Til Forsiden

Værd at vide om Li-Po batterier.

Af Jørgen Bjørn

Publiceret august 2011.

Jørgen Bjørn samler her sin viden om brug af Li-Po batterier, herunder 3. generations typer.

Rød tekst refererer til forhold, som kan medføre ødelæggelse af batteriet eller brandfare.

Grøn tekst refererer til forhold som forlænger batteriets levetid.


Begreb

Beskrivelse

Eksempel med bemærkninger.

I nedenstående eksempel er anvendt et 3. generations batteri på 4000mA/h 11,1V 3S 25C

Kapacitet

Det antal mA der kan aftages fra batteriet i en time.

Et batteri på 4000mA/h kan afgive 4Amp i en time. Den dobbelte strøm 8Amp kan da afgives på ½time. o.s.v.

S størrelse

Antal af serieforbundne celler i batteriet. Hver celle har en nominel spænding på 3,7V Opgives på batteriet som en spænding.

Batteriet er påstemplet 11,1V. Det indeholder 3 serieforbundne Li-Po celler og benævnes også 3S.


C-værdi

1C er den strøm der er lig med mA/h kapaciteten. (milliampere/hour)

Batteriet på 4000mA/h vil have en C værdi på 4Amp, der således er 1C.

Max afladestrøm kontinuerlig.

Er opgivet på batteriet som C-værdi.

Batteriet er påstemplet 25C. Der må således højest aftages 25x4A=100A kontinuerligt.

Indre modstand

Den indre modstand (Ri) er et udtryk for, hvor godt batteriet holder spændingen under belastning. En stor C værdi vil give en lille indre modstand. Nogle ladere kan bestemme Ri i batteriet.

Batteriets indre modstand Ri måles til ca. 8 milliohm.

Batterispændingen vil således i princippet falde 0,8V, hvis batteriet belastes med 100A. Den indre modstand er temperatur afhængig. Ri falder fra 8 milliohm ved 26 grader til 5 milliohm ved 36 grader. Ved minusgader stiger den så meget, at batteriets ydeevne er reduceret i betydelig grad.

Arbejde

Arbejde = effekt x tid. Effekt = UxI

Det arbejde batteriet kan præstere er derfor = UxIxt.

Middelspændingen er 11,1V ved 3 celler i serie.

Middelarbejdet bliver derfor 11,1V x 4A x 1 time = 44,4Watt time. Det er Li-Po batteriteknologi, som kan præstere der største arbejde i forhold til sin vægt. Batteriet vejer 316g svarende til 0,14W pr. gram.


Cellespredning

Da hver enkelt celle har en produktion tolerance, vil de enkelte celler sprede lidt i spænding og kapacitet.

Cellespredningen er på ovennævnte batteri 2 til 8mV. Det er karakteristisk, at cellespredningen stiger meget ved den allersidste del af afladningen helt op til 83mV, fordi cellerne ikke har nøjagtig samme kapacitet.

Balancering

Er en foranstaltning, som er ubetinget nødvendig for at udligne spændingsforskellen mellem de enkelte celler.

Moderne ladere har et balancer kredsløb, som skal tilsluttes batteriets balancer stik. Den eller de celler, som ligger for højt, vil så blive afladt til den spænding, som er på den laveste celle. En celle spredning på over 30mV bør give anledning til, at man forsøger at foretage ekstra balancering.

Højeste oplade spænding.

4,200V pr.celle. Må ikke overskrides.

Hvis cellespændingen 4,230V overskrides, kan cellen antænde og bryde i brand.

Mindste

afladespænding

Den enkelte celle må aldrig komme under 3,0V

Hvis cellespændingen kommer under 2,5V, bliver cellen uopretteligt ødelagt.


Opbevaring

Når batteriet ikke er i brug, skal det opbevares køligt ved en spænding på omkring 3,83V, hvilket svarer til 60% af fuld kapacitet. Dette opbevarings krav gælder ikke Li-Fe batterier.

Et fuldt opladt batteri opbevaret i 1 år ved 25 grader taber uopretteligt ca. 20 % af sin kapacitet, mens et batteri opbevaret ved 3,83V pr. celle og 25 grader kun taber omkring 2 til 5%.

1 Cykle

Er en hel eller delvis afladning efterfulgt af en opladning af batteriet.

Svarer almindeligvis til en normal flyvning.

Ibrugtagning (burn in)

Det kan anbefales, at du starter et nyt batteri med et ibrugtagnings program, som langsomt øger belastningen.

Det kan bestå af 4 cykles, hvor opladningen holdes på ½C, og hvor afladning øges gradvis 1C, 2C, 4C og 8C med tilhørende balancering af cellerne.

Opladning på gamle typer

Der må kun anvendes en lader, som er beregnet til Li-Po batterier

Der oplades med max1C som ikke må overskrides.

Oplad ikke et varmt batteri.



Ved opladning til 95 % af fuld opladning opnås længere levetid og kun en ringe reduktion af mindsket brugbar kapacitet, samt kortere ladetid.

