Esto significa una batería de polímero de litio. Baterías de polímero de litio mejoradas

Las baterías de polímero de litio (Li-po) se diferencian de las baterías de iones de litio en que no tienen separadores ni electrolito líquido. Los polímeros de litio utilizan un electrolito homogéneo con sales de litio en forma de gel, o un polímero compuesto con sales de litio en estado seco (a menudo la base es óxido de polietileno). Las baterías de polímero de litio también pueden consistir en una solución no acuosa de sales de litio. Lea más sobre las diferencias.

Ventajas de las baterías de polímero de litio.

Las principales ventajas de los polímeros de litio sobre las baterías son que tienen una autodescarga bastante baja y tienen 4 veces y media más capacidad energética que las baterías de Ni-CD de la misma masa.

Los polímeros de litio suelen tener una vida útil de 300 a 600 ciclos de carga/descarga, pero a veces se encuentran con 1000 ciclos de recarga.

Las baterías de polímero de litio muy comunes tienen forma de botón y sólo 1 mm de grosor. (tableta). Además, estas baterías tienen el peso más pequeño en relación con las de iones de litio, las de níquel-cadmio y las baterías no recargables, siempre que tengan la misma capacidad.

Solicitud

Están muy extendidas las baterías de polímero de litio de tamaño pequeño, en forma de botón, con un grosor de sólo 1 mm. Además, estas baterías tienen el menor peso en comparación con las baterías y baterías no recargables comentadas anteriormente con la misma capacidad energética. Este factor determinó otros nichos para el uso de baterías de polímero de litio:

• teléfonos móviles
• DVR y navegadores
• modelos radiocontrolados
• diversos gadgets y dispositivos.

Desventajas de las baterías de polímero de litio:

■ La densidad de energía es menor que la de ;

■ La alta resistencia interna de los polímeros de litio no puede proporcionar altas corrientes de descarga. Por lo tanto, los polímeros de litio no se pueden utilizar en destornilladores y otros equipos muy potentes.

■ Rápida degradación, por lo que las baterías de polímero de litio pierden la mayor parte de su capacidad después de un par de años, incluso durante el almacenamiento.

Estas baterías son muy sensibles a las condiciones de temperatura en las que operan. Por tanto, los polímeros de litio no pueden funcionar normalmente a temperaturas ambiente negativas. Seguramente habrás notado muchas veces lo rápido que tu teléfono móvil se descarga con el frío. Los polímeros de litio pueden explotar a temperaturas superiores a 70°C y provocar un incendio.

Las baterías de polímero de litio pueden deteriorarse con el tiempo, incluso si no se utilizan. Por lo tanto, no conviene comprar polímeros de litio en reserva. Los polímeros de litio, como las baterías de iones de litio, no los poseen, pero aun así se recomienda seguir algunas reglas con respecto a estas baterías:

• Cargue completamente la primera vez que lo use
• Realice varios ciclos de recarga completos utilizando un estabilizador de voltaje.
• Se recomienda almacenar las baterías de polímero de litio en un lugar fresco, pero no a temperaturas bajo cero.
• Evite la descarga completa
• Deben evitarse recargas frecuentes de corta duración.
• Las temperaturas más óptimas para la batería son de +10°C a más 25°C.

Los cargadores portátiles se han convertido en un elemento integral de la vida cotidiana moderna. La calidad de las baterías es la principal condición para su rendimiento, eficiencia y seguridad. Los fabricantes de cargadores utilizan dos tipos de baterías en sus diseños: de iones de litio y de polímero de litio. Para el consumidor medio, que no está familiarizado con las características de los diferentes tipos, a menudo se convierte en un problema elegir uno u otro tipo de batería.

¿Cuál es la diferencia entre estas variedades, cuál sería más correcto elegir? Todas estas preguntas requieren un conocimiento detallado de cada tipo. En este artículo revelaremos las características de las baterías de iones de litio y de polímero de litio, les presentaremos sus propiedades técnicas, métodos de carga y vida útil.

Diferencias entre baterías de iones de litio y de polímero de litio

Los modelos de baterías fabricados con diferentes tecnologías realizan la misma función de suministro de energía. Las características de diseño de cada tipo afectan la potencia reportada, la vida útil y el grado de protección contra explosiones. No se puede afirmar de forma inequívoca que un tipo de batería más moderno sea mejor que una obsoleta. Ambas tecnologías tienen ventajas y desventajas prácticas. Los modelos Li-pol y Li-ion tienen esquemas de funcionamiento similares, pero difieren en configuración y parámetros técnicos.

Para comprender cuál es mejor: polímero de litio o iones de litio, consideremos cada tipo con más detalle por separado. Debe comparar los tipos de baterías y elegir un tipo u otro basándose en los siguientes indicadores:

• precio;
• relación peso-capacidad;
• seguridad;
• uso previsto en un dispositivo para un propósito específico;
• condiciones de temperatura de funcionamiento.

Al elegir uno de los dos tipos, tenga en cuenta el ámbito de aplicación y las capacidades financieras.

Baterías de iones de litio: características y especificaciones

Inicialmente, los modelos basados ​​en litio se producían utilizando manganeso y cobalto como elemento principal (electrolito activo). Las baterías modernas de iones de litio han sufrido cambios de diseño. Su productividad no depende de la sustancia utilizada, sino del orden en que se colocan los elementos en el bloque. Los componentes de una batería de iones de litio moderna son electrodos y un separador. Materiales: aluminio y cobre (ánodos de cobre y papel de aluminio como base del cátodo).

