поговорим об этом обозначении чуть позже). Так же это относиться и к первым разрядкам. Кто то скажет, что это не так важно. Конечно, это не принесет серьезных проблем. Но все таки считается, что «обкатка» уж точно не повредит. Идея обкатки состоит в том, чтобы первые 1-2 полета не сажать батарею ниже 50% ее емкости. Так вы дадите внутренним химическим процессам устаканиться, что должно благотворно повлиять на срок службы аккумулятора. И после нескольких первых циклов заряда/разряда вы увидите небольшие увеличение эксплуатационных качеств новой батареи и этот как раз означает, что она пришла в норму, все приработалось и можно начинать ей пользоваться в обычном режиме.

Как заряжать LiPo аккумуляторы

Очень важно заряжать литий полимерные батареи только таким типом зарядного устройство, которое предназначено именно для LiPo ячеек. Сейчас все новые зарядники идут с системой балансировки (равномерный заряд), которая позволяет не только безопасно заряжать аккумуляторы, но и продляет их срок службы.

Заявленное напряжение типичной LiPo ячейки составляет от 3 до 4,2 В при полном заряде. Разряжать ячейку ниже чем 3В и заряжать выше 4,2В крайне не желательно, т.к. это приводит к необратимым изменениям и внутренним повреждениям. Если у вас универсальное зарядное устройство, всегда при зарядке выбирайте тип LiPo, т.к. эта функция не даст заряднику перезарядить батарею свыше 4,2В, при достижении этого значения он просто отключиться. Если же этого не сделать или проворонить напряжение по какой либо другой причине, то перезаряд приведет, во-первых, к вздутию ячеек, а затем и к их возгоранию. Так что будьте крайне внимательны во время процесса зарядки.

Станции зарядки

Современные аккумуляторные батареи, такие как устанавливаются на квадрокоптеры DJI Phantom 3 или 4 имеют такой форм-фактор, что ты их просто вставляешь в разъем, где они легко защелкиваются, и их не нужно подключать вручную проводами или как то еще по старинке. Для такого типа батарей есть, конечно, специальные зарядные станции, на которых заряжать аккумуляторы очень удобно.

Есть и зарядные станции, на которых можно заряжать сразу несколько батарей, что в принципе звучит очень хорошо. Но не все знают, что дешевые модели таких станций заряжают три аккумулятора в три раза больше, т.е. по сути время вы вообще не выигрываете.

Если же вам нужна качественная зарядная станция для аккумуляторов от вашего прожорливого квадрокоптера, то я бы рекомендовал поискать нечто подобное:

Это Spinido Battery Dock Intelligent Charging Hub, разработанный для зарядки аккумулятор от Phantom 2 и 3. Эта док станция может заряжать одновременно до 3-х аккумуляторных батарей, скорость зарядки идентична зарядки одной батареи. У этой станции даже есть прошивка и специальный порт для ее обновления, в случае если производитель самих аккумуляторов что-то поменяет в их настройках, т.к. вы наверное знаете, что у DJI все аккумуляторы считаются «умными» и они как бы сами следят за своим состоянием.

«C» рейтинг

Почти все литий полимерные аккумуляторные батареи, которые сейчас есть на рынке имеют маркировку «C». Буква «C» здесь означает емкость (Capacity), обозначающая с какой скоростью батарею можно разряжать, т.е. каким током (ток разряда). Саму же емкость обычно измеряют в мАч, а самая распространенная емкость ячейки сейчас это 2200 мАч. Что все это значит, давайте посмотрим на примере, рейтинг 20C означает: 2200 мАч 20C ячейка = 2,2A x 20 = 44A ток постоянного разряда. Т.е. такую аккумуляторную батарею можно разряжать со скоростью, которая в 20 раз выше ее емкости в Амперах. Есть еще и обозначение «burst», которое позволяет в два раза превысить скорость разряда (пиковый ток разряда) без вреда для самого аккумулятора, но только на очень короткий промежуток времени, на несколько секунд.