Opladning ved 1C = 4A

Tid

Opladning fra 30 % af faktisk kapacitet til 95 % af fuld opladning.

26min

Opladning fra 30 % af faktisk kapacitet til fuldt opladt.

33 min


3. generation

3. generations Li-Po batterier er kendetegnet ved at anvende nano teknologi, som betyder, at der kan overføres flere elektroner hurtigere mellem anode og katode.

Batteriet kan tåle større C-værdier ved både op og afladning, samtidig opnås mindre indre modstand.

Teknikken er udviklet for at opnå korte oplade tider, specielt en nødvendighed for fremtidens elbil marked.

Max 6C = 24A. Dog anbefales højest 5C = 20A.

Opladning på 3.generation

Der må kun anvendes en lader, som er beregnet til Li-Po batterier

Der må max oplades med den C-værdi fabrikanten foreskriver.

Oplad ikke et varmt batteri

Da batteriet ikke må ligge opladt, stilles der krav til hurtig opladning, når det skal anvendes. Dette stiller stigende krav til laderens opladestrøm og dermed effekt.


Opladning ved 2C = 8A

Tid

Opladning fra opbevaringsspænding (11,4V) til 95 % af fuld opladning

16 min

Opladning fra opbevaringsspænding (11,4V) til fuldt opladt.

21 min

Opladning fra 30 % af faktisk kapacitet til 95 % af fuld opladning.

30 min


Opladning ved 4C = 16A

Tid

Opladning fra 30 % af faktisk kapacitet til 95 % af fuld opladning.

9 min

Opladning fra 30 % af faktisk kapacitet til fuld opladning.

15 min


Start kapacitet

Målt kapacitet ved første cykle.

Målt til 3780mA/h = 94% af påstemplet kapacitet.

Faktisk kapacitet

Faktisk kapacitet er den kapacitet batteriet har fra fuldt opladt til den første celle i batteriet når 3,3V målt ved 1C.

Ved cykle 30 og 16 måneder gammelt måles den faktiske kapacitet til 3489mA/h = 92 % af start kapaciteten.

Brugbar kapacitet og afladning

Ca. 70 % af den faktiske kapacitet.

Beregnes til 70 % af 3489mA/h = 2442mA/h. Det er, hvad du må bruge, når du flyver. Kun godt det halve af hvad der står på batteriet!

Afladningen foregår af gode grunde normalt oppe i luften og kan derfor ikke så nemt overvåges men: Som minimum bør anvendes et ur, som måler flyvetiden. På nogle sendere findes der en timer som aktiveres af motorkanalen. Ideelt telemetreres mA/h forbruget tilbage til et display under flyvningen (Se f.eks. JETI systemet). Regulatoren indstilles til 3,3V pr.celle, fordi den måler cellespændingernes sum, og derfor ikke tager hensyn til cellespredningen.

Temperatur

Max 60C grader.

Ved 7½C = 30A kontinuerlig afladestrøm stiger temperatur med 10 grader uden køling.

PC tilslutning og grafer

Mange ladere kan via USB tilsluttes en Windows computer og dermed udskrive grafer over alle tænkelige parametre, herunder temperatur hvis en føler tilsluttes. Enten medfølger softwaren til laderen eller også kan anvendes programmet LogView.


Eksempel på en graf.

Logning

Logning af batteriet er et ”regnskab”,

hvor der registreres, hvor mange cykles m.m. batteriet gennemløber i sit liv.

Manuel logning skrevet på batteriet. Gummibåndet viser, at batteriet er fuldt opladt, således at du undgår at montere et afladt batteri i flyet.

Hvis en Hyperion Net- eller Duolader tilkobles en Windows computer, oprettes automatisk en logning (SQL database), som registrerer al trafik på laderen med tilhørende grafer.

Max antal cykles og levetid

Det antal cykles batteriet kan opnå, indtil ydelsen bliver dårligere end 70 % af startkapaciteten.

Levetiden påvirkes af tiden, hvor mange C der trækkes, spændingsgrænser samt temperaturen. Man behøver naturligvis ikke at anvende 70 %, men er normalt grænsen.

Man kan forvente mellem 100 og 200 cykles.

Sikkerhed

Litium kan eksplodere i en termisk run-away proces. Dette betyder, at batteriet selv fortsætter med at frembringe varme. En proces der kan risikere at antænde brand, hvis batteriet håndteres forkert.

Vær omhyggelig med at indstille din lader korrekt før opladning påbegyndes.

Opladning skal altid overvåges fra start til slut.

Batteriet anbringes på ikke brændbart underlag og sådan at en brand ikke kan spredes. Gerne i en LiPo pose.

Oplad ikke batteriet i en bil.

I tilfælde af brand anvendes en pulverslukker og absolut ikke vand, som kan medføre eksplosion.

Mekaniske skader efter nedstyrtning medfører, at batteriet er brandfarligt, fjern det hurtigst muligt fra modellen.

Hvis batteriet har oppustede celler, skal det kasseres.


Til Forsiden