Svarkin-spb.ru

Причины и последствия перезаряда аккумулятора

Чем опасны LiPo аккумуляторы, почему они взрываются и горят

Вы, возможно, уже задавали себе вопрос — чем опасны LiPo аккумуляторы, как они взрываются и горят? LiPo аккумуляторы на самом деле достаточно опасны, а если рассматривать все компоненты квадрокоптера, то аккумуляторы являются самыми опасными в сборках.

Причина опасности в том, что они могут при больших повреждениях взрываться и воспламеняться в большой огненный шар. Это связано с тем, что lipo могут аккумулировать очень большую энергию, которую могут очень быстро отдавать. Поэтому к LiPo аккумуляторам нужно бережно и аккуратно относиться, правильно их заряжать, а также желательно сделать специальную защиту от механических повреждений.

В этой статье мы рассмотрим вопрос об опасности LiPo в использовании.

Как взрывается LiPo аккумулятор

То, что вы видите на видео выше — так взорвать аккумулятор еще нужно постараться. Для этого нужно его долго заряжать, выше лимита, также аккумулятор должен иметь большую емкость, в данном видео емкость составляет 8000mAh.

С современными технологиями заряда, например, как заряжает iMax b6 (ссылка на этот зарядник: https://goo.gl/MhE3fZ, настоятельно рекомендуется покупать оригинал, чтобы не было так, как на видео ниже), будет как на видео ниже:

Но раз нет огня, не стоит недооценить опасность LiPo — температура тления все равно будет очень высокой, поэтому могут загореться близлежащие вещи и предметы. Хоть здесь и написано «взрыв», но имеется в виду именно такой эффект, как на видео выше.

Почему взрываются LiPo аккумуляторы?

Все дело в химии (ваш кэп), ионы лития начинают воспламеняться при контакте с воздухом. Все LiPo взрываются и воспламеняются только когда повреждается оболочка одной или нескольких секций (банок) аккумулятора. Это может произойти вследствие механического повреждения, например, при ударе или при сильном вздутии, вследствие воздействия высоких температур или неправильного заряда. Сила взрыва напрямую зависит от уровня заряда аккумулятора, если он заряжен сильно (и тем более чрезмерно), химические процессы в нем будут протекать гораздо сильнее и, наоборот, если разряжен, то химические процессы будут медленнее, поэтому и взрыва может не произойти, так, подымит немного.

Повредить аккумулятор можно при падении и транспортировке — неудачно упасть аккумулятором на твердую острую поверхность (камень) и так далее, способов повредить оболочку много, если быть неаккуратным. Давайте рассмотрим подробнее эти проблемы.

Перезаряд аккумулятора

Стандартное максимальное напряжение одной ячейки (банки) lipo аккумулятора равно 4.2 вольта. Если вы используете китайский зарядник, значит, там будут менее качественные компоненты, которые могут выйти из строя. Да, у оригиналов тоже могут выйти из строя, но этот шанс в разы меньше, там хотя бы вентиляторы есть для охлаждения. Теперь к сути, если напряжение будет более 4.2V, начнутся необратимые химические реакции, ячейка начнет вздуваться, повредит свою оболочку и произойдет взрыв.

Перезаряд LiPo — это самый опасный отказ аккумулятора, так как это происходит при максимальном заряде + еще наверх успеет сколько-то залиться энергии. При взрыве очень вероятен еще и огонь, а это чревато пожаром. Единственный способ обезопаситься от этого — пользоваться оригинальными ЗУ и следить за процессом заряда, а также выбирать правильные режимы заряда.

Прокол аккумулятора

Тоже распространенная причина взрыва аккумулятора. При полетах в скалистой местности есть большой шанс упасть на камень и повредить оболочку. При проколе происходит моментальное воспламенение и горящая ячейка может прихватить с собой еще и «здоровые» ячейки. По этой причине не лишним будет принести с собой небольшой огнетушитель, так хотя бы сгорит только аккумулятор, а не весь ваш квадрокоптер. Но лучше, конечно, чтобы такого никогда не было!

Некоторые производители делают заводскую защиту аккумуляторов, например, компания Dinogy делает вставки из стекловолокна (твердый пластик), это защитит аккумулятор от прокола, но так делают далеко не все.

