Baterías de polímero de litio
Las baterías de polímero de litio (LiPo) han estado con nosotros durante muchos años y se han convertido en una parte esencial de este pasatiempo. Apuesto a que todos los que lean esto habrán usado una batería de litio de alguna forma. Ahora alimentan muchos dispositivos eléctricos, como teléfonos móviles, computadoras portátiles y tabletas.
Existen diferentes tipos de baterías a base de litio, pero la más común para el uso de drones en exteriores es la celda de polímero de litio, debido a la construcción liviana y al rendimiento asociado con este tipo de batería. ¡Desde algo tan pequeño como una batería de 100mAh de una sola celda que encontrarás en el quadcopter Nano Proto X, hasta paquetes de 22000mAh de 6 celdas que ahora estamos viendo en Drones más grandes! Si vuelas un DJI Phantom, una sola batería constituye más del 10% del costo de su unidad a $129 (en comparación con el Vision + más caro que cuesta $1159 hoy). Entonces, ya sea que aproveches al máximo esas baterías o no, hace una gran diferencia. La falla de la batería puede causar un mal funcionamiento e incluso un choque, por lo que una batería defectuosa puede costarte mucho más que su valor de reemplazo.
A lo largo de los años, hemos visto mejoras continuas en la tecnología de baterías y estoy seguro de que hay más mejoras en el horizonte.
NiCad’s y NiMH’s
Durante décadas hemos estado usando baterías de níquel-cadmio (NiCd), más tarde seguidas de hidruro de níquel-metal (NiMH). Estos siempre nos han servido bien y todavía lo hacen. Con estas baterías, el mantenimiento siempre ha sido clave para maximizar el rendimiento y la durabilidad. A ninguno de los dos les gusta que lo dejen por largos períodos de tiempo sin ser ciclados o rellenados, y ambos sufren de alta autodescarga interna. Las baterías de NiCd generalmente perderán aproximadamente el 1% de su carga por día; peor aún, las baterías de NiMH pueden perder entre un 5 y un 20% de su carga el primer día y un 1-4% por día después de eso. La nueva tecnología de batería de NiMH LSD (baja autodescarga), como Eneloop de Sanyo y otras, reduce este problema, pero aún sufren.
Las baterías de polímero de litio no se descargan por sí mismas en ningún lado. Por lo general, puedes dejar un LiPo completamente cargado en el estante durante un mes y solo podría perder el 1% de su capacidad. Significa, en teoría, que puedes dejar un paquete completamente cargado en el estante durante un mes o dos y simplemente recogerlo y salir a volar.
Por lo tanto, todo lo que sabes sobre las baterías de NiCd y NiMH ahora debe dejarse de lado. Las células LiPo exigen un nivel diferente de respeto y se aplican diferentes reglas. Estoy seguro de que algunos de ustedes conocen los peligros potenciales de las células de litio si se usan incorrectamente, pero si se usan correctamente, no deberían tener un problema y te servirán bien.
En esta serie, hablaré sobre cómo tratar tus baterías y asegurarme de que aproveches al máximo tu inversión. ¡Puede ser la diferencia entre obtener menos de 50 o más de 200 ciclos!
Lo que cubriremos en este artículo
· ¿Deberías descargar tu LiPos?
· ¿Deberías guardar LiPos en la nevera?
· Precauciones de seguridad de carga de lipo.
· Viajando con baterías LiPo, regulaciones, estuches.
· Qué hacer para obtener 200 ciclos de su LiPo en lugar de posiblemente 50.
· Cualquier otra cosa que le interese, así que siéntase libre de comentar aquí lo que le gustaría escuchar.
¡Estén atentos para recibir toneladas de consejos útiles para aprovechar al máximo tus baterías LiPo!
De aquí en adelante, voy a abordar el tema en base a mis propias experiencias personales y experiencia. Utilicé esta tecnología durante más de 10 años y hace 3 años comencé un negocio especializado en vender tecnología de polímero de litio que dejé el año pasado para seguir la vida en Nueva Zelanda. Quiero que todos eviten algunos de los errores que cometí en el pasado y ayuden a que sus paquetes duren más, funcionen mejor y eviten todos los peligros asociados con las celdas de polímero de litio.
