Wissenswertes über LiPo Batterien
LiPo-Batterien (kurz für Lithium Polymer) haben nicht ohne Grund die RC Welt im Sturm erobert. Es gibt sogar drei gute Gründe weswegen LiPo Batterien im Vergleich zu konventionellen Batterietypen wie NiCad oder NiMH für den Einsatz bei Multicoptern im Vorteil sind:
Durch diese Vorteile haben sich LiPo-Batterien bei vielen RC-Modellfahrern beliebt gemacht, aber die RC-Flugpiloten haben es der LiPo zu verdanken, dass der Sport überhaupt so populär wurde. Den perfekten Stromspeicher gibt es aber leider noch nicht und so haben auch die LiPo Batterien ihre Kehrseite:
Sie sind nicht lange haltbar. In der Regel 150-200 Ladezyklen, bei guter Handhabung und Haltung auch länger.
Durch die leicht flüchtigen Elektrolyten in den LiPo-Zellen besteht bei falscherx Handhabung Entzündungsgefahr.
LiPo-Batterien bedürfen aufwändigerer Pflege als andere Batterietypen, sofern man diese lange halten will. Richtiges Laden, Entladen und Lagern haben direkten Einfluss auf die Lebensdauer der Batterie. Bei falschem Umgang muss man die Batterie frühzeitig entsorgen
LiPo und Werte
LiPo Bezeichnung - Aufbau
Anzahl Zellen (2S / 3S u.s.w.)
LiPo-Batterie haben eine Nennspannung von 3.7V pro Zelle. Der Vorteil im Vergleich zu den NiCad oder NiMH-Batterien, welche eine Zellspannung von 1.2V haben, liegt darin, dass kleinere Quadrocopter (z.B. Hubsan X4) mit einer LiPo Zelle betrieben werden können. Bei grösseren Fluggeräte werden LiPo-Packs verwendet, bei welchen zwei oder mehr Zellen in Reihe geschalten sind. Dadurch kann ein höherer Spannungsbedarf gedeckt werden.
Die Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen wird auf der Packung angegeben. Im RC-Modellbau werden häufig Batterien von 2S-10S eingesetzt. Das „S“ steht dabei für Serie, also Reihe. 2S Batterien haben also zwei Zellen à 3.7V und somit 2 x 3.7V = 7.4V Volt.
Parallelschaltung (2P u.s.w)
Es kann vorkommen dass auf einem LiPo-Pack nach dem „S“ noch eine weitere Zahl gefolgt von einem anschliessenden "P" angegeben wird, z.B. 2S2P. Das „P“ steht für Parallel und bedeutet in diesem Beispiel dass zwei 2S Parallel geschaltet sind. Dies wird z.B. bei LiPo Receiver-Packs angewendet um die Kapazität zu steigern, die Spannung ändert sich durch die Parallelschaltung nicht.
Kapazität (xxxx mAh)
Die Kapazität wird in mAh angeben. 1000mAh bedeutet, dass ein Verbraucher mit einem Bedarf von 1A (1000mA) von der Batterie eine Stunde lang mit Strom versorgt werden kann, bevor diese leer ist. Hätte die Batterie eine Kapazität von 2000mAh könnte der gleiche Verbraucher zwei Stunden lang versorgt werden. Würde der Verbraucher nur 500mA benötigen, würde eine 2000mAh Batterie für vier Stunden ausreichen. Ziel ist es natürlich mit einer Batterie möglichst lange fliegen zu können, jedoch bedeutet eine höhere Kapazität auch eine grössere Batterie und ein höheres Gewicht. Da beim Fliegen das Gewicht und die Grösse beschränkt sind, bewegt man sich mit der Kapazität immer in einem gewissen Bereich.
Entladerate (30C, 35C u.s.w.)
Die C Grösse der Batterie gibt an, wie viel Strom auf einmal von der Batterie gezogen werden kann/darf. 1C steht dabei für Ampere durch Amperestunde (Strom durch Ladung). Eine Batterie mit 2200mAh und 30C liefert demnach 30(A/Ah) x 2.2(Ah) = 66A. Der gesamte Multicopter darf in diesem Falle nicht mehr als 66A auf einmal ziehen. Gewisse LiPo-Packungen geben zusätzlich noch eine Burstrate an, welche grösser ist als die Kontinuierliche C-Rate, z.B. Discharge rate = 30C Continuous / 60C Burst. Burst ist die Angabe des erlaubten Spitzenstroms, welcher für ein paar Sekunden gezogen werden darf.
Es ist sehr wichtig dass man keine Batterie mit zu tiefem C-Rating für seinen Copter nimmt. Dadurch schädigt man die LiPo Batterie und wohlmöglich zusätzlich die ESCs.
Tipp: Bei allen benötigten Bauteilen zum Bau eines Multicopters wird der Stromverbrauch angegeben. Rechnet man diese Werte zusammen findet man so die richtige LiPo.
