Ho cercato di progettare un sistema di ricarica per un piccolo robot alimentato da una batteria ai polimeri di litio 2S 20C (LiPo). Se dovessi fidarmi di tutto ciò che leggo online, credo che il LiPo mi ucciderà nel sonno e ruberà i miei risparmi di una vita. Il consiglio comune che ho letto, se sei abbastanza coraggioso da usare le batterie LiPo, è "non lasciare mai incustodito", "non caricare mai sopra una superficie infiammabile o conduttiva" e "non caricare mai a una velocità superiore a 1  C ".

Capisco perché questo è prudente, ma qual è il rischio effettivo con le batterie LiPo?

Quasi tutti i telefoni cellulari, sia Android che iPhone, contengono una batteria LiPo, che la maggior parte delle persone, incluso me stesso, carica mentre è incustodita, spesso quando viene lasciata su una superficie infiammabile o conduttiva. Eppure non si sente mai parlare di qualcuno che è scoppiato in fiamme perché il suo cellulare è esploso. Sì, so che ci sono incidenti strani, ma quanto sono pericolose le moderne batterie LiPo? Perché così tanti commentatori online trattano le batterie LiPo stand-alone come bombe in attesa di esplodere, ma non ci pensano nemmeno due volte al LiPo seduto in tasca?

Ogni telefono cellulare (così come laptop e quasi tutto con una batteria ricaricabile) utilizza LiIon / LiPo (sostanzialmente equivalente ai fini di questa discussione). E hai ragione: in termini di incidenze effettive, gli ioni di litio e il polimero di litio sono la chimica della batteria più sicura da utilizzare ampiamente, tranne nessuna.

E l'unica ragione per cui questa chimica ormai onnipresente non ha ucciso te e / o la tua famiglia più volte è che queste cellule non vengono caricate incustodite. Potrebbe non essere presente personalmente, ma ognuna di quelle batterie agli ioni di litio ha una quantità significativa di circuiti di protezione e monitoraggio integrati permanentemente nel pacco. Funge da guardiano. Monitora tutte le celle di una batteria.

• Disconnette i terminali di uscita e impedisce che siano sovraccaricati.
• Disconnette l'uscita se vengono scaricate a una corrente troppo elevata.
• Disconnette l'uscita se è CARICATA a una corrente troppo alta.
• Se una delle celle sta andando male, l'uscita viene disconnessa.
• Se una cella diventa troppo calda, disconnette l'uscita.
• Se qualcuno delle celle viene scaricato eccessivamente, disconnette l'uscita (e in modo permanente - se dimentichi di caricare una batteria agli ioni di litio per troppo tempo, scoprirai che non si caricherà più. Viene effettivamente distrutto e la protezione circuito non ti permetterà di caricare le celle).

In effetti, ogni singola batteria del telefono, batteria del laptop, * qualunque sia la batteria ricaricabile al litio, è il più attentamente monitorato, esaminato e gestito attivamente, l'opposto diametrale di "incustodito" come si può ottenere per una batteria.

E la ragione per cui si fanno così tanti problemi extra è perché le batterie agli ioni di litio sono in realtà così pericolose . Hanno bisogno di circuiti di protezione per essere sicuri, e non sono nemmeno lontanamente sicuri senza di essa. Altri prodotti chimici come NiMH o NiCad possono essere utilizzati in modo relativamente sicuro come cellule nude, senza alcun monitoraggio. Se si surriscaldano troppo, possono sfogarsi (cosa che mi è successo personalmente), e può essere abbastanza sorprendente, ma non brucerà la tua casa o ti farà rimanere un lungo soggiorno in un'unità di bruciatura. Le batterie agli ioni di litio faranno entrambe le cose, e questo è praticamente l'unico risultato. Ironia della sorte, le batterie agli ioni di litio sono diventate la batteria imballata più sicura essendo la chimica della batteria più pericolosa.

Potresti chiederti cosa li rende davvero così pericolosi.

Altri prodotti chimici della batteria, come piombo-acido o NiMH o NiCad, non sono pressurizzati a temperatura ambiente, sebbene il calore generi una certa pressione interna. Hanno anche elettroliti acquosi, non infiammabili. Conservano l'energia sotto forma di una reazione di ossidazione / riduzione relativamente lenta, una la cui velocità di rilascio di energia è troppo bassa per dire, per esempio, di espellere getti di fiamma da 6 piedi. O qualsiasi fiamma, davvero.

