ΤΟ ΤΕΧΝΙΚΟ ΑΡΘΡΟ ΤΟΥ ΜΗΝΑ

Στη σειρά των άρθρων μας “Το τεχνικό άρθρο του μήνα” δεν παρουσιάζουμε πάντα τεχνικά θέματα – με την αυστηρή έννοια του όρου- αλλά και άλλα -γενικότερου ενδιαφέροντος- θέματα, όπως άλλους τομείς του αερομοντελισμού, πέραν των R/C (τηλεκατευθυνομένων), τρόπους και κανόνες διεξαγωγής αγώνων κλπ.  

 

 

 

Οι μπαταρίες Λιθίου - μέρος 2ο

 

 

Οι μπαταρίες Λιθίου-Πολυμερούς (Li-Po)

 

 

Και φτάνουμε τώρα στις περίφημες μπαταρίες Λιθίου/πολυμερούς ή Li-Po, όπως  συντομευτικά αναφέρονται. Πρόκειται επίσης για έναν τύπο μπαταριών ιόντων Λιθίου, αποτελούν όμως εξέλιξη και βελτίωση των προκατόχων τους.

 Η μεγάλη διαφορά συνίσταται στον χρησιμοποιούμενο ηλεκτρολύτη, ο οποίος δεν είναι πλέον υγρός οργανικός διαλύτης, αλλά ένα στερεό πολυμερές υλικό, όπως π..χ. το πολυ-ακρυλο-νιτρίλιο. Ο ηλεκτρολύτης αυτός δεν αναφλέγεται τόσο εύκολα όσο ο υγρός, οργανικός ηλεκτρολύτης.  Η άνοδος είναι κατασκευασμένη από Λίθιο ή κράμα Λιθίου/άνθρακος και η κάθοδος από οξείδιο Λιθίου/Κοβαλτίου ή Λιθίου/Μαγγανίου.  

 

  Όταν ο Jason Shulman         εμφανίστηκε στους Παγκόσμιους Αγώνες        Ακροβατικών F3A στην Πολωνία με         ηλεκτρικό -για 1η φορά στην         30ετή ιστορία των        αγώνων- αεροπλάνο  και μπατταρίες         Li-Po, , όλοι νόμισαν ότι το έκανε για        λόγους δημοσιότητας, αφού θα είχε  να        συναγωνιστεί τα "κτήνη" της OS-MAX         και της YAMADA.         

Όταν όμως  είδαν το αεροπλάνο να  πετάει,         άρχισαν να αλλάζουν γνώμη.

Και όταν κατετάγη τελικά  4ος στην        παγκόσμια κατάταξη, όλοι κατάλαβαν ότι        μια νέα περίοδος του αερομοντελισμού        άρχιζε: 

"The age of electrics!" 

 

 

 Μια άλλη σημαντική διαφορά από τις μπαταρίες ιόντων Λιθίου είναι ότι το στοιχείο περιέχεται σε πλαστικό και όχι μεταλλικό κιβώτιο και αυτό και μόνο μας δίνει αμέσως-αμέσως μερικά πολύ σαφή πλεονεκτήματα:  

Ø      Οι μπαταρίες Li-Po είναι κατά πολύ ελαφρότερες από τους προηγούμενους τύπους επαναφορτιζόμενων μπαταριών: 4 φορές ελαφρότερες από τις Ni-Cd και 3 φορές από τις Ni-MH. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για εμάς τους αερομοντελιστές.

Ø      Οι μπαταρίες Li-Po είναι επίσης ελαφρότερες και  από τις μπαταρίες ιόντων Λιθίου (επειδή δεν χρησιμοποιούν μεταλλικό κιβώτιο, αλλά πλαστικό) και επομένως για τον ίδιο όγκο και βάρος έχουν περίπου 10%-20% μεγαλύτερη χωρητικότητα.  

Άλλα πλεονεκτήματα των μπαταριών Li-Po:

Ø      Δεν παρουσιάζουν “φαινόμενο μνήμης”.

Ø      Έχουν ελάχιστη αυτοεκφόρτιση, δηλαδή δεν χάνουν την φόρτιση τους με το χρόνο (προσοχή: άλλο η φόρτιση, άλλο η χωρητικότητα). Μπορεί να περάσουν μήνες και να είναι ακόμη πλήρως φορτισμένες).

