Guia de bateria LiPo 3S: tensão, classificação-C, carregamento, armazenamento e segurança

Se você usa carros RC, drones FPV, aeronaves de asa fixa, robôs ou equipamentos portáteis, provavelmente já encontrou uma bateria LiPo 3S. É uma das opções de bateria mais comuns para aplicações que precisam de um bom equilíbrio entre tensão, potência, peso e tempo de execução.

Mas escolher a bateria 3S certa nem sempre é simples. Qual é a diferença entre 11,1 V e 12,6 V? De quanta capacidade você precisa? O que realmente significa uma classificação 50C? E como você deve carregar e armazenar a bateria com segurança?

Neste guia,Bateria Blumotidetalha as principais especificações do 3S LiPo em inglês simples. Abordaremos tensão, capacidade, classificação C-, resistência interna, seleção de bateria, carregamento, armazenamento e manutenção básica.

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1. O que significa “3S” em uma bateria LiPo?

Na terminologia de bateria de polímero de lítio, "S" significasérie.

A Bateria Li-Po 3Scontém três células individuais de polímero de lítio conectadas em série. Uma conexão em série soma as tensões das células, enquanto a capacidade da bateria permanece a mesma.

• 3S1P:Três células em série e um grupo paralelo.
• 3S2P:Seis células organizadas em uma configuração de três-séries e duas{1}}paralelas. A tensão permanece a mesma de um pacote 3S, enquanto a capacidade é o dobro de uma única célula.

2. A bateria 3S LiPo é de 11,1 V ou 12,6 V?

Ambos os valores estão corretos. Eles representam diferentes estados de carga.

Célula 3S LiPo e tensão do pacote

Tensão nominal: 11,1V

A tensão nominal de uma célula LiPo padrão é 3,7V. Portanto:

3 × 3.7V = 11.1V

O valor nominal de 3,7 V é comumente usado para células de íons de lítio baseadas em LCO e química NMC.[1]

Tensão totalmente carregada: 12,6 V

Uma célula LiPo padrão atinge 4,2 V quando totalmente carregada. Portanto:

3 × 4.2V = 12.6V

A tensão de carregamento superior padrão é de aproximadamente 4,20 V ± 0,05 V por célula.[2]

LiHV completa-Tensão de carga: 13,05 V

Uma bateria de polímero de lítio de alta-tensão, também conhecida como bateria LiHV, pode ser carregada até 4,35 V por célula.

3 × 4.35V = 13.05V

As células LiHV usam sistemas de eletrólitos e materiais de alta-tensão projetados para um limite de carga de 4,35 V.[3]

Tensão mínima segura: 9,0 V a 10,5 V

O limite inferior eletroquímico é de aproximadamente 3,0 V por célula, ou 9,0 V para um pacote 3S.

No uso real, é melhor parar de operar ou pousar quando a tensão atingir cerca de 3,5 V por célula, ou 10,5 V para um pacote 3S. Isso ajuda a prolongar a vida útil da bateria.

Ao comprar ou personalizar um pacote flexível-ou bateria-rígida 3S LiPo, concentre-se em três especificações principais.

1. Capacidade da bateria: mAh e Ah

A capacidade da bateria é medida em miliamperes-hora ou mAh.

Por exemplo, uma bateria LiPo 3S de 11,1V 1500mAh pode teoricamente fornecer 1,5A por uma hora.

1500mAh=1.5Ah

O tempo de execução real depende da carga, taxa de descarga, condição da bateria, temperatura e corte de tensão.

2. Classificação C-de descarga

A classificação C-indica quanta corrente uma bateria pode fornecer em relação à sua capacidade.

Corrente máxima de descarga contínua:

Imax (A)=Capacidade (Ah) × C-Classificação

Este cálculo é baseado na relação física Q=I × t e na convenção de taxa C-da bateria padrão.[4]

Para uma bateria LiPo 3S 2200mAh 50C:

2200mAh÷1000=2.2Ah

2,2Ah × 50C=110A

A corrente de saída contínua máxima calculada é 110A.