Le batterie agli ioni di litio sono sostanzialmente diverse. Conservano l'energia come una molla. Questa non è una metafora. Bene, come due molle. Gli ioni di litio sono forzati tra gli atomi di materiale anodico legato covalentemente, spingendoli a parte e "allungando" i legami, immagazzinando energia. Questo processo si chiama intercalazione . Dopo la scarica, gli ioni di litio si spostano fuori dall'anodo e nel catodo. Questo è molto elettromeccanico e sia l'anodo che il catodo subiscono una notevole tensione meccanica da questo.

In effetti, sia l'anodo che il catodo aumentano o diminuiscono alternativamente il volume fisico a seconda dello stato di carica della batteria. Questa variazione di volume è tuttavia irregolare, quindi una batteria agli ioni di litio completamente carica esercita effettivamente quantità non banali di pressione sul suo contenitore o su altre parti di se stessa. Le batterie agli ioni di litio sono generalmente sottoposte a una forte pressione interna, a differenza di altri prodotti chimici.

L'altro problema è che il loro elettrolita è un solvente volatile, estremamente infiammabile che brucia abbastanza vigorosamente e facilmente.

La complessa chimica delle celle agli ioni di litio non è nemmeno completamente compresa, e ci sono alcuni diversi chimici con diversi livelli di reattività e pericolo intrinseco, ma quelli con un'alta densità di energia possono tutti subire una fuga termica. Fondamentalmente, se diventano troppo caldi, gli ioni di litio inizieranno a reagire con l'ossigeno immagazzinato come ossidi metallici nel catodo e rilasceranno ancora più calore, accelerando ulteriormente la reazione.

Ciò che inevitabilmente risulta è una batteria che si autoinfiamma, spruzza da sé il suo elettrolita solvente altamente infiammabile e lo accende prontamente, ora che è disponibile una nuova riserva di ossigeno. Questo è solo un bonus di fuoco, tuttavia c'è ancora una tonnellata di fuoco dal litio metallico che si ossida con l'ampio deposito di ossigeno all'interno.

Se si surriscaldano, succede. Se sono sovraccarichi, diventano instabili e gli shock meccanici possono farli esplodere come una granata. Se vengono scaricati eccessivamente, parte del metallo nel catodo subisce una reazione chimica irreversibile e forma shunt metallici. Questi shunt saranno invisibili, fino a quando la carica non espande una parte della batteria abbastanza che la membrana di separazione viene perforata da uno di questi shunt, creando un corto circuito che, naturalmente, provoca incendi, ecc. La modalità di guasto agli ioni di litio che conosciamo e amore.

Quindi, per essere chiari, non solo è pericoloso sovraccaricare, ma lo è anche sovraccaricare, e la batteria attenderà fino a quando non ci avrai pompato una tonnellata di energia prima di fallire in modo spettacolare su di te, e senza alcun avvertimento o segno misurabile .

Quello copre le batterie dei consumatori. Tuttavia, tutti questi circuiti di protezione sono meno in grado di mitigare il pericolo di applicazioni ad alto drenaggio. L'elevato drenaggio non genera una piccola quantità di calore (il che è negativo) e più preoccupante, provoca enormi quantità di stress meccanico sull'anodo e sul catodo. Le fessure possono formarsi e allargarsi, portando all'instabilità se sei sfortunato, o solo una vita utile più breve se non è troppo grave. Questo è il motivo per cui vedi i LiPos classificati in 'C' o quanto velocemente possono essere scaricati in sicurezza. Per favore, prendi sul serio queste valutazioni e declassale, sia per sicurezza che perché molti produttori mentono semplicemente sulla classificazione C delle loro batterie.

Anche con tutto ciò, a volte un RC Lipo si accende semplicemente senza fiamma. Devi assolutamente prestare attenzione agli avvertimenti per non caricarli mai incustoditi e tutto il resto. Dovresti comprare una borsa di sicurezza per caricarli perché potrebbe impedire alla tua casa di incendiarsi (possibilmente con te o i tuoi cari all'interno). Anche se il rischio è molto basso, il danno che può causare è enorme e le misure necessarie per mitigare la maggior parte di tale potenziale danno sono banali.

