Літій-іонні акумулятори і як їх виготовити

Використання літій-іонних акумуляторів для довгих польотів FPV-дронів.

Переваги, недоліки та рекомендації.

Для польотів на великі відстані потрібні акумулятори з високою ємністю, а літій-іонні батареї є чудовим вибором для таких потреб. Ця стаття допоможе Вам зрозуміти переваги та недоліки використання літій-іонних акумуляторів порівняно з літій-полімерними аналогами, зосередившись на льотних характеристиках, вазі, тривалості польоту та вартості. Крім того, ми розглянемо варіанти придбання готового літій-іонного акумулятора, а також його створення самотужки, використовуючи літій-іонні елементи 18650 або 21700 з високим ступенем розряду.

Різниця між літій-полімерними та літій-іонними акумуляторами:

• Ємність
• Сила віддачі струму
• Найнижча безпечна напруга

Літій-іонні (або Li-ion) акумулятори є альтернативою більш поширеним LiPo.

LiPo акумулятори мають набагато вищу силу віддачі струму, ніж Li-ion. Це означає, що вони забезпечують значно більший вихідний струм. Наприклад, швидкість безперервного розряду LiPo-акумулятора зазвичай становить близько 50C, тоді як у літій-іонних акумуляторів – це десь 5C.

Li-Po 6S 16000мАг

Ще одна відмінність – безпечна напруга розряду. Зазвичай ви можете безпечно розряджати літій-полімерні акумулятори до 3,0-3,5 В на елемент, тоді як літій-іонні батареї – до набагато нижчої напруги до 2,5-3,0 В на елемент. Обидва типи акумуляторів можна повністю зарядити до 4,2 В на елемент.

Переваги використання літій-іонних акумуляторів

Підвищена ємність та час польоту:

Літій-іонні акумулятори мають вищу ємність, ніж літій-полімерні батареї, а це означає, що вони зберігають більше енергії на одиницю ваги. Це призводить до збільшення тривалості польоту для дронів на великі відстані. Якщо порівнювати літій-іонні акумулятори однакового розміру, то вони мають приблизно вдвічі більшу ємність, ніж літій-полімерні.

Li-Ion 6S 8000 мАг

Наприклад, літій-іонний акумулятор 4S 18650 3400 мАг важить близько 200 г, тоді як літій-полімерний акумулятор 4S 1600 мАг має майже таку ж вагу. На папері, ви повинні отримати час польоту вдвічі більший.

Недоліки використання літій-іонних акумуляторів

1.Менша сила віддачі струмусила віддачі струму

Літій-іонні акумулятори зазвичай мають меншу силу віддачі струму (C-рейтинг), ніж LiPo акумулятори. Це означає, що вони можуть бути не в змозі забезпечити високий струм, необхідний для агресивних польотів. Хоча літій-іонні батареї не є популярним вибором для фрістайлу та перегонів, вони є чудовим варіантом для польотів на великі відстані, які не потребують великої потужності. Якщо ви використовуєте ефективну систему живлення, літій-іонні елементи можуть впоратися із заданими вимогами.

2.Вища початкова вартість

Розуміння 6S1P і 6S2P

Якщо ви не знайомі з термінологією LiPo акумуляторів, то давайте повторимо значення букв S і P в технічних характеристиках акумуляторів.

S в 6S означає кількість послідовно з’єднаних елементів. І навпаки, P в 2P означає скільки елементів з’єднано паралельно. Конфігурація 6S1P складається з 6 послідовно з’єднаних елементів, тоді як конфігурація 6S2P містить загалом 12 елементів. Хоча обидві конфігурації мають однакову номінальну напругу, батарея 4S2P може видавати вдвічі більший струм, ємність і вагу порівняно з батареєю 6S1P за умови, що в них використовуються однакові елементи. Наприклад , візьмемо акумулятор 6S1P Molicel INR21700-P45B , він буде видавати 25В , 45А і мати ємність 4500мАг , коли 6S2P Molicel INR21700-P45B буде видавати 25В , 90А і мати ємність 9000мАг

Створення власного літій-іонного акумулятора

Літій-іонні акумулятори, виготовлені своїми руками, з окремими елементами 18650 або 21700 можуть бути економічно вигідним та індивідуальним рішенням. Обравши конкретні елементи і зібравши акумулятор самостійно, ви повністю контролюєте якість, ємність, сила віддачі струму і загальну продуктивність акумулятора. Однак це вимагає непоганих навичок паяння.