Ø      Μπορούν να πάρουν οποιοδήποτε σχήμα και δεν περιορίζονται στο συνήθως κυλινδρικό σχήμα των μπαταριών ιόντων Λιθίου. Μάλιστα οι μηχανικοί των κατασκευαστριών εταιρειών σχεδιάζουν εφαρμογές όπου η μπαταρία θα μπορεί να έχει την μορφή μιας φόδρας ρούχου και να είναι ενσωματωμένη στα ρούχα, για διάφορες χρήσεις!

Ø      Λόγω ακριβώς αυτής της ευελιξίας στο σχήμα, μπορούν να διαμορφωθούν μεγάλες επιφάνειες ηλεκτροδίων, με συνέπεια οι μπαταρίες Li-Po να μπορούν να δώσουν μεγάλα ρεύματα εκφορτίσεως, μέχρι και 20 C ! 

Ø      Μπορούν να συνδεθούν εν παραλλήλω, δίνοντας μεγαλύτερα ακόμη ρεύματα εκφορτίσεως (κάτι που γενικά δεν συνιστάται για τις Ni-Cd ή τις Ni-MH).

Ø      Είναι πιο ασφαλείς από τις μπαταρίες ιόντων Λιθίου, επειδή τουλάχιστον ΔΕΝ ΕΚΡΗΓΝΥΝΤΑΙ!  Όταν φτάσει αυτή η “κακιά ώρα” από δικό μας λάθος στη φόρτιση, ή βλάβη του φορτιστού ή βραχυκύκλωμα, η μπαταρία Li-Po θα παραμορφωθεί, θα φουσκώσει και θα ανοίξει τρύπα σε κάποιο σημείο, από το οποίο θα αρχίσει να βγαίνει φλεγόμενο αέριο υπό πίεση!  Εντάξει, και αυτό δεν είναι ότι το καλύτερο, αλλά τουλάχιστον δεν θα σκάσει, κάτι είναι κι αυτό!

 

Και τώρα τα κακά νέα!  Οι μπαταρίες Li-Po:

 

Ø      Είναι πολύ ακριβές! Αλλιώς όλοι θα τις αγοράζαμε και ας έχουν όλα τα επόμενα μειονεκτήματα! (αυτό δεν οφείλεται τόσο στο ότι τα χρησιμοποιούμενα υλικά είναι σπάνια και δυσεύρετα, όσο στο ότι δεν έχει ακόμα μαζικοποιηθεί η παραγωγή τους,  όσο στις “παλαίμαχες” Ni-Cd και Ni-ΜΗ. Όσο θα διαδίδονται ευρύτερα, τόσο θα πέφτει και η τιμή τους, ήδη έχει πέσει πολύ από την στιγμή που πρωτο-εμφανίστηκαν)

Ø      Είναι πολύ ευαίσθητες (όπως και οι πρόγονοι τους Li-Ion) στην λάθος φόρτιση και στην βαθειά εκφόρτιση, μπορούν πολύ εύκολα να καταστραφούν.  Φόρτιση σε τάση άνω των 4.2 Volts ή εκφόρτιση κάτω των 2.5 Volts ανά στοιχείο, μπορεί να τις καταστρέψει.

Ø      Είναι -σχετικά με τα άλλα είδη μπαταριών- πιο επικίνδυνες, μπορεί να αρπάξουν φωτιά με λάθος χειρισμό.

Ø      Δεν δίνουν όλες μεγάλα ρεύματα εκφορτίσεως, συνήθως δίνουν μέχρι 6C, μόνο κάποιοι ειδικοί τύποι μπορούν να δώσουν μέχρι ρεύματα μέχρι 20C και είναι φυσικά πιο ακριβοί (βλέπε τους πίνακες λίγο πιο κάτω). Να είστε λοιπόν προσεκτικοί όταν τις αγοράζετε και ανάλογα με την χρήση που προορίζονται. Π.χ αν είναι να τις χρησιμοποιήσετε για κάποιο “κτηνώδες”  BRUSHLESS  μοτέρ, θα πρέπει να βεβαιωθείτε ότι αγοράζετε τον τύπο που επιτρέπει μεγάλα ρεύματα εκφόρτισης.