Los terminales especiales del colector de corriente proporcionan una conexión interna entre el ánodo y el cátodo, y la impregnación de electrolito de la masa del separador crea un entorno favorable para el mantenimiento de la carga. Las cargas positivas de los iones de litio desencadenan reacciones químicas, forman enlaces y proporcionan producción de energía. El principio de funcionamiento de una fuente de alimentación de iones de litio recuerda al funcionamiento de una batería de gel de tamaño completo.

Baterías de polímero de litio

Dado que los modelos de iones de litio no pueden realizar muchas tareas modernas, poco a poco están siendo reemplazados por elementos poliméricos. Las baterías de iones de litio no tenían un alto nivel de seguridad y eran bastante caras. Para eliminar estas deficiencias y problemas operativos y hacer que las baterías sean más eficientes, los desarrolladores decidieron cambiar el electrolito. En lugar de impregnar el separador poroso, se utilizaron electrolitos poliméricos en el diseño de la batería.

La celda de polímero de litio tiene un grosor de 1 mm, lo que permite que la batería tenga un tamaño compacto. Reemplazar los electrolitos líquidos con películas de polímero eliminó el alto riesgo de ignición de la batería y la hizo segura. La siguiente tabla comparativa le ayudará a determinar claramente en qué se diferencia el Li-ion del Li-Pol.

Presupuesto	iones de litio	Li-Pol
Intensidad energética		bajo, el número de ciclos de carga y descarga es menor
Tamaño estándar	pequeña selección	alta elección, independencia del formato de celda estándar
	un poco más pesado
		casi el doble de alto para el mismo tamaño
Vida útil	aproximadamente lo mismo	aproximadamente lo mismo
Riesgo de explosión e incendio.	más alto	protección incorporada contra fugas de electrolitos y sobrecarga
Tiempo de carga
	hasta 0,1% mensual	menos activo

El diseño de los dispositivos de batería de polímero de litio elimina por completo la presencia de electrolito en forma de líquido o gel. Puede imaginarse claramente la diferencia en tecnología si se considera el principio de funcionamiento de los dispositivos de suministro de energía para automóviles modernos. Las preocupaciones por la seguridad han llevado a la exclusión de los electrolitos líquidos de la práctica diaria. Pero hasta hace poco, en las baterías de automóviles se utilizaban estructuras porosas impregnadas.

La introducción de elementos de polímero-litio presuponía una base de estado sólido. Una diferencia característica con respecto a las baterías de iones de litio es el proceso de contacto de la placa de sustancia activa con el litio y la prevención de la formación de dendritas durante el ciclo. Es esta característica la que protege las celdas de la batería contra incendios o explosiones.

Vida útil

Tanto las baterías de iones de litio como las de polímero de litio están sujetas a un envejecimiento intensivo. Proporcionan unos novecientos ciclos de carga completos antes de que queden inutilizables. No importa qué tan activo se haya utilizado el dispositivo. Aunque la batería no se haya utilizado durante un largo tiempo, se producirá una reducción de su vida útil.

Después de sólo un año, la capacidad se reduce significativamente en vida útil, y después de dos o tres años se puede afirmar que la batería ha fallado por completo. Este es un inconveniente común de las baterías de litio, y debe elegir un modelo más duradero solo según la reputación del fabricante y las revisiones de modelos específicos.

Protección adicional

Si consideramos la cuestión de cuál es la diferencia entre las baterías Li-ion y Li-Pol, vale la pena prestar atención a los sistemas de protección integrados. Los modelos de polímero de litio requieren características de protección interna adicionales. Se caracterizan por casos de agotamiento por sobrecalentamiento de los elementos. Estas consecuencias son causadas por el estrés interno de diversas áreas de trabajo.

Para proteger el dispositivo de sobrecargas no autorizadas, sobrecalentamiento de piezas y quemaduras, el diseño utiliza un sistema estabilizador especial y un mecanismo limitador de corriente. Esto aumenta la seguridad de los modelos de polímero de litio, pero aumenta significativamente el coste de la batería debido al uso de elementos protectores.

Parte del diseño involucra componentes electrolíticos en la formación del gel. Las baterías compuestas se utilizan en muchos dispositivos portátiles. Son extremadamente sensibles a los cambios de temperatura y requieren un estricto cumplimiento de las reglas de funcionamiento. La batería de polímero se puede utilizar en dispositivos con calentamiento en el rango de 60 a 100 grados.

Los fabricantes encierran la parte interna en una carcasa con propiedades de aislamiento térmico; es conveniente utilizar este tipo de baterías en climas cálidos. En condiciones donde el régimen de temperatura no cumple con los requisitos operativos, se utilizan elementos con un componente polimérico como respaldo.

Características de la carga de la batería.

La batería de polímero de litio requerirá al menos tres horas de carga para recargarse. En este caso, el bloque no se calienta. Hay dos etapas de llenado. La primera se produce hasta que se establece el modo pico, que se mantiene hasta que la carga alcanza el 70%. En condiciones normales de tensión se acumula una carga residual del 30%. La recarga debe realizarse según un horario estricto, esperando la descarga completa y realizando el procedimiento cada 500 horas de uso del dispositivo. Este modo mantiene un volumen de llenado constante.

La batería sólo debe conectarse a una fuente de alimentación estable, sin sobretensiones ni interferencias. Sólo debes utilizar cargadores adecuados que coincidan con las características indicadas en la descripción. Un punto importante: durante el proceso de carga, todos los conectores deben estar conectados correctamente; no se debe permitir la desconexión. Los elementos Li-Pol son extremadamente sensibles a todo tipo de sobrecargas, niveles excesivos de corriente, golpes mecánicos e hipotermia. Se debe garantizar la estanqueidad de los elementos sólidos.