Как избежать повреждений

Повредить аккумулятор очень легко, если не следовать его спецификациям. Для безопасного использования батареи лучше даже не приближаться к крайним значениям нагрузок. Вообще, чем выше «С» рейтинг, тем более качественной считается батарея, что для нашего с вами случая, а именно использования при больших нагрузках в квадрокоптерах, очень и очень важно. А нагрузки любой дрон дает такие, что не каждый аккумулятор может справиться. Высокое потребление энергии идет во время жестких и сложных маневров, когда электромоторы работают на пределе своих возможностей. И если вот такие маневры предпринимать слишком часто, батарея длительное время будет работать, не то что на пределе, а сверх своих пределов и очень быстро получит серьезные, невосполнимые повреждения. Сначала, как и полагается, она нагреется, эксплуатационные характеристики резко упадут, а если продолжить ее насиловать, то и до возгорания не далеко.

Хороший ли у вас LiPo аккумулятор?

А вот давайте и попробуем разобраться. Сразу скажу, что основная масса литий полимерных аккумуляторов сейчас идет из Китая и качеством они не отличаются. Этот «С» рейтинг по сути на таких батареях не говорит ни о чем. Что там наклеил производитель на заводе особо никто не разбирается. Через меня прошли уже куча таких батарей, которые не то чтобы соответствуют своим заявленным характеристикам, а даже близко к ним не приближаются. Мои качественные, оригинальные аккумуляторы с рейтингом 20С легко обходили по характеристикам китайские 45С! Так что тут, не то что на два надо делить, а как бы не на три. А как я уже говорил выше, сэкономите на аккумуляторе, ваш дорогой (или не очень) квадрокоптер может легко рухнуть с большой высоты.

Не гонитесь за дешевизной, но и не покупайте дорогие, т.к. «цена» не равно «качество». Нужно грамотно подходить к выбору, ну или по крайней мере, перед установкой батареи в квадрокоптер, проверить все ее характеристики, чтобы точно знать на что она способна, и сколько сможет протянуть в воздухе.

За последний год протестировал больше сотни аккумуляторных батарей и ни одна из них не смогла превзойти рейтинг 35С, так что если производитель заявляет, что его батарейка может больше, есть повод сомневаться.

Сбалансированная аккумуляторная батарея

Баланс ячеек в батарее очень важен. Если сам аккумулятор используется правильно и не выходил за пределы нагрузок, то все его ячейки будут сбалансированными. Разбалансировка может произойти из-за чрезмерного разряда или перезаряда. Иногда бывает и заводской брак, конечно. Равномерная, сбалансированная зарядка позволит заряжать все ячейки в аккумуляторе равномерно.

Температура

Важно следить за температурой аккумулятора во время его зарядки. Если вы храните свои батареи при температуре ниже 0ºC (что в принципе само по себе не плохо), то заряжать их сразу после изъятия из места хранения категорически нельзя. Дайте им самостоятельно нагреться до комнатной температуры, а иначе велик риск возгорания.

Во время зарядки всегда проверяйте температуру батареи просто коснувшись рукой. Если заряжать в режиме 1С, то аккумуляторы не должны быть даже теплыми. Однако, я частенько заряжаю свои в режиме 3С, они конечно немного нагреваются, но не критично. Если же батарея во время зарядки нагревается через чур сильно, значит с ней что-то не то, и нужно срочно это дело прекратить.

После полетов на квадрокоптере, батареи, скорее всего будут, очень теплыми. Не ставьте их сразу на зарядку, дайте им немного охладиться в пассивном режиме.

Поврежденные ячейки (банки)

Никогда даже не пытайтесь заряжать аккумуляторы, которые повреждены, вздутые, со сколами или другими следами внешних повреждений. Их нужно обязательно утилизировать. Также не подзаряжайте полностью заряженные батареи, которые пролежали длительное время на хранении.