Em carros de corrida RC e drones FPV, uma classificação C-mais alta, como 75C, 100C ou 120C, pode reduzir a queda de tensão durante acelerações rápidas. Também ajuda a evitar que o sistema acione proteção de baixa-tensão sob carga pesada.

3. Conectores de bateria

O conector de alimentação principal transporta corrente para o ESC ou outro equipamento.

Os tipos de conectores comuns incluem:

• XT60
• Reitores
• EC3
• XT30
• JST

A maioria das baterias LiPo 3S usa um conector de equilíbrio JST-XH de quatro pinos. Ele permite que o carregador monitore e equilibre todas as três células durante o carregamento.

1. 3S vs{1}}S: você deve atualizar para 3S?

Uma bateria LiPo 2S tem uma tensão nominal de 7,4V. Uma bateria 3S LiPo tem uma tensão nominal de 11,1V.

Passar de 2S para 3S aumenta a tensão nominal em 50%.

Para o mesmo motor, a velocidade aproximada do motor pode ser calculada como:

RPM=KV do motor × Tensão

A tensão mais alta pode aumentar significativamente a velocidade do motor e a potência de saída.

Antes de atualizar de 2S para 3S, confirme se o ESC e o motor podem suportar a tensão totalmente carregada de 12,6V.

Usar uma bateria 3S com um ESC somente 2S- pode danificar os MOSFETs ESC e outros componentes eletrônicos.

2. 3S versus. 4S versus. 6S

1. Como carregar e equilibrar com segurança uma bateria LiPo 3S

Sempre use um carregador de balança LiPo dedicado.

Nunca carregue uma bateria LiPo no modo NiMH.

O carregamento equilibrado permite que o carregador monitore cada célula e mantenha as tensões das células estreitamente ajustadas.

Para uma bateria LiPo 3S padrão, selecione:

• Tipo de bateria: LiPo
• Contagem de células: 3S
• Tensão máxima: 12,6V
• Modo de carregamento: Carga de Equilíbrio

Para uma bateria 3S LiHV, selecione:

• Tipo de bateria: LiHV
• Contagem de células: 3S
• Tensão máxima: 13,05V

Não use o modo LiHV para uma bateria LiPo padrão de 4,2 V.

2. Corrente de carregamento padrão 1C

A menos que o fabricante especifique o contrário, 1C é a taxa de carregamento padrão recomendada.

Corrente de carga 1C (A)=Capacidade da bateria (mAh) ÷ 1000

Exemplos:

1500mAh÷1000=1.5A

2200mAh÷1000=2.2A

Uma bateria de 1500mAh deve ser carregada a 1,5A. Uma bateria de 2200mAh deve ser carregada a 2,2A.

3. Quanto tempo leva para carregar um LiPo 3S?

A uma taxa de carregamento de 1C, uma bateria totalmente descarregada geralmente leva cerca de 45 a 60 minutos para carregar.

O tempo exato de carregamento depende da corrente-constante, da tensão-constante e dos estágios de equilíbrio-da célula.

4. Segurança de carregamento

Coloque a bateria dentro de um saco de carregamento-seguro para LiPo ou de um recipiente de metal-resistente ao fogo adequado.

Nunca deixe uma bateria carregando sem supervisão.

Pare de carregar imediatamente se a bateria:

• Incha
• Vazamentos
• Fuma
• Produz um odor incomum
• Fica excessivamente quente

Para armazenamento por mais de 48 horas, não deixe uma bateria LiPo totalmente carregada ou profundamente descarregada.