Механические повреждения, вмятины на аккумуляторе

При жестких посадках и падениях можно оставить вмятину на аккумуляторе, но при этом прокола не будет. По факту, это бомба замедленного действия. Дело в том, что в передней части находятся контакты, которые связывают ячейки между собой. При механическом повреждении они могут достать друг друга (компоновка там компактная) и замкнуть. Короткое замыкание тоже вызывает воспламенение. Внутреннее повреждение структуры при вмятинах тоже может привести к такому же эффекту (воспламенению).

Короткое замыкание

КЗ происходит, когда замыкаются контакты + и -. Происходит очень много искр, повреждается оболочка и возникает выброс энергии. Но это не всё. Если замкнули силовые провода, выход энергии может быть такой силы, который превышает номинал разряда, это приводит к цепной реакции: аккумулятор начинает нагреваться и расширяться, из-за чего повышается внутреннее сопротивление и реакция начинает протекать еще быстрее — аккумулятор греется и расширяется, пока не произойдет взрыв.

Читать еще:  Как выбрать аккумулятор для мотоцикла?

Замыкания чаще всего происходят после сборки нового квадрокоптера и при первом включении. Чтобы избежать замыкания, при первом включении нужно включать в цепь какие-нибудь предохранители с нужным номиналом. Например, использовать Smoke Stopper, как его собрать и что это, можете почитать на сайте https://oscarliang.com/smoke-stopper/.

Замыкания могут происходить и во время краша, например, от платы PDB (плата разводки питания) может оторваться силовой кабель, который что-нибудь замкнет. То же самое относится и к балансировочным проводам аккумулятора.

Высокая температура

Аккумуляторы lipo могут взорваться при воздействии на них высоких температур. О таких случаях я не слышал, но они имеют место быть. Чаще всего lipo раздуваются, если их оставляют в машине в жаркий день. Не оставляйте аккумуляторы на солнце!

Выводы

Аккумуляторы LiPo опасны только при неправильной и неаккуратной эксплуатации…. ну и еще, когда не повезло упасть на нее.

Для подстраховки используйте самодельную защиту по ссылке выше, используйте Smoke Stopper, следите за внешним состоянием аккумуляторов. Если вы видите, что оболочка повредилась, не важно — прокол или вмятина, отложите аккумулятор в безопасное место хотя бы на час и наблюдайте. Если он начнет раздуваться, то тут все, вам следует отказаться от его использования. Если же все ок после вмятины, то можете использовать аккумулятор, но все же аккуратно и постоянно наблюдая за ним.

Li-Ion аккумуляторы – правда и мифы.

2.5 В Li-Ion аккумулятор начинает очень быстро деградировать, и даже одна такая разрядка может существенно (до 10%!) уменьшить его емкость. К тому же при разряде до такого напряжение штатным зарядником зарядить его уже не получится – при падении напряжения ячейки аккумулятора ниже

3 В “умный” контроллер отключит ее как поврежденную, а если такие ячейки все – аккумулятор можно нести на помойку.
Но тут есть одно очень важное но, о котором все забывают: в телефонах, планшетах и других мобильных устройствах рабочий диапазон напряжений на аккумуляторе это 3.5-4.2 В. При опускании напряжения ниже 3.5 В индикатор показывает ноль процентов заряда и аппарат выключается, но до “критических” 2.5 В еще очень далеко. Это подтверждается тем что если подсоединить к такому “разряженному” аккумулятору светодиод то он может гореть еще долгое время (может кто-то помнит что раньше продавались телефоны с фонариками, которые включались кнопкой независимо от системы. Так вот там лампочка продолжала гореть и после разрядки и выключения телефона). То есть как видно при штатном использовании разрядки до 2.5 В не происходит, а значит разряжать акум до нуля процентов вполне можно.