Bei der Batteriewahl zu beachten
Umso näher die Gesamtleistung eines Quads an die Grenze der C-Rate/Entladerate stösst, desto heisser wird die Batterie. Durch die Hitze wird die Batterie schneller abgenutzt, was die Lebensdauer verkürzt. Es lohnt sich also, in LiPos mit höhrer C-Rate zu investieren. Zudem verwenden manche Hersteller bei der Angabe der C-Rate die Resultate der besseren Messungen, weswegen teilweise zu höhere Werte als möglich verwendet werden.
Als allgemeine Regel gilt: kann man die Batterie nach dem Fliegen nicht mehr ohne Weiteres in die Hand nehmen, ist diese zu heiss gelaufen. In diesem Falle sollte die C-Rate unbedingt höher gewählt werden. Die Batterie sollte nach einem Flug nicht mehr als 40°C warm sein, ideal sind nicht mehr als 35°C.
Hinweis: Interne und externe Wärme haben den gleichen Einfluss auf die Batterie. Deswegen sollte man seine Batterien z.B. an einem heissen Tag niemals im Auto liegen lassen.
LiPo im Gebrauch
LiPo Batterien dürfen nie unter 3V pro Zelle entladen werden. Ist dies der Fall, gilt das LiPo-Pack als beschädigt und darf nicht mehr geladen werden. Um seine LiPo-Batterie möglichst lange zu halten, bleibt man am besten von der 3V Grenze entfernt, denn egal wie hoch die C-Rate ist - wird die Zelle bis zu 3V entlädt, kann sie nur noch 1/4 der ursprünglichen Leistung zur Verfügung stellen. Zudem wird sie warm/heiss, wodurch sich ihre Lebensdauer erheblich verringert.
Tipp: Der Nutzen einer LiPo-Batterie ist optimal wenn diese möglichst oft verwendet wird (Zyklen). Wir empfehlen deshalb: besser weniger LiPos öfter verwenden, anstatt viele LiPos zu besitzen, welche man nur selten verwendet.
Eine wertvolle Faustregel ist die 80% Regel. Diese besagt, dass man sein LiPo- Pack nie unter 80% seiner Kapazität entladen soll. Hat man also z.B. eine 1300mAh Batterie, sollte man nie mehr als 1040mAh (1300mAh x 80%) von der Batterie beziehen. Dabei ist zu beachten, dass die maximale Kapazität der LiPo-Batterie mit der Zeit abnimmt.
Hinweis: Der Ladezustand einer Batterie bezieht sich auf die Kapazität und nicht auf die Spannung, da die Spannungsabnahme der Batterie nicht linear verläuft.
Besitzt man kein Ladegerät, welches die Kapazität messen kann, nimmt man als weiteren Indikator am besten die Leerlaufspannung direkt nach dem Flug. Eine 80% entladene LiPo-Zelle hat eine Leerlaufspannung von ungefähr 3.72 – 3.74V. Eine 3S LiPo-Batterie hat demnach noch eine Spannung von 11.2V. Messen kann man diese am besten mit einem Voltmeter oder mit einem LiPo Batterie-Monitor.
Hinweis: Der LiPo Batterie-Monitor sollte vor Verwendung auf korrekte Funktion überprüft werden, damit die gemessene Spannung auch möglichst genau stimmt. Der LiPo-Checker soll nur einen ersten Anhaltspunkt liefern mit einer sehr groben Füllgenauigkeit.
Hinweis/Tipp: Lässt die Leistung des Multicopters oder die Drehzahl der Motoren nach, ist der Akku in der Regel bereits zu tief entladen und wird somit zerstört (auch bei einmaliger Tiefenentladung!) Wir empfehlen, in den Multicopter einen LiPo-Buzzer oder ein OSD (On Screen Display mit Volt-Anzeige) einzubauen.
Die beste Methode um die Verfassung einer LiPo-Batterie zu messen ist das Messen des Innenwiderstands. Die meisten LiPo-Zellen mit höherer Kapazität und C-Rate haben ungefähr einen Innenwiderstand von 2-6mΩ, wenn neu. Umso älter die Batterie desto höher wird der Innenwiderstand und umso wärmer die Batterie wenn unter Last. Für kleinere LiPo-Packs (um die 100mAh) ist es allerdings nicht ungewöhnlich, einen Innenwiederstand um die 200mΩ zu messen. Messen lässt sich der Innenwiederstand durch das Ladegerät. Nicht alle Ladegeräte verfügen allerdings über diese Funktion.
Tipp: Alter schädigt mehr als häufiger Gebrauch (vorausgesetzt man bewegt sich innerhalb der Spezifikationen der Batterie). Deshalb kauft man nicht mehr, sondern öfters neue LiPo-Packs. Zusätzlich profitiert man so eher von Fertigungs-/ Technologiefortschritten der RC-Industrie.