Entonces, imagina que acabas de comprar una nueva configuración. Junto con su nuevo equipo, también compras una serie de paquetes de baterías nuevas y brillantes y descubres que cuestan una cantidad considerable de dinero, ¡especialmente las baterías DJI modernas!
Por supuesto, querrás sacarles tanta vida como sea posible.
Battery University posee una gran cantidad de información sobre todo tipo de baterías. Gran parte de la información que he usado proviene de esta fuente y, si te tomas en serio este pasatiempo, creo que es esencial que comprendas bien todos los tipos de baterías que pretendes usar.
Nuevas baterías de polímero de litio
Si alguna vez compraste una bateria nueva y comprobó el voltaje, descubrirás que cada celda tendrá aproximadamente 3.8/3.85V por celda. Esto equivale a aproximadamente el 40% de la capacidad y, a lo largo de los años, los fabricantes deben llegar a la conclusión de que esta es la mejor condición para el almacenamiento de células durante largos períodos. Todas las baterías nuevas llegan en esta condición. Estoy seguro de que la mayoría de ustedes habrán comprado un nuevo teléfono móvil sólo para descubrir que la batería está parcialmente cargada, ¡ahora entienden por qué!
Es fácil verificar tus baterías nuevas o usadas con un simple comprobador de baterías como las siguientes:
Al cargar baterías nuevas, es aconsejable no cargar rápidamente durante al menos los primeros ciclos. Esto significa cargar no más rápido que ‘1C’ (explicaré las tasas de carga con más detalle más adelante). Lo mismo se aplica a los primeros ciclos de descarga. Algunos dicen que esto no es esencial. Sin embargo, ciertamente no hará ningún daño. Se cree que un procedimiento de ‘Interrumpir’ es una buena idea. La idea es volar suavemente y solo descargar las baterías al 50% durante los primeros vuelos. Se cree que esto ayuda a resolver la composición interna dentro de la batería y ayuda a configurar el paquete para una vida prolongada. Después de los primeros ciclos, no es inusual ver un ligero aumento en el rendimiento y generalmente una señal de que el paquete está listo para su uso normal.
Calificación C
Casi todas las baterías de polímero de litio que compre hoy tendrán una calificación ‘C’. La calificación ‘C’ en C significa Capacidad. La clasificación C es la velocidad máxima, segura y de descarga continua de un paquete según lo especificado por el fabricante, por lo que cuando veas 20C impreso en su etiqueta, significa que puede descargarse a 20 veces la capacidad del paquete, ‘continuamente’. La capacidad generalmente se mide en mAh y un tamaño de celda popular es 2200mAh. Por lo tanto, a modo de ejemplo:
2200mAh 20C Celda = 2.2A x 20 = 44A descarga continua
Junto con la tasa de descarga continua, algunas baterías muestran la tasa de descarga «en ráfaga». Esto suele ser el doble de la velocidad de descarga continua. Por lo general, significa que la batería es capaz de permitir el doble de la corriente, pero solo por unos segundos a la vez.
Evitar Daños
Dañarás tus baterías si las usas más allá de estas especificaciones. La idea es mantenerte alejado de estos límites. En teoría, cuanto más alta sea la calificación C, mejor será la batería. En aplicaciones de alto consumo de corriente, como helicópteros 3D RC, las baterías con clasificación C alta son esenciales. El problema con los helicópteros 3D es que las células están sujetas a grandes corrientes de corriente en maniobras difíciles. Los picos de consumo actuales a veces están más allá de los límites de la batería. Si la batería se empuja más allá de sus límites, la batería se calentará, el rendimiento disminuirá y, si se empuja lo suficiente, posiblemente se inflará y causará daños irreversibles.
¿Qué tan buena es tu batería de polímero de litio?
