Kaposvár Airsoft Team

 
Ön itt van: Home Ismertetők Akkumlátorok Lítium akkumulátorok biztonsága, használata

Lítium akkumulátorok biztonsága, használata

Ez az írás igyekszik segítséget nyújtani a Lítium akkuk minél szakszerűbb használatához, együtt kezelve a használat, biztonság, működési elv témaköreit. Az, hogy rávilágít az összefüggésekre, a mit-miért kérdésekre, remélem jó alapot ad majd ahhoz, hogy magunk is választ keressünk a használat közben felmerülő kérdésekre.


A lítium bázisú akkumulátorok egyre inkább felváltják, az eddig a modellezésben legelterjedtebb, Ni-Cd, Ni-Mh akkumulátorokat. Köszönhető ez, a nyilvánvaló technikai előnyök mellett (sokkal nagyobb energiasűrűség, nagyobb terhelhetőség, hosszabb élettartam, könnyebb kezelhetőség) az elérhetővé vált áraknak. A lítium akkuk vélt veszélyessége egyre kevesebbeket rettent el attól, hogy modelljeikben használják azokat. Ez az aggodalom, furcsamódon nem merül fel a telefonokban, laptop-ban, fényképezőgépben használt akkukkal kapcsolatban. Ez annak köszönhető, hogy ezen készülékekben a gyártók, különböző biztonsági elektronikák alkalmazásával, ki tudják küszöbölni az emberi tényezőt. A modell akkumulátorok felhasználási módja kizárja az ilyen áramkörök használatát, lehetőséget adva az emberi tévedésre. A baleseti statisztikákat megvizsgálva kiderül, hogy ezeket, gyakorlatilag kizárólag, a felhasználó szélsőséges hibája okozta. Ne féljünk tehát a lítium akkuktól, azok önmagukban nem okoznak balesetet, inkább tanuljuk meg megfelelően használni azokat.

Alapvetően három típust különböztethetünk meg:

1- Lítium-Ion (Li-Io) : általában hengeres fémtokokban jelenik meg, jellemzően laptop-ban, telefonokban, egyéb elektronikus készülékekben találkozunk vele. Névleges feszültsége 3,6 V, maximális töltőfeszültsége 4,1 V. A nagy kisütési áramokat nem bírják, ezért a modellezésben kevéssé terjedtek el.

2- Lítium-vasfoszfát (Li-FePO4 vagy Li-Fe): szintén hengeres fémtokozású akkuk, robusztus felépítésűek, jól viselik a nagy áramú töltést és kisütést egyaránt. Töltési végfeszültsége 3,6 V, névleges feszültsége 3,2-3,3 V. Sajnos paraméterei (kapacitás, feszültség) nagymértékben romlanak a terhelő áram növekedésével, pl. 10C-s kisütésnél már csak <2,7 V feszültséggel és legalább 15% kapacitás csökkenéssel számolhatunk. Ezekben az akkukban is alkohol tartalmú elektrolitot használnak, mely 85-90 C fokon felforr. Vigyázzunk, hogy az akkuban ez ne történjen meg, mert az visszafordíthatatlanul károsodik.

3- Lítium-polimer (Li-Po): a vegyi felépítése hasonló a Li-Io akkuéhoz, de az elektródákat egy porózus, vékony, elektrolittal átitatott polimer fólia választja el egymástól. Mivel ez rugalmas, az akkut változatos formájúra lehet készíteni. A legjellemzőbb a lapos, rugalmas műanyag tokba csomagolt, téglalap alakú forma. Töltési végfeszültsége 4,2 V, névleges feszültsége 3,7 V, melyet jól tart nagy áramoknál is.

A modellezésben a Li-Po akku terjedt el messze leginkább, a továbbiakban ezzel a típussal foglalkozunk.

