Li-Po Акумулятори
З літій-полімерних акумуляторів можна виділити дві основні групи – швидко-розрядні (Hi Discharge) та звичайні. Відрізняються максимальним розрядним струмом - його вказують або в амперах, або в одиницях ємності акумулятора, що позначається буквою "С".
Швидко-розрядні літій-полімерні акумулятори називають "силовими" - такі акумулятори застосовуються для живлення пристроїв з високим струмоспоживанням.
Принципи заряджання LI-PO Акумуляторів:
Заряд більшості Li-Po акумуляторів здійснюється за досить простим алгоритмом - від джерела постійної напруги 4.20В/елемент з обмеженням струму в 1С (деякі моделі сучасних силових Li-Po акумуляторів дозволяють заряджати їх струмом 5С). Заряд вважається закінченим, коли струм досягає падіння до 0.1-0.2С. До переходу в режим стабілізації напруги при струмі 1C акумулятор набирає приблизно 70-80% ємності. Для повної зарядки потрібен час близько 1-2 годин. Від зарядного пристрою потрібна точність підтримки напруги наприкінці заряду - не гірше 0,01В/банку.
Із зарядних пристроїв можна виділити два основних типи - прості - 10-40 $, призначені тільки для літієвих акумуляторів, і - 80-400 $, призначені для обслуговування різних типів акумуляторів.
Перевага перших зарядних пристроїв — низька ціна. Головний недолік - деякі з таких пристроїв не вміють правильно визначати закінчення заряду. Вони визначають момент переходу від режиму стабілізації струму до режиму стабілізації напруги, що становить приблизно 70-80% ємності.
У другої групи зарядників можливості набагато ширші, як правило, всі вони показують напругу, струм, і ємність в мАг, яку акумулятор «прийняв» у процесі заряду, що дозволяє більш точновизначати, наскільки заряджено акумулятор. При використанні зарядного пристрою найголовніше - правильно виставити на заряднику потрібну кількість банок в батареї і струм заряду, який зазвичай дорівнює 1C.
Для літій-полімерних акумуляторів бажано застосовувати «зарядку» саме для свого типу акумуляторів.
Літій-полімерні акумулятори найвибагливіші з існуючих, вимагають суворого дотримання правил:
Не можна перезаряджати акумулятори
Не можна допускати короткого замикання акумулятора
НЕ В ЯКОМУ РАЗІ НЕ УШКОДЖУВАТИ І НЕ РУШУВАТИ УПАКОВКУ
Розряд струмами, що перевищують здатність навантаження або призводять до нагрівання Li-Po акумулятора понад 60°С
Розряд нижче напруги 3V на "банку"
Нагрівання акумулятора вище 60ºС
Зберігання у розрядженому стані
Невиконання перших трьох пунктів призводить до займання, решту - до повної або часткової втрати ємності.
Щоб не було пожежі, треба мати нормальний зарядник і правильно виставляти на ньому кількість банок, що заряджаються.
Необхідно також використовувати роз'єми, що виключають можливість короткого замикання батареї та контролювати струм, що споживається пристроєм, в якому встановлено акумулятор Li-Po.
Необхідно бути впевненим, що ваш електронний пристрій, в якому встановлено акумулятор, не перегрівається. При +70ºС в акумуляторі починає йти «ланцюгова реакція», що перетворює запасену енергію в тепло, акумулятор буквально розтікається, підпалюючи все, що може горіти.
Якщо замкнути майже розряджений акумулятор, то пожежі не буде, він тихо і мирно помре через перерозряд.
Слідкуйте за напругою в кінці розряду акумулятора та обов'язково відключайте його після роботи.
Розгерметизація — так самопричина виходу літієвих акумуляторів із ладу. Всередину елемента не попадає повітря. Це може статися при пошкодженні зовнішнього захисного пакета (акумулятор запаяний в пакет на зразок термозбіжної трубки) внаслідок удару, або пошкодження гострим предметом, або при сильному перегріві виведення акумулятора при пайці. Висновок - не кидати з великої висоти і паяти акуратно.
Зберігати акумулятори, судячи з рекомендацій виробників, слід у зарядженому на 50-70% стані, краще в прохолодному місці, при температурі не вище 30°С. Зберігання в розрядженому стані негативно впливає на термін служби. Як і у всіх акумуляторів, літій-полімерні мають невеликий саморозряд.
Були проведені порівняльні випробування на безпеку двох типів призматичних літій-іонних акумуляторів: з рідким та гель-полімерним електролітами (див. таблицю). При цьому не вживалося особливих заходів для забезпечення безпеки акумуляторів. Акумулятори випробовували прокол голкою, нагріванням до 200 ° С, коротким замиканням і дуже високим перезарядом (до 600%). Як випливає з таблиці, безпека літій-іонних акумуляторів з полімерним електролітом набагато вища за безпеку акумуляторів з рідким електролітом.