¡Por favor, ten cuidado con las calificaciones C ‘reclamadas’! La mayoría de las baterías ahora provienen de China y en la actualidad no parece haber control sobre lo que los fabricantes pueden imprimir en sus etiquetas y no hay requisitos para justificar sus afirmaciones. ¡He visto innumerables baterías claramente especificadas que no pueden entregarse cerca de tu reclamo actual! Por otro lado, también he usado y vendido paquetes de 20 C que superan claramente a otros fabricantes que afirman que tienen 45C. Puede ser confuso determinar las especificaciones genuinas como alardeadas. Haz tu investigación, pregunta y gasta con prudencia: ¡hoy en día se puede encontrar barato y bueno, así como caro y pobre en el mercado! He probado cientos de paquetes y hasta el día de hoy, nunca he visto un paquete que funcione más allá de 35 C. Si ves que alguien reclama más allá de 35 C, ¡debes ser escéptico!
Carga de baterías de polímero de litio
Es extremadamente importante que solo uses un cargador específicamente diseñado para cargar celdas de polímero de litio. Todos los cargadores nuevos ahora vienen con una función de equilibrio que es esencial por razones de seguridad y duración de la batería.
El voltaje de funcionamiento indicado de una celda típica de polímero de litio es de 3V a 4.2V cuando está completamente cargado. ¡Descargar celdas por debajo de 3 voltios invariablemente causará daños irreversibles y cargar por encima de 4.2V es peligroso y más fácil de lograr de lo que piensas! Si seleccionaste la función ‘LiPo’, tu cargador se configurará para detectar las células de pico que alcanzan 4.2V, en cuyo punto el cargador se cortará. Establecer el tipo incorrecto de batería; comienza a cargar más allá de 4.2V, el paquete se hinchará y, si lo dejas, eventualmente se incendiará. Sí, es así de peligroso, ¡así que estate atento al configurar tu cargador!
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Equilibrio de baterías de polímero de litio
El equilibrio es muy importante. Si se usa un paquete y se mantiene dentro de sus límites de trabajo seguros, las celdas tienden a no desviarse demasiado del equilibrio. Las células desequilibradas pueden ocurrir cuando el paquete se ha descargado demasiado. A veces, un paquete puede desarrollar una célula mala. La carga de equilibrio ayudará a detectar un desequilibrio entre las células y reducirá la probabilidad de sobrecargar otras células dentro del paquete. Por esta razón, SOLO equilibra la carga de tus baterías.
Temperatura
Al cargar tus baterías, la temperatura es importante. Nunca cargues una batería que se haya almacenado por debajo de 0ºC, ya que corre el riesgo de una explosión a estas temperaturas. El almacenamiento en frío para las celdas LiPo es realmente algo bueno, pero antes de cargarlas nuevamente, asegúrate siempre de que tus paquetes hayan tenido la oportunidad de alcanzar la temperatura ambiente antes de comenzar. Si tu familia no tolerará que mantengas las baterías en el refrigerador, puedes considerar un mini refrigerador para tu cueva o garaje:
Al cargar, verifica la temperatura de la batería con la mano. Si se carga a una velocidad de carga de 1C, la batería no debería calentarse. Sin embargo, con frecuencia cargo 3C y los paquetes se calientan ligeramente. El calor excesivo significa que hay algo mal, ¡DEJA DE CARGAR!
Después de un vuelo, es posible que tus baterías estén calientes al tacto. Puede ser una buena idea darle a los paquetes la oportunidad de enfriarse un poco antes de recargarlos.
Células Dañadas
Nunca intentes cargar un paquete que se ha dañado por accidente, ¡corre el riesgo de incendio! Las células que obviamente están hinchadas o tienen daño físico nunca deben usarse y se requiere una eliminación cuidadosa, especialmente si las células están hinchadas.
Si tienes un paquete en el estante, completamente cargado, nunca intentes recargarlo.
¡NUNCA DEJES UN CARGADOR DESATENDIDO!