Non ignorare tutto ciò che ti viene detto: è tutto perfetto. Viene da persone che hanno imparato a rispettare LiPos per quello che sono, e anche tu dovresti. La cosa che vuoi assolutamente evitare è quella di insegnarti questa lezione con una batteria agli ioni di litio, invece che con colleghi online e offline. Quest'ultimo potrebbe darti fuoco su un forum, ma il primo ti farà letteralmente fiamma.

Vediamo alcuni video di cose che esplodono!

Lasciami andare un po 'di più su come falliscono. Ho discusso del meccanismo, ma cosa succede davvero? Le batterie agli ioni di litio hanno davvero solo una modalità di guasto, che è in qualche modo esplosa, quindi spara una quantità incredibilmente enorme di fuoco in un gigantesco getto di fiamma per diversi secondi, e poi continua le attività generali relative alla combustione per un po 'dopo. Questo è un incendio chimico, quindi non è possibile estinguerlo (le batterie agli ioni di litio emettono ancora enormi getti di fuoco anche nel vuoto dello spazio. L'ossidante è contenuto all'interno, non ha bisogno di aria o ossigeno per bruciare). Oh, e gettare acqua sul litio non fa nulla di buono , almeno in termini di riduzione del fuoco.

Ecco un elenco di "grandi successi" di alcuni buoni esempi di fallimento. Si noti che ciò a volte accade in custodie RC ad alto drenaggio anche con adeguate misure di sicurezza in atto. Il confronto tra applicazioni ad alto consumo e correnti molto più sicure e più basse dei telefoni non è affatto valido. Centinaia di ampere ≠ poche centinaia di milliampere.

Guasto aereo RC.

Il coltello pugnala una batteria delle dimensioni di uno smartphone.

LiPo sovraccaricato esplode spontaneamente.

La batteria del laptop in fuga termica è leggermente premuta, facendola esplodere.

Per utilizzare le batterie Lipo in modo sicuro, è necessario trattarle con lo stesso rispetto che si farebbe con qualsiasi cosa possa immagazzinare e rilasciare rapidamente una grande quantità di energia chimica e / o elettrica. Maggiore è la batteria e minore è la resistenza interna (ad esempio, un rating C più alto), più è necessario fare attenzione. Possono essere utilizzati in sicurezza ... proprio come la benzina può essere utilizzata in modo sicuro, ma per farlo è necessario conoscere il modo in cui funzionano e come possono fallire.

Quando ci pensi, non sorprende che, ad esempio, una batteria Tesla abbia circa lo stesso livello di rischio del serbatoio del gas che sostituisce ... entrambi immagazzinano molta energia che può essere rilasciata rapidamente quando necessario. Beh, in realtà, sto mentendo un po 'perché una batteria Tesla contiene solo l'energia di un piccolo serbatoio di gas / benzina e ha più controlli di sicurezza integrati.

Ho usato in modo sicuro batterie Lipo di grandi dimensioni in aerei ed elicotteri R / C ad alte prestazioni (batterie fino a 90 ° C) per circa 15 anni (ero un early adopter.) Oltre alla mia esperienza ho quella di altri nei miei club. Ho visto i pacchetti fallire in passato, ma è davvero raro ora, perché abbiamo imparato a usarli con rispetto. Ecco cosa ho imparato vivendo la vita al limite. :)

Modalità di fallimento

Le modalità di errore più comuni sono:

• danno fisico (questo li provoca in cortocircuito interno)
• sovraccarico (causato da caricatore difettoso / difettoso)
• surriscaldamento a causa dell'elevata corrente di scarica (causa pacchi gonfi o peggio se il calore è molto alto)

Le modalità meno comuni di fallimento di cui ho sentito parlare (ma che non ho mai visto) sono:

• insufficienza cellulare spontanea a causa della produzione scadente che ha causato corto interno (di solito aggravato da shock fisici ma non sempre)

Tutte le modalità di guasto sopra elencate possono provocare "sfiato con fumo" o "sfiato con fiamme". I lipos più recenti con elettroliti meno volatili possono "sfogarsi con il fumo" ma non si può mai essere sicuri; quindi devi pianificare il caso peggiore.

