LI-Po – Литий-полимерные аккумуляторы

Из литий-полимерных аккумуляторов можно выделить две основные группы — быстро-разрядные (Hi Discharge) и обычные. Отличаются максимальным разрядным током — его указывают или в амперах, или в единицах емкости аккумулятора, обозначаемой буквой «С».

Быстро-разрядные литий-полимерные аккумуляторы называют «силовыми» — такие аккумуляторы применяются для питания устройств с высоким токопотреблением.

Принципы зарядки LI-PO Аккумуляторов:

Заряд большинства Li-Po аккумуляторов осуществляется по достаточно простому алгоритму — от источника постоянного напряжения 4.20В/элемент с ограничением тока в 1С (некоторые модели современных силовых Li-Po аккумуляторов позволяют заряжать их током в 5С). Заряд считается законченным, когда ток достигает падения до 0.1-0.2С. До перехода в режим стабилизации напряжения при токе в 1C аккумулятор набирает примерно 70-80% емкости. Для полной зарядки необходимо время около 1-2 часов. От зарядного устройства нужна точность поддержания напряжения в конце заряда - не хуже 0,01В/банку.

Из зарядных устройств можно выделить два основных типа — простые – 10-40$, предназначенные только для литиевых аккумуляторов, и – 80-400$, предназначенные для обслуживания различных типов аккумуляторов.

Достоинство первых зарядных устройств — низкая цена. Главный недостаток — некоторые из таких устройств не умеет правильно определять окончание заряда. Они определяют лишь момент перехода от режима стабилизации тока к режиму стабилизации напряжения, что составляет примерно 70-80% емкости.

У второй группы зарядников возможности намного шире, как правило, они все показывают напряжение, ток, и емкость в мАч, которую аккумулятор «принял» в процессе заряда, что позволяет более точно определять, насколько заряжен аккумулятор. При использовании зарядного устройства самое главное — правильно выставить на заряднике нужное количество банок в батарее и ток заряда, который, как правило, равен 1C.

Для литий-полимерных аккумуляторов все таки желательно применять «зарядку» именно для своего типа аккумуляторв.

Эксплуатация.

Литий-полимерные аккумуляторы самые прихотливые  из существующих, требуют строгово соблюдения правил:

Нельзя Перезаряжать аккумуляторы

Нельзя допускать короткое замыкание аккумулятора

НЕ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ ПОВРЕЖДЯТЬ И НЕ РАЗРУШАТЬ УПАКОВКУ

Разряд токами, превышающими нагрузочную способность или приводящим к нагреву Li-Po аккумулятора cвыше 60°С

Разряд ниже напряжения 3V на "банку"

Нагрев аккумулятора выше 60ºС

Хранение в разряженном состоянии

Невыполнение первых трех пунктов приводит к возгоранию, всех остальных - к полной или частичной потери емкости.

 Чтобы не было пожара, надо иметь нормальный зарядник и правильно выставлять на нем число заряжаемых банок.

Необходимо также использовать разъемы, исключающие возможность короткого замыкания батареи и контролировать ток, потребляемый устройством, в котором установлен Li-Po аккумулятор.

Необходимо быть уверенным, что ваше электронное устройство,в котором установлен аккумулятор не перегревается. При +70ºС в аккумуляторе начинает идти «цепная реакция», превращающая запасенную им энергию в тепло, аккумулятор буквально растекается, поджигая все, что может гореть.

Если замкнуть почти разряженный аккумулятор, то пожара не будет, он тихо и мирно «умрет» из-за переразряда.

Следите за напряжением в конце разряда аккумулятора и обязательно отключайте его после работы.

Разгерметизация — так же причина выхода литиевых аккумуляторов из строя. Внутрь элемента не должен попадать воздух. Это может произойти при повреждении внешнего защитного пакета (аккумулятор запаян в пакет наподобие термоусадочной трубки) в результате удара, или повреждения острым предметом, или при сильном перегреве вывода аккумулятора при пайке. Вывод — не ронять с большой высоты и паять аккуратно.

Хранить аккумуляторы, судя по рекомендациям производителей, следует в заряженном на 50-70% состоянии, лучше в прохладном месте, при температуре не выше 30°С. Хранение в разряженном состоянии отрицательно сказывается на сроке службы. Как и у всех аккумуляторов, у литий-полимерных есть небольшой саморазряд.

