RC VRTULNÍKY A DRONY > PÉČE O BATERIE

Lithium polymerové akumulátory

Lithium polymerové (Li-poly) akumulátory představují nejmodernější zdroj energie pro pohon modelů. Vynikají především nízkou hmotností a vysokou energetickou hustotou - tj. velikostí uloženého elektrického náboje vztaženého na jednotku hmotnosti. Vzhledem k tomu, že za krátkou dobu jejich používání se okolo těchto článků již vyrojila řada pověr a nepřesných informací, povíme si o nich něco podrobněji.

Vzhledem ke zcela odlišnému typu elektrochemické reakce probíhající uvnitř článků vyžadují zcela jiné zacházení než běžné niklkadmiové (NiCd) nebo niklmetalhydridové (NiMH) akumulátory.

Základní vlastnosti Li-poly článků:
Li-poly články mají zpravidla tvar plochého hranolu s dvojicí tenkých páskových elektrod vyčnívajících na kratší straně. Celek je zavařen v tuhé plastové fólii. Vzhledem k tomu, že vlastní elektrody jsou z materiálů obtížně pájitelných, jsou k nim naplocho bodově přivařeny pásky z materiálu, který lze pájet běžnou páječkou a cínovou pájkou. Pozor: pájitelný povrch elektrod je z té strany článku, kde je natištěno označení polarity a číselný kód. Elektrody nesmějí být opakovaně mechanicky namáhány (ohýbány atd.).
Jmenovité napětí Li-poly článku je 3,6 V (na rozdíl od 1,2 V u NiCd a NiMH akumulátorů). V provozu nesmí v žádném případě napětí článku překročit 4,2 V při nabíjení a poklesnout pod 3 V. Překročení těchto hodnot znamená s vysokou pravděpodobností nevratné poškození akumulátoru.

Z tohoto důvodu je třeba používat pro nabíjení speciální nabíječe pro Li-poly akumulátory, stejně jako používat speciální regulátory, jejichž ochranné obvody (PCO) zabrání vybití článků pod bezpečnou mez.

Nedodržení správného postupu při nabíjení, stejně třeba jako zkrat článku, vede k přehřátí článku a jeho poškození vyvíjenými plyny. Pokud teplota uvnitř článku překročí cca 150 stupňů Celsia, dojde k nastartování exotermní chemické reakce (reakce doprovázená vývojem tepla), která může samovolně pokračovat i při odpojení nabíječe. V důsledku toho může dojít k explozi článku a k vzniku požáru, neboť vystříknutá náplň článku se na vzduchu sama vznítí. Ačkoliv jsou Li-poly akumulátory při správném zacházení zcela bezpečné, toto nebezpečí nepodceňujte.
Oproti NiCd a NiMH článkům je zásadní výhodou, že Li-poly články je možno spojovat do sad nejen sériově (a dosáhnout tak vyššího napětí při stejné jmenovité kapacitě), ale i paralelně (vedle sebe, kapacita článků se sčítá, stejně jako maximální velikost dodávaného proudu). Podmínkou je důkladný výběr článků, jejich napětí se nesmí lišit o více než 0,01 V, musejí být ze stejné výrobní série a mít za sebou stejnou historii používání. Rovněž během provozu je třeba pravidelně (po 5-7 cyklech) kontrolovat napětí článků. Pokud zaznamenáte vyšší rozdíl, je třeba parametry článků vyrovnat cyklováním jednotlivých článků. Sériově řazené články se označují písmenem „s“ (3s jsou tři články v sérii, sada 3s z 1200 mAh článků má potom jmenovité napětí 3x3,6=10,8 V, kapacita zůstává 1200 mAh), paralelně řazené písmenem „p“ (3s2p jsou dva tříčlánky propojené paralelně; sada 3s2p z 1200 mAh článků má jmenovité napětí 3x3,6=10,8 V, kapacitu 2x1200=2400 mAh a je schopna poskytovat dvojnásobný proud). Oproti NiCd a NiMH článkům nevyžadují Li-poly akumulátory úvodní formování, ale je možné, že během několika úvodních cyklů se bude využitelná kapacita poněkud zvyšovat. Li-poly akumulátory také není třeba před nabíjením vybíjet - je tak např. možno zcela bezpečně nabíjet akumulátory vybité na 50%.

 

Zhotovování akumulátorových sad

Vzhledem k páskovým elektrodám z tenkého plechu, které není možno mechanicky namáhat a nárokům kladeným na výběr článků, doporučujeme nákup již továrně zhotovených sad. Pro hloubavější modeláře jsou tu postupy převzaté z časopisu Quiet&Electric Flight International (lednové a listopadové vydání, 2003).