Laden von LiPo-Batterien
LiPo-Batterien reagieren bei Überladung wesentlich empfindlicher als andere Akkutypen und werden dadurf unbrauchbar (bis hin zur Zerstörung durch Brand). Eine LiPo-Batterie mit einer Nennspannung von 3.7V pro Zelle ist zu 100% geladen sobald diese 4.2V erreicht. Aufgrund der Gefahren beim Überladen müssen spezielle Ladegeräte verwendet werden, welche die Zellen nach IU-Ladeverfahren (CCCV) laden. Die Elektronik steuert den ladungsabhängigen Ladestrom und überwacht insbesondere die exakt einzuhaltende Ladeschlussspannung. Als erstes wird die Batterie mit einem konstantem Strom geladen. Wenn die Batterie gegen 100% geladen ist, beginnt das Ladegerät, den Strom zu senken und lädt die Batterie mit einer konstanten Spannung von 4.2V zu Ende. Sobald die Zellen 4.2V erreicht haben wird der Ladevorgang gestoppt. Eine Überladung bereits auf 4.21V würde die Batterie beschädigen! Auch bei vorhandener interner Schutzschaltung sollte nur mit passenden Geräten geladen werden.
LiPo-Batterien müssen mit der korrekten Anzahl Ampere geladen werden. Die Laderate (Charge Rate) wird oftmals auf der LiPo-Packung angegeben. Falls nichts angegeben wird gilt die goldene Regel: Lithium-Akkus niemals höher als mit 1C laden. Hat man also eine 2200mAh LiPo- Batterie sollte man den Ladestrom auf 2.2A einstellen. Mittlerweile gibt es aber auch Lipo-Packs die 2C oder 3C als Laderate angeben.
Tipp: Ist der Akku zu heiss (über 40°C), sollte man ihn vor dem Laden erst etwas abkühlen lassen.
Sollte der Akku kälter als 15°C sein, sind Laderaten von unter 1C (typisch: 0,2C bis 0,5C) ratsam.
LiPo Balancieren
LiPo-Batterien mit zwei oder mehr Zellen müssen Balanciert werden, da sich einzelne Zellen unterschiedlich stark entladen können. Dies tritt gerade bei günstigeren LiPo-Batterien auf. Beim Aufladen achtet der Balancer darauf, dass die beim Entladen entstandenen Unterschiede in der Zellenspannung wieder ausgeglichen werden. Der Balancer überwacht die Ladeschlussspannung jeder einzelnen Zelle und sorgt dafür, dass diese nicht über 4,2 Volt geladen wird. Geregelt und Kontrolliert werden die einzelnen Zellspannungen über den Balancerstecker, der beim Balancieren zusätzlich zum Hauptkabel an das Ladegerät angeschlossen werden muss.
LiPo Lagerung
Die Lagerung beeinflusst die Lebensdauer einer LiPo-Batterie stark. Wie bereits erwähnt gilt die Zelle als beschädigt sobald sich die Zellspannung auf unter 3V entlädt. Die 3V beziehen sich allerdings auf die Zellspannung unter Last. Hängt die Batterie NICHT am Verbraucher spricht man von der Leerlaufspannung. 3V unter Last entsprechen ungefähr 3.5V Leerlaufspannung (Es fliesst kein elektrischer Strom, wodurch keine Spannung über dem Innenwiderstand der Spannungsquelle abfällt). Lagert man eine LiPo-Batterie mit Zellspannung nahe an den 3.5V, riskiert man also die Beschädigung der Zellen beschädigt, da jede Batterie sich mit der Zeit selbst entlädt. Die Selbstentladung verläuft bei LiPo-Batterien zwar langsamer als bei anderen Batterietypen, ist bei langem Lagern dennoch ein Thema. Lagert man sie also Wochen oder Monate bei einer Zellspannung von 3.5V besteht die Gefahr dass sie unter 3.5V fällt und irreversibel beschädigt wird, während es zur Zell-Oxidation kommt.
Tipp: Die Selbstentladung von 1% pro Monat ist zwar äusserst gering, allerdings stark temperaturabhängig. LiPo-Batterien sollten daher alle 3 bis 4 Monate nachgeladen werden, um die Tiefentladung zu vermeiden.
LiPo-Batterien sollten also geladen gelagert werden, allerdings nicht vollgeladen! Vollgeladene LiPo- Batterien altern schneller, wobei die Elektroden oxidieren. Die Geschwindigkeit, mit welcher eine LiPo-Batterie altert, hängt von der Lager-Ladung und der Lager-Temperatur ab. Eine vollgeladene LiPo-Batterie kann ohne weiteres bis zu vier Tage bei Zimmertemperatur gelagert werden, ohne davon Schaden zu nehmen.
Für eine optimale Batterie-Lebenszeit empfiehlt es sich, die LiPo-Batterie bei einem Ladezustand zwischen 50%-80% der Kapazität in einem möglichst kaltem Raum zu lagern. Die Kälte verlangsamt die chemische Reaktion.