Las celdas de iones de litio se cargan utilizando prácticamente los mismos principios que las celdas de polímero, pero son más sensibles y menos confiables en términos de seguridad. El tiempo de carga para ambos tipos es aproximadamente el mismo, pero el elemento polimérico es más caprichoso en cuanto a la calidad del punto de alimentación.

La mejor batería de iones de litio

Las baterías de iones de litio son más familiares para los consumidores; tienen una serie de ventajas operativas:

• el precio es más bajo que el de una batería de polímero de litio;
• los tamaños estándar estandarizados le permiten no cometer errores al elegir un modelo;
• amplio ámbito de aplicación.

Las potentes baterías de litio se utilizan eficazmente en dispositivos que requieren un alto consumo de corriente a corto plazo. El régimen de temperatura, al igual que ocurre con los dispositivos a base de polímeros, es de importancia clave durante el funcionamiento.

El usuario medio no siente una diferencia notable, pero, desde el punto de vista de la racionalidad del ámbito de aplicación, este tipo de batería es conveniente en cargadores para los siguientes equipos:

• herramientas inalámbricas (destornilladores, sierras, amoladoras);
• ordenadores portátiles;
• teléfonos móviles;
• coches eléctricos;
• robots domésticos;
• sillas de ruedas.

Antes de elegir el tipo de carga óptimo, es necesario saber exactamente para qué dispositivo se utilizará. Esto es especialmente importante si planea utilizar y dar servicio universalmente a varios dispositivos portátiles a la vez.

Es racional utilizar baterías de polímero de litio donde el peso y la temperatura son factores importantes. Tienen "miedo" a las heladas y no son muy convenientes para herramientas y dispositivos portátiles. Por tanto, el principal ámbito de uso:

• cuadricópteros;
• pistolas de aire comprimido;
• juguetes;
• Cámaras de circuito cerrado de televisión.

Al elegir el tipo de cargador adecuado, preste atención al alcance de uso, el costo y el nivel de seguridad. Lea las opiniones de los usuarios sobre productos de diferentes fabricantes y elija.

La batería de polímero de litio es una versión mejorada de la tradicional batería de iones de litio. Su principal diferencia es el uso de un material polimérico especial, en el que se utilizan inclusiones conductoras de litio en forma de gel como relleno. Este tipo de batería se utiliza en muchos modelos de dispositivos móviles, teléfonos, dispositivos digitales, coches radiocontrolados, etc.

Una batería tradicional de polímero de litio para uso doméstico no puede suministrar demasiada corriente. Sin embargo, hoy en día existen variedades especiales de potencia de estos dispositivos que pueden entregar una corriente muchas veces mayor que su capacidad en amperios-hora.

Diseño de batería de polímero de litio.

La diferencia entre el almacenamiento de energía de polímero de litio y de iones de litio es el tipo de electrolito utilizado. Las baterías de polímero utilizan un polímero especial con una solución que contiene litio, mientras que las baterías de iones utilizan un electrolito de gel normal. Los sistemas de energía de la mayoría de los modelos modernos utilizan una batería de polímero de litio. Esto se debe al hecho de que proporciona corrientes de descarga más potentes. Sin embargo, no existe una división demasiado estricta entre estos tipos de baterías, ya que sólo se diferencian en la naturaleza del electrolito. Esto se aplica a las funciones de carga y descarga, reglas de operación y precauciones de seguridad.

Características principales

Una batería moderna de polímero de litio con la misma masa consume mucha más energía que las baterías de níquel-cadmio (NiCd) y de níquel-hidruro metálico (NiMH). Tienen un número de ciclos de funcionamiento de aproximadamente 500-600. Recordemos que para NiCd son 1000 ciclos y para NiMH son aproximadamente 500. Al igual que los iones de litio, los portadores de polímeros también envejecen con el tiempo. Por lo tanto, después de 2 años, dicha batería perderá hasta el 20% de su capacidad.

Tipos de baterías de polímero de litio.

Hoy en día existen dos tipos principales de este tipo de baterías: estándar y de descarga rápida. Se diferencian en el nivel de corriente máxima de descarga. Este indicador se indica en unidades de capacidad de la batería o en amperios. En la mayoría de los casos, el nivel máximo de corriente de descarga no supera los 3C. Sin embargo, algunos modelos pueden producir una corriente de 5C. En dispositivos de descarga rápida, se permite una corriente de descarga de hasta 8-10C. Sin embargo, los modelos de descarga rápida no se utilizan para electrodomésticos.

Características de la aplicación

El uso de una batería de polímero de litio puede aumentar significativamente el tiempo de funcionamiento del motor eléctrico al tiempo que reduce el peso de la propia batería. Por lo tanto, si reemplaza una batería NiMH normal de 650 mAh con dos baterías normales de polímero de litio, puede obtener 3 veces más energía con capacidad de energía. Además, una batería de este tipo será más de 10 g más ligera. Si toma baterías de descarga rápida, puede lograr un rendimiento aún mayor. Un sistema de este tipo será una excelente opción no sólo para modelos pequeños de aviones o helicópteros, sino también para impresionantes dispositivos radiocontrolados.

Las baterías de polímero de litio, a diferencia de las de iones de litio, han funcionado bien en helicópteros pequeños como el Hummingbird y el Piccolo. Modelos similares con motores de conmutador convencionales pueden volar con dos baterías de polímero durante media hora. Cuando se utiliza un motor sin escobillas, este tiempo aumenta a 50 minutos. Este tipo de batería se considera una opción ideal para aviones interiores ligeros. Su eficiencia en este caso viene determinada por su peso mucho más ligero en comparación con las baterías de NiCd.

