Vad är LiPo-batterier?
Litium-polymerbatterier, ofta kallad LiPo, representerar en avancerad form av litiumbatteritekniken och började introduceras i början av 2000-talet.
Ett LiPo-batteri består av en katod, en anod, en elektrolyt och en separator. En huvudskillnad mellan litiumjonbatterier och LiPo-batterier ligger i typen av elektrolyt som möjliggör rörelsen av elektroner mellan batteriets anod och katod. Litiumjonbatterier använder en organisk vätskeelektrolyt, medan LiPo-batterier använder en elektrolyt baserad på en polymergel.
En fördel med polymergel-elektrolyter, särskilt inom hobbysektorn, är att batterierna kan formas i en mängd olika former och storlekar. Detta gör det möjligt att skapa kompakta batterier som kan passa i begränsade utrymmen. Polymergelelektrolyter är också mindre benägna att läcka, vilket bidrar att cellerna blir mer robusta och minskar brandrisken. Dessutom tenderar LiPo-batterier att ha en högre energidensitet än andra typer av batterier, vilket möjliggör en maximal energikapacitet på liten yta.
Separatorn inuti batteriet hindrar elektronerna från att röra sig direkt inuti batteriet. Istället tvingas de att passera genom belastningen, såsom en elektronisk hastighetskontroll (ESC) och motorn.
Val av LiPo-batterier
När man väljer ett batteri finns det flera olika spänningsnivåer att ta hänsyn till, till exempel 3,7 V, 7,4 V, 11,1 V och 14,8 V. Dessa olika spänningar betecknas ofta som 1S, 2S, 3S respektive 4S. Om ett batteri är märkt med 2S innebär det att batteriet består av två seriekopplade LiPo-celler. Varje cell har en nominell spänning på 3,7 V. Genom att multiplicera spänningen på en cell (3,7 V) med antalet celler i serie (2) får man den totala spänningen, vilket i detta fall är 7,4 V.
Batteriets kapacitet anges i milliampertimmar (mAh) och återspeglar mängden energi som batteriet kan lagra. Det kan jämföras med bränsletanken i en bil – ju högre mAh-värde, desto längre kan enheten användas om alla andra förhållanden är konstanta. Valet av kapacitet bör därför anpassas efter det tänkta användningsområdet. Inom tävlingssammanhang kan det finnas tekniska regler som begränsar batteriets maximala eller minimala storlek. Ett batteri med högre mAh värde väger också mer, vilket kan påverka fordonets prestanda negativt.
LiPo-batterier levererar en relativt jämn ström från det att de är fulladdade tills de nästan är urladdade. När laddningsnivån sjunker till ungefär 20 % börjar strömtillförseln minska. Det är därför inte rekommenderat att välja ett batteri med för låg kapacitet eftersom det kan leda till minskad hastighet mot slutet av körtiden på grund att batteriet är urladdat.
C-ratingen för ett LiPo-batteri är viktig för att förstå dess prestanda. C-ratingen anger batteriets maximala urladdningskapacitet, det vill säga hur snabbt batteriet kan leverera ström. Om vi tar ett batteri med en kapacitet på 1000 mAh och en C-rating på 20C kan detta batteri leverera 20 ampere (A), och det kommer att ta ungefär en timme att ladda ur batteriet. Om samma batteri har en C-rating på 40C kan det leverera 40A, men det kommer att laddas ur på hälften av tiden. Det är viktigt att komma ihåg att C-ratingen är en uppskattning. Batteriets faktiska prestanda kommer att påverkas av faktorer som temperatur, ålder och hur det används.
Säkerhet
LiPo-batterier är relativt säkra att använda förutsatt att de hanteras korrekt och vissa grundläggande rutiner följs. Ett batteri börjar inte brinna spontant utan någon underliggande orsak. Om ett LiPo-batteri fattar eld kan det bero på flera olika faktorer. Ett batteri kan exempelvis ha utsatts för en fysisk skada, vilket kan leda till att separatorn skadas och tillåter anoden och katoden att kortslutas. Detta kan i sin tur resultera i att batteriet blir överhettat och till slut fattar eld.
Svullnad i ett batteri uppstår ofta när det laddas med en högre strömstyrka än vad det är specificerat för. En annan vanlig orsak är att batteriet utsätts för hård belastning. När ett batteri blir överbelastat kan det bli varmt och elektrolyten inuti kan ”koka” och bilda ånga eller gaser. Eftersom LiPo-batterier inte har några ventiler för att släppa ut dessa gaser, blir de kvar i cellerna och orsakar att cellerna sväller och expanderar.
Balansering av cellerna är ytterligare en viktig aspekt. Ett batteri är ofta uppbyggt av flera celler. För ett 1S-batteri, som bara har en cell, är inte cellbalansering nödvändig. Men för batterier med 2S, 3S, 4S eller fler celler är det viktigt att alla celler har ungefär samma spänning, exempelvis 4,12V för varje cell. Om en cell skulle ha en lägre spänning, säg 3,6V medan de andra är 4,2V, och batteriet används intensivt, kan den svagare cellen falla under den rekommenderade minimum-spänningen och börja ta skada. Det kan även leda till att laddaren inte känner igen batteriet om spänningen är för låg, och under laddning kan den svagare cellen överhettas och föranleda en brandrisk.
Förvaring av LiPo-batterier
En bra rutin för att hantera LiPo-batterier säkert är att förvara dem i en särskild LiPo-påse eller i en brandsäker låda. Det är också en god idé att dela upp batterierna i olika påsar eller lådor, eftersom varje batteri innehåller en betydande mängd energi.
LiPo-batterier bör förvaras i en sval miljö, temperaturer mellan 5-20 grader Celsius. Alla batterier har en viss självurladdning, och detta inkluderar LiPo-batterier. Självurladdningen ökar när det är varmare. Under vintersäsongen är det därför rekommenderat att regelbundet, exempelvis varje månad. Detta för att förhindra att batterierna självurladdar till en nivå där cellerna kan ta skada eller att batteriet blir så pass urladdat laddaren inte kan ladda upp batteriet igen.
När LiPo-batterier förvaras under längre perioder bör de befinna sig i storage-läge, vilket innebär att varje cell bör ha en spänning omkring 3,8 volt.
Rutiner för säker laddning.
Vid laddning av LiPo-batterier är det essentiellt att förstå begreppet ”Charge C-rating” och de olika lägen som en LiPo-laddare erbjuder. Många LiPo-batterier bör laddas med en hastighet motsvarande 1C. Om du har ett batteri med kapaciteten 4000mAh (4Ah) ska batteriet ladda med 4A för att uppnå en laddningshastighet på 1C. Vissa batterier kan dock ha en annan Charge C-rating; till exempel 4C för ett batteri med samma kapacitet på 4000mAh (4Ah). I det fallet ska man multiplicera kapaciteten (4Ah) med Charge C-ratingen (4C) vilket ger 16A. Om man laddar med en högre strömstyrka än rekommenderat kan batteriet bli varmt under laddningen, vilket kan leda till att elektrolyten börjar ”koka” och omvandlas till ånga.
Det är också viktigt att ge batteriet möjlighet att vila och svalna av efter användning innan man påbörjar en ny laddning. Detta hjälper till att bevara batteriets livslängd.
Lämna ett svar