Procedura operativa standard (SOP)

Ecco la procedura operativa standard minima (SOP) per l'utilizzo di un lipo pack nudo che utilizzo ad alta scarica (qualsiasi pacchetto R / C è ad alta scarica):

Protezione fisica

• le cellule devono essere protette da danni fisici
• se il tuo ambiente è difficile, prendi in considerazione un pacchetto rigido per auto R / C (custodia in fibra di carbonio attorno a Lipos morbidi)
• le cellule devono essere ispezionate per danni fisici prima e dopo ogni utilizzo
• se una cellula viene fisicamente danneggiata in qualche modo, dovrebbe essere spostata in un'area sicura dal fuoco e quindi scaricata lentamente (1C) fino a 2 volt per cella o meno, e quindi smaltita in modo sicuro (nessuna cellula danneggiata dovrebbe mai essere considerata di nuovo sicura )
• NON trasportare celle danneggiate; trattali con lo stesso rispetto con cui tratteresti un fuoco d'artificio di cui non sei sicuro che lo stoppino sia ancora uscito e che potrebbe spegnersi in qualsiasi momento!

A proposito, a differenza di quanto scritto da @metacolin, è sicuro scaricare un Lipo a bassa tensione ed è la cosa preferita da fare prima di smaltire un pacco. Vuoi rimuovere tutta l'energia chimica da un pacchetto per renderlo sicuro. Ciò che non è sicuro è scaricare una cella al di sotto di 2 V e quindi caricarla. La carica di una cella a bassa tensione può causare la fuoriuscita del litio rendendo instabile la cella.

Ricarica (questo è il momento più critico per la sicurezza)

• farlo lontano da qualsiasi cosa infiammabile e che non subirebbe danni da fumo (ad esempio all'esterno)
• assicurarsi sempre che ogni cella venga monitorata individualmente durante la carica; un caricabatterie R / C di qualità con carica "bilanciata" lo farà
• controlla le tensioni delle celle prima di caricarle (un caricabatterie R / C di qualità lo farà automaticamente), se una cella è inferiore a 3 V, tratta il pacco con sospetto e bilancialo lentamente per vedere se recupera
• se la tensione di una cella è inferiore a 2 V, non caricare (un caricabatterie di qualità lo farà automaticamente); scaricare le altre celle e quindi smaltire in sicurezza il pacco ... una volta che una cella scende al di sotto di 2 V, non è più possibile caricarla perché il litio metallico può fuoriuscire e rendere instabile la cella durante la successiva ricarica
• non utilizzare un caricabatterie di fascia bassa che abbia una buona calibrazione della tensione

scarico

• lo scarico rapido che accumula troppo calore è un problema; vedere la discussione di calore di seguito
• lo scarico eccessivo è sicuro ... una volta; ma non ricaricare mai più; vedi la discussione sulla ricarica sopra

Calore

• assicurarsi che le cellule non si surriscaldino mai (a causa di scarico rapido, carica rapida, seduta al sole, ecc.) 45 Celsius è il massimo assoluto che tollero ... ma sotto i 35 Celsius è molto meglio
• non scaricare o caricare celle troppo fredde; scaldali prima ... le cellule funzionano meglio da circa 10 Celsius a 30 Celsius; la placcatura al litio può essere di nuovo un problema se vengono utilizzati quando sono troppo freddi

Lunga vita

• se vuoi che le tue celle durino a lungo (calendario), è meglio seguire la regola 80/20 con le batterie Lipo; cioè non scaricarli al di sotto del 20% della capacità o al di sopra dell'80% della capacità; questo è ciò che fanno i moderni sistemi di gestione della batteria (BMS) (ad es. Tesla, iPhone, ecc.)
• quando le batterie sono in deposito per più di una settimana, assicurati che siano bilanciate con una carica di circa il 60% per cella (di nuovo, un buon caricabatterie R / C può farlo automaticamente per te).

Considerazioni finali sulla tua domanda

Quindi, sì, se sviluppi SOP sicuri e intraprendi azioni per mitigare il rischio, potresti usare un Lipo nel tuo robot. Fino a quando non comprenderete appieno le SOP sicure, non prenderei nemmeno in considerazione l'idea di creare il vostro caricabatterie o BMS. Le persone intelligenti hanno trascorso anni cose del genere.