Никогда не оставляйте процесс зарядки без внимания!

Из вышепрочитанного все наверное уже поняли (а если не поняли, прочитайте еще раз), чтоб LiPo аккумуляторные батареи могут быть крайне опасной штукой, если что-то пойдет не так. Так вот, НИКОГДА не оставляется их без внимания во время зарядки. Даже если вы на 100% уверены в своем зарядном устройстве, не делайте этого. Можно конечно оставить их самих с собой где нибудь в поле, или в изолированном бункере, только не удивляйтесь если однажды случить что нибудь неприятное. Как говориться, «Дерьмо случается», время от времени.

Если не верите, то посмотрите видео с того же YouTube, где люди сжигали не только сами аккумуляторы, но и помещения, в которых они их заряжали. Так что это совсем не шуточки. Вот вам для примера один. Батарея, кстати говоря, была совсем не дешевая, от DJI Phantom, которые славятся своей надежности и «умностью», но как видите и с ними такое случается.

Ток заряда

Есть единогласное мнение специалистов, что заряжать литий полимерные батареи нужно в режиме 1С, т.е. для аккумулятора 2200 мАч ток зарядки не должен превышать 2,2А. Считается, что большие значения тока заряда вредят самой батареи. Но есть и другое мнение, которое я подтверждаю на протяжении уже пары лет. Я обычно заряжаю свои LiPo аккумуляторные батареи в 3С режиме, т.е. в 3 раза большим током. Никакой разницы на живучести самих батарей или их характеристиках замечено не было. Делал даже специальные сравнения с полевыми вылетами — разницы никакой.

Большинство аккумуляторов у меня заряжаются минут 20-30 и я на 99% уверен, что никакого вреда такой ток заряда им не приносит. Есть даже некоторые производители, заявляющие, что их батареи способны выдержать 5С или даже 8С, но…. Сверх большие токи приводят к заметному увеличению температуры аккумуляторов, а это уже совсем не хорошо и в итоге точно скажется на их сроке службы. Так что для меня стандарт это 3С.

Ток разряда

Чуть выше я уже объяснил, что означает рейтинг «C». Разряжать батарею током выше этого рейтинга нельзя, т.к. это приводит к внутренним изменениям, которые совсем не полезны для самой батареи. Но основная проблема большинства владельцев квадрокоптеров и их литий полимерных аккумуляторов в том, что они позволяют им (аккумуляторам) разряжаться «в ноль». Это приводит к непоправимым повреждениям и очень быстро изнашивает саму аккумуляторную батарею.

Наиболее важным фактором продления срока службы LiPo батареи является оставление приемлемого уровня заряда и игнорирование этого совета является самой распространенной причиной быстрого выхода из батарей строя. Даже если вы разрядите свой аккумулятор ниже 80% его изначальной емкости, это значительно снизит его срок службы. По результатам тестов было выявлено, что если в аккумуляторной батарее оставлять заряд в районе 40% (ну или чуть чуть ниже), то срок службы такой батареи будет в три раза выше чем той, что постоянно разряжают в ноль. Так что это ваши деньги. Хотите часто покупать новые аккумуляторы — продолжайте летать пока на запищит сигнал о почти полном разряде.

Аккумулятор, который очень часто разряжают ниже 80%, обычно служить около 50 циклов. Если же не давать емкости падать ниже этих значений или ниже 3,6В на ячейку, то вы сможете значительно продлить жизнь аккумулятору. Я стараюсь придерживаться этого правила и большинство моих аккумуляторных батарей спокойно ходят до 150 циклов заряда/разряда. Сам очень часто сталкиваюсь с людьми, которые фанатично следуют мифу, что заряжать батареи нужно очень медленно (даже ниже 1С), но при этом потом, во время полетов, сажают их почти до нуля. Парни, скорость заряда не так сильно губительно сказывается на аккумуляторах нежели факт их низкого (сверх рекомендуемого) разряда. Если уже очень хочется полетать подольше, оставляйте как минимум 20% емкости и все с вашими батареями будет отлично.