Миф второй. При повреждении Li-Ion аккумуляторы взрываются.
Все мы помним “взрывной” Samsung Galaxy Note 7. Однако это скорее исключение из правил – да, литий очень активный металл, и взорвать его в воздухе нетрудно ( а в воде он и сам очень ярко горит). Однако в современных аккумуляторах используется не литий, а его ионы, которые куда менее активны. Так что чтобы произошел взрыв нужно сильно постараться – или повредить заряжающийся аккумулятор физически (устроить короткое замыкание), или заряжать очень высоким напряжением (тогда он сам повредится, однако скорее всего контроллер банально сгорит сам и не даст заряжать аккумулятор). Поэтому если у вас вдруг в руках оказался поврежденный или дымящийся аккумулятор – не стоит бросать его на стол и убегать из комнаты с криками “мы все умрем” – просто положите его в металлическую тару и вынесите на балкон (чтобы не дышать химией) – аккумулятор будет тлеть какое-то время и потом потухнет. Главное – не заливать водой, ионы конечно менее активные чем литий, но все же какое-то количество водорода при реакции с водой так же выделится (а он любит взрываться).

Миф третий. При достижении на Li-Ion аккумуляторе 300(500/700/1000/100500) циклов он становится небезопасен и его нужно срочно менять.
Миф, к счастью все меньше и меньше гуляющий по форумам и не имеющий под собой вообще никакого физического или химического объяснения. Да, во время эксплуатации электроды окисляются и коррозируют, что уменьшает емкость аккумулятора, но ничем кроме меньшего времени автономной работы и нестабильного поведения на 10-20% заряда это вам не грозит.

Миф четвертый. С Li-Ion аккумуляторами нельзя работать на морозе.
Это скорее рекомендация, чем запрет. Многие производители запрещают использовать телефоны при отрицательное температуре, да и многие сталкивались с быстрым разрядом и вообще отключением телефонов на холоде. Объяснение этому очень простое: электролит – это водосодержащий гель, а что происходит с водой при отрицательных температурах все знают (да, она замерзает если что), тем самым выводя некоторую область аккумулятора из работы. Это приводит к падениею напряжения, а контроллер начинает считать это разрядкой. Аккумулятору это не полезно, но и не смертельно (после нагрева емкость вернется), так что если вам позарез нужно пользоваться телефоном в мороз (именно пользоваться – достать из теплого кармана, посмотреть время и спрятать назад не считается) то лучше зарядите его на 100% и включите любой процесс, нагружающий процессор – так охлаждение будет происходить медленнее.

Читать еще:  Новый VW Phaeton станет образцом дизайна для всех VW

Миф пятый. Вздувшийся Li-Ion аккумулятор опасен, его нужно срочно выкинуть.
Это не совсем миф, скорее предосторожность – вздувшийся аккумулятор может банально лопнуть. С химической точки зрения все просто: при процессе интеркаляции происходит разложение электродов и электролита, в результате чего выделяется газ(так же он может выделяться и при перезарядке, но об этом чуть ниже). Но его выделяется крайне мало, и чтобы аккумулятор казался вздутым должно пройти несколько тсотен (если не тысяч) циклов перезарядки (если конечно он не бракованный). Проблем избавиться от газа нет – достаточно проткнуть клапан (в некоторых аккумуляторах он сам открывается при избыточном давлении) и стравить его (дышать им не рекомендую), после чего можно замазать дырку эпоксидной смолой. Конечно былую емкость это аккумулятору не вернет, но хотя бы теперь он точно не лопнет.

Миф шестой. Li-Ion аккумуляторам вреден перезаряд.
А вот это уже не миф, а суровая реальность – при перезарядке велик шанс что аккумулятор вздуется, лопнет и загорится – поверьте, мало удовольствия быть забрызганным кипящим электролитом. Поэтому во всех аккумуляторах стоят контроллеры, банально не дающие зарядить аккумулятор выше определенного напряжения. Но тут надо быть крайне осторожным в выборе аккумулятора – контроллеры китайских поделок зачастую могут сбоить, а фейерверк из телефона в 3 часа ночи думаю вас не обрадует. Разумеется, такая же проблема есть и в брендовых аккумуляторах, но во-первых там такое случается гораздо реже, а во-вторых вам по гарантии поменяют весь телефон. Обычно этот миф порождает следующий:

Миф седьмой. При достижении 100% нужно снимать телефон с зарядки.
Из шестого мифа это кажется разумным, но на деле нет смысла вставать посреди ночи и снимать устройство с зарядки: во-первых сбои контроллера крайне редки, а во-вторых даже при достижении 100% на индикаторе аккумулятор еще некоторое время дозаряжается до самого-самого максимума низкими токами, что добавляет еще 1-3% емкости. Так что на деле не стоит так сильно перестраховываться.

