> Bun venit pe pagina dedicata pentru airsoft, baterii, fizica si alte nebunii!
> Aici o sa las tot ce am scris si o sa scriu legat de baterii, fizica, gearbox-uri, electronica si alte chestii din lumea de airsoft.
> Aici o sa las tot ce am scris si o sa scriu legat de baterii, fizica, gearbox-uri, electronica si alte chestii din lumea de airsoft.
File: garfield-cells.jpg
> Here i will drop the english for romanian, this is for my community sharing my knowledge on batteries, airosft, and other stuff.
>
Mini dex de introducere: O baterie LI-PO, LI-ION este facuta din una sau mai multe celule. Corect "gramatical" sa scriu ar fi sa spun numai celule, dar tot ce voi scrie eu aici este pentru intelesul tuturor, si voi incerca sa folosesc "baterie" inloc de "celula" si un vocabular mai simplist.
Bateriile LI-ION, LI-PO, LI-FE ETC APOXMIMATIV TOT CE ESTE PE LITHIUM. Ce este cu ele? Chimia si fizica lor, structura lor fizica/chimica dupa ce au fost supra incarcate, supra descarcate, abuzate, etc...
> Cat de cald/rece e prea mult sau prea putin?
0℃ = NU incarca bateria la aceasta temperatura sau sub ea! Iar in in timpul folosirii ei (descarcare), performata sa va scade dramatic, dar ea va merge prost da va da curent fata de bateriile pe nichel (NI-MH/NI-CD). Sa recapitulam...NU incarcam, dar o putem folosi (descarcare), DAR folosirea acesteia la temepratura joasa va scadea la fel de dramatic viata si performata sa in timp!
25℃ = NU RECOMAND INCARCAREA bateriei la mai mult de 30℃, preferabil 18-25℃ pentru a mentine celulele in viata si performanta cat mai mare in timp.
45℃ = NU INCARCA BATERIA SUB NICIO FORMA la aceasta temperatura. La atingere poate fi calda spre fierbinte, deja la temperatura asta apare "imbatrinirea" celulelor accelerata! Unii oameni isi duc celulele la aproximativ 40-45℃ incercand sa reduca rezistenta interna...care in pura teorie daca le merge, creste foarte putin performanta reusind sa descare mai multi amperi din ele intr-o perioada foarte scurta.
Nu uita de incarcarea rapida a bateriilor (la peste 2C) impreuna cu temperaturi ridicate VA SCADE INTOTDEAUNA CICLURILE DE INCARCARE / VIATA ACESTEIA, there is always a tradeoff :D
60