Рабочая температура

Литий полимерные аккумуляторы хорошо себя чувствуют будучи немного теплыми. Они нормально переносят температуру до 60ºC и не очень хорошо работают при низких температурах. Теплый аккумулятор — счастливый аккумулятор, но только до 60ºC, дальше уже вредно, наблюдается вздутие, разрыв оболочки, протечка электролита и т.п. нехорошие последствия. Холод тоже не хорошо, но это не так критично и опасно.

Теплый аккумулятор — счастливый аккумулятор

Если вы когда либо летали на квадрокоптере зимой, вы наверное замечали, как батареи не дают тех характеристик, которые они показывают летом. Особенно холодным зимним днем, напряжение может упасть настолько, что ESC (контроллер скорости), может словить отключение питания при большой нагрузке. А к чему это приведет, я думаю, объяснять не надо, сбор осколков по земле не очень приятное занятие.

Литий полимерные аккумуляторы предпочитают быть теплыми перед началом их использования. По моим наблюдениям, оптимальная рабочая температура для них зимой это 30-40C. Согрейте их в кармане, в рукаве или еще где непосредственно перед самим стартом.

Хранение

А вот тут я расскажу как дело обстоит на самом деле, на своем собственном опыте. Производители утверждают, что оптимальной «вилкой» температур для хранения LiPo аккумуляторных батарей является диапазон 5-27 С. И чем температура ниже в этом диапазоне, тем лучше.

Если переводить все на напряжение, то для длительного хранения в каждой ячейке (банке) должно быть 3,8-3,85В. Отличной идеей после дня полетов и перед, к примеру, недельным хранением, зарядить аккумуляторы до «напряжение хранения» (у всех современных зарядников есть такая функция). Однако, если вы вернулись «с полей» с уже полностью заряженными батареями, я бы рекомендовал их на разряжать, а поставить в таком состоянии на хранение при рекомендованной температуре, но только если вы собираетесь полетать снова на следующих выходных. Если таких планов нет, то их нужно разрядить до 40-60% (как я писал несколькими параграфами выше).

И дело тут в том, чтобы точно следовать вашим циклам заряда/разряда. Если вы летаете на квадрокоптере каждые выходные, то полностью заряженные батареи можно хранить всю неделю при температуре ближе к 5 С. Главное тут именно температура. По многолетнему опыту могу точно сказать, что аккумуляторы, заряженные на 100% и хранящиеся долгое время при завышенных (больше 27 С) температурах постепенно деградировали и теряли свою емкость.

Но лучше все таки после каждых полетов разряжать все аккумуляторы, возвращаться домой и ставить на зарядку для хранения. Хранить всегда в относительном холоде. В идеале будет еще купить специальный несгораемый контейнер или что то типа металлического ящика от боеприпасов. Вот вам несколько вариантов емкостей для хранения.

Почему аккумуляторы вздуваются?

Причина вздутия LiPo аккумуляторных батарей кроется в нескольких факторах. Это может быть брак производства, неправильное использование, превышение срока службы. Все это или одно из них может привести сначала к небольшому набуханию, а если такую батарею продолжать использовать, то она продолжить вздуваться, пока не прорвется внешняя оболочка или пока она не взорвется или не загорится.

Несколько лет назад существовала проблема с китайскими LiPo аккумуляторами, которые вздувались очень быстро, даже если их использовать в щадящем режиме. А причина была загрязнении воды на самих заводах, производящих эти батареи. Если завод работает в стране с влажным климатом, есть большая вероятность попадания влаги внутрь ячеек литий полимерных аккумуляторной батареи, что приводи к окислению лития.

