Batterie Li-Po: guida all’uso

Batterie Li-Po Guida All'Uso - ProjectEMS
Più di una volta ci è stato chiesto: cosa devo fare per far si che le mie batterie Li-Po diano il massimo? Come posso evitare di farle gonfiare? Sono a rischio esplosione?
In questo articolo parleremo proprio di questo.

Li-Po, storia e vantaggi

Un estratto di Wilkipedia può aiutarci a spiegare questa prima parte
“Le batterie in polimero litio-ione sono apparse nel commercio destinato all’elettronica di consumo soltanto nel 1996. In precedenza erano una invenzione sovietica sotto segreto militare, ma in possesso anche del complesso militare industriale statunitense. La tecnologia venne messa a disposizione dell’industria di consumo soltanto qualche anno dopo la caduta del Muro di Berlino.”Wikipedia

“Dal momento che non è necessario nessun tipo di contenitore in metallo, la batteria può essere più leggera e sagomata per occupare lo spazio che le è riservato nell’apparecchio da alimentare. Dal momento che hanno un impacchettamento più denso senza spazi tra le celle cilindriche e senza contenitore, la densità energetica delle batterie Li-Poly è maggiore di più del 20% rispetto ad una Litio-Ione classica ed è circa tre volte migliore rispetto alle batterie NiCd e NiMH.”Wikipedia
 

S, P e C cosa rappresentano queste lettere?

La lettera S indica quante celle vengono messe in serie. Una batteria 3S avrà 3 celle messe in serie, quindi 11,1V. Più celle sono in serie, più il voltaggio cresce.
Proviamo a fare degli esempi pratici.

1S = 3.7V = 1 cella x 3.7 volt
2S = 7.4V = 2 celle x 3.7 volt
3S = 11.1V = 3 celle x 3.7 volt
4S = 14.8V = 4 celle x 3.7 volt
5S = 18.5V = 5 celle x 3.7 volt
6S = 22.2V = 6 celle x 3.7 volt
(3.7V è il voltaggio nominale delle celle nelle batterie Li-Po)

La lettera P indica quanti “pacchi identici” di celle vengono messi in parallelo. Maggiori i “pacchi” in parallelo, maggiore sarà la capacità della batteria.
Se abbiamo una batteria da 2000 mAh da 11.1V (3S) e volessimo farla diventare una 3S2P la sua capacità sarebbe di 4000 mah e il suo voltaggio rimarrebbe 11.1V. Per farla semplice mettere un “pacco” in più è un po’ come avere due batterie uguali messe in parallelo (questa è un’approssimazione), sale la capacità ma non il voltaggio.

La lettera C indica la capacità di scarica. Su diverse Li-Po sono indicate due capacità di scarica, quella costante e quella di picco. Quella costante è la capacità di scarica che la batteria può reggere costantemente, quella di picco in genere riguarda un massimo di soli 10 secondi.
Una batteria da 1000mAh con 30C costanti può scaricare costantemente un massimo di 30.000mAh, ovvero 30A.
Per comprendere la capacità di scarica di una batteria moltiplicate i C per i mAh. Dividete per 1000 se volete conoscere gli A. Seguono alcuni esempi.

1000 mAh 45C = 1000X45 = 45.000 mAh/1000 = 45A
2200 mAh 40C = 2200X40 = 88.000 mAh/1000 = 88A
10000 mAh 15C = 10000X15 = 150.000 mAh/1000 = 150A

Se possiedo un multirotore che richiede un massimo di 60A devo assicurarmi di scegliere una batteria adatta alla sua richiesta.
Non va confusa la capacità in mAh della batteria con la sua capacità di scarica in C.

Safety

Le Li-Po sono delle batterie potenzialmente pericolose se “trattate male”.
Analizzeremo in breve le principali situazioni di pericolo.
– Una Li-Po il cui involucro esterno viene forato è a rischio esplosione. Non forate mai l’involucro di una Li-Po.
– Una Li-Po gonfia è a rischio esplosione, trattatela con cautela e non usatela in nessun caso per volare.
– Un processo di carica/scarica errato può arrecare danni alla Li-Po. Non lasciate mai incustodite le vostre Li-Po durante la fase di carica/scarica. Per una maggiore sicurezza potete dotarvi di sacche o case ignifughi. Ecco due foto di esempio.

Batterie Li-Po: Guida All'Uso Bunker - ProjectEMSBatterie Li-Po: Guida All'Uso Sacca Lipo - ProjectEMS

Inoltre se desiderate restare più tranquilli, quando non usate le vostre Li-Po e necessitate semplicemente di conservarle in casa, potete tenerle all’interno della vostra sacca o case ignifugo, cosi da mitigare possibili danni causati da esplosioni o fiamme. Noi conserviamo tutte le Li-Po che possediamo in appositi case metallici. Gli stessi case sono situati in un’apposita zona sicura del nostro laboratorio.