El único aspecto en el que una batería de polímero de litio es inferior a la de NiCd es en su uso en dispositivos con corrientes de descarga ultraaltas de hasta 50 C. Sin embargo, es muy posible que en unos años aparezcan baterías de este tipo más potentes. . Al mismo tiempo, los precios de las baterías de polímero de litio, de iones de litio y de NiCd son aproximadamente los mismos para la misma masa de dispositivos.

Características de operación

Las reglas de funcionamiento para las baterías de polímero de litio y de iones de litio son en gran medida similares. Al utilizar una batería de polímero, se deben evitar ciertas situaciones peligrosas que pueden causarle daños irreparables:

• cargar el dispositivo con un voltaje de 4,2 voltios por frasco;
• descarga con corrientes con capacidad de carga superior a la adecuada;
• descargar con un voltaje inferior a 3 voltios por celda;
• despresurización de la batería;
• calentar el dispositivo a más de 60 grados;
• almacenamiento a largo plazo en un estado completamente descargado.

Las baterías de polímero de litio y de iones de litio presentan riesgo de incendio cuando se sobrecalientan y se descargan en exceso. Para combatir este fenómeno, todas las baterías modernas están equipadas con un sistema electrónico incorporado que evita la sobredescarga o el sobrecalentamiento. Por este motivo, una batería de polímero de litio requiere algoritmos de carga especiales.

Cargador

El proceso de carga de baterías de polímero de litio prácticamente no se diferencia del de carga de baterías de iones de litio. La carga de la mayoría de las baterías de polímero de litio con una corriente de carga inicial de 1C se logra en aproximadamente 3 horas. Para lograr una carga completa, es necesario que el voltaje de la batería corresponda al umbral superior. Además, una condición necesaria es reducir la corriente de carga al 3% del valor nominal. Además, durante dicha carga, dicha batería siempre permanece fría. Si desea mantener la batería constantemente cargada, es recomendable recargarla aproximadamente una vez cada 500 horas, lo que corresponde a 20 días. Como regla general, la carga se suele realizar cuando el voltaje en los terminales de la batería cae a 4,05 V. La carga se detiene cuando el voltaje en los terminales alcanza los 4,2 V.

Temperatura de carga

La mayoría de las baterías de polímero de litio se pueden cargar a una temperatura de 5 a 45 grados con una corriente de 1C. Si la temperatura está en el rango de 0 a 5 grados, se recomienda cambiar a una corriente de 0,1C. En este caso, está completamente prohibido cargar a temperaturas bajo cero. Tradicionalmente, se cree que las condiciones más favorables para la carga son entre 15 y 25 grados. Dado que todos los procesos de carga en las baterías de polímero de litio y de iones de litio son casi idénticos, se pueden utilizar los mismos cargadores.

Condiciones de descarga

Tradicionalmente, este tipo de batería se descarga con un voltaje de 3,0 V por batería. Sin embargo, algunos tipos de dispositivos deben descargarse a un umbral mínimo de 2,5 V. Los fabricantes de dispositivos móviles proporcionan un umbral de desconexión de 3,0 V, que será adecuado para cualquier tipo de batería. Es decir, a medida que la batería se descarga mientras el dispositivo móvil está encendido, el voltaje baja gradualmente y, cuando llega a 3,0V, el dispositivo automáticamente te avisa y se apaga. Sin embargo, el dispositivo sigue consumiendo algo de energía de la batería. Esto es necesario para detectar cuándo se presiona el botón de encendido o para otras funciones similares. Además, la energía aquí se puede utilizar para su propio circuito de protección y control. Además, los soportes de polímeros de litio siguen teniendo como característica un bajo nivel de autodescarga. Por lo tanto, si deja dichas baterías durante mucho tiempo, el voltaje en ellas puede caer por debajo de 2,5 V, lo que es muy perjudicial. Todos los sistemas internos de protección y control podrán desactivarse. Como resultado, estas baterías ya no se pueden cargar con cargadores convencionales. Además, una descarga completa es muy perjudicial para la estructura interna de la batería. Por lo tanto, una batería completamente descargada debe cargarse en la primera etapa con una corriente mínima de 0,1C.

Temperatura durante la descarga

La batería de polímero de litio funciona mejor a temperatura ambiente. Si utiliza su dispositivo en ambientes más calurosos, la duración de la batería puede reducirse significativamente. En cuanto a la batería de iones de litio, esta batería funciona mejor a altas temperaturas. Inicialmente evita que aumente la resistencia interna de la batería, lo que se cree que es resultado del envejecimiento. Sin embargo, posteriormente la producción de energía se reduce y un aumento de temperatura acelera el proceso de envejecimiento debido a un aumento de la resistencia interna.

La batería de polímero de litio tiene condiciones de funcionamiento ligeramente diferentes, ya que tiene un electrolito seco y sólido. La temperatura ideal para su funcionamiento es de 60 a 100 grados. Por lo tanto, dicho portador de energía se ha convertido en una opción ideal para fuentes de energía de respaldo en regiones con climas cálidos. Están especialmente ubicados en una carcasa termoaislante con elementos calefactores incorporados alimentados desde una red externa.

• La batería de polímero de litio tiene una capacidad y durabilidad superiores a la batería de iones de litio.
• Facilidad de uso en condiciones de campo cuando no hay forma de controlar la temperatura.
• Alta densidad energética por unidad de peso y volumen.
• Baja autodescarga.
• Elementos delgados no más de 1 mm.
• Flexibilidad de forma.
• Sin efecto memoria.
• Amplio rango de temperatura de funcionamiento de −20 a +40 °C.
• Caída de tensión insignificante durante la descarga.