И в результате реакции окисления выделяется кислород, которому деваться некуда и от сюда вздутие батареи. Так же причина может быть в плохом качестве перегородках между ячейками. Так же ячейки вздуваются из-за перезаряда или слишком быстрого заряда. В результате на аноде концентрируется избыточное количество лития, а на катоде кислорода. Атом свободного кислорода на столько мал, что он спокойно проходит через перегородку не неся с собой заряда и как итог — оксид лития (литиевая ржавчина). Затем оксид лития использует уже заметно меньше атомов кислорода чем у него имеется в ионизированном состоянии, в итоге остается больше свободного кислорода. И даже если вы решите поэкспериментировать с перезарядом LiPo аккумулятора под водой, он все равно загорится, т.к. сам сможет выработать избыточное количество кислорода, а кислород, как известно, необходим для горения.

Как разряжать

Если сильно разрядить литий полимерный аккумулятор или сделать это слишком быстро, то мы получим обратный процесс описанного выше. Опять же оксид лития, но уже на катоде. Батарея, с которой так небрежно обращаются обычно покрывается коррозией на обоих полюсах и внутри ее корпуса. И чем больше вы ее насилуете, тем больше коррозии получаете. А чем больше коррозии, тем больше сопротивление и тем сильнее и усерднее приходиться работать батарее, чтобы выработать энергию, а это в свою очередь приводит к еще большим повреждениям — это порочный круг. И вне зависимости от бренда и качества LiPo аккумуляторной батареи, основная причина их вздутия — это глубокий разряд.

Напряжение

Максимально напряжение на одну ячейку аккумулятора это 4,235В, но такое возможно только при температуре 60ºC. Максимальное же напряжение при комнатной температуре составляет 4,2В на ячейку. Если окружающая температура ниже 10ºC, то максимум будет уже 4,0В. Если сильно завышать эти значения, то это опять приведен к избытку электронов, которые опять порвут химические связи, свободный литий вступит в реакцию с кислородом, получиться оксид лития и у нас опять вздувшаяся батарея.

Если смотреть с химической стороны вопроса, то вздутие аккумулятора это неизбежный результат, мы только может отсрочить его если будем обращаться с нашими источниками энергии в соответствиями с рекомендациями. Если у вас уже есть вздувшаяся батарея и вы все равно продолжаете ее использовать — она будет вздуваться больше и больше. Лучше в этом случае вывести ее из эксплуатации и корректным образом утилизировать. Даже если вы заметили совсем небольшое набухание, 1-2 миллиметра — это значит, что одна из ячеек уже выработала свой ресурс и начались необратимые процессы. Ей пора в утиль.

Но бывают такие случаю, когда теплая батарея чуть чуть вздувается, а после охлаждения она приходит в нормальную форму. Такую батарею еще можно использовать, но за ней уже надо будет следить. И если после очередного цикла, ее вспухлость не пройдет — тоже в утиль.

Как долго служат LiPo аккумуляторы?

Срок службы литий полимерных аккумуляторов зависит от множества факторов. Если батарея повреждена или с ней обращаются неподобающе, то она прослужит всего несколько циклов (10-20 может быть). Если же вы используете ее в соответствии с вышеописанными правилами — то можно ожидать до 200 стабильных циклов заряда/разряда. Но в любом случае, это зависит от того как и где вы используете свои аккумуляторные батареи. Основное правило — если батарея не держит более 80% своей изначальной емкости — в утиль, т.к. дальнейшее ее использование обязательно приведет к вспучиванию и, возможно, к возгоранию.

Утилизация

В отличии от NiCd и NiMH аккумуляторных батарей, литий полимерные экологически безопасны. Но для полной безопасности их все таки лучше полностью разрядить. Делать это нужно на открытом воздухе, по известным причинам. Разряжать нужно медленно до полного нуля. Как только все ячейки батареи показывают напряжение 0В их можно спокойно утилизировать, т.к. они химически инертны.

Опять же в отличии от других типов аккумуляторов, инертные LiPo батареи можно просто выбросить в ваше мусорное ведро. Если же батарея повреждена, то ее процесс полного разряда может быть опасен и делать это нужно крайне осторожно.

