Batterie LiPo per il Drone, come sono fatte e come usarle in sicurezza

Senza la tecnologia delle batterie LiPo, i droni domestici e gli aereomodelli a propulsione elettrica si ridurrebbero ad essere bellissimi oggetti da esporre agli amici su qualche mensola, o poco più. Le attività di riprese e dei rilevamenti aerei sarebbero un'esclusiva degli elicotteri veri e degli elicotteri radiocomandati alimentati a benzina, con tutti i relativi limiti connessi. Cosa che in effetti accadeva fino a poco più di un decennio fa.

Si può certamente affermare che le batterie LiPo rappresentano la base che ha permesso lo sviluppo di tutti i piccoli droni moderni e dell'aereomodellismo elettrico in genere. Infatti le batterie basate su  tecnologie costruttive diverse dalle LiPo, che erano e che sono in produzione, non hanno la capacità di erogare la corrente necessaria per il funzionamento dei multirotori e degli aereomodelli. Questo a parità di rapporto peso/potenza.

SEGRETO MILITARE RUSSO

Nata da un segreto militare, la batteria LiPo o Li-Poly è tecnicamente un accumulatore di tipo Litio Ione Polimero, elementi da cui nascono le abbreviazioni presenti nel nome. E' nata ed è stata sviluppata in Russia sotto segreto militare ma era conosciuta anche dal sistema militare degli Stati Uniti. Grazie al disfacimento dell' Unione Sovietica la tecnologia è stata rilasciata nei primi anni 90 e le prime batterie LiPo sono  apparse in commercio a partire dal 1996.

POTENZIALI BOMBE INCENDIARIE

Molto efficaci dal punto di vista elettrico, le LiPo si possono trasformare in micidiali bombe incendiarie se non vengono gestite correttamente ed in modo rigoroso per quanto riguarda la modalità d'uso e di ricarica. Nel video seguente, una telecamera di sicurezza ha ripreso l'incendio di una batteria LiPo in fase di carica. Le fiamme hanno successivamente attinto le altre batterie stoccate nelle vicinanze. Fortunatamente l'ambiente era un garage senza arredamenti e le fiamme sono rimaste circoscritte. Il proprietario si è accorto del fatto soltanto una volta tornato a casa. Come si può vedere, l'effetto è impressionante e frequentemente si hanno notizie di appartamenti devastati.

LiPo Fire on charger Nano-Tech Lipo and DJI Phantom chain reaction from F9photo on Vimeo.
COME SONO FATTE

Le batterie LiPo che si usano nel nostro ambito hanno forme rettangolari e sono relativamente sottili, cablate nel polo positivo e negativo. Sono composte dalle celle, contenitori flessibili al cui interno sono presenti le sostanze chimiche. Come abbiamo detto, il motivo per cui si usano le LiPo è che sono notevolmente più leggere rispetto alle NiCad o NiMH, sempre a parità di corrente e di potenza erogata.

  
TENSIONE DI CARICA E DI SCARICA DELLE CELLE

Le batterie LiPo sono completamente cariche quando ogni cella ha una tensione di 4,2 Volt e sono completamente scariche quando ogni cella ha una tensione di 3,0 Volt. E' importante non scendere sotto i 3.0 volt di scarica e non superare i 4.2 Volt per cella, pena il possibile danneggiamento irreversibile.

IL SIGNIFICATO DELLE SIGLE

Ogni batteria ha i dati di targa impressi sull'involucro, vediamo cosa significano prendendo come esempio la LiPo in foto che è una 4S 5000mAh  25C.

5000mAh = 5000 Milliamper / ora, ovvero 5 Amper / ora.  Sinteticamente si può dire che indica la capacità della batteria.  5000 mAh  significa che se si assorbono 5A la batteria si scarica dopo un ora. Se si assorbono 10A la batteria diventa scarica dopo 30 minuti e così via.

4S1P = S indica il numero delle celle collegate in serie mentre P indica il numero di celle collegate in parallelo. In questo caso la batteria è composta da 4 celle collegate in serie ( la tensione si somma quando si collegano elementi generatori di tensione in serie ) quindi la tensione totale a batteria completamente carica è di 4,2 x 4 = 16,8 Volt

25C = Indica la massima corrente che può essere fornita dalla batteria. Si ricava moltiplicando i C per la capacità. In questo caso 25 x 5A = 125A. La batteria può fornire fino a 125A. Conseguentemente i C indicano anche quanto tempo ci vuole per scaricare la batteria in 1 ora. Se si assorbe 1C ( in questo caso 5A) la batteria si scarica dopo 1 ora. Se si assorbono 10C=50A la batteria si scarica in 60/10=6 minuti. Se si assorbe il massimo cioè 25C=125A la batteria si scarica in 60/25 = 2,4 minuti

RACCOMANDAZIONI DI SICUREZZA DA SEGUIRE OBBLIGATORIAMENTE
Se si vuole ridurre al minimo la possibilità che la vostra LiPo si trasformi in una bomba incendiaria si devono seguire le seguenti indicazioni:

• Utilizzare esclusivamente un caricabatterie approvato per batterie LiPo .Generalmente questi caricatori hanno anche il programma per caricare le batterie NiCad e/o NiM. Fate attenzione a non caricare la batteria con un programma diverso da LiPo, potrebbe incendiarsi. Usare periodicamente un bilanciatore delle celle durante la ricarica.
• Assicurarsi che sul display del caricatore sia presente il numero giusto di celle che ha la batteria
• Non lasciare mai incustodite le batterie mentre si sta effettuando la ricarica
• Ricaricare le batterie in un luogo senza materiali che si possano incendiare, usare i sacchetti ignifughi appositi in cui inserire la LiPo durante la carica
• Non usare C di carica superiori a quelli indicati dai produttori. Tipicamente è meglio caricare ad 1C per prolungare la vita della batteria.
• Non forare la batteria nemmeno quando si gonfia
• Se il drone ha un crash, togliete la batteria e tenetela sotto osservazione per una ventina di minuti. Ci sono stati episodi di batterie incendiate a seguito di un crash anche minuti dopo essere state rimosse.
• Ricaricare in un luogo ventilato, non respirare eventuali vapori in quanto sono tossici.