Tipp: Um die LiPo-Batterie auch bei kurzem Lagern zu schonen, lädt man sie nur auf etwa 4.1V/Zelle auf. Vor dem Einsatz dann die LiPo in paar Minuten auf 4.2V/Zelle voll aufladen.
Hinweis: Eine LiPo-Batterie welche 50% geladen ist besitzt eine Zellspannung von ~3.85V.
LiPo Entsorgung
Auch korrekt gelagerte und gepflegte LiPo-Batterien altern bei Gebrauch und mit der Zeit. Sobald die Akkus aufgebraucht sind oder aufgeblähte sowie beschädigte Zellen vorweisen müssen diese fachgerecht entsorgt werden. Entsprechend der Gesetzeslage empfiehlt sich die Entsorgung bei der örtlichen Entsorgungsstelle für Batterien.
Vor der Entsorgung müssen diese jedoch komplett entladen werden! Gewisse Ladegeräte verfügen über eine Entladefunktion, mit welcher man die Batterie soweit als möglich entladen soll. Anschliessend hängt man eine passende Lampe an die Batterie an und lässt so die LiPo-Batterie komplett leer werden.
Tipp: Für eine 3S-Batterie, nimmt man am besten eine 12V LED-Glühbirne.
Der Akku ist erst zu entsorgen sobald er wirklich komplett entladen ist und keine Gefahr mehr von ihm ausgeht. Vor dem Entsorgen sollte man die Kabel einzeln durchschneiden und isolieren.
Wichtig: LiPo-Batterien niemals in den Hausmüll werfen!
Sicherheit/Gefahren
Bei falscher Handhabung von Akkus, insbesondere LiPos besteht Brand- und Explosionsgefahr, deshalb hier nochmals die wichtigsten Punkte welche zu beachten sind:
LiPos und andere Akkus vor Kindern fernhalten
LiPos, Akkus und Batterien enthalten giftige Stoffe, welche Verätzungen auf der Haut verursachen können
Es ist immer auf die richtige Polung zu achten (Plus und Minus)
Die Zellen niemals tief entladen. Nach dem Gebrauch auf Lager-Spannung aufladen und sicher lagern
Nie kurzschliessen
LiPo-Batterien auf Beschädigung prüfen, besonders nach einem Absturz - es besteht unter Umständen Brand- und Explosionsgefahr
Vor Feuchtigkeit und Hitze schützen
Nur intakte und unbeschädigte LiPo-Batterien aufladen. Aufgeblähte und beschädigte LiPos müssen fachgerecht entsorgt werden
Nur mit geeigneten Ladegeräten mit integrierten Balancern laden
Die Lade- und Entladeströme dürfen in keinem Fall überschritten werden
Beim Laden und beim Lagern(!) Abstand zu brennbaren Gegenständen halten und die LiPo-Batterie auf eine feuerfeste Unterlage legen
Niemals unbeaufsichtigt laden
LiPo-Batterien, auch wenn sie von aussen völlig intakt aussehen, bergen immer ein gewisses Brandrisiko. Von aussen unsichtbare Beschädigungen in den Zellen können urplötzlich und ohne weiteres Zutun zu gefährlichen Kurzschlüssen führen, welche oft die Ursache von Wohnungsbränden sind. Deshalb müssen LiPo-Batterien immer mit einem gesunden Misstrauen, also äusserster Vorsicht gehandhabt und gelagert werden. Für einen einmal in Brand geratenen LiPo-Akku gibt es keine Rettung mehr. In diesem Fall kann man nur noch zusehen wie er sich in Rauch auflöst und Schlimmeres verhindern. Es ist sicherlich schlimm genug, wenn eine teuer bezahlte LiPo- Batterie abbrennt. Noch schlimmer ist es jedoch, wenn ausgelöst durch den Brand die Wohnung oder andere in der Nähe des Akkus gelagerte Gegenstände in Brand geraten.
Bitte aus diesem Grund immer die oben genannten Sicherheitsregeln beherzigen.
Wichtig im Falle eines Brandes:
Rauch welcher beim LiPo-Brand entsteht ist giftig und verursacht oft viel grösseren Schaden als das Feuer selbst!
den LiPo-Brand nicht mit Wasser löschen! Bei einem Löschversuch mit Wasser können grössere Mengen HF-Gas (Fluorwasserstoff) freigesetzt werden. Dies liegt daran, dass meist LiPF6 (Lithiumhexafluorophosphat) verwendet wird, welches als Salz fürs Polymer/Elektrolyt dient. Dieses Salz zersetzt sich mit Wasser zu HF. Es kann aber auch schon beim Verbrennen entstehen, wenn Luftfeuchtigkeit vorhanden ist.
CO2 Feuerlöscher oder Löschsand verwenden um Flamme zu ersticken. Aufgrund der Feuchtigkeit sollten Schaumlöscher vermieden werden!