При каком напряжении следует хранить Li-Po аккумуляторы?

LiPo-батареи или литий-полимерные батареи обладают уникальной характеристикой, заключающейся в том, что они более компактны и легки, чем другие альтернативные портативные батареи. Именно из-за этой черты он стал опорой во многих отраслях хобби, в том числе в вейпах, радиоуправляемых автомобилях и дронах. Однако литий-полимерные батареи немного более хрупкие и привередливые, что требует более тщательного обслуживания.

Одним из таких эффективных методов является хранение литий-полимерных батарей при правильном уровне напряжения. Большинство из нас знает, что нельзя хранить батареи полностью или полностью разряженными, но как мы можем узнать, достаточно ли у них емкости для длительного хранения?

Предупреждение: В этой статье просто приведены практические правила хранения и зарядки аккумуляторов. Не полагайтесь на эту информацию относительно точности или точности. Вместо этого следуйте рекомендациям производителя по зарядке и хранению.

Батареи могут загореться и взорваться. К ним нужно относиться с особой осторожностью. Никогда не заряжайте их без присмотра. Перед покупкой аккумуляторов, зарядных устройств или футляров для хранения обратитесь к сторонним независимым тестам. Всегда утилизируйте батареи надлежащим образом и определяйте, сколько циклов вы можете безопасно использовать. Не пытайтесь заряжать или использовать батареи, которые повреждены или вздуты.

Какое безопасное напряжение для длительного хранения LiPo-батарей?

Предполагая, что вы Если используются типичные LiPo-батареи, которые удерживают полный заряд 4,2 В на элемент, то вы должны ориентироваться на напряжение хранения от 3,6 В до 3,8 В, что соответствует примерно от 85% до 90% полной емкости аккумулятора. Это необходимо, если вы собираетесь хранить свои LiPo батареи более 3 дней без их использования.

Для ясности, хранение ваших батарей при напряжении выше или ниже предписанного также вредно. Перезарядка аккумулятора и его разрядка также являются плохой практикой, которая приведет к преждевременному износу аккумулятора LiPo. Никогда не оставляйте его заряженным после того, как он достиг полной емкости 4,2 В, и не позволяйте ему опуститься ниже 3,0 В.

Что происходит, если LiPo-аккумуляторы недозаряжены или перезаряжены при хранении?

Как мы уже упоминали, хранение LiPo батареи вне предписанного диапазона напряжений вредно, независимо от того, выше или ниже фактическое напряжение. Лучше всего это иллюстрируется следующей таблицей, взятой с BatteryUniversity.com..

Как видно из таблицы, хранение LiPo-аккумулятора, напряжение которого выше или ниже предписанного напряжения хранения, приводит к износу аккумулятора. В частности, это приводит к уменьшению емкости аккумулятора с течением времени.

Та же таблица также показывает нам, что гораздо лучше хранить LiPo-аккумуляторы при как можно более низких температурах. Простое хранение при 0 ° C вместо комнатной температуры значительно снижает скорость разрушения LiPo батареи, даже если она хранится не при идеальном напряжении.

Почему LiPo батареи повреждаются при хранении над или под заданным напряжением?

Все эти разговоры о хранении LiPo Аккумуляторы при правильном напряжении напрашиваются вопросы: зачем это нужно? Что происходит внутри LiPo аккумулятора во время его хранения? Что вызывает снижение полной емкости аккумулятора? Чтобы ответить на эти вопросы, нам придется вернуться к основам и понять, что находится внутри LiPo батареи и химический состав батареи.

Все батареи состоят из трех основных компонентов: катода ( положительный вывод), анод (отрицательный вывод) и электролит. Энергия накапливается в батарее за счет химических реакций, происходящих между электролитом и катодом, и анодом. При зарядке аккумулятора ионы выталкиваются в раствор электролита от катода к аноду. Этот процесс просто меняется на противоположный, когда аккумулятор вводится в эксплуатацию.