Desventajas de las baterías de polímero de litio:

• Baja eficiencia a temperaturas de -20 grados o menos.
• Precio alto.

El progreso avanza y ahora podemos utilizar baterías de litio para reemplazar las tradicionalmente utilizadas NiCd (níquel-cadmio) y NiMh (níquel-hidruro metálico). Con un peso por elemento comparable, tienen una mayor capacidad en comparación con NiCd y NiMH, además, el voltaje de su elemento es tres veces mayor: 3,6 V/elemento en lugar de 1,2 V. Por eso, para la mayoría de los modelos, una batería de dos o tres celdas es suficiente.

Entre las baterías de litio, existen dos tipos principales: las de iones de litio (Li-Ion) y las de polímero de litio (LiPo, Li-Po o Li-Pol). La diferencia entre ellos es el tipo de electrolito utilizado. En el caso del LiIon, se trata de un electrolito en gel; en el caso del LiPo, se trata de un polímero especial saturado con una solución que contiene litio. Pero para su uso en centrales eléctricas de modelos, las baterías de polímero de litio son las más utilizadas, por lo que en el futuro hablaremos de ellas. Sin embargo, la división estricta aquí es muy arbitraria, ya que ambos tipos se diferencian principalmente en el electrolito utilizado, y todo lo que se dirá sobre las baterías de polímero de litio se aplica casi por completo a las baterías de iones de litio (carga, descarga, características de funcionamiento, precauciones de seguridad). . Desde un punto de vista práctico, nuestra única preocupación es que las baterías de polímero de litio proporcionen actualmente corrientes de descarga más altas. Por lo tanto, en el mercado de modelos se ofrecen principalmente como fuente de energía para centrales eléctricas.

Características principales

Las baterías de polímero de litio con el mismo peso superan la intensidad energética de NiCd entre 4 y 5 veces y las de NiMH entre 3 y 4 veces. El número de ciclos de funcionamiento es de 500 a 600, con corrientes de descarga de 2C hasta una pérdida de capacidad del 20% (a modo de comparación, para NiCd - 1000 ciclos, para NiMH - 500). En general, todavía hay muy pocos datos sobre el número de ciclos de funcionamiento, y sus características dadas en este caso deben tomarse con atención. Además, su tecnología de fabricación está mejorando, y es posible que de momento las cifras para este tipo de baterías ya sean diferentes. Al igual que todas las baterías, las de litio están sujetas a envejecimiento. Después de 2 años, la batería pierde aproximadamente el 20% de su capacidad.

De la variedad de baterías eléctricas de polímero de litio disponibles para la venta, se pueden distinguir dos grupos principales: las de alta descarga y las convencionales. Se diferencian entre sí en la corriente máxima de descarga: se indica en amperios o en unidades de capacidad de la batería, indicadas por la letra "C". Por ejemplo, si la corriente de descarga es 3C y la capacidad de la batería es 1 Ah, entonces la corriente será 3 A.

La corriente máxima de descarga de las baterías convencionales, por regla general, no supera los 3C; algunos fabricantes indican 5C; Las baterías de descarga rápida permiten una corriente de descarga de hasta 8-10C. Estas baterías son algo más pesadas que sus homólogas de baja corriente (aproximadamente un 20%) y en sus nombres después de los números de capacidad aparecen las letras HD o HC, por ejemplo, KKM1500 es una batería normal con una capacidad de 1500 mAh y KKM1500HD es una batería de descarga rápida. Me gustaría hacer inmediatamente una pequeña nota para aquellos a quienes les gusta experimentar. Las baterías de descarga rápida no se utilizan en electrodomésticos. Por tanto, si se te ocurre la idea de conseguir una batería de un móvil o una cámara de vídeo a bajo precio, es difícil contar con un buen resultado. Lo más probable es que dicha batería se agote muy rápidamente debido a una violación de los modos de funcionamiento previstos.

Aplicaciones y costo

El uso de baterías de polímero de litio permite resolver dos problemas importantes: aumentar la vida útil del motor y reducir el peso de la batería.

Al sustituir una batería de 8,4 V NiMH de 650 mAh por dos baterías de litio normales de descarga no rápida y una capacidad de 2 Ah, obtenemos una batería con 3 veces más capacidad, 11 g más ligera y con un voltaje ligeramente inferior (7,2 voltios). ! Y si se utilizan baterías de descarga rápida, los aviones grandes podrán volar sin ser inferiores en potencia a un motor de combustión interna. Como prueba de ello, el séptimo puesto en el campeonato mundial de modelos acrobáticos F3A lo ocupó un estadounidense en un avión eléctrico. Además, no se trataba de un timbre pequeño, sino de un avión normal de dos metros, como los demás participantes que tenían modelos con motor de combustión interna.

Las baterías de polímero de litio han demostrado su eficacia en helicópteros pequeños como Piccolo o Hummingbird; por ejemplo, incluso con un motor de escobillas estándar, el tiempo de vuelo en dos baterías de 1 Ah es de más de 25 minutos. Y al reemplazar el motor por uno sin escobillas, ¡más de 45 minutos!

Y, por supuesto, las baterías de litio son simplemente insustituibles cuando se trata de aviones de interior que pesan entre 4 y 20 g. En este ámbito, el NiCd no se puede comparar con ellas; simplemente no existen tales baterías (por ejemplo, una lata de 45 mAh pesa 1 g). 150 mAh - 3,2 d), que con un peso tan reducido proporcionaría la potencia necesaria, ¡incluso durante 1 minuto!