LiPo-Batterien (kurz für Lithium Polymer) haben nicht ohne Grund die RC Welt im Sturm erobert. Es gibt sogar drei gute Gründe weswegen LiPo Batterien im Vergleich zu konventionellen Batterietypen wie NiCad oder NiMH für den Einsatz bei Multicoptern im Vorteil sind:
-
- Sie sind leichter
- Sie verfügen über mehr Kapazität bei kleineren Format
- Sie erlauben einen hohen Endladungsstrom, um auch die anspruchsvollsten DC Motoren zu beitreiben.
Durch diese Vorteile haben sich LiPo-Batterien bei vielen RC-Modellfahrern beliebt gemacht, aber die RC-Flugpiloten haben es der LiPo zu verdanken, dass der Sport überhaupt so populär wurde. Den perfekten Stromspeicher gibt es aber leider noch nicht und so haben auch die LiPo Batterien ihre Kehrseite:
Sie sind nicht lange haltbar. In der Regel 150-200 Ladezyklen, bei guter Handhabung und Haltung auch länger.
Durch die leicht flüchtigen Elektrolyten in den LiPo-Zellen besteht bei falscherx Handhabung Entzündungsgefahr.
LiPo-Batterien bedürfen aufwändigerer Pflege als andere Batterietypen, sofern man diese lange halten will. Richtiges Laden, Entladen und Lagern haben direkten Einfluss auf die Lebensdauer der Batterie. Bei falschem Umgang muss man die Batterie frühzeitig entsorgen
LiPo und Werte
LiPo Bezeichnung - Aufbau
Anzahl Zellen (2S / 3S u.s.w.)
LiPo-Batterie haben eine Nennspannung von 3.7V pro Zelle. Der Vorteil im Vergleich zu den NiCad oder NiMH-Batterien, welche eine Zellspannung von 1.2V haben, liegt darin, dass kleinere Quadrocopter (z.B. Hubsan X4) mit einer LiPo Zelle betrieben werden können. Bei grösseren Fluggeräte werden LiPo-Packs verwendet, bei welchen zwei oder mehr Zellen in Reihe geschalten sind. Dadurch kann ein höherer Spannungsbedarf gedeckt werden.
Die Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen wird auf der Packung angegeben. Im RC-Modellbau werden häufig Batterien von 2S-10S eingesetzt. Das „S“ steht dabei für Serie, also Reihe. 2S Batterien haben also zwei Zellen à 3.7V und somit 2 x 3.7V = 7.4V Volt.
Parallelschaltung (2P u.s.w)
Es kann vorkommen dass auf einem LiPo-Pack nach dem „S“ noch eine weitere Zahl gefolgt von einem anschliessenden "P" angegeben wird, z.B. 2S2P. Das „P“ steht für Parallel und bedeutet in diesem Beispiel dass zwei 2S Parallel geschaltet sind. Dies wird z.B. bei LiPo Receiver-Packs angewendet um die Kapazität zu steigern, die Spannung ändert sich durch die Parallelschaltung nicht.
Kapazität (xxxx mAh)
Die Kapazität wird in mAh angeben. 1000mAh bedeutet, dass ein Verbraucher mit einem Bedarf von 1A (1000mA) von der Batterie eine Stunde lang mit Strom versorgt werden kann, bevor diese leer ist. Hätte die Batterie eine Kapazität von 2000mAh könnte der gleiche Verbraucher zwei Stunden lang versorgt werden. Würde der Verbraucher nur 500mA benötigen, würde eine 2000mAh Batterie für vier Stunden ausreichen. Ziel ist es natürlich mit einer Batterie möglichst lange fliegen zu können, jedoch bedeutet eine höhere Kapazität auch eine grössere Batterie und ein höheres Gewicht. Da beim Fliegen das Gewicht und die Grösse beschränkt sind, bewegt man sich mit der Kapazität immer in einem gewissen Bereich.
Entladerate (30C, 35C u.s.w.)
Die C Grösse der Batterie gibt an, wie viel Strom auf einmal von der Batterie gezogen werden kann/darf. 1C steht dabei für Ampere durch Amperestunde (Strom durch Ladung). Eine Batterie mit 2200mAh und 30C liefert demnach 30(A/Ah) x 2.2(Ah) = 66A. Der gesamte Multicopter darf in diesem Falle nicht mehr als 66A auf einmal ziehen. Gewisse LiPo-Packungen geben zusätzlich noch eine Burstrate an, welche grösser ist als die Kontinuierliche C-Rate, z.B. Discharge rate = 30C Continuous / 60C Burst. Burst ist die Angabe des erlaubten Spitzenstroms, welcher für ein paar Sekunden gezogen werden darf.
Es ist sehr wichtig dass man keine Batterie mit zu tiefem C-Rating für seinen Copter nimmt. Dadurch schädigt man die LiPo Batterie und wohlmöglich zusätzlich die ESCs.
Tipp: Bei allen benötigten Bauteilen zum Bau eines Multicopters wird der Stromverbrauch angegeben. Rechnet man diese Werte zusammen findet man so die richtige LiPo.