El punto más importante sobre todo, sabiendo cuán potencialmente peligrosa puede ser una batería LiPo si algo sale mal, ¡NUNCA dejes tus baterías cargadas sin supervisión! No importa cuán seguro pienses que es tu cargador, las cosas pueden y realmente salen mal de vez en cuando. Tú estás a merced de la tecnología y algunos de los usuarios más experimentados del mundo han tenido serios accidentes con baterías LiPo, incluida la leyenda del helicóptero RC, Curtis Youngblood, quien se quemó gravemente la mano a través de un proceso de carga defectuoso. ¡Así que ten cuidado! Tampoco cargues nunca baterías LiPo dentro de tu casa si realmente puedes evitarlo. Hay innumerables videos e imágenes repartidos por Internet desde incendios de LiPo, ¡echa un vistazo y ten cuidado con algunas de las imágenes que son impactantes!
Tasas de carga
El consenso general siempre ha sido cargar tu LiPos a una velocidad de 1C, por ejemplo, una batería de 2200mAh se cargaría a no más de 2.2A. Cargar por encima de 1C alguna vez se consideró malo para la salud de la batería. Todavía hay algunos fanáticos que están convencidos de que este sigue siendo el caso. ¡En los últimos dos años, he estado rodeado de paquetes cargados a 3C y no he visto absolutamente ninguna diferencia en la vida útil! Incluso he realizado pruebas con paquetes cargados a 1C y 3C, la vida útil resultante fue la misma. Prefiero tiempos de carga de 20 a 30 minutos y creo que casi todos los paquetes modernos de LiPo son más que capaces de cargarse a 3C sin causar ningún daño. Algunos fabricantes ahora citan 5C o incluso 8C, pero a través de mis propias pruebas, los paquetes a veces tienden a salir del cargador demasiado calientes para mi gusto.
Tasas de descarga y nivel de descarga
Anteriormente expliqué qué es una calificación C. Ya sabemos que descargar a una velocidad superior a la especificada C dañará la batería. Igualmente perjudicial es la descarga profunda de una batería. La mayoría de los daños a las baterías de polímero de litio son causados por el usuario al agotar las baterías y, independientemente de la calidad de las celdas, si agotas la batería, causarás daños irreparables y la batería se agotará muy rápidamente.
Dejar un nivel aceptable de carga en la batería es, con mucho, el factor más importante para prolongar la vida útil de la batería y la razón más común para la falla temprana de la batería es ignorar este consejo. Descargar baterías de polímero de litio más allá del 80% de su capacidad puede reducir significativamente la vida útil de cualquier batería de LiPo. Las pruebas han demostrado que las baterías que solo se descargan al 50% pueden reciclarse al menos 3 veces la vida útil de las baterías que se aplanan regularmente. Una batería que se aplana cada vez que se usas, puede durar solo 40-50 ciclos, por lo tanto, apunte a no más del 80% o ciertamente a un voltaje de reposo de 3.6V o más por celda y obtendrás mucho más de sus celdas. Siguiendo esta regla, he visto más de 150 ciclos de muchos de mis propios paquetes. Aun así, La mitología que abunda lleva a tantos viajeros a concentrarse en las tarifas de carga que nunca han sido el problema, en lugar de niveles de descarga excesivos. He visto personas cargar religiosamente a menos de 1C y luego volar una batería completamente descargada, ¡lo cual es un doble error! ¡Así que asegúrate de programar tus vuelos para dejar más del 20% restante en tus paquetes y disfrutar de más ciclos!
Temperaturas de trabajo
Las baterías de polímero de litio funcionan mejor cuando están calientes. Son capaces de operar hasta 60ºC y, por el contrario, no funcionan muy bien en temperaturas frías. Una batería caliente es una batería feliz, pero va más allá de 60ºC y comienza el daño, con evidencia en forma de hinchazón o inflación como un globo si se lleva al extremo. El clima frío es un problema definitivo. Si alguna vez te entregas a volar en invierno, ¡observa cómo sus baterías simplemente no funcionan como lo hacen en el clima de verano! En un día helado, la caída de voltaje puede ser suficiente para que los ESC (Controlador electrónico de velocidad) alcancen el corte de voltaje bajo carga.
