Akumulatory Litowo-polimerowe (LiPo)

Akumulatory litowo-polimerowe, powszechnie znane w airsofcie jako “Lipole”, bądź “Lipo”, istnieją na rynku asg już spory czas. Zastępują one z powodzeniem baterie NiMH. W działaniu sa podobne do akumulatora litowo-jonowego, jednak dzięki obecności polimerów nowa technologia umożliwia konstruowanie giętkich, elastycznych i bardzo cienkich ogniw, nawet o grubości jednego milimetra. Ogniwa te jednak są bardzo podatne na jakiekolwiek przekraczanie wartości ładowania oraz uszkodzenia mechaniczne.

Zdj.1. Przykładowe akumulatory LiPo

1. Budowa pakietu

Akumulatory Lipo, jak sama nazwa wskazuje – litowo-polimerowe, składają się ze stopów litu oraz polimerów przewodzących. Aby zmniejszyć możliwości wycieku, elektrolit w akumulatorach litowo-polimerowych może być w postaci żelu bądź stałej. Mimo tego akumulatory Lipo są o wiele bardziej podatne na uszkodzenia mechaniczne niż akumulatory NimH czy NiCd. Obracając się przy tematyce akumulatorów LiPo należy wspomnieć o dwóch terminach. Są to:

Ogniwo: jest to pojedynczy akumulator, który posiada dwa wyprowadzenia. Zwany pospolicie jako „cela” (nazwa pochodzi z jęz. ang.: „cell”, co oznacza ogniwo).

Pakiet: jest to akumulator, który składa się z więcej niż jednego takiego ogniwa. W takich pakietach spotykamy się z tzw. balanserem (Zdj.2), który jest niczym innym jak wyprowadzeniem wszystkich ogniw razem. W airsofcie spotykamy się najczęściej z pakietami posiadającymi dwa (7,4V) lub trzy ogniwa (11,1V).

Ryc.1. Schemat budowy pakietu.

Zdj.2. Balanser z wyjściem z dwóch ogniw (akumulator 7,4V)

2. Wartości

Pozostając przy terminologii warto wspomnieć o oznaczeniach, które w akumulatorach li-po ułatwiają odczyt pewnych parametrów. Spośród tych oznaczeń możemy wyróżnić:

a) Pojemność – W airsofcie jest ona podawana w [mAh] (mili-amperogodziny). Informuje nas, przez jaki czas można pobierać prąd o danym natężeniu. Dla akumulatorów o dużych pojemnościach wartość ta może zostać podana w [Ah] (amperogodzinach).

Zdj.3. Oznaczenie pojemności akumulatora (oznaczono na czerwono)

b) Maksymalny prąd ładowania – Określany jest symbolem litery “C”. Jest to maksymalny prąd, jakim można ładować dany akumulator. Jak można się domyślić, przekroczenie omawianej wartości może uszkodzić ogniwa. Obliczenia przeprowadza się w taki sam sposób, jak przy wydajności prądowej, z tą różnicą, że prąd ładowania jest dużo niższy od prądu rozładowywania.

c) Wydajność prądowa – Również oznaczona literą “C”. Określa maksymalne natężenia prądu, który można pobierać z akumulatora. Nie jest podawana w amperach. Jest to mnożnik, który pozwala wyliczyć wydajność w amperach. Typowe wartości to 20C, 25C, 30C itd. (wielokrotności 5). Spotyka się również oznaczenia typu 30-40C, gdzie 30C to typowa wydajność, a 40C to wydajność chwilowa. Oznacza to, że akumulator nie zostanie uszkodzony, jeśli prąd chwilowo podskoczy do przedziału 30-40C.

Zdj.4. Wydajność prądowa (oznaczona na czerwono)

d) Ilość ogniw – oznaczana literą “S” (dla ogniw połączonych szeregowo) albo “P” ( dla ogniw połączonych równolegle). Przykład: 3S – pakiet złożony z trzech cel połączonych szeregowo, 1S – pojedyncze ogniwo, 2S2P – pakiet złożony z 2 ogniw połączonych szeregowo i dwóch ogniw połączonych równolegle. Każde ogniwo ma napięcie znamionowe równe 3.7V, więc łatwo wyliczyć napięcie całego pakietu. Nie we wszystkich akumulatorach widnieją oznaczenia ilości ogniw. Przyjmując jednak, że nominalne napięcie jednego ogniwa powinno wynosić: 3,7V, przy napięciu baterii 7,4V można wynioskować, że akumulator posiada dwa ogniwa.