Vogliamo comunque ricordare che sono davvero rari i casi di batterie Li-Po che hanno emesso fiamme o esplosioni durante il loro storage/conservamento passivo (dopo essere state opportunamente portate alla tensione di storage).

Siccome riguarda una domanda che ci viene posta spesso, concludiamo questo paragrafo mostrando il video di un’esplosione di una Li-Po:
Esplosione di una LiPo - ProjectEMS

Il voltaggio

È necessario sapere che le Li-Po non devono eccedere un determinato voltaggio per cella e non devono scendere sotto un altro determinato voltaggio per cella.
– Voltaggio max per cella 4.2V (Completamente carica)
– Voltaggio min per cella 2.7V (Completamente scarica)
È bene non eccedere mai i 4.2V per cella quando carichiamo le nostre Li-Po. Ed è bene non scendere mai sotto i 3.0V quando scarichiamo le nostre Li-Po, questo per evitare di danneggiarla o diminuirne le performance.

Storage

È necessario spendere qualche parola sullo storage. Ovvero il voltaggio per cella consigliato per mettere le vostre batterie “a riposo”. Se non avete intenzione di volare a breve con una data batteria è allora consigliabile metterla in ” storage”.
La maggior parte dei caricabatterie professionali possiede la funzione storage.
Il voltaggio di storage comunemente consigliato è di 3,80V/3,85V per cella.

Temperatura: freddo e caldo

Si tratta di un argomento vasto e spesso discusso nei forum di settore. Ci sentiamo di dare due macro consigli generali.
1 – Non conservate le Li-Po in ambienti con temperature estreme. Ne’ troppo fredde ne’ troppo calde.
2 – In giornate particolarmente fredde è possibile notare che le proprie Li-Po performeranno in maniera più “scarsa”; questo sui multicotteri è spesso tradotto in un tempo di volo ridotto.
E’ saggio ricordare che temperature troppo fredde possono ridurre il tempo di volo delle batterie Li-Po applicate ai multicotteri, in pratica le temperature troppo fredde possono ridurre la performance della batteria.
Abbiamo svolto personalmente diversi test nei quali abbiamo verificato chiaramente come nelle giornate invernali più fredde le Li-Po hanno performato in maniera meno efficiente rispetto alle giornate primaverili o estive.

Esiste un ultimo dettaglio che desideriamo accennare a questo riguardo: le Li-Po che si surriscaldano eccessivamente durante l’uso possono essere a rischio.
Alcuni pacchi di Li-Po con una capacità di C troppo bassa potrebbero scaldarsi eccessivamente nel momento in cui gli viene richiesta una scarica superiore alla loro capacità. Fate attenzione e scegliete il corretto numero di C per il vostro utilizzo.
La temperatura della batteria viene influenzata anche dai fattori ambientali (es. giornate particolarmente estive calde).
La temperatura limite di riscaldamento delle Li-Po è ampiamente discussa su diversi forum, e differenti sono i pareri a riguardo rilasciati su internet. Il nostro consiglio è quello di affidarsi ai dati rilasciati dal produttore. Se il produttore della vostra Li-Po non fornisce dati in merito alla temperatura massima raggiungibile (oppure non siete sicuri dell’affidabilità di tali dati), vi consigliamo di approfondire la questione tramite una ricerca accurata.

L’argomento Li-Po e temperature è sicuramente un argomento di grande interesse se la vostra intenzione è di usarle in ogni tipo di ambiente. In rete esistono numerose discussioni a riguardo. Vi consigliamo di approfondire facendo appropriate ricerche.

La carica

Le Li-Po andrebbero sempre caricate con un apposito caricabatterie dedicato alla carica delle Li-Po. Utilizzare altri caricabatterie può portare a danneggiare la batteria. E’ importante fare in modo che durante la carica ciascuna cella non superi mai i 4.2V.
Per non rovinare la batteria e per assicurarsi una lunga longevità della stessa, è importante che il proprio caricabatterie bilanci correttamente le celle.

All’interno dei caricabatterie programmabili è spesso possibile scegliere a quanti A eseguire la carica della propria batteria. La maggior parte delle batterie Li-Po non vanno caricate a più di 1C. Proviamo a dare una spiegazione pratica. Possiedo una batteria da 2200mAh, e voglio caricarla ad 1C, significa che sul mio caricabatterie devo impostare una carica a 2.2A.
Alcune persone, con determinate batterie, gradiscono caricare a meno di 1C, qualcuno carica anche a 0.5C. La teoria dietro questa scelta è la seguente: ci metto più tempo a ricaricare la battiera, ma aumento la longevita/la vita della batteria siccome la metto meno sotto stress.