Las baterías de polímero de litio les gusta un poco de calor antes de comenzar a funcionar. Al investigar, me encontré con varias ideas sobre las temperaturas óptimas de trabajo, pero es seguro sugerir que entre 30 y 40 ° C es óptimo. Entonces, si estás volando en un frío día de invierno, asegúrate de que sus paquetes estén calientes antes de comenzar a volar.
Almacenamiento
Voy a sacar de mis experiencias personales del mundo real aquí. Los fabricantes afirman que al almacenar baterías de polímero de litio durante cualquier período de tiempo, debemos almacenarlas idealmente a una temperatura entre 5ºC y 27ºC. Cuanto más baja sea la temperatura, mejor. El voltaje óptimo para el almacenamiento a largo plazo, como ya se mencionó, es de 3.8-3.85V por celda. La mejor práctica después de un día de vuelo es cargarlos de nuevo al voltaje de almacenamiento utilizando la función de almacenamiento en su cargador. Sin embargo, si regresas a casa con un paquete completamente cargado y tienes la intención de volar la semana siguiente, personalmente dejo mis paquetes cargados listos para el siguiente fin de semana. ¡Mi argumento aquí es que devolver un paquete completamente cargado al almacenamiento está usando efectivamente uno de sus preciosos ciclos y es probable que haga más daño que simplemente mantenerlo completamente cargado para su sesión de vuelo la semana siguiente! El calor es más un problema aquí. Si tienes un paquete completamente cargado, manténlo a temperatura ambiente o inferior. A lo largo de los años, las pruebas del mundo real han demostrado que los paquetes que se dejan completamente cargados durante largos períodos de tiempo y están sujetos al calor, se deterioran y pierden capacidad. Por lo tanto, siempre intenta utilizar todos tus paquetes cargados cuando salgas volando y luego cárgalos nuevamente al almacenamiento. Siempre guárdalos en un lugar fresco y seco. La compra de una bolsa de seguridad LiPo o una caja de munición para guardar los paquetes también es una buena idea.
Ah, y como sugerí antes, ¡puedes comprarte un pequeño refrigerador de cerveza como el mío y almacenar tu cerveza y tus baterías en ella!
‘Puffing’: ¿por qué ocurre esto?
Hay muchas razones por las cuales esto ocurre, con una combinación de eventos y acciones que invocan la inflamación celular. Desde estándares de fabricación deficientes que usan materiales deficientes hasta un uso incorrecto, o simplemente desgaste con el tiempo, pero el resultado general es el mismo, ¡la batería está cansada y ha pasado su mejor momento si la hinchazón ha comenzado a mostrarse!
Hace unos años, se observaron problemas con algunas de las células más baratas de China. Se descubrió que la razón principal de la falla celular prematura era la contaminación del agua en las plantas de fabricación. Muchas fábricas se encuentran en climas húmedos y la alta humedad hace que el agua quede atrapada dentro de las células, lo que provoca la oxidación del litio. El oxígeno puede ser liberado por electrólisis y sin ningún lugar para que el oxígeno escape, la batería comienza a hincharse. La mala construcción del separador utilizada en celdas baratas también es un factor con una mala formulación del separador como factor contribuyente. ¡Los procesos de fabricación han recorrido un largo camino desde entonces y los materiales pobres y la fabricación deficiente son mucho menos problemáticos hoy!
El resoplido también puede ocurrir si las celdas se sobrecargan o cargan demasiado rápido. Cuando esto sucede, terminas con un exceso de litio libre en el ánodo (recubrimiento de litio metálico) y oxígeno libre en el cátodo. Un átomo de oxígeno libre es lo suficientemente pequeño como para moverse libremente sobre el separador sin llevar una carga eléctrica, lo que produce óxido de litio u óxido de litio. Entonces tiene el problema de que el óxido de litio usa menos átomos de oxígeno que los que existían en su estado ionizado y el resultado es más oxígeno libre. Para enfatizar este punto, si sobrecargaras una batería LiPo bajo el agua, ¡aún se incendiaría ya que produce su propio suministro de oxígeno!