Bei der Batteriewahl zu beachten
Umso näher die Gesamtleistung eines Quads an die Grenze der C-Rate/Entladerate stösst, desto heisser wird die Batterie. Durch die Hitze wird die Batterie schneller abgenutzt, was die Lebensdauer verkürzt. Es lohnt sich also, in LiPos mit höhrer C-Rate zu investieren. Zudem verwenden manche Hersteller bei der Angabe der C-Rate die Resultate der besseren Messungen, weswegen teilweise zu höhere Werte als möglich verwendet werden.
Als allgemeine Regel gilt: kann man die Batterie nach dem Fliegen nicht mehr ohne Weiteres in die Hand nehmen, ist diese zu heiss gelaufen. In diesem Falle sollte die C-Rate unbedingt höher gewählt werden. Die Batterie sollte nach einem Flug nicht mehr als 40°C warm sein, ideal sind nicht mehr als 35°C.
Hinweis: Interne und externe Wärme haben den gleichen Einfluss auf die Batterie. Deswegen sollte man seine Batterien z.B. an einem heissen Tag niemals im Auto liegen lassen.
LiPo im Gebrauch
LiPo Batterien dürfen nie unter 3V pro Zelle entladen werden. Ist dies der Fall, gilt das LiPo-Pack als beschädigt und darf nicht mehr geladen werden. Um seine LiPo-Batterie möglichst lange zu halten, bleibt man am besten von der 3V Grenze entfernt, denn egal wie hoch die C-Rate ist - wird die Zelle bis zu 3V entlädt, kann sie nur noch 1/4 der ursprünglichen Leistung zur Verfügung stellen. Zudem wird sie warm/heiss, wodurch sich ihre Lebensdauer erheblich verringert.
Tipp: Der Nutzen einer LiPo-Batterie ist optimal wenn diese möglichst oft verwendet wird (Zyklen). Wir empfehlen deshalb: besser weniger LiPos öfter verwenden, anstatt viele LiPos zu besitzen, welche man nur selten verwendet.
Eine wertvolle Faustregel ist die 80% Regel. Diese besagt, dass man sein LiPo- Pack nie unter 80% seiner Kapazität entladen soll. Hat man also z.B. eine 1300mAh Batterie, sollte man nie mehr als 1040mAh (1300mAh x 80%) von der Batterie beziehen. Dabei ist zu beachten, dass die maximale Kapazität der LiPo-Batterie mit der Zeit abnimmt.
Hinweis: Der Ladezustand einer Batterie bezieht sich auf die Kapazität und nicht auf die Spannung, da die Spannungsabnahme der Batterie nicht linear verläuft.
Besitzt man kein Ladegerät, welches die Kapazität messen kann, nimmt man als weiteren Indikator am besten die Leerlaufspannung direkt nach dem Flug. Eine 80% entladene LiPo-Zelle hat eine Leerlaufspannung von ungefähr 3.72 – 3.74V. Eine 3S LiPo-Batterie hat demnach noch eine Spannung von 11.2V. Messen kann man diese am besten mit einem Voltmeter oder mit einem LiPo Batterie-Monitor.
Hinweis: Der LiPo Batterie-Monitor sollte vor Verwendung auf korrekte Funktion überprüft werden, damit die gemessene Spannung auch möglichst genau stimmt. Der LiPo-Checker soll nur einen ersten Anhaltspunkt liefern mit einer sehr groben Füllgenauigkeit.
Hinweis/Tipp: Lässt die Leistung des Multicopters oder die Drehzahl der Motoren nach, ist der Akku in der Regel bereits zu tief entladen und wird somit zerstört (auch bei einmaliger Tiefenentladung!) Wir empfehlen, in den Multicopter einen LiPo-Buzzer oder ein OSD (On Screen Display mit Volt-Anzeige) einzubauen.
Die beste Methode um die Verfassung einer LiPo-Batterie zu messen ist das Messen des Innenwiderstands. Die meisten LiPo-Zellen mit höherer Kapazität und C-Rate haben ungefähr einen Innenwiderstand von 2-6mΩ, wenn neu. Umso älter die Batterie desto höher wird der Innenwiderstand und umso wärmer die Batterie wenn unter Last. Für kleinere LiPo-Packs (um die 100mAh) ist es allerdings nicht ungewöhnlich, einen Innenwiederstand um die 200mΩ zu messen. Messen lässt sich der Innenwiederstand durch das Ladegerät. Nicht alle Ladegeräte verfügen allerdings über diese Funktion.
Tipp: Alter schädigt mehr als häufiger Gebrauch (vorausgesetzt man bewegt sich innerhalb der Spezifikationen der Batterie). Deshalb kauft man nicht mehr, sondern öfters neue LiPo-Packs. Zusätzlich profitiert man so eher von Fertigungs-/ Technologiefortschritten der RC-Industrie.