La única área donde las baterías de polímero de litio siguen siendo inferiores a las de Ni-Cd es el área de corrientes de descarga súper altas (40-50C). Pero el progreso avanza y tal vez en un par de años escuchemos sobre nuevos éxitos en esta área; después de todo, hace 2 años nadie había oído hablar tampoco de las baterías de litio de descarga rápida...

Estas son, por ejemplo, las principales características de las baterías Kokam LiPo:

Nombre	Capacidad, mah	Dimensiones, mm	Peso, gramos	Corriente máxima
Kokam 145	145	27,5x20,4x4,3	3.5	0,7A, 5C
Kokam 340SHC	340	52x33x2.8	9	7A, 20C
kokam 1020	1020	61x33x5.5	20.5	3A, 3C
Kokam 1500HC	1500	76x40x6.5	35	12A, 8C
Kokam 1575	1575	74x41x5.5	32	7A, 5C

En términos de precio, en términos de capacidad, las baterías de polímero de litio cuestan aproximadamente lo mismo que las de NiMH.

Fabricantes

Actualmente, existen varios fabricantes de baterías de polímero de litio. El líder en número de baterías producidas y uno de los primeros en calidad es Kokam. También se conocen Thunder Power, I-Rate, E-Tec y Tanic (presumiblemente este es un segundo nombre de Thunder Power o es uno de los vendedores de Thunder Power con su propio nombre). Puede ver los tipos de Kokam en el sitio web www.fmadirect.com, las baterías de diferentes fabricantes se ofrecen en el sitio web www.b-p-p.com y www.lightflightrc.com.

También se ofrece Platinum Polymer en www.batteriesamerica.com, presumiblemente otro nombre para I-Rate.

La gama de capacidades de la batería es muy amplia: desde 50 hasta 3000 mAh. Para obtener grandes capacidades se utiliza la conexión en paralelo de baterías.

Todas las baterías tienen forma descargada. Como regla general, su espesor es más de 3 veces menor que el lado más corto, y las conclusiones se hacen en el lado corto en forma de placas planas.

I-Rate, hasta donde yo sé, aún no fabrica baterías de descarga rápida y sus baterías tienen una característica: uno de los electrodos es de aluminio y soldarlo es problemático. Esto hace que sea un inconveniente montar la batería usted mismo.

Las baterías E-Tec se encuentran en un punto intermedio, no están declaradas como de descarga rápida, pero su corriente de descarga es mayor que la de las convencionales: 5-7C.

Los líderes en popularidad son Kokam y Thunder Power, siendo Kokam utilizado principalmente en modelos ligeros y medianos, y Thunder Power en modelos medianos, grandes y gigantes (¡más de 10 kg!). Obviamente, esto se debe al precio y a la disponibilidad de unidades potentes en la gama: hasta 30 voltios y 8 Ah de capacidad. Luego vienen Tanic y E-tec, pero apenas se menciona I-rate. Por alguna razón, Platinum Polymer es popular solo en Estados Unidos y se usa casi exclusivamente en personas que vuelan lentamente.

Carga de baterías de polímero de litio

Las baterías se cargan según un algoritmo bastante simple: carga desde una fuente de voltaje constante de 4,20 voltios/celda con un límite de corriente de 1C. La carga se considera completa cuando la corriente cae a 0,1-0,2C. Después de cambiar al modo de estabilización de voltaje con una corriente de 1C, la batería gana aproximadamente entre el 70 y el 80% de su capacidad. Se necesitan aproximadamente 2 horas para cargarse completamente. El cargador está sujeto a requisitos bastante estrictos en cuanto a la precisión del mantenimiento del voltaje al final de la carga, no peor que 0,01 V/elemento.

De los cargadores en el mercado, podemos distinguir los tipos principales: cargadores simples, no "para computadora", en la categoría de precio de 10 a 40 dólares, destinados únicamente a baterías de litio, y cargadores universales, en la categoría de precio de 120 a 400 dólares. , destinado a varios tipos de baterías, incluidas LiPo y Li-Ion.

Los primeros, por regla general, solo tienen indicación de carga LED; el número de latas y la corriente en ellas se ajustan mediante puentes. La ventaja de estos cargadores es su bajo precio. El principal inconveniente es que algunos de ellos no saben indicar correctamente el final de la carga. Muestran solo el momento de transición del modo de estabilización de corriente al modo de estabilización de voltaje, que es aproximadamente el 70-80% de la capacidad. Para completar la carga, debe esperar otros 30 a 40 minutos.

El segundo grupo de cargadores tiene capacidades mucho más amplias; por regla general, todos muestran el voltaje, la corriente y la capacidad (mAh) que la batería "aceptó" durante el proceso de carga, lo que le permite determinar con mayor precisión qué tan cargada está la batería.

Al utilizar un cargador, lo más importante es configurar correctamente la cantidad requerida de latas en la batería y la corriente de carga en el cargador. La corriente de carga suele ser de 1C.

Operación y precauciones

Se puede decir con confianza que las baterías de polímero de litio son las más "delicadas" que existen, es decir, requieren el cumplimiento obligatorio de varias reglas simples pero obligatorias, cuyo incumplimiento provoca un incendio o la batería "muere". ”.

Los enumeramos en orden descendente de peligro:

1. Cargue a un voltaje superior a 4,20 voltios/celda.
2. Cortocircuito de la batería.
3. Descargue con corrientes que excedan la capacidad de carga o calentando la batería por encima de 60°C.
4. Descarga por debajo del voltaje 3,00 voltios/celda.
5. Calentamiento de la batería por encima de 60°C.
6. Despresurización de la batería.
7. Almacenamiento en estado descargado.

El incumplimiento de los primeros tres puntos provoca un incendio, todos los demás, a la pérdida total o parcial de la capacidad.