Zdj.5. Oznaczenie ilości posiadanych ogniw (na czerwono)

e) Napięcie – W przypadku napięcia sprawa jest prosta. Pojedyncze ogniwo li-po ma znamionowe napięcie zasilania równe 3,7V – w okolicach tej wartości “pracuje” najdłużej. Maksymalna wartość napięcia na jednym ogniwie to 4,2V, a minimalna to 3V. Najważniejsze o czym kazdy użytkownik akumulatora Lipo powinien pamiętać – w żadnym wypadku nie wolno przekraczać tych wartości! Jest to bowiem podstawowa zasada bezpieczeństwa korzystania z baterii Lipo. Nieprzestrzeganie tych zasad grozi uszkodzeniem akumulatora (w najlepszym wypadku), a nawet pożarem (w najgorszym).

3. Wydajność prądowa

Akumulatory li-po słyną z dużej wydajności prądowej. Nie można jednak zakładać, że każdy akumulator sprawdzi się w naszych warunkach. Odpowiednio dobrana wydajność prądowa akumulatora może pozwolić na obniżenie kosztów oraz bezpieczną pracę zasilanego urządzenia. Wraz ze wzrostem wydajności prądowej wzrasta jednak także cena. Z drugiej strony zbyt niska wydajność prądowa może skutkować uszkodzeniem akumulatora. Wydajność prądową w najprostszy sposób obliczymy ze wzoru:

Ip = Cp * x

Gdzie “Ip” to maksymalna wydajność prądowa pakietu, “Cp” to pojemność pakietu, a “x” to liczba, która na pakiecie oznaczona jest literą “C”. Jeśli pod “Cp” podstawimy pojemność w “mAh“, wynik otrzymamy w “mA”, jeżeli podstawimy pojemność w “Ah“, wynik otrzymamy w “A”.

4. Ładowanie

Pierwszą rzeczą którą należy wiedzieć, jest to, że większy prąd ładowania skraca żywotność pakietu! Ładując prostymi, tanimi ładowarkami zazwyczaj nie mamy możliwości regulacji prądu, więc obliczanie maksymalnego prądu ładowania mija się z celem. Jeśli natomiast możemy ustawić prąd ładowania, to należy wybrać kompromis, pomiędzy najmniejszym prądem, a najkrótszym czasem ładowania.

Obliczanie maksymalnego prądu ładowania przebiega niemalże identycznie, jak obliczanie wydajności prądowej. Z tą różnicą, że musimy podać inny parametr C. Tu pojawiają się pewne schody – liczba ta nie jest wypisana na pakiecie. Aby ją znaleźć, trzeba się zagłębić w dokumentację akumulatora i znaleźć jego dokładny opis. Czytając opisy ze sklepów internetowych należy wziąć poprawkę na ewentualne błędy – sprzedawca może zawyżyć ten parametr, jednak za uszkodzony akumulator nikt nie zwróci nam pieniędzy.

Skorzystamy z tego samego wzoru, który określa maksymalną wydajność prądową:

Ip = Cp * x

Gdzie Ip, to maksymalny prąd ładowania, Cp to pojemność, a x to parametr maksymalnego prądu ładowania w C.

Jeśli zależy nam na czasie, bo np. ładujemy akumulator na milsimie, to możemy ładować go maksymalnym dopuszczalnym dla niego prądem. Jeśli natomiast mamy czas do następnej strzelanki i możemy ładować akumulator w domu, a chcemy mieć naładowany akumulator na następny dzień, dajmy na to, że jest godzina 17, to wybieramy małe prądy ładowania, rzędu 0,5C.

Przykład

Posiadamy akumulator o pojemności 1200mAh. Niestety nie mamy informacji dotyczącej jego maksymalnego prądu ładowania. Jakim zatem prądem możemy go naładować?
Ponieważ nie znamy parametru C, przyjmujemy że C = 1.

Ip = 1,2A * 1 = 1,2A (lub 1200mAh)

Wynik: Możemy ustawić prąd ładowania maksymalnie na 1,2A.

Uwaga!
Nigdy nie zostawiajcie ładowania akumulatora Lipo bez opieki!

Miłej wymiany kompozytu
życzy Wam Mąka