Были проведены сравнительные испытания на безопасность двух типов призматических литий-ионных аккумуляторов: с жидким и гель-полимерным электролитами (см. таблицу). При этом не принималось особых мер обеспечения безопасности аккумуляторов. Аккумуляторы испытывались проколом иглой, нагревом до 200 °С, коротким замыканием и очень высоким перезарядом (до 600 %). Как следует из таблицы, безопасность литий-ионных аккумуляторов с полимерным электролитом гораздо выше безопасности аккумуляторов с жидким электролитом.

Батари на основе LI-PO аккумутятров:

Для получения батарей с высокой токоотдачей или большой емкости используют параллельное соединение аккумуляторов. Если вы покупаете готовую батарею, то по маркировке можно узнать, сколько в ней банок и как они соединены. Буква Р (parallel) после числа обозначает количество соединенных параллельно банок, a S (serial) — последовательно. Пример - «1500 3S2P» обозначает батарею, соединенную последовательно из трех пар аккумуляторов, и каждая пара образована двумя параллельно соединенными аккумуляторами емкостью по 1500мАч, т.е. емкость батареи будет 3Ач и напряжение — 11,1V.

Если вы покупаете аккумуляторы отдельно, то перед соединением их в батарею нужно уравнять их потенциалы, особенно это касается варианта параллельного включения, так как при этом одна банка начнет заряжать другую и зарядный ток может превысить значение 1C. Желательно, все купленные банки перед соединением разрядить до 3V током около 0.1- 0.2С. Напряжение надо контролировать цифровым вольтметром с точностью не ниже 0.5%. Это обеспечит надежное функционирование батареи в будущем.

Выравнивание потенциалов (балансировку) также желательно проводить даже уже на собранных фирменных батареях перед их первым зарядом, так как многие фирмы, собирающие элементы в батарею, не балансируют их перед сборкой.

Из-за падения емкости в результате эксплуатации нельзя добавлять новые банки последовательно старым - батарея будет при этом разбалансирована.

Нельзя соединять в батарею аккумуляторы разных, даже близких емкостей –и использовать в одной батарее аккумуляторы разных производителей - различное внутренне сопротивление приведет к разбалансировке батареи.

При пайке нельзя допускать перегрева выводов — это может вывести из строя элемент. Некоторые Li-Po аккумуляторы поставляются с уже припаянными к выводам кусочками текстолитовой печатной.

При больших зарядных токах (2 А и более) тонкие провода от зарядного устройства до батареи, а также подключение «крокодилами», а не штатными разъемами батареи к зарядному устройству приводит к паразитному падению напряжения в контактах и проводах, зарядному устройство раньше переходит в режим стабилизации напряжения, что увеличивает время заряда.

Необходимо контролировать емкость каждого элемента батареи.

Не стоит полностью сажать аккумулятор - это может разрядить самую слабую в сборке ниже 3В, из-за чего она еще больше потеряет емкость

Современные зарядные устройства имеют встроенные балансиры (balancer), которые позволяют заряжать все элементы в батареи отдельно под чётким контролем. Если зарядное устройство не оборудовано балансиром, то его необходимо приобрести отдельно и заряд аккумуляторов желательно производить с его использованием.

Внешний балансир —  это небольшая плата, подключаемая к каждой банке, содержащая нагрузочные резисторы, схему управления и светодиод, показывающий, что напряжение на данной банке достигло уровня 4.17-4.19V. При превышении напряжения на отдельном элементе порога в 4.17V балансир замыкает часть тока «на себя», не позволяя напряжению превысить критический порог.

Следует добавить, что от переразряда некоторых банок в разбалансированной батарее балансер не спасает, он служит только для защиты от повреждения элементов при заряде и средством определения «плохих» элементов в батарее.

Вышесказанное относится к батареям, составленных из трех элементов и более, всех «Литий» типов.

Вредно хранить батарею в переразряженном состоянии.

Существует мнение, что литий-полимерные аккумуляторы нельзя эксплуатировать при отрицательных температурах. Действительно, в технических характеристиках на батареи указан рабочий диапазон 0-50°С (при 0°С сохраненяется 80% емкости аккумулятора). Но тем не менее, использовать Li-Po аккумуляторы при отрицательных температурах, около-10…-15°С, можно. Дело в том, что не нужно перед использованием морозить батарею. А в процессе использования внутреннее выделение тепла в аккумуляторе оказывается в данный момент полезным свойством, не позволяя батарее замерзнуть. Конечно, отдача аккумулятора будет несколько ниже, чем при нормальной температуре.

Значит касательно электровелосипеда – подходят динамические зимние поездки.=)

Что касается хранения – тут действуют те же принципы что и в Li-ion аккумуляторах.

 С использованием материалов http://2a3a.ru.