В то время как старые батареи, такие как никель-кадмиевые (Ni-Cd) и литий-ионные (Li-ion), используют жидкий химический раствор. В качестве электролита в LiPo-батарее используется литий-полимерный электролит. Это гелеобразное вещество может быть сформировано в виде очень тонкого и длинного полупористого слоя, который помогает сохранять литий-полимерные батареи компактными и легкими.

Как и любые другие батареи, литий-полимерные батареи имеют ограниченный срок службы. Это происходит из-за процесса, называемого электролитическим разложением – естественной деградации электролита батареи с течением времени. Растворение или образование отложений на катодных или анодных выводах батареи также приводит к необратимому снижению емкости батареи.

Когда дело доходит до хранения батареи, два виновника приводят к постоянное повреждение: хранение их недозаряженными или перезаряженными. В этих двух случаях возникают разные механизмы:

• Хранение LiPo-батареи около 100% емкости приводит к образованию ограничительного слоя отложений на аноде батареи.
• Глубокая разрядка аккумулятора – или состояние, при котором оно опускается ниже 3,0 В – может произойти как во время использования, так и при длительном хранении. Когда это происходит, существует огромный риск того, что материал анода начнет растворяться в растворе электролита.

Если материал анода начнет растворяться или будет образовываться осадок, процесс в значительной степени необратим. . Это означает, что потерянную емкость, вероятно, не удастся восстановить, даже если вы немедленно переключитесь на более рациональные методы управления батареями.

Роль, которую играет температура

Хотя мы Сосредоточившись на правильном напряжении для хранения LiPo аккумуляторов, было бы плохой услугой, не говоря уже о важности температуры. Как мы видели в таблице выше, хранение LiPo-аккумулятора при низкой температуре оказывает очень положительное влияние на замедление скорости его разрушения.

Это очевидное «сохранение» происходит потому, что процесс электролитическое разложение протекает гораздо медленнее при низких температурах. Если вы можете хранить свои LiPo-батареи при температуре 0 ° C, это было бы идеально. Если нет, то второй лучший вариант – хранить LiPo-батареи в как можно более холодном месте, желательно при температуре ниже 25 ° C.

Другие советы по использованию и хранению LiPo-аккумуляторов

То, что мы здесь писали о том, как работают LiPo батареи и о химическом составе, лежащем в их основе, не является исчерпывающим объяснением технологии аккумуляторов. Однако этого должно быть достаточно, чтобы мы могли принимать более обоснованные решения о том, как мы используем, заряжаем и храним наши LiPo батареи. Помимо хранения их при низких температурах и в диапазоне от 3,6 до 3,8 В, вот еще несколько рекомендаций, которые помогут вам максимально безопасно использовать свои LiPo-батареи.

1. Выбросьте вздутый LiPo аккумулятор

Самый очевидный признак аккумулятора, который подвергся значительному электролитическому ухудшению, – это вздутие или вздутие. Это явление характерно не только для LiPo аккумуляторов. Если у вас старый телефон с литий-ионным аккумулятором, вы могли бы наблюдать то же явление через несколько лет.

Вздутие аккумулятора происходит из-за того, что электролитическое ухудшение приводит к образованию налета. газов, включая углекислый газ, окись углерода и кислород. Опять же, это процесс, который можно остановить, но нельзя полностью избежать, и он необратим. В некоторых случаях аккумулятор может взорваться с выделением токсичного и высококоррозионного раствора электролита. Это может быть проблематично внутри вашего радиоуправляемого автомобиля или дрона, так как это может серьезно повредить любые металлические или электрические компоненты.

Самый большой риск продолжения использования набухшей LiPo батареи связан с легковоспламеняемостью кислорода . Таким образом, существует множество задокументированных случаев, когда аккумуляторы пробивались и сразу загорались и взрывались..