  • Миф восемь. Заряжать устройство можно только оригинальным зарядником.
    Миф имеет место быть по причине некачественности китайских зарядников – при нормальном напряжении в 5 +- 5% вольт они могут выдавать и 6, и 7 – контроллер, конечно, какое-то время будет сглаживать такое напряжение, однако в будущем оно в лучшем случае приведет к сгоранию контроллера, в худшем – к взрыву и (или) выходу из строя материнской платы. Бывает и обратное – под нагрузкой китайский зарядник выдает 3-4 вольта: это приведет к тому что аккумулятор не сможет зарядиться полностью.
  • Как видно из целой кучи заблуждений далеко не все имеют под собой научное объяснение, и еще меньше реально ухудшают характеристики аккумуляторов. Но это не значит что после прочтения моей статьи нужно бежать сломя голову и покупать дешевые китайские аккумуляторы за пару баксов – все-же для долговечности лучше взять или оригинальные, или качественные копии оригинальных.

    Опасность перезаряда самодельных литиевых аккумуляторов

    Опасность перезаряда самодельных литиевых аккумуляторов

    При использовании литиевых аккумуляторов (литий-полимерные (Li-poly или LiPo) и литий-ионные (Li-ion) следует учитывать многие моменты, но превыше всего, конечно же, безопасность.

    Со всеми аккумуляторами, а также их элементами нужно обращаться осторожно по причине большой плотности энергии, которая в них содержится при полном заряде.

    Уникальные свойства, которые присущи именно литий-полимерным аккумуляторам, требуют аккуратного обращения. Перед обсуждением свойств литиевых элементов, для начала очень важно понять специальные требования касательно безопасности. Потому проведем эксперимент по оценке опасности ЛиПо батарей. Первым этапом нашего опыта было воздействие на одну ячейку разобранного АКБ, напряжения в 5В. Ничего не произошло даже через 15 минут. А вот когда к аккумуляторной батарее подключили 8 В, – банка быстро увеличилась в размерах, а затем взорвалась с лёгким хлопком и загорелась. Становится понятным, что перезаряд ЛиПо батарей – это самый опасный из режимов. 5В для взрыва еще мало, но 8 В, в пересчёте на одну ячейку, вполне хватает. Конечно, со штатными з/у и АКБ такой фокус даже повторить, не разбирая их, – не удастся, но мы ведь испытываем экстремальные режимы.

    Читать еще:  Чем хорош аккумулятор delkor?

    Следующим этапом эксперимента было замыкание контактов аккумуляторной батареи. В результате появилось много дыма, но без огня. После прокола ячейки отвёрткой, дыма стало еще больше.

    По результатам эксперимента делаем следующие выводы:

    1) Самая большая опасность кроется в перезаряде батареи. От 5В возможно сразу не рванет, однако гарантированный взрыв можно получить при воздействии 8 В и более, на один элемент.

    2) Короткое замыкание в аккумуляторной ячейке по прошествию нескольких секунд порождает вздутие, после чего идет дым. Опасность взрыва также вероятна.

    3 )Вследствие разгерметизации ячейки выходит дым.

    4) Горение ЛиПо батарей открытым пламенем не опасно. Яркий огонь сжигает все, потому это может быть хорошим способом утилизации.

    5) Разряженные аккумуляторные батареи наиболее безопасны. Потому их лучше хранить в разряженном до 50% состоянии. Так они не только более безопасны, но и лучше всего сохраняются.