Ø      Δεν επιδέχονται ταχυφόρτιση. Το συντομότερο που μπορείτε να τις φορτίσετε είναι σε 1 ώρα περίπου (με ρεύμα 1C) αλλά και αυτό δεν είναι  ότι το καλύτερο για την ζωή των μπαταριών, καλύτερα να τις φορτίζετε με C/2 σε 2 ώρες (και κάτι). Αντίθετα, υπάρχουν τύποι μπαταριών Ni-Cd που φορτίζουν σε 15 λεπτά!

Ø      Χρειάζονται ειδικούς φορτιστές (αυτό δεν είναι κατ αρχήν και τόσο κακό, έλα όμως που δεν κάνουν οι φορτιστές που έχουμε ήδη –και τους έχουμε ακριβοπληρώσει- και πρέπει να αγοράσουμε καινούργιους!)

Ø      “Μπαγιατεύουν’ και αυτές με τον καιρό αν και όχι τόσο πολύ, όπως και οι Li-Ion. Προσέξτε λοιπόν όταν τις αγοράζετε να είναι φρέσκιες! Μην τις αγοράζετε αν δεν πρόκειται να τις χρησιμοποιήσετε αμέσως. Αποθηκεύστε τις σε δροσερά μέρη. Μεταφορά τους μέσα στο αυτοκίνητο το καλοκαίρι με 45 βαθμούς, είναι ότι το χειρότερο, γιατί επιτείνει την γήρανση τους και την απώλεια χωρητικότητας.

Ø      Δεν είναι τόσο μακρόβιες όσο οι Ni-Cd και οι Ni-MH. Οι κατασκευαστές τις δίνουν για 500 κύκλους φορτίσεως (όπως δίνουν τις Ni-Cd για 1000 κύκλους) σίγουρα όμως ξέρουμε ότι αυτά τα νούμερα είναι κατά πολύ μικρότερα.

 

Στους επόμενους πίνακες φαίνονται μερικοί τύποι μπαταριών της γνωστής εταιρείας “KOKAM BATTERIES”  με τα αντίστοιχα μέγιστα ρεύματα εκφόρτισης (και τιμές!)

  

KOKAM      HIGH DISCHARGE LITHIUM POLYMER ELECTRIC PACKS (5C TO 8C DISCHARGE)                    

KOK640HC-3S-3MM              

Kokam      640 mAh High Capacity 3 Cell Pack with 3MM Connector             

$30.95              

KOK700HC-2S-3MM               

Kokam      700 mAh High Capacity 2 Cell Pack with 3MM Connector             

$20.95              

KOK700HC-3S-3MM               

Kokam      700 mAh High Capacity 3 Cell Pack with 3MM Connector             

$30.95              

KOK1500HC-2S-DNS               

Kokam      1500 mAh High Capacity 2 Cell Pack with FMA Power Connector             

$31.25              

KOK1500HC-3S-DNS               

Kokam      1500 mAh High Capacity 3 Cell Pack with FMA Power Connector             

$45.50              

KOK2000HC-2S-DNS               

Kokam      2000 mAh High Capacity 3 Cell Pack with FMA Power Connector             

$42.50              

 

  

KOKAM      SUPER HIGH DISCHARGE LITHIUM POLYMER ELECTRIC PACKS (15C and 20C DISCHARGE)                    

KOK340SHC-2S-3MM              

Kokam      340 mAh Super High Current 2 Cell Pack with 3MM Connector             

$21.50              

KOK340SHC-3S-3MM              

Kokam      340 mAh Super High Current 3 Cell Pack with 3MM Connector             

$31.95              

KOK2000-15C-2S-DNS             

Kokam      2000 mAh Super High Current 2 Cell Pack with DNS Connector (15C)                     

$56.95                            

KOK2000-15C-3S-DNS             

Kokam      2000 mAh Super High Current 3 Cell Pack with DNS Connector (15C)       

$83.50

KOK2100-20C-2S-DNS             

Kokam      2100 mAh Super High Current 2 Cell Pack with DNS Connector (20C)       

$86.50

KOK2100-20C-3S-DNS             

Kokam      2100 mAh Super High Current 3 Cell Pack with DNS Connector (20C)       

$126.95

  

Το ρεύμα 15C είναι για συνεχή λειτουργία, το 20 C για περίπου 30 sec. Όπως βλέπετε, η ίδια μπαταρία κοστίζει τα τριπλάσια χρήματα για τα μεγάλα ρεύματα εκφορτίσεως 15 και 20C!  