Laden von LiPo-Batterien
LiPo-Batterien reagieren bei Überladung wesentlich empfindlicher als andere Akkutypen und werden dadurf unbrauchbar (bis hin zur Zerstörung durch Brand). Eine LiPo-Batterie mit einer Nennspannung von 3.7V pro Zelle ist zu 100% geladen sobald diese 4.2V erreicht. Aufgrund der Gefahren beim Überladen müssen spezielle Ladegeräte verwendet werden, welche die Zellen nach IU-Ladeverfahren (CCCV) laden. Die Elektronik steuert den ladungsabhängigen Ladestrom und überwacht insbesondere die exakt einzuhaltende Ladeschlussspannung. Als erstes wird die Batterie mit einem konstantem Strom geladen. Wenn die Batterie gegen 100% geladen ist, beginnt das Ladegerät, den Strom zu senken und lädt die Batterie mit einer konstanten Spannung von 4.2V zu Ende. Sobald die Zellen 4.2V erreicht haben wird der Ladevorgang gestoppt. Eine Überladung bereits auf 4.21V würde die Batterie beschädigen! Auch bei vorhandener interner Schutzschaltung sollte nur mit passenden Geräten geladen werden.
LiPo-Batterien müssen mit der korrekten Anzahl Ampere geladen werden. Die Laderate (Charge Rate) wird oftmals auf der LiPo-Packung angegeben. Falls nichts angegeben wird gilt die goldene Regel: Lithium-Akkus niemals höher als mit 1C laden. Hat man also eine 2200mAh LiPo- Batterie sollte man den Ladestrom auf 2.2A einstellen. Mittlerweile gibt es aber auch Lipo-Packs die 2C oder 3C als Laderate angeben.
Tipp: Ist der Akku zu heiss (über 40°C), sollte man ihn vor dem Laden erst etwas abkühlen lassen.
Sollte der Akku kälter als 15°C sein, sind Laderaten von unter 1C (typisch: 0,2C bis 0,5C) ratsam.
LiPo Balancieren
LiPo-Batterien mit zwei oder mehr Zellen müssen Balanciert werden, da sich einzelne Zellen unterschiedlich stark entladen können. Dies tritt gerade bei günstigeren LiPo-Batterien auf. Beim Aufladen achtet der Balancer darauf, dass die beim Entladen entstandenen Unterschiede in der Zellenspannung wieder ausgeglichen werden. Der Balancer überwacht die Ladeschlussspannung jeder einzelnen Zelle und sorgt dafür, dass diese nicht über 4,2 Volt geladen wird. Geregelt und Kontrolliert werden die einzelnen Zellspannungen über den Balancerstecker, der beim Balancieren zusätzlich zum Hauptkabel an das Ladegerät angeschlossen werden muss.
LiPo Lagerung
Die Lagerung beeinflusst die Lebensdauer einer LiPo-Batterie stark. Wie bereits erwähnt gilt die Zelle als beschädigt sobald sich die Zellspannung auf unter 3V entlädt. Die 3V beziehen sich allerdings auf die Zellspannung unter Last. Hängt die Batterie NICHT am Verbraucher spricht man von der Leerlaufspannung. 3V unter Last entsprechen ungefähr 3.5V Leerlaufspannung (Es fliesst kein elektrischer Strom, wodurch keine Spannung über dem Innenwiderstand der Spannungsquelle abfällt). Lagert man eine LiPo-Batterie mit Zellspannung nahe an den 3.5V, riskiert man also die Beschädigung der Zellen beschädigt, da jede Batterie sich mit der Zeit selbst entlädt. Die Selbstentladung verläuft bei LiPo-Batterien zwar langsamer als bei anderen Batterietypen, ist bei langem Lagern dennoch ein Thema. Lagert man sie also Wochen oder Monate bei einer Zellspannung von 3.5V besteht die Gefahr dass sie unter 3.5V fällt und irreversibel beschädigt wird, während es zur Zell-Oxidation kommt.
Tipp: Die Selbstentladung von 1% pro Monat ist zwar äusserst gering, allerdings stark temperaturabhängig. LiPo-Batterien sollten daher alle 3 bis 4 Monate nachgeladen werden, um die Tiefentladung zu vermeiden.
LiPo-Batterien sollten also geladen gelagert werden, allerdings nicht vollgeladen! Vollgeladene LiPo- Batterien altern schneller, wobei die Elektroden oxidieren. Die Geschwindigkeit, mit welcher eine LiPo-Batterie altert, hängt von der Lager-Ladung und der Lager-Temperatur ab. Eine vollgeladene LiPo-Batterie kann ohne weiteres bis zu vier Tage bei Zimmertemperatur gelagert werden, ohne davon Schaden zu nehmen.
Für eine optimale Batterie-Lebenszeit empfiehlt es sich, die LiPo-Batterie bei einem Ladezustand zwischen 50%-80% der Kapazität in einem möglichst kaltem Raum zu lagern. Die Kälte verlangsamt die chemische Reaktion.