Jednotlivý článek: Horní část článku ovineme 1-2 vrstvami samolepící pásky - tak vytvoříme základní izolační vrstvu. Na přední stranu elektrod připájíme kabely se silikonovou izolací odpovídajícího průřezu; pájíme krátce, abychom zamezili přehřátí. Elektrody nyní opatrně ohneme na zadní stranu článku a celek ovineme 2-3 vrstvami samolepící pásky (páska by měla fixovat kabely v délce 1-2 cm. Takto jednoduše vývody zároveň zaizolujeme i ochráníme proti mechanickému namáhání.
Více článků: doporučujeme zhotovit malý plošný spoj z kuprexitu s rozměry odpovídajícími čelům článků (stačí proškrabáním měděné fólie) s úzkými štěrbinami pro elektrody vyříznutými lupenkovou pilkou. Na plošném spoji snadno vytvoříme požadované sériové nebo paralelní zapojení. Články navzájem slepíme oboustrannou lepící páskou a celek ochráníme smršťovací fólií. Výstupní kabely se pájejí na plošný spoj.
Na obrázku vlevo je znázorněn plošný spoj pro dva články v sérii.

Nabíjení

Pro nabíjení vždy používejte speciální nabíječ určený pro Li-poly nebo lithium-iontové (Li-ion) akumulátory. Musí být vybaven automatikou zajišťující, že nebude překročeno maximální povolené napětí 4,2 V na článek a maximální nabíjecí proud (výrobci obvykle udávaných 0,7C*, v žádném případě ne více než 1C). Používá se několik metod nabíjení, nejčastěji taková, při níž se nabíjí konstantním proudem do momentu, kdy napětí na článek dosáhne 4,2 V (tak je článku dodáno cca 90% náboje), poté se postupně snižujícím proudem (aby se nepřekročilo mezní napětí) nabíjí do úplného nabití. V žádném případě nepoužíváme režim nabíjení s automatickým nastavením nabíjecích parametrů ani jakékoliv programy, které nejsou určeny pro nabíjení Li-poly (nebo Li-ion) akumulátorů. Vhodné typy nabíječů se síťovým i 12V napájením najdete v našem katalogu.

Vybíjení

Při provozování pohonných systémů s Li-poly akumulátory je třeba brát ohled na to, že tyto články byly vyvinuty pro aplikace, v nichž je požadována vysoká kapacita a nízký proudový odběr (mobilní telefony apod.). Výrobci proto zaručují vysokou životnost při proudech, které dostačují jen pro pohon lehkých modelů slow- a park-fly. Např. pro klasické články E-Tec se zaručuje při vybíjení proudem 4C pokles kapacity o 10% až po 300 nabíjecích a vybíjecích cyklech. V modelářské praxi se ale proudy běžně pohybují v rozmezí 6-10C i více, což samozřejmě vede k omezení životnosti, kterou není možno srovnávat se současnými NiCd akumulátory. Pohonný systém je proto lépe volit s motorem s vyšším počtem závitů a větším počtem článků v sérii, což dovoluje pracovat při stejném výkonu s nižšími vybíjecími proudy. Tento problém do značné míry odstraňují články nové řady HP, které mají zaručený vybíjecí proud vyšší než 10C.
Naprosto nezbytné je používání elektronických regulátorů otáček přizpůsobených pro napájení z Li-poly resp. Li-ion akumulátorů.

Základní zásady bezpečného používání Li-poly akumulátorů

1) Pozor na zkrat u jednotlivých článků i sad - požívejte konektory s bezpečně izolovanými kontakty, nenechávejte jednotlivé články jen tak povalovat - např. v zásuvce, kde je může zkratovat volně „poletující“ šroubovák.
2) Li-poly akumulátory nepatří do rukou dětem, ani osobám, které si nepřečetly nebo nejsou ochotny dodržovat tento návod.
3) Chraňte články před mechanickým poškozením - vytržení elektrod, propíchnutí. Mohlo by přitom dojít k vnitřnímu zkratu s výše popsanými následky (exploze, požár).
4) Nepropichujte ani „nafouknuté“ články - nafouknutí je známkou vnitřního poškození a článek by se mohl po propíchnutí proměnit v plamenomet.
5) Při nabíjení se nejprve dvakrát přesvědčete, že jste správně nastavili parametry nabíjení (počet článků, nabíjecí proud). Nepoužívejte programy s automatickým nastavením parametrů.
6) Nabíjený akumulátor umístěte na nehořlavou podložku. V blízkosti se nesmějí nacházet hořlavé předměty nebo kapaliny.
8) Při nabíjení neponechávejte akumulátory bez dozoru.
9) Akumulátory nenabíjejte uvnitř automobilu (je to hořlavý předmět!)
10) Pravidelně kontrolujte napětí na jednotlivých článcích sady zvláště v paralelním zapojení, nemělo by se lišit o více než 0,01 V.
11) Po havárii vyjměte články z modelu, odložte je na bezpečné místo a po několik hodin z bezpečného odstupu sledujte.
12) Před definitivním vyhozením do nebezpečného odpadu článek zcela vybijte ponořením na 12 hodin do nádoby se slanou vodou.