Ahhoz, hogy megelőzhessük az említett felhasználói hibákat, nézzük meg mitől és hogyan okozhat tüzet a Li-Po akku. A lítium egy nagy reaktív képességű, levegőn vagy vízzel találkozva, azonnal, heves tűzzel égő fém. Ennek ellenére nincs szerepe a balesetek bekövetkeztében, mivel nagyon kis mennyiségben van jelen az akkuban (egy 2000 mAh-ás cellában kb. 0,6g). Normális használat közben ez a kis mennyiség sincs fémes állapotban, fémes lítium csak az erős túltöltéskor jelenhet meg, 4,2 V fölött. A tűz első fázisában az elektrolitban lévő alkohol ég, majd a tokozást és elektródákat alkotó műanyagok is meggyulladhatnak. A gyulladáshoz szikrára vagy felizzó anyagra van szükség. Ez csak akkor lehetséges, ha az akkuban zárlat keletkezik.

Ennek oka lehet a túlzott töltéskor keletkező hő hatására meglágyuló, folyóssá váló szigetelő fólia. Ezt a kockázatot, a korszerű, balansz csatlakozóval ellátott, az akkukat cellánként ellenőrizni tudó töltők gyakorlatilag megszüntették.

Rövidzárlat elleni védelemként, a korszerű Li-Po akkukat ellátják egy beépített kiolvadó biztosítékként működő elvékonyított vezető szakasszal. Ez megszakítja az áramot, ha az nagyon nagy értéket ér el (60-100C). Ennek javítása elméletileg tilos, gyakorlatilag van rá mód, de csakis hozzáértő, megfelelő felszereléssel rendelkező ember végezheti.

A másik gyakori, zárlatot okozó ok a mechanikai behatás, erős ütések, hegyes, éles sarkok által okozott sérülések. Ezek hatására megsérül az elektródák közti szigetelés, így hozva létre zárlatot. Ajánlott minden gyanús esetben, pl. zuhanások után átnézni az akkut. Soha ne tároljuk az akkut éles tárgyak pl. szerszámok közt. Az ilyen sérülések sokszor nem azonnal okoznak bajt, akár 20-30 perc is eltelik addig, míg a zárlat helyén keletkező hő bajt okozhat. Érdemes az akkukat jó védelemmel ellátni, használjunk bélelt fémtokot, vagy tűzálló Li-Po tasakot.

Az akkuk használata során figyeljünk arra, hogy azokat csak egy, viszonylag szűk feszültség ablakon belül használjuk. A gyártók általában 2,75-2,9 V minimum feszültséget adnak meg, de biztonságosabb a 3,3 V. A feszültség ablak határai tehát: 3,3V-4,23V. Az akkumulátor 3,5V üresjárati feszültségnél már gyakorlatilag üresnek tekinthető. Tanácsos az akkut nem az utolsó leheletéig használni, ha ez, pl. versenyhelyzet miatt, indokolt, használjunk olyan szabályzót, mely képes a cellák feszültségét egyenként követni és időben lekapcsolni.

Hasonló módon meghatározhatunk egy hőmérséklet ablakot is. Alacsony hőmérsékleten a Li-Po akkuban levő ionok mozgékonysága csökken, ezzel együtt a belső ellenállás jelentősen megnő. Egy határ alatt ez a jelenség nem csak a teljesítmény nagymértékű csökkenését, de az akku károsodását is okozza. Tehát nagy hidegben igyekezzünk melegen tartani az akkut, zsebben, fűtött autóban, hőszigetelt táskában. Működés közben a fejlődő hő általában már elég az akku megfelelő hőmérsékleten tartására.

A Li-Po akku elektrolitjában lévő alkohol 85 C fok körül forr fel. Ha ez, egyszer is bekövetkezik, az akku visszafordíthatatlanul károsodik, a jól ismert puffadás jelenik meg. Ahhoz, hogy a cella belsejében a hőmérséklet ezen határ alatt maradjon, annak felszíne ne legyen 60 C foknál magasabb hőmérsékletű.