Tipp: Um die LiPo-Batterie auch bei kurzem Lagern zu schonen, lädt man sie nur auf etwa 4.1V/Zelle auf. Vor dem Einsatz dann die LiPo in paar Minuten auf 4.2V/Zelle voll aufladen.
Hinweis: Eine LiPo-Batterie welche 50% geladen ist besitzt eine Zellspannung von ~3.85V.
LiPo Entsorgung
Auch korrekt gelagerte und gepflegte LiPo-Batterien altern bei Gebrauch und mit der Zeit. Sobald die Akkus aufgebraucht sind oder aufgeblähte sowie beschädigte Zellen vorweisen müssen diese fachgerecht entsorgt werden. Entsprechend der Gesetzeslage empfiehlt sich die Entsorgung bei der örtlichen Entsorgungsstelle für Batterien.
Vor der Entsorgung müssen diese jedoch komplett entladen werden! Gewisse Ladegeräte verfügen über eine Entladefunktion, mit welcher man die Batterie soweit als möglich entladen soll. Anschliessend hängt man eine passende Lampe an die Batterie an und lässt so die LiPo-Batterie komplett leer werden.
Tipp: Für eine 3S-Batterie, nimmt man am besten eine 12V LED-Glühbirne.
Der Akku ist erst zu entsorgen sobald er wirklich komplett entladen ist und keine Gefahr mehr von ihm ausgeht. Vor dem Entsorgen sollte man die Kabel einzeln durchschneiden und isolieren.
Wichtig: LiPo-Batterien niemals in den Hausmüll werfen!
Sicherheit/Gefahren
Bei falscher Handhabung von Akkus, insbesondere LiPos besteht Brand- und Explosionsgefahr, deshalb hier nochmals die wichtigsten Punkte welche zu beachten sind:
LiPos und andere Akkus vor Kindern fernhalten
LiPos, Akkus und Batterien enthalten giftige Stoffe, welche Verätzungen auf der Haut verursachen können
Es ist immer auf die richtige Polung zu achten (Plus und Minus)
Die Zellen niemals tief entladen. Nach dem Gebrauch auf Lager-Spannung aufladen und sicher lagern
Nie kurzschliessen
LiPo-Batterien auf Beschädigung prüfen, besonders nach einem Absturz - es besteht unter Umständen Brand- und Explosionsgefahr
Vor Feuchtigkeit und Hitze schützen
Nur intakte und unbeschädigte LiPo-Batterien aufladen. Aufgeblähte und beschädigte LiPos müssen fachgerecht entsorgt werden
Nur mit geeigneten Ladegeräten mit integrierten Balancern laden
Die Lade- und Entladeströme dürfen in keinem Fall überschritten werden
Beim Laden und beim Lagern(!) Abstand zu brennbaren Gegenständen halten und die LiPo-Batterie auf eine feuerfeste Unterlage legen
Niemals unbeaufsichtigt laden
LiPo-Batterien, auch wenn sie von aussen völlig intakt aussehen, bergen immer ein gewisses Brandrisiko. Von aussen unsichtbare Beschädigungen in den Zellen können urplötzlich und ohne weiteres Zutun zu gefährlichen Kurzschlüssen führen, welche oft die Ursache von Wohnungsbränden sind. Deshalb müssen LiPo-Batterien immer mit einem gesunden Misstrauen, also äusserster Vorsicht gehandhabt und gelagert werden. Für einen einmal in Brand geratenen LiPo-Akku gibt es keine Rettung mehr. In diesem Fall kann man nur noch zusehen wie er sich in Rauch auflöst und Schlimmeres verhindern. Es ist sicherlich schlimm genug, wenn eine teuer bezahlte LiPo- Batterie abbrennt. Noch schlimmer ist es jedoch, wenn ausgelöst durch den Brand die Wohnung oder andere in der Nähe des Akkus gelagerte Gegenstände in Brand geraten.
Bitte aus diesem Grund immer die oben genannten Sicherheitsregeln beherzigen.
Wichtig im Falle eines Brandes:
Rauch welcher beim LiPo-Brand entsteht ist giftig und verursacht oft viel grösseren Schaden als das Feuer selbst!
den LiPo-Brand nicht mit Wasser löschen! Bei einem Löschversuch mit Wasser können grössere Mengen HF-Gas (Fluorwasserstoff) freigesetzt werden. Dies liegt daran, dass meist LiPF6 (Lithiumhexafluorophosphat) verwendet wird, welches als Salz fürs Polymer/Elektrolyt dient. Dieses Salz zersetzt sich mit Wasser zu HF. Es kann aber auch schon beim Verbrennen entstehen, wenn Luftfeuchtigkeit vorhanden ist.
CO2 Feuerlöscher oder Löschsand verwenden um Flamme zu ersticken. Aufgrund der Feuchtigkeit sollten Schaumlöscher vermieden werden!