Altrimenti, a seconda delle esigenze di progettazione, forse una semplice batteria NiMh, SLA potrebbe soddisfare le tue esigenze. Tuttavia, anche le batterie NiMh e SLA hanno i loro SOP da seguire. Ad esempio, le celle NiMh possono esplodere a causa della pressione durante la carica se sono sovraccaricate e la loro valvola di pressione si guasta. Gli SLA generano idrogeno gassoso! durante la ricarica ... quindi devono essere ben ventilati.

Ricorda che tutto ciò che è utile può anche essere pericoloso. I Lipo non sono peggio di un coltello da cuoco o di un'ala di aeroplano piena di cherosene. Il trucco è imparare a usarli con saggezza.

Modifica: confronto con disinformazione

Mito 1

@metacollin, scrive che Lipo "anodo e catodo subiscono una notevole tensione meccanica"

Falso ... Le celle ai polimeri di litio non subiscono stress significativi durante il normale funzionamento. Ecco perché possono essere confezionati in sacchetti di plastica.

Ma non crederci sulla parola. Guarda l'esperto dirlo alle 10:00. (Avviso spoiler: chiama l'affetto "benigno".)

https://www.youtube.com/watch?v=pxP0Cu00sZs

PS Consiglio vivamente di guardare l'intero video se vuoi informazioni da ed esperto (piuttosto che qualcuno qui che finge di essere un esperto).

La chimica NiMh o NiCd è in effetti più pericolosa per quanto riguarda la formazione di sforzi / pressioni. Entrambi possono generare ossigeno in eccesso se sono sovraccarichi. Questo è uno dei motivi per cui le celle NiMh e NiCd sono contenute in lattine di metallo rotonde con aperture di sicurezza e non contenitori di plastica come quelli di LiPo. Leggi questa specifica. foglio per una spiegazione completa:

http://data.energizer.com/PDFs/nickelmetalhydride_appman.pdf

Mito 2

@metacollin, "Hanno bisogno di circuiti di protezione per essere sicuri, e non sono nemmeno remotamente sicuri senza di essa."

Vero . Tuttavia, ciò che è importante è che il sistema completo di batterie e ricarica funzionino insieme per mantenere tutte le celle di una batteria funzionanti con le specifiche. Esiste più di un modo (topologia) per farlo:

1. Includi un circuito di "protezione" per cella e non fare affidamento sul caricatore o sull'utente per rientrare nelle specifiche. Il circuito di "protezione" fa queste cose:
   • spegnere la cella (circuito aperto) se la corrente aumenta troppo
   • spegnere la cella se la tensione diventa troppo bassa
   • spegnere la cella se la tensione aumenta troppo

Poiché i circuiti di "protezione" montati su celle possono avere solo dimensioni limitate, sono generalmente validi solo per scenari a bassa corrente.

2. In alternativa, puoi utilizzare le celle nude purché le usi sempre con un caricabatterie intelligente bilanciato che:
   • si rifiuta di caricare se la tensione è troppo bassa
   • assicura che la tensione di carica non sia mai troppo elevata

Se si desidera fondere, è possibile posizionare un fusibile appropriato in linea con il pacchetto.

Questo è ciò che fanno gli utenti R / C perché vogliono che le batterie siano il più leggere possibile e in grado di fornire corrente elevata.

3. La strategia definitiva è quella di utilizzare celle scoperte cablate in un sistema di gestione della batteria (BMS) più completo. I BMS possono avere molte topologie diverse in base a quali parametri stai ottimizzando. I BMS possono anche fare altre cose non legate alla sicurezza come l'aggiunta di funzionalità (ad esempio un indicatore dello stato di carica) e il tentativo di aumentare la durata della batteria controllando i parametri operativi. Le moderne auto elettriche e le bici elettriche utilizzano le celle BMS (e non "protette"). Inoltre, i moderni dispositivi elettronici di consumo con LiPo integrati sono passati dall'uso delle celle protette all'utilizzo dei BMS. Ad esempio iPhone, iPod, ecc.

Dal punto di vista della sicurezza, tutte queste configurazioni fanno la stessa cosa di un sistema completo . Lo fanno solo in diversi modi perché sono ottimizzati su parametri diversi.

Quando una grande azienda vuole realizzare un caricabatterie LiPo, può:

A. Avere esperti del personale ed eseguire test approfonditi per assicurarsi che il caricabatterie funzioni in modo sicuro in tutte le condizioni operative.

B. Acquistare circuiti integrati prefabbricati o assiemi che hanno ricevuto lo stesso livello di assistenza.

C. Subappaltare il lavoro a persone che sanno cosa stanno facendo.

Quando costruisci un circuito di ricarica a casa, non fai nessuna di queste cose.

Le batterie LiPo possono sicuramente esplodere, come può dirti una ricerca su YouTube . Troverai persone che stanno attivamente distruggendo le batterie con chiodi o persino un'ascia , ma puoi anche trovare esempi più realistici, come questo di un aereo RC che scoppia violentemente in fiamme a causa di un problema di carica.

Da qui gli avvertimenti: le persone su Internet non possono garantire che un circuito di ricarica fatto in casa funzionerà sempre in modo sicuro e la modalità di guasto di LiPo è "bomba". Ecco cos'è una bomba, dopo tutto: molta energia viene rilasciata rapidamente.

[Sebbene questa risposta tardiva possa ottenere scarsa visibilità ora che la domanda è uscita dalla hot-list, penso che sia essenziale enfatizzare ulteriormente il contrasto tra le funzionalità di sicurezza complete in dispositivi come laptop e telefoni cellulari rispetto alla sicurezza in genere molto meno completa funzionalità in hobbisti o dispositivi fai-da-te.]

Il contesto è essenziale quando si valutano quei terribili avvisi di sicurezza che citi. Non sono destinati a dispositivi come laptop e telefoni cellulari (di rinomati produttori) che utilizzano circuiti di gestione / protezione della batteria strettamente integrati per tenerli al sicuro. Piuttosto, prendono di mira dispositivi meno sicuri, ad esempio le celle LiPo non protette utilizzate negli hobby RC per alimentare auto telecomandate, aerei, ecc. Di seguito diamo uno sguardo molto più approfondito a queste differenze di sicurezza.

A differenza di altri prodotti chimici per batterie familiari ai consumatori, le batterie basate sulla chimica agli ioni di litio sono intrinsecamente molto più volatili. A causa di ciò, richiedono circuiti di gestione della batteria progettati con molta cura per proteggerli da guasti catastrofici. Ciò include meccanismi che impediscono loro di raggiungere stati pericolosi (sotto o sovraccarico, sovratemperatura, sovracorrente, ecc.) E, inoltre, possono disabilitarli quando si verificano condizioni pericolose (ad esempio tramite un FET, PTC o un fusibile a scatto singolo). Tale logica può anche includere sofisticati algoritmi che monitorano continuamente la salute delle cellule al fine di prevedere imminenti guasti (come un corto interno, che può portare a fuoriuscita termica).

A differenza della maggior parte dei dispositivi hobby / fai-da-te assemblati dall'utente, per computer portatili e telefoni cellulari il produttore ha il controllo di progettazione dell'intero sottosistema di alimentazione della batteria, quindi possono progettare un sistema molto strettamente integrato che include sofisticati meccanismi di protezione con tolleranza agli errori. Tali progetti seguono standard industriali collaudati nel tempo e impiegano livelli multipli di ridondanza e metodi completi di analisi dei guasti, ad esempio analisi dell'albero dei guasti o FMEA = modalità di guasto e analisi degli effetti.

Potresti essere sorpreso dalla completezza di tali analisi, ad esempio di seguito sono riportati 2 dei 96 casi considerati in IEEE 1625 2004 , incluso il caso in cui un animale domestico urina sul dispositivo (un PC).

Potresti anche essere sorpreso dall'elevato livello di ridondanza della protezione dai guasti impiegata, ad esempio secondo lo standard di settore, le batterie dei portatili devono implementare almeno due metodi indipendenti per disattivare il FET di carica per evitare un sovraccarico catastrofico. Inoltre, se entrambi i metodi falliscono, allora deve bruciare un fusibile chimico a prova di guasto. Questo è un fusibile speciale a 3 terminali attivato dalla tensione che può funzionare anche in condizioni estreme, ad esempio quando la tensione della batteria scende estremamente bassa a causa di un cortocircuito.