    Зарядка самодельных ЛиПО аккумуляторов и меры безопасности.
    Учитывая кардинальные отличия литиевых элементов от аккумуляторов на основе NiMH или NiCd, их следует заряжать совершенно иным образом. Для заряда ЛиПО аккумуляторов следует использовать специальные зарядные устройства, которые разработаны именно под них. Любые из зарядных устройств, которые способны заряжать Li-ion ячейки (при наличии соответствующего количества элементов), можно использовать и для зарядки Li-Po элементов. Заряжать литиевые элементы при помощи зарядного устройства для NiMH или NiCd элементов НЕЛЬЗЯ. При зарядке самодельных ЛиПО аккумуляторов нужно действовать ПРЕДЕЛЬНО осторожно. Ради этого, зарядное устройство важно настроить на правильное число элементов и необходимое напряжение. Ошибка, допущенная при настройке, способна повлечь за собой интенсивное возгорание АКБ.

    Обязательные правила заряда и эксплуатации самодельной ЛиПО АКБ:

    1. Используйте зарядное устройство, предназначенное только для литиевых батарей. Оно может быть двух типов, для зарядки Li-Po или Li-Ion батарей. Оба типа АКБ заряжаются одинаково.

    2. Проверьте, чтобы в зарядном устройстве было установлено верное количество элементов (ячеек). Если с этим возникла проблема, то примените зарядное устройство, которое проверено на опыте, или же вовсе не заряжайте батарею.

    3. Перед зарядкой новой литиевой батареи, проверяйте напряжение в каждом её элементе. Это следует делать каждый десятый цикл. Такая проверка крайне необходима потому, что несбалансированную батарею может ожидать взрыв при заряде, если даже было установлено правильное количество ячеек (элементов). Если же элементы разняться друг от друга больше, чем на 0,1В, то заряжайте каждую ячейку до 4,2 В, для их выравнивания. Возможно, после каждого разряда АКБ будет несбалансированной. Это указывает на неисправный элемент, который нужно заменить.

    4. Процесс заряда не оставляйте НИКОГДА без присмотра. Это главная причина, по которой сгорели некоторые самодельные электромобили.

    5. Для заряда батарей используйте безопасное в пожарном отношении помещение. Если вдруг батареи воспламенятся, то они не тронут всё остальное. Хорошим выбором для этого может быть диск из пирекса, несгораемый вентилируемый шкаф, поверхность плиты или камин.

    6. БАТЕРЕИ НЕЛЬЗЯ ЗАРЯЖАТЬ ТОКОМ БОЛЬШЕ ДОПУСТИМОГО В 1C (C является емкостью батареи в Ач). По причине нарушения этого правила также возникали пожары.

    7. Если при заряде ячейка вздувается, то никогда НЕ ПРОКАЛЫВАЙТЕ элемент, а особенно когда он еще горячий. Его следует поместить в соленую воду и подождать пока он остынет. После остывания внешнюю оболочку можно осторожно проткнуть, а затем снова поместить ячейку в соленую воду. Спустя время, элемент можно без опасений выбросить в мусор.

    8. ЭТО ОЧЕНЬ ВАЖНЫЙ ПУНКТ. При возникновении аварии, литиевые ячейки могут повредиться, получив короткое замыкание внутри. В то же час, сам элемент на вид может казаться нетронутым. В любом случае АКБ лучше снять и внимательно за ней понаблюдать на протяжении 20 минут. Пожары также возникали по причине того, что поврежденные элементы не сняли, и они загорелись позже.

    9. Проводите зарядку батарей в открытом помещении с вентиляцией, потому, что если оболочка батареи взрывается, из неё выходят опасные газы, испарения.

    10. Поблизости от места зарядки АКБ, храните песок. Это хороший способ тушения огня, а, кроме того, недорого и необходимо для повышения пожарной безопасности.

    11. Поймите и осознайте, что самодельные литий-полимерные аккумуляторные батареи, – это
    потенциальная опасность. Думать в ключе: “со мной этого не случиться”, не является выходом из положения, ведь опасность лучше предупредить, чем навлечь.

    Резюмируя, еще раз подчеркнем, что серьезное отношение к эксплуатации АКБ очень важно. Помните об этой статье, ведь когда человек предупрежден, – тогда он вооружен необходимыми знаниями для предотвращения опасных ситуаций.

    Добавим еще то, что от не правильной зарядки и перезарядки аккумуляторы этого типа могут даже взрываться.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector