Esistono diversi tipi di batterie al litio:

1. batterie a ioni di litio con elettrolita fluido e 3.6V per tensione nominale, la prima generazione di batterie al litio poco diffusa in ambito modellistica.
2. batterie a ioni di litio con elettrolita fluido e 3.7 V di tensione nominale, la seconda generazione di batterie al litio provvista di cappuccio in metallo.
3. batterie a polimeri-ioni di litio con elettrolita sotto forma di gel e tensione nominale di 3.7V, ovvero la generazione attuale di batterie al litio denominata anche Lipoly. Durante la carica o la scarica, l’elettrolita in gel permette una riduzione della pressione all’interno della singola cella, rendendo sufficiente anche solo una lamina sottile di rivestimento della batteria. Le sue caratteristiche di scarso peso ed elevata densità energetica ne hanno decretato la sua notevole diffusione nel modellismo.

Procedura di carica

Le batterie a polimeri di litio vengono caricate con una tensione costante. La procedura è la medesimaper tutti i tipi di batterie al litio, mentre la tensione di spegnimento varia in base alla tensione nominale. Sul caricatore si seleziona dunque la tensione nominale in base alla quale il caricabatteria si calcola la corretta tensione di spegnimento. Il valore massimo impostabile per la corrente è pari a 1C.

Durante la prima fase di carica, la tensione della batteria sale lentamente fino ad un valore di 4.1 – 4.2 V per cella. Durante questa fase il caricabatteria controlla che la corrente rimanga costante sul valore prestabilito.

Questa prima fase dura circa 50-60 minuti nel caso di una batteria scarica e con una corrente di carica di 1C. contemporaneamente la capacità della batteria viene ricaricata all’80%.

Durante la seconda fase la corrente di carica diminuisce dal momento che la differenza di tensione tra batterie e caricabatteria diviene sempre minore.

Sono necessari altri 35-40 minuti per caricare il resto della capacità.

Al raggiungimento del livello inferiore di corrente pari a ca. 50 mA, il caricabatteria interrompe la procedura di ricarica.

Per un valore 1C,questo implica una durata complessiva del processo di carica di almeno 90 minuti per batterie scariche.

In generale le batterie Lipoly vengono contraddistinte dalle seguenti specifiche:

Corrente di scarica

1C corrisponde alla capacità = Corrente di carica

• Esempio: cella Lipoly da 1500 mAh; 1C = 1500mA (=1.5A) corrente di carica

Corrente di scarica

3-5-10-12-18-20-25 C, per brevissimi periodi fino a 50 C

Tensione finale di carica

Per celle con tensione nominale 3.7V = 4.2V

Tensione finale di scarica

Per celle con tensione nominale 3.7V = 2.5V

AVVERTENZA IMPORTANTE:

Se vengono oltrepassati rispettivamente i valori massimi e minimi di tensione finale, la cella si rovina e perde di conseguenza parte della sua capacità. Se tale superamento è prolungato nel tempo, la cella si danneggia, può esplodere ed infiammarsi.

Vita utile

La durata teorica di una cella con correnti di scarica minime è di ca. 500 cicli di carica/scarica. Nel caso di correnti di carica di maggiore entità, ca. 3-5C la durata diminuisce e si attesta interno a ca. 200 cicli. Con correnti di scarica ancora più rilevanti, la diminuzione di cicli è ancora più marcata.

Intervallo di temperatura

Carica -> 0° … + 45° C

Scarica .> -20° … +60° C

Comportamento al variare della temperatura

Le celle al litio presentano una dipendenza dalla temperatura molto elevate; in corrispondenza di temperature molto basse o molto elevate non sono in grado di fornire tutta la loro capacità nominale.

Sia durante la ricarica (45°) che anche durante la scarica (60°) non dovrebbe mai essere oltrepassata la temperatura di 45°C all’esterno della cella, per scongiurare danni permanenti alla cella medesima sotto forma di perdita di capacità.

Qualora questa temperatura venga oltrepassata per periodi di tempo maggiori, la cella si danneggia , o può esplodere ed infiammarsi.

Variazioni di capacità

Qualora vengano unite + celle per formare un pacco batteria e la carica sia eseguita con una corrente maggiore, ciascun elemento della cella si riscalderà in maniera differente dall’altro poiché quelli più interni smaltisco0no il calore in modo molto meno efficiente.

In questo modo varia la resistenza interna e la capacità distribuita risulta essere minore. Questa cella risulta scarica prematuramente e di conseguenza sussiste il rischio che venga ulteriormente scaricata al di sotto del valore di 2.5V.

Specialmente in occasione di temperature esterne molto basse si creano rilevanti differenze di capacità. Per fare un esempio, nelle batterie Lipoly installate su elicotteri elettrici può succedere che le celle più avanti , ovvero quelle a diretto contatto con il vento frontale, siano raffreddate maggiormente rispetto a quelle più interne che risulteranno più calde. Le celle più fredde possiedono dunque una capacità minore e sussiste quindi il rischio che si scarichino al di sotto della tensione finale.

Si raccomanda pertanto di scaricale le celle Lipoly fino ad un valore minimo di 3V di tensione finale per scongiurare alle medesime eventuali danni permanenti. Occorre inoltre accertarsi, nella ricarica successiva, di portare tutte le celle al medesimo livello di tensione.

Conservazione

Le celle Lipoly sono caratterizzate da un valore di autoscarica estremamente ridotto (ca. 0.2% al giorno) e possono pertanto essere lasciate inutilizzate per lunghi periodi di tempo senza problemi.

Per periodi di inattività ancora più lunghi dovrebbero essere caricate fino a circa il 50 – 80 % dellacapacità nominale. Successivamente, passati ca. 4 – 6mesi devono essere nuovamente ricaricate.

Effetto memoria, capacità delle celle

Poiché le celleLipoly non presentano il fenomeno dell’effetto memoria, esse non necessitano di cicli di carica – scarica altrimenti indispensabili nelle batterie NC o NiMH.

Anche la scarica prima della carica non va effettuata.

Questo causerebbe un inutile perdita di capacità della cella , dal momento che dopo ogni ricarica le batterie Lipoly perdono una piccolissima percentuale di capacità.

Assemblaggio di pacchi batteria

La saldatura in serie o in parallelo di alcune celle Lipoly per incrementare la tensione o la capacità risulta problematica per differenze di tensione di carica e di capacità che vengono a crearsi.

Solamente celle selezionate di buon livello possono essere saldate per creare pacchi batterie.

Questo fatto causa tuttavia dei problemi durante la carica di celle Lipoly saldate in serie. Come prima accennato, ciascuna cella ha una sua propria carica e tensione differente dalle altre. La tensione complessiva finale di carica – alla fine del processo- non si distribuisce ineguale misura in tutte le celle; di conseguenza celle a tensione maggiore possono venire sovraccaricate.

Per scongiurare questo pericolo, le singole celle devono essere portate alla tensione finale di 4.2V

La ricarica di celle saldate in parallelo non presenta problemi, dal momento che in questo modo la corrente totale si distribuisce uniformemente nelle singole celle.

A causa delle differenti tolleranze dimensionali, ma soprattutto anche delle differenti temperature raggiunte durante la scarica – le celle più esterne si raffreddano meglio di quelle interne – le celle polimeri di litio saldate in serie acquisiscono differenti condizione interne.

Per evitare sovraccarichi o scariche troppo intense, con conseguenti danni permanenti alle celle, si raccomanda di portare le celle durante la carica al medesimo livello di tensione. Si usa solitamente unEqualizer, esso verifica il livello di tensione di batterie LiPo di 2 – 3 o più celle saldate in serie e ne distribuisce la tensione sul medesimo livello.

Molte delle batterieLipoly sono già equipaggiate con un cavo sensore utile per il collegamento con l’equalizzatore. Sono comunque disponibili separatamente anche i singoli cavi sensore da montare su pacchi batterie sprovvisti dei medesimi.