 

  Αντίθετα με τις μπαταρίες Ni-Cd         και Ni-MH, όπου δεν είναι και ότι το        καλύτερο η παράλληλη σύνδεση τους, στις        μπαταρίες Li-Po δεν υπάρχει κανένα        πρόβλημα

   

Φόρτιση των μπαταριών Li-Po:

 Δεν χρειάζεται βέβαια να πούμε ότι οι φορτιστές των Ni-Cd και Ni-MH είναι ακατάλληλοι και θα τις καταστρέψουν. Πολλοί κατασκευαστές αναφέρουν επίσης ότι και οι φορτιστές των μπαταριών Li-Ion είναι ακατάλληλοι για τις Li-Poκαι μπορεί επίσης να τις καταστρέψουν. Ο λόγος είναι ότι, όπως είπαμε, οι μπαταρίες Li-Ion έχουν μεγάλη εσωτερική αντίσταση, μεγαλύτερη από τις Li-Po και οι φορτιστές τους βγάζουν μεγαλύτερη τάση για να αντισταθμίζει αυτή την εσωτερική αντίσταση. Η μεγάλη αυτή τάση λοιπόν μπορεί να προξενήσει ζημιά στις Li-Po.

 Ο τρόπος που φορτίζουν οι Li-Po μοιάζει λίγο με αυτόν των ηλεκτρονικών φορτιστών των μπαταριών μολύβδου (αυτό φυσικά δεν σημαίνει ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτούς τους φορτιστές για να φορτίσετε τις Li-Po!): Στην αρχή φορτίζουν με ένα μέγιστο σταθερό ρεύμα μέχρις ότου η τάση ανέβει σε κάποιο όριο και κατόπιν διατηρούν σταθερή την τάση ενώ το ρεύμα ελαττώνεται από μόνο του καθώς φορτίζει η μπαταρία για να μηδενιστεί (σχεδόν) όταν ολοκληρωθεί η φόρτιση. Π.χ. φορτίζουμε αρχικά με 1C και μόλις η τάση φτάσει τα 3.7 Volts διατηρούμε σταθερή την τάση μέχρι να μηδενίσει το ρεύμα. Αν αυτός ο τρόπος σας φαίνεται πολύπλοκος, πάντως δεν είναι τόσο πολύπλοκος όσο των “DELTA PEAK CHARGERS” των Ni-Cd και Ni-MH.

 Μεγάλη προσοχή πρέπει να δοθεί στην σωστή φόρτιση (και φορτιστή)  για να μην καταστραφεί η μπαταρία από κάποιο λάθος (υπέρταση). Κάποιες κατασκευάστριες εταιρείες αναπτύσσουν ηλεκτρονικά συστήματα προστασίας που εφαρμόζονται στην έξοδο του φορτιστή και προστατεύουν τις Li-Po σε περίπτωση σφάλματος.

Προσεκτικοί πρέπει να είμαστε επίσης στην εκφόρτιση των μπαταριών, να μην φτάσει κάτω των 2.5 Volts, π.χ. ξεχνώντας ανοικτό τον δέκτη του αεροπλάνου μας, γιατί θα καταστραφούν.

 Τα έτοιμα PACK μπαταριών Li-Po έχουν μια συγκεκριμμένη ονοματολογία, π.χ. αναγράφονται ως 2p3s και αυτό σημαίνει 2 στοιχεία εν παραλλήλω, 3 εν σειρά. Πρέπει να γνωρίζουμε πόσα στοιχεία είναι εν σειρά για να ρυθμίσουμε αντίστοιχα τον φορτιστή μας (την τάση).