Sul mercato è ora possibile trovare batterie che, secondo dichiarazione del costruttore, è possibile caricare a più di 1C. Abbiamo letto di alcune batterie che TEORICAMENTE si potrebbero caricare a 15C (secondo dichiarazione sul sito web del costruttore), tuttavia non abbiamo mai potuto verificare praticamente la notizia.
Se effettuate cariche a più di 1C assicuratevi di poterlo fare, controllate le informazioni rilasciate dal costruttore, ed inoltre tenete sempre sotto controllo la batteria durante il processo di carica.

Prima di scegliere come caricare la batteria leggete attentamente le informazioni suggerite dal costruttore.

Scelta del caricabatterie

Le Li-Po dovrebbero essere ricaricate solo con appositi caricabatterie dedicati alle Li-Po. Caricandole con caricabatterie non dedicati alle Li-Po esiste il rischio di danneggiarle.
E’ pur certo vero che esistono diverse tipologie di caricabatterie per batterie Li-Po, ed è anche vero che questo non è l’articolo più adatto per analizzare tutte le offerte del mercato attuale, quindi ci limiteremo a dividere i caricabatterie in due macro categorie.
Programmabili-SemiProfessionali-Professionali
Questa è la categoria consigliata. Spesso possono caricare più tipologie di batterie, non solo le Li-Po. Resta comunque d’obbligo usare l’apposita funzione/programma dedicato per caricare le Li-Po. In diversi casi permettono di caricare più di una batteria assieme e bilanciano correttamente le celle. Spesso possiedono un display che permette di modificare le impostazioni di carica/scarica/storage. Quasi in tutti i casi, possiedono la funzione adatta per lo storage delle batterie.
Segue un’immagine esemplificativa.
Batterie Li-Po: Guida All'Uso Carica Batterie Programmabile - ProjectEMS

Caricabatterie Low Cost non programmabili
Rientrano in questa categoria tutti i caricabatterie non programmabili, caricabatterie ai quali viene attaccata la Li-Po ed essi la ricaricano secondo una certa modalità.
Essendo caricabatterie pensati appositamente per caricare Li-Po sono adatti allo scopo, ma offrono risultati molto meno professionali della scelta elencata precedentemente. Quelli più economici spesso, a lungo andare, tendono a sbilanciare le celle della batterie e/o a diminuirne “la vita”. Spesso non possiedono alcuna funzione di storage, ne consegue che lo storage deve essere effettuato pianificando attentamente la carica con l’aiuto di un timer esterno e di un voltimetro che possa aiutare a comprendere quando staccare la batteria dalla carica.
Sono ammissibili in caso di budget basso, in caso di necessità di risparmio. “Il loro lavoro” lo fanno, ma resta consigliabile la categoria precedente.
Segue un’immagine esemplificativa.
Batterie Li-Po: Guida All'Uso Carica Batterie Low Cost - ProjectEMS

Voltimetri ed indicatori

Sebbene la maggior parte dei caricabatterie ed autopiloti per multirotori possiedano un voltimetro ed un amperometro al loro interno, il nostro consiglio è comunque quello di munirsi di un proprio voltimetro esterno da caricabatterie e autopiloti.
Un voltimetro è utile in diverse situazioni, può aiutarci non solo a misurare i volt della batteria, ma può aiutarci anche a confermare l’esattezza delle letture degli altri strumenti a nostra disposizione.
Ci sentiamo di consigliarne due tipologie in particolare.
Multimetro classico
Si tratta di un multimetro classico, acquistabile in qualsiasi negozio di elettronica. Può aiutarci sia a misurare voltaggi che amperaggi.
Batterie Li-Po: Guida All'Uso Multimetro - ProjectEMS

Cell Checker
Il Cell Checker è uno strumento pensato appositamente per le Li-Po con Balance Plug. Fornisce sia il voltaggio totale della batteria, sia il voltaggio di ogni singola cella. Può funzionare anche da allarme di voltaggio suonando quando il voltaggio scende sotto una certa soglia.
Link per l’acquisto economico.

Batterie Li-Po Guida All'Uso Cell Checker - ProjectEMS

Dove comprare le batterie Li-Po?

Durante questi anni abbiamo lavorato con diversi tipi di batterie. Le batteri Li-Po sono facilmente reperibili e acquistabili anche nei più famosi shop online quali Amazon e Banggood.
Qui di seguito vi consigliamo alcune batterie che abbiamo avuto occasione di testare. Quelli che seguono sono solo esempi: assicuratevi di scegliere la batteria Li-Po corretta per il vostro drone utilizzando i suggerimento contenuti in questo articolo!

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