A hőmérséklet ablak felső határa tehát 60º C, az alsó határ nehezebben behatárolható, nagyban függ az akku belső ellenállásától, a terhelés mértékétől, stb. de kis gondossággal, egész évben használhatjuk modelljeinket.

A tartós károsodás nélküli, legnagyobb teljesítmény eléréséhez, 25-30 C fokról indítsuk akkuinkat. A magasabb hőmérséklet az akku öregedését nagyban felgyorsítja, ezért ne melegítsük azokat túlzott mértékben, fölöslegesen hosszú ideig. Hosszabb idejű tároláshoz pedig ajánlatos az akkuk hűtött térben való tárolása. Arra viszont fordítsunk kiemelt figyelmet, hogy töltés előtt az akkunak legyen ideje felvenni a környezet hőmérsékletét.

Tároláshoz az akku töltöttsége 10-50% között ideális.

A nikkel bázisú akkukhoz képest, a lítium akkuk memóriaeffektusra való hajlama csekély. Mégis, mint minden kémiai áramforrásnak, kisebb a teljesítményük, ha hosszú ideig álltak feltöltve a kisütés megkezdéséig. Ezért és az esetleges elhangolódás miatt, hosszabb idejű tárolás után, érdemes az akkut megjáratni, jól kontrollált körülmények között, cellánként ellenőrizve. Így elkerülhető a tárolási szint elérésekor érezhető teljesítmény visszaesés és az akku élettartama is nő.

Az önkisülés szintén jóval kisebb, a nikkel akkukhoz képest, de ha nagyon hosszú ideig tároljuk az akkut, érdemes azt kb. havonta ellenőrizni, és ha szükséges utántölteni, hogy az önkisülés miatt ne kerüljön ki a feszültség ablakból.

Végül néhány szempontot vetnék fel a megfelelő akku kiválasztásához.

Az akkumulátor legnagyobb terhelhetőségét a hőmérséklet ablak korlátozza. A fokozódó áram egyre több hőt termel, ráadásul egyre gyorsabban. A legnagyobb folyamatos terhelés tehát: Az az áram, mellyel teljesen kisütve a teljesen feltöltött akkumulátort, az eléri a maximális megengedett hőmérsékletet.

A különböző időtartamra vonatkozó maximális terheléseket megkapjuk, ha az előbbi meghatározást az adott időtartamra vonatkoztatjuk.

A maximális terhelés meghatározására van egy, jól bevált, gyors módszer is. Az az áram mellyel a 40-60% közötti töltési szintű akkucella feszültsége eléri a 3,54 V-t, terhelt állapotban . Ezzel az egyszerű feszültség méréssel elég megbízhatóan ellenőrizhetjük, hogy az adott akku megfelel-e az adott modell által támasztott követelményeknek.

Az akku adatlapján szereplő adat idealizált mérési körülményekre érvényes, a gyakorlatban használható érték ettől általában jelentősen eltér és függ a körülményektől is pl. kiinduló hőmérséklet, környezet hőmérséklete, hűtés mértéke, stb., sajnos elég megbízhatatlan információt ad. Ehhez járulnak még a kiélezett versenynek tulajdonítható, tudatosan túlozva megadott adatok. Javaslom, vásárláskor keressük meg a gyártó közvetlen adatait, még jobb, ha megbízható forrásból, szakszerű mérési adatokat kapunk.

A kiválasztásnál figyeljünk a súlyra, ez elég pontosan meghatározza az akkuban tárolható energia mennyiségét, egyenlőre a különböző gyártmányok között nincs érezhető különbség az energia sűrűséget tekintve. Ha egy akku könnyebb, annak kapacitása és, vagy terhelhetősége is kisebb.

Kívánunk mindenkinek jó modellezést ezekkel a könnyű, nagy teljesítményű, hosszú élettartamú akkukkal!

Szerző: SMT
Forrás: Sylkamodell

Ön itt van: Home Ismertetők Akkumlátorok Lítium akkumulátorok biztonsága, használata