De todo lo dicho se pueden sacar las siguientes conclusiones:

Para evitar un incendio, es necesario disponer de un cargador normal y configurar correctamente el número de latas a cargar en él. También es necesario utilizar conectores que eliminen la posibilidad de cortocircuito de la batería (por eso mi amigo tenía una mesa en la que se cargaban las baterías y se quemaba una cortina) y controlar la corriente consumida por el motor a “todo gas”. ”. Además, no se recomienda tapar las baterías por todos lados del flujo de aire del modelo y, si esto no es posible, se deben proporcionar canales especiales para enfriamiento.

En los casos en que la corriente consumida por el motor sea superior a 2C y la batería del modelo esté cerrada por todos lados, después de 5 a 6 minutos de funcionamiento del motor, debe detenerlo, luego sacarlo y tocar la batería. para ver si hace demasiado calor. El hecho es que después de calentarse por encima de cierta temperatura (aproximadamente 70 grados), comienza a ocurrir una "reacción en cadena" en la batería, que convierte la energía almacenada en ella en calor, la batería literalmente se propaga, prendiendo fuego a todo lo que puede arder.

Si cortocircuita una batería casi descargada, no habrá fuego; se apagará silenciosa y pacíficamente debido a una sobredescarga... Esto lleva a la segunda regla importante: controle el voltaje al final de la descarga de la batería y asegúrese de ¡Desconectar la batería después de su uso!

Algunos controladores de velocidad (Jeti es especialmente culpable de esto) no detiene el consumo de corriente después de apagar el interruptor estándar. No sé qué hizo que los checos tomaran una decisión tan extraña. Pero el hecho es que casi todos los modelos de controladores para motores sin escobillas Jetti (incluida la nueva serie "Advanced"), que tienen un BEC, es decir, un estabilizador de suministro de energía para el receptor y las máquinas, no proporcionan una desenergización completa de el circuito con un interruptor estándar. Sólo el receptor y los servos se apagan y el controlador continúa consumiendo una corriente de aproximadamente 20 mA. Esto es especialmente peligroso, ya que no se ve que hay corriente, los coches están parados, el motor está en silencio... Y si te olvidas de la batería conectada durante uno o dos días, resulta que puedes Dile adiós: no le gusta el litio de descarga profunda.

Eso sí, debes recordar que el controlador del motor debe poder funcionar con baterías de litio, es decir, tener un voltaje de parada del motor regulable. Y no debemos olvidarnos de programar el controlador para la cantidad requerida de latas. Sin embargo, ahora ha aparecido una nueva generación de controladores que determinan automáticamente la cantidad de latas conectadas.

La despresurización es otra razón por la que fallan las baterías de litio, ya que no debe entrar aire en la celda. Esto puede suceder si el paquete protector exterior está dañado (la batería está sellada en un paquete como un tubo termorretráctil), como resultado de un impacto o daño con un objeto afilado, o si el terminal de la batería se sobrecalienta severamente durante la soldadura. Conclusión: no se deje caer desde una gran altura y suelde con cuidado.

Según las recomendaciones de los fabricantes, las baterías deben almacenarse con una carga del 50-70%, preferiblemente en un lugar fresco, a temperaturas no superiores a 20°C. El almacenamiento en estado descargado afecta negativamente a la vida útil; como todas las baterías, las baterías de polímero de litio tienen una pequeña autodescarga.

Conjunto de batería

Para obtener baterías con alta salida de corriente o alta capacidad, se utiliza la conexión de baterías en paralelo. Si compra una batería ya preparada, mediante la marca podrá saber cuántas latas contiene y cómo están conectadas. La letra P (paralela) después del número indica la cantidad de latas conectadas en paralelo y S (en serie), en serie. Por ejemplo, "Kokam 1500 3S2P" significa una batería conectada en serie de 3 pares de baterías, y cada par está formado por 2 baterías conectadas en paralelo con una capacidad de 1500 mAh, es decir, la capacidad de la batería será de 3000 mAh (cuando conectado en paralelo, la capacidad aumenta), y el voltaje – 3,7*3 = 11,1V.

Si compra baterías por separado, antes de conectarlas a una batería, debe igualar sus potenciales. Esto es especialmente cierto para la opción de conexión en paralelo, ya que en este caso un banco comenzará a cargar al otro y la corriente de carga puede exceder 1C. Es aconsejable descargar todas las latas compradas a 3 voltios con una corriente de 0,1 C - 0,2 C antes de conectarlas. El voltaje debe controlarse con un voltímetro digital con una precisión de al menos el 0,5%. Esto garantizará un rendimiento fiable de la batería en el futuro.

También es recomendable realizar una ecualización (equilibrio) de potencial incluso en baterías de marca ya ensambladas antes de su primera carga, ya que muchas empresas que ensamblan celdas en una batería no las equilibran antes del ensamblaje.

Debido a la disminución de capacidad como resultado del funcionamiento, en ningún caso se deben agregar nuevos bancos en serie con los antiguos; la batería se desequilibrará.

Por supuesto, tampoco se pueden combinar baterías de capacidades diferentes, incluso similares, en una batería, por ejemplo, 1800 y 2000 mAh, y también usar baterías de diferentes fabricantes en una batería, ya que diferentes resistencias internas provocarán un desequilibrio de la batería. Al soldar hay que tener cuidado; no se debe permitir que los terminales se sobrecalienten, ya que esto puede romper el sello y matar permanentemente la batería que aún no ha tenido tiempo de volar. Algunos tipos de baterías Kokam vienen con piezas de la placa de circuito ya soldadas a los terminales para facilitar el cableado. Esto agrega peso adicional: aproximadamente 1 g por elemento, pero se necesitan mucho más tiempo para calentar los lugares para soldar los cables; la fibra de vidrio no conduce bien el calor. Los cables con conectores deben fijarse a la caja de la batería, al menos con cinta adhesiva, para no arrancar accidentalmente el terminal desde la raíz.

Matices de aplicación

Entonces, recalquemos una vez más los puntos más importantes relacionados con el uso de baterías de polímero de litio.

• Utilice un cargador normal.
• Utilice conectores que eviten cortocircuitos en la batería.
• No exceda las corrientes de descarga permitidas.
• Controle la temperatura de la batería cuando no haya refrigeración.
• No descargue la batería por debajo de un voltaje de 3 V/celda (¡recuerde desconectar la batería después del vuelo!).
• No someta la batería a golpes.

Damos algunos ejemplos más útiles que se derivan de lo dicho anteriormente, pero que no son obvios a primera vista.

Cuando se utilizan motores de conmutador, es necesario evitar situaciones en las que el motor se detiene (por ejemplo, el modelo está tirado en el suelo) y el transmisor se acelera a fondo. La corriente es demasiado alta y corremos el riesgo de que la batería explote (si el motor o el regulador no se quema primero). Este tema se ha discutido numerosas veces en los foros de RC Groups. La mayoría de los reguladores para motores con escobillas apagan el motor cuando se pierde la señal del transmisor, y si su regulador puede hacer esto, le recomendaría que apague el transmisor si el modelo se cae, por ejemplo, al césped lejos de usted; Menos riesgo de tocar el acelerador que cuelga al buscar un modelo en la correa transmisora ​​y no notarlo.

Durante una batería de larga duración, sus elementos, debido a la pequeña dispersión inicial de capacidades, se desequilibran: algunos bancos "envejecen" antes que otros y pierden su capacidad más rápidamente. Con una mayor cantidad de latas en la batería, el proceso es más rápido.

Esto lleva a la siguiente regla: a veces es necesario controlar la capacidad de cada elemento de la batería por separado. Para ello, puedes medir su voltaje al final de la carga. ¿Con qué frecuencia? Todavía es difícil establecer exactamente esto: se ha acumulado muy poca experiencia operativa. Como regla general, se recomienda aproximadamente 40-50 ciclos después del inicio de la operación, cada 10-20 ciclos, verificar el voltaje de las celdas de la batería durante la carga para identificar "celdas defectuosas".

No se recomienda “poner a cero” la batería accionando el motor hasta que deje de girar por completo. Este tratamiento no dañará una batería nueva, pero para una ligeramente desequilibrada, existe un riesgo adicional de descargar el "banco más malo" por debajo de los 3 voltios, por lo que perderá aún más capacidad.

¡Cuando las capacidades difieren en más del 20%, una batería de este tipo no se puede cargar por completo sin medidas especiales!

Para equilibrar automáticamente las celdas de la batería durante la carga, se utilizan los llamados equilibradores. Esta es una pequeña placa conectada a cada banco, que contiene resistencias de carga, un circuito de control y un LED que indica que el voltaje en ese banco ha alcanzado el nivel de 4,17 - 4,19 voltios. Cuando el voltaje en un elemento individual excede el umbral de 4,17 voltios, el equilibrador cierra parte de la corriente "para sí mismo", evitando que el voltaje exceda el umbral crítico. Mediante el encendido simultáneo de los LED se puede ver qué bancos tienen menor capacidad: el LED de su balanceador se iluminará primero. Los equilibradores tienen un requisito adicional importante: la corriente que consumen de la batería en modo "de espera" debe ser pequeña, normalmente de 5 a 10 µA.

Cabe agregar que el equilibrador no previene la sobredescarga de algunas celdas en una batería desequilibrada; solo sirve para proteger contra daños a las celdas durante la carga y como medio para indicar celdas "malas" en la batería. Lo anterior se aplica a baterías compuestas de 3 o más elementos; por regla general, no se utilizan para baterías de 2 latas.

Existe la opinión de que las baterías de polímero de litio no se pueden utilizar a temperaturas menos. De hecho, las especificaciones técnicas de las baterías indican un rango de funcionamiento de 0 a 50 °C (a 0 °C se conserva el 80% de la capacidad). Sin embargo, se pueden volar a temperaturas de entre –10...-15 °C. La cuestión es que no es necesario congelar la batería antes del vuelo: guárdela en su bolsillo, donde esté caliente. Y durante el vuelo, la generación interna de calor en la batería resulta ser una propiedad útil en este momento, evitando que la batería se congele. Por supuesto, el rendimiento de la batería será ligeramente inferior al de temperaturas normales.

Conclusión

Teniendo en cuenta el ritmo al que avanza el progreso técnico en el campo de la electroquímica, se puede suponer que el futuro pertenecerá a las baterías de polímero de litio, si las pilas de combustible no las alcanzan. A medida que aumenta la demanda de baterías y el volumen de producción, el precio inevitablemente caerá y entonces el litio finalmente será tan común como el NiMH. En Occidente, este momento ya ha llegado desde hace seis meses, al menos en Estados Unidos. La popularidad de los aviones eléctricos con baterías de polímero de litio está creciendo. Me gustaría esperar que los motores sin escobillas y sus controladores también sean más baratos, pero en este ámbito el progreso en la reducción de precios es más lento. Después de todo, hace apenas dos años se hizo la pregunta en el foro: "¿Alguien realmente vuela con un Brushless?" Y entonces no se mencionó en absoluto las baterías de litio...

En general, esperaremos y veremos.