Нижче наведено схему підключення літій-іонного акумулятора 6S1Р з роз’ємами XT60 і балансування.

Li-Ion 6S1P

Зверніть увагу на порядок розташування проводів на роз’ємі балансира.

Пілоти зазвичай використовують два типи літій-іонних акумуляторів: 18650 і 21700. Це один і той же тип батареї, просто вони відрізняються за розміром. Ці цифри позначають розміри елемента, причому 21700 важчий і більший, але пропонує більшу ємність і сила віддачі струму.

Щоб забезпечити оптимальну продуктивність і безпеку, обирайте літій-іонні елементи 18650 або 21700 від відомих виробників.

18650 та 21700

Серед популярних акумуляторів 18650 – Molicel P28A, Sony VTC5A (US18650VTC5A) і VTC6 (US18650VTC6) ємністю 2800 мАг, 2600 мАг і 3000 мАг відповідно. VTC5A має більшу силу віддачі струму (25А), ніж VTC6 (20А), але мають меншу ємність. Molicel P26A і P28A – це новіші варіанти, які пропонують схожі характеристики з VTC5A, але за нижчою ціною.

Порівняння Li-Ion 18650

Серед популярних акумуляторів 21700 – Samsung 40T (35A/4000мАг) , Molicel INR21700-P42A (45A/4200мАг) , Molicel INR21700-P45B ( 45A/4500мАг)

Порівняння Li-Ion 21700

Вам також знадобляться дроти (ми рекомендуємо використовувати 16AWG для силового проводу і 20AWG або 22AWG для балансиру), 7-контактний балансир і роз’єм XT60. 

Балансир XH 6S 10CM 22AWGAmass ХТ60

Як зробити літій-іонний акумулятор своїми руками

Відмова від відповідальності: пайка акумуляторів може бути небезпечною. Якщо ви вирішите слідувати інструкціям у цій статті, робіть це на свій страх і ризик.

1.Почніть з припаювання дротів до роз’ємів, використовуючи довші дроти, ніж потрібно, щоб пізніше їх можна було обрізати до потрібної довжини.

2.Далі припаяйте дроти до елементів 18650/21700 відповідно до наданої схеми підключення. Використовуйте якісний припій з флюсом, уникайте використання додаткового флюсу на основі кислоти (паяльної пасти), оскільки це призведе до корозії з’єднання/батареї в довгостроковій перспективі. 

3.Перед паянням подряпайте наждачним папером верхню і нижню сторони елемента. Це допоможе припою краще прилипати.

4.Оловіть обидві сторони батарейок невеликою кількістю припою, давши йому охолонути, перш ніж припаювати дроти.

5.Зведіть до мінімуму час, протягом якого паяльник торкається клем акумулятора. Чим довше паяльник контактує з акумулятором, тим більше він нагрівається. Для цього використовуйте потужний паяльник з регулюванням температури. Менш потужний паяльник не буде підтримувати температуру так само ефективно, оскільки тепло буде поглинатися під час паяння великих шматків металу. Особисто я використовую паяльник TS101, потужності якого вистачає.

6.Заклейте всі місця пайки ізоляційною стрічкою, а потім обмотайте весь вузол термоусадкою. Хоча ви можете використати коротший силовий провід, щоб заощадити пару грамів, або зробити його довшим для зручності використання.

Висновок

Літій-іонні акумулятори пропонують значні переваги для польотів на великі відстані, такі як підвищена ємність енергії та збільшений час польоту. Незважаючи на деякі компроміси, такі як нижча віддача струму, переваги часто переважають недоліки. Створення власного літій-іонного акумулятора або його придбання може бути економічно вигідним та індивідуальним рішенням для тих, хто прагне збільшити ефективність. Однак для тих, хто не має досвіду пайки, безпечнішим і зручнішим варіантом буде придбання готових акумуляторів.