Descarga
Si se descargan demasiado las baterías de polímero de litio o si se descargan demasiado rápido, ocurre lo contrario a lo anterior. Terminas con óxido de litio en el cátodo, aunque a una velocidad menor porque simplemente hay menos allí. Básicamente, una batería maltratada desarrolla rápidamente corrosión en ambos polos de la batería, dentro de la carcasa. Cuanto más abusas de la batería, peor es la corrosión. Con la corrosión, la resistencia aumenta y la batería tiene que trabajar aún más duro, lo que causa más daño, ¡así que es un círculo vicioso! Independientemente de la calidad, la sobrecarga de las baterías de polímero de litio es la causa más común de inhalación, por lo que esperamos que esto enfatices el problema y le recuerdes lo dañino que es aplanar las baterías.
Calor
Como ya se dijo, el calor es un factor importante. Si se empuja una batería a más de 60ºC durante la descarga o la carga, se producen problemas debido a la generación de litio metálico, que daña la celda y, de nuevo, causa hinchazón.
Voltaje
El voltaje máximo para una celda es de 4.235V por celda, pero esto solo es posible cuando la temperatura de la celda es de alrededor de 60ºC. El voltaje máximo a temperatura ambiente es de alrededor de 4.2V por celda. Por debajo de 10ºC, esa cifra puede caer a solo 4.0V. Yendo más allá de estas cifras, la sobreabundancia de electrones nuevamente romperá los enlaces químicos y liberará litio para unirse con el oxígeno creando óxido de litio y nuevamente, ¡más hinchazón!
Químicamente, en algún momento de la vida de un LiPo, se hinchará independientemente, por lo que solo podemos prolongar los efectos de la inhalación tratando nuestras baterías con el nivel de respeto que se merecen. Si tienes un paquete que ha comenzado a hincharse y continúas usándolo en la misma aplicación, solo empeorará y si esto ocurriera, ¡las células deberían descartarse con bastante rapidez! Un pequeño resoplido es una señal segura de que el paquete está muriendo y debe usarse con precaución. Una vez que la batería se ha enfriado, la hinchazón puede reducirse y la mayoría generalmente seguirá usando la batería, por lo que si es así, vigílela. Idealmente, debes dejar de usar una batería una vez que permanezca hinchada mientras corre el riesgo de incendio, en caso de que la célula se rompa, ¡así que ten cuidado!
¿Cuándo retirar las baterías de polímero de litio?
Hay tantas variables que determinan la vida útil de tus baterías y si te abusas de un paquete, sólo durará un puñado de cargas, pero si se trata adecuadamente, verás más de 200 ciclos de tus paquetes. Por supuesto, esto depende de tu aplicación. Como regla general, cuando tu batería ya no tiene más del 80% de su capacidad original, es hora de retirar tu paquete y, por supuesto, si hay una inhalación excesiva.
Disposición
A diferencia de las baterías de NiCd o NiMH, las baterías de polímero de litio son ecológicas. Por razones de seguridad, es mejor que las baterías de polímero de litio se descarguen por completo antes de su eliminación y esto, por supuesto, debe llevarse a cabo al aire libre al aire libre por razones obvias. Una descarga lenta a completamente plana con una bombilla o una serie de bombillas es ahora lo que hago. Una vez que todas las celdas muestran voltaje cero, es bastante seguro asumir que el paquete ahora es inerte. A diferencia de otras baterías, los LiPos inertes se pueden tirar a la basura normal. Si una batería se daña físicamente, ¡descargarla completamente podría ser peligrosa y se requiere mayor cuidado al desecharla! Busca en Internet y pronto encontrarás varias soluciones recomendadas para desechar. YouTube es una excelente fuente de cómo NO hacerlo y si no has visto un incendio, echa un vistazo.
Eso es todo por esta entrega. Esperemos que esta característica te ayude a apreciar y obtener lo mejor de tus baterías. Este tema es un tema en constante evolución. Siempre estoy abierto a comentarios y me encantaría saber de otras personas y sus experiencias en el mundo real. Para mí, todo se trata de correr la voz con precisión e integridad. ¡Sin nuestras baterías no podríamos hacer lo que hacemos!