Мы рекомендуем немедленно утилизировать батарею, как только набухание станет очевидным. Его больше не следует использовать и ни при каких обстоятельствах не взимать.

2. Не оставляйте литий-полимерный аккумулятор без присмотра

Есть две веские причины, по которым вы должны обязательно отключать литий-полимерный аккумулятор, как только он полностью зарядится. Первая причина восходит к нашей рекомендации никогда не перезаряжать LiPo аккумулятор, так как это приводит к образованию отложений на анодном выводе аккумулятора. По этой причине вы можете ожидать, что батарея LiPo, которая постоянно перезаряжается, будет иметь быстрое падение емкости.

Вторая причина связана с безопасностью. Чрезмерная зарядка любого аккумулятора приводит к перегреву. Учитывая то, что мы знаем о батареях LiPo, в батарее могут быть карманы кислорода, которые могут легко вызвать возгорание. Клеммы LiPo-аккумулятора также очень тонко разделены слоем полимерного электролита, что ускоряет выделение тепла.

Если вам нужно на длительное время уйти от LiPo-аккумулятора, который заряжается, то лучше на мгновение отключить его.

3. Храните, заряжайте и транспортируйте LiPo-аккумулятор в LiPo-безопасном пакете

Многие вещи делают LiPo батареи намного более опасными по сравнению с другими типами батарей – тонкое разделение между клеммами, гибкий корпус и отсутствие механической прочности среди прочего. По этой причине часто рекомендуется соблюдать более строгие стандарты безопасности при обращении с LiPo-батареями.

Самое минимальное требование – хранить LiPo-батареи в безопасном для LiPo мешке, пока они хранятся, заряжаются и т. Д. или транспортируется. LiPo-безопасные пакеты обычно изготавливаются из стекловолокна, обработанного некоторым огнестойким материалом. Некоторые из них также имеют снаружи алюминиевое покрытие, чтобы избежать перегрева из-за внешних источников. Пакеты, безопасные для LiPo, бесценны, и в Интернете, вероятно, есть сотни свидетельств того, как мешки LiPo, вероятно, спасли их дома от сгорания.

Прежде чем покупать липо-футляр, обратите внимание на независимое тестирование третьей стороной. Они не надежны, и их качество сильно различается. Вы все равно должны следовать всем рекомендациям производителя даже с чехлом, а также использовать надежные аккумуляторы и зарядные устройства. Никогда не оставляйте заряженный аккумулятор без присмотра, не перезаряжайте его и не храните в течение нескольких дней полностью заряженными.

Хотя LiPo-безопасные пакеты не обеспечивают достаточной механической защиты, они могут меньше всего помогает сдержать огонь и избежать побочного ущерба. Если вы путешествуете по воздуху с литий-полимерным аккумулятором, то согласно правилам вашей авиакомпании в отношении ручной клади может потребоваться безопасный для литий-полимерного аккумулятора мешок. Вы можете приобрести пакеты LiPo, предназначенные для хранения отдельных батарей, но вы также можете приобрести сумки большего размера, в которых можно разместить до 20 батарей.. Последний достаточно безопасен для хранения, но мы рекомендуем разделять несколько батарей в отдельные пакеты во время зарядки.

Заключительные мысли

Несмотря на недостатки LiPo-батарей, сомнений в этом нет. что он обладает характеристиками, которые делают его полезным не только для радиоуправляемых машин и дронов, но и для других технологий, движущихся вперед. В частности, области электромобилей и возобновляемых источников энергии находятся в авангарде исследований аккумуляторных технологий. Как и следовало ожидать, литиевые батареи остаются наиболее значительным достижением в этой области, хотя и не в такой форме, как литий-полимерные батареи.

До тех пор, пока литиевые батареи не станут более надежными, лучшее, что мы можем сделать состоит в том, чтобы применять все передовые методы в интересах безопасности. К счастью, методы безопасного использования батарей совпадают с теми, которые предназначены для максимального увеличения срока их службы.