Contrasta quanto sopra con il tuo progetto fai-da-te o hobby RC in cui l' utente finale è responsabile per l'integrazione dei componenti del sottosistema batteria e per garantire che funzionino insieme in modo sicuro (i componenti sono le celle, la scheda di protezione BMS / PCM, il dispositivo e il caricabatterie). Ci sono molti ostacoli che ostacolano tale. L'utente potrebbe non avere una conoscenza sufficiente. L'utente potrebbe non avere accesso ai fogli dati e alle informazioni tecniche, che generalmente non sono resi disponibili ai consumatori (i produttori di celle scoraggiano fortemente l'uso diretto dei consumatori, ad esempio recentemente Sony ha inviato un cessate e desistere un ordine a un negozio di svapo di New York che vende Sony 18650 celle - vedere sotto) . Mancanza di protocolli di comunicazione standard come SBS = Smart Battery System nel mondo RC / hobby limita la comunicazione tra sottosistemi, il che aumenta notevolmente la difficoltà di progettare sofisticati meccanismi di sicurezza come quelli dei laptop.

Ecco un esempio reale: una domanda dal forum di supporto dell'indicatore del gas della batteria di TI.

Mi chiedo se questi fusibili chimici siano un elemento obbligatorio dei pacchi batteria agli ioni di litio. Sto lavorando con un fornitore cinese di pacchi agli ioni di litio e hanno prodotto un design del pacco basato su un IC indicatore livello carburante bq20z45-R1, ma non esisteva un circuito per i fusibili chimici. Inoltre, non esisteva un IC di protezione da sovratensione secondaria come il bq29412. Il fusibile chimico e il bq29412 (o IC simile) sono necessari per le applicazioni commerciali del pacco batteria agli ioni di litio? Esiste un requisito normativo? A proposito, sto lavorando alla progettazione di un dispositivo medico.

Sopra abbiamo un esempio di un pacco batteria che manca del 2 ° e 3 ° livello di protezione da sovraccarico sopra descritto. Tali omissioni di funzionalità di sicurezza sono comuni in molti sistemi di gestione della batteria più economici. Per non parlare di alcuni produttori cinesi che volano di notte che esagerano notevolmente il livello di protezione implementato. Per riconoscere tali omissioni e comprenderne le implicazioni, quando l'utente finale è l'ingegnere, devono disporre di adeguate conoscenze di base nel settore. La mancanza di questo potrebbe portare a progetti con gravi difetti di sicurezza. Ecco perché produttori di celle affidabili come LG, Panasonic, Samsung, Sanyo e Sony si rifiutano di trattare direttamente con i consumatori. I rischi sono troppo grandi se non si hanno conoscenze adeguate per garantire una progettazione sicura.

Di seguito è la lettera di Sony menzionata sopra. Ciò è tipico dell'atteggiamento di rinomati produttori di celle nei confronti dei gravi rischi per la sicurezza posti dall'uso da parte dei consumatori di cellule sciolte.

Per comodità, di seguito sono riportati i collegamenti indicati nella lettera:

Elettronica Incendi ed esplosioni di sigarette , US Fire Administration, FEMA, ottobre 2014

Battery Safety , Consumer Technology Association.

Tutte ottime risposte. Eccone uno breve. A 7,4 volt. La batteria da 5 ampere ha 37 wattora di energia o 133.200 joule. Confronta con un .357 Magnum 873 joule di energia muso. Il trucco non è lasciarlo fuori un po 'subito per surriscaldamento o schiacciamento.

Penso che le tue informazioni siano obsolete.

Avevo un collega che era in aereo RC. Sono stati i primi ad adottare la tecnologia LiIon perché sono leggeri e hanno molto potere.

Ha riferito come avevano due modalità di fallimento, una delle quali era incindiaria. Gli aerei esploderebbero letteralmente in una palla di fuoco durante il volo.

Eventuali celle commerciali hanno, ho letto in seguito, più diverse funzioni di sicurezza integrate nelle unità vendibili, richieste dalla legge.

Ora sono al sicuro, purché tu non ne rompa o non violi, o permetti che diventi troppo caldo. Il controllo del calore fa parte del progetto del dispositivo finito: potresti avere uno scarso sfiato o una fusione termica inadeguata e quindi permettergli di diventare critico. Alcuni prodotti più recenti non sono così sicuri, in particolare le "celle a sacco" che non hanno la durabilità da gestire senza essere integrate in un dispositivo progettato correttamente .

Quindi, impara come usarli in modo sicuro e impara i dettagli specifici delle parti che scegli per il tuo design.