 Να προσθέσουμε εδώ ότι (όπως μας λένε οι κατασκευαστές) οι καινούργιες μπαταρίες Li-Po χρειάζονται…στρώσιμο! Οι μπαταρίες αυτές όταν τις αγοράζουμε είναι μερικά φορτισμένες και δεν πρέπει να τις φορτίσουμε πλήρως. Αντίθετα, πρέπει να τις βάλουμε στο αεροπλάνο μας και να τις χρησιμοποιήσουμε (πετάξουμε το αεροπλάνο) για 5-6 λεπτά με το γκάζι όχι στο φουλ. Κατόπιν περιμένουμε να κρυώσουν για 15 λεπτά, μετράμε την τάση με το πολύμετρο και αν την βρούμε αρκετά πάνω από 3 Volt, επαναλαμβάνουμε την διαδικασία. Όταν κάποια στιγμή δούμε την τάση μεταξύ 3 και 3.5 Volt ανά στοιχείο, προχωράμε στην 1η μας φόρτιση. Την πλήρη χωρητικότητα θα αποκτήσουν οι μπαταρίες μας μετά από 2-3 τέτοιους κύκλους φορτίσεως/εκφορτίσεως.

 Τέλος, κάτι σχετικό με το πόσο περιβαλλοντικά “φιλικές” είναι οι μπαταρίες Li-Po σε σχέση και με τους άλλους τύπους μπαταριών: 

Ø      Μπαταρίες Ni-Cd – επιστροφή στον κατασκευαστή ή στο κατάστημα που τις αγοράσαμε, το Κάδμιο είναι επικίνδυνο

Ø      Μπαταρίες Ni-MH τις πετάμε σε κοινό σκουπιδοτενεκέ

Ø      Μπαταρίες Li-Po – τις τρυπάμε, τις βάζουμε σε αλατόνερο για μερικές ώρες και μετά τις πετάμε σε κοινό σκουπιδοτενεκέ.

 Σαν συμπέρασμα θα μπορούσαμε να πούμε ότι οι Li-Po είναι ο πιο πολλά υποσχόμενος στο μέλλον τύπος μπαταριών.  Το κύριο πλεονέκτημα τους είναι ότι είναι πολύ ελαφριές και το κύριο μειονέκτημα ότι είναι πολύ ακριβές! Οι μηχανικοί των κατασκευαστριών εταιρειών εργάζονται πυρετωδώς για να βελτιώσουν τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους και κυρίως να μειώσουν την εσωτερική τους αντίσταση για να μπορούν να δώσουν μεγαλύτερα ρεύματα εκφόρτισης, αλλά και για να τις κάνουν πιο ασφαλείς. Όσο η χρήση τους διαδίδεται και βιομηχανοποιείται, τόσο και η τιμή τους θα πέφτει, όπως συμβαίνει με όλα τα τεχνολογικά αγαθά (όπως συνέβη π.χ. με τις οθόνες TFT των Ηλ. Υπολογιστών).

 

Μέχρι τότε όμως….ΚΑΛΥΤΕΡΑ ΝΑ ΠΕΡΙΜΕΝΟΥΜΕ !

 

Γ. Καρασούλας  

Μηχ/γος - Ηλεκ/γος

Διάφορα άρθρα

ΚΑΤΑΣΤΗΜΑΤΑ ΑΕΡΟΜΟΝΤΕΛΙΣΜΟΥ

Ηλεκτρονικά καταστήματα (e-shops):

 

AEOLUS-RC

του Kai Ueberall

 

ειδικεύεται κυρίως στα ηλεκτρικά αερομοντέλα. Αεροπλάνα, μοτέρ, μπαταρίες ρυθμιστές, ενισχυτικές ράβδοι από CARBON FIBRE κλπ.

Παραδόσεις με ACS COURIER, με προκαταβολή του ποσού σε τράπεζα ή αντικαταβολή.

Τηλέφωνο και FAX : 23 920 - 21 077 ,  Κινητό: 6977-25.30.85

 

Ένας απολογισμός της προσπάθειας που έγινε με τους αγώνες στα Μέγαρα

Αν για τους φίλους μας της Επαρχίας οι φιλικές αγωνιστικές συναντήσεις  (πέραν δηλαδή των κανονικών Πανελλήνιων Αγώνων) είναι κάτι συνηθισμένο και που γίνεται τακτικά, για τους αερομοντελιστές της Αττικής, ήταν κάτι  ασυνήθιστο και σχεδόν πρωτόγνωρο.

Ελληνικά Sites

Rcmodelling.gr Ένα απο τα πιο επιτυχημένα site του είδους. Ηλεκτρονικό κατάστημα που περιέχει και forum συζητήσεων. Το Forum αυτή την στιγμή έχει περισσότερα από 3780 μηνύματα και είναι το επίσημο forum του airmodelling.gr