Não armazene uma bateria 3S em:

• 12,6 V por longos períodos
• Abaixo de 10,5 V por longos períodos

Use o modo de armazenamento do carregador e ajuste a bateria para:

3,80 V a 3,85 V por célula

Para uma bateria 3S:

3 × 3.80V = 11.40V

3 × 3.85V = 11.55V

Tensão de armazenamento 3S recomendada:

11,40 V a 11,55 V

Isso representa aproximadamente 40% a 50% do estado de carga. Neste nível, as interfaces do eletrodo e do eletrólito são mais estáveis ​​e as reações colaterais indesejadas são reduzidas.[5]

Armazenar uma bateria com carga total pode acelerar a decomposição do eletrólito, perda de capacidade, aumento da resistência interna e inchaço.

1. Baterias inchadas ou danificadas

Pare de usar a bateria se ela apresentar algum dos seguintes sinais:

• Inchaço visível
• Vazamento de eletrólito
• Um odor químico incomum
• Perfuração física ou esmagamento
• Calor excessivo
• Desequilíbrio celular grave
• Um grande aumento na resistência interna

Uma bateria inchada não deve ser carregada, perfurada, comprimida ou reutilizada.

2. Resistência Interna

A resistência interna, ou IR, afeta a queda de tensão e a geração de calor.

Uma bateria com resistência interna crescente pode apresentar:

• Maior afundamento de tensão
• Mais calor sob carga
• Saída de corrente-de pico mais baixa
• Capacidade utilizável reduzida

A resistência interna varia com a capacidade da célula, temperatura, estado de carga, química e método de medição.

Por este motivo, compare a bateria com as leituras anteriores ou com uma bateria nova idêntica testada nas mesmas condições.

3. Danos eletroquímicos causados ​​por descarga excessiva-

Quando a tensão de uma célula cai abaixo de aproximadamente 2,5 V a 3,0 V, o coletor de corrente de cobre no eletrodo negativo pode começar a se dissolver.

Durante a recarga, o cobre dissolvido pode redepositar e formar dendritos de cobre. Esses dendritos podem danificar ou penetrar no separador, causando um curto-circuito interno e aumentando o risco de fuga térmica.[6]

O processo de dano pode ser resumido da seguinte forma:

A tensão da célula cai abaixo de 2,5 V – 3,0 V

Não tente recuperar uma bateria LiPo-muito descarregada carregando-a no modo NiMH.

Não coloque uma bateria LiPo no lixo doméstico.

Não perfure, esmague, queime ou abra a bateria.

O método de água salgada não é recomendado. A água salgada pode corroer e quebrar os terminais da bateria antes que a energia restante seja totalmente descarregada.

Use um descarregador resistivo adequado ou uma pequena lâmpada para descarregar lentamente uma bateria não danificada, seguindo os procedimentos de segurança apropriados.

Após a alta:

1. Isole os conectores com fita não condutora.
2. Coloque a bateria em um recipiente adequado-resistente ao fogo.
3. Leve-o a um centro local de reciclagem de baterias, centro de reciclagem de eletrônicos ou instalação de resíduos-perigosos.

Uma bateria inchada, com vazamento, perfurada ou danificada de outra forma deve ser manuseada de acordo com as instruções do centro de reciclagem local.

[1]CEI 61960; Universidade de Bateria, BU-303. Tensão nominal de células comuns de íons de lítio LCO e NMC: 3,7V.

[2]CEI 62133; IEEE 1625. Tensão de carregamento superior LiPo padrão: aproximadamente 4,20 V ± 0,05 V por célula.

[3]NASA SP-2015-3705; Especificações da indústria LiHV. Tensão de carga superior LiHV: aproximadamente 4,35 V por célula.

[4]Relação física Q=I × t e a convenção de taxa C-da bateria padrão.

[5]Jornal de Fontes de Energia; Universidade de Bateria, BU-702. Nível de armazenamento recomendado: aproximadamente 40%–50% do estado de carga ou 3,80V–3,85V por célula.

[6]Universidade de Bateria, BU-808a. A descarga excessiva severa pode causar a dissolução do coletor de corrente de cobre e a deposição de cobre durante a recarga.