Вигляд випробувань
Акумулятор з гель-полімерним електролітом
Акумулятор з житким електролітом
Не було змін
Вибух, дим, протікання електроліту, підвищення температури до 250°С
Не було змін
Вибух, протікання електроліту
Струм короткого замикання
Не було змін
Протікання електроліту, підвищення температури на 100°С
Вибух, протікання електроліту, підвищення температури на 100°С
Батарі на основі LI-PO акумутятрів:
Для отримання батарей з високою струмовіддачею абовеликої ємності використовують паралельне з'єднання акумуляторів. Якщо ви купуєте готову батарею, то за маркуванням можна дізнатися, скільки в ній банок і як вони з'єднані. Літера Р (parallel) після числа позначає кількість з'єднаних паралельно банок, a S (serial) - послідовно. Приклад - «1500 3S2P» позначає батарею, послідовно з'єднану з трьох пар акумуляторів, і кожна пара утворена двома паралельно з'єднаними акумуляторами ємністю по 1500мАч, тобто. ємність батареї буде 3Ач і напруга – 11,1V.
Якщо ви купуєте акумулятори окремо, то перед з'єднанням їх у батарею потрібно зрівняти їх потенціали, особливо це стосується варіанта паралельного включення, так як при цьому одна банка почне заряджати іншу та зарядний струм може перевищити значення 1C. Бажано, всі куплені банки перед з'єднанням розрядити до 3V струмом близько 0.1-0.2С. Напругу треба контролювати цифровим вольтметром з точністю не нижче 0.5%. Це забезпечить надійне функціонування батареї у майбутньому.
Вирівнювання потенціалів (балансування) також бажано проводити навіть вже на зібраних фірмових батареях перед їх першим зарядом, оскільки багато фірм, що збирають елементи батареї, не балансують їх перед складання.
Через падіння ємності в результаті експлуатації не можна додавати нові банки послідовно старим – батарея буде при цьому розбалансована.
Не можна з'єднувати в батарею акумулятори різних, навіть близьких ємностей і використовувати в одній батареї акумулятори різних виробників - різний внутрішній опір призведе до розбалансування батареї.
При паянні не можна допускати перегріву висновків - це може вивести з ладу елемент. Деякі Li-Po акумулятори поставляються з вже припаяними до висновків текстолітовими шматочками.друкованої.
При великих зарядних струмах (2 А і більше) тонкі дроти від зарядного пристрою до батареї, а також підключення «крокодилами», а не штатними роз'ємами батареї до зарядного пристрою, призводить до паразитного падіння напруги в контактах і проводах, зарядний пристрій раніше переходить в режим стабілізації напруги, що збільшує час заряду.
Необхідно контролювати ємність кожного елемента батареї.
Не варто повністю садити акумулятор - це може розрядити найслабшу в складання нижче 3В, через що вона ще більше втратить ємність.
Сучасні зарядні пристрої мають вбудовані балансири (balancer), які дозволяють заряджати всі елементи батареї окремо під чітким контролем. Якщо зарядний пристрій не обладнано балансиром, його необхідно придбати окремо і заряд акумуляторів бажано виконувати з його використанням.
Зовнішній балансир - це невелика плата, що підключається до кожної банку, що містить навантажувальні резистори, схему управління та світлодіод, що показує, що напруга на даному банку досягла рівня 4.17-4.19V. При перевищенні напруги на окремому елементі порога 4.17V балансир замикає частину струму «на себе», не дозволяючи напрузі перевищити критичний поріг.
Слід додати, що від перерозряду деяких банок у розбалансованій батареї балансер не рятує, він служить тільки для захисту від пошкодження елементів при заряді та засобом визначення поганих елементів в батареї.
Наведене вище відноситься до батарей, складених з трьох елементів і більше, всіх «Літій» типів.
Шкідливо зберігати батарею у перерозрядженому стані.
Існує думка, що літій-полімерні акумулятори не можна експлуатувати за негативних температур. Справді, у технічниххарактеристики на батареї вказаний робочий діапазон 0-50 ° С (при 0 ° С зберігається 80% ємності акумулятора). Проте, використовувати Li-Po акумулятори при негативних температурах, близько -10 ... -15 ° С, можна. Справа в тому, що не потрібно перед використанням морозити батарею. А в процесі використання внутрішнє виділення тепла в акумуляторі виявляється зараз корисною властивістю, не дозволяючи батареї замерзнути. Звичайно, віддача акумулятора буде дещо нижчою, ніж за нормальної температури.
Значить щодо електровелосипеда - підходять динамічні зимові поїздки.
Що стосується зберігання - тут діють ті ж принципи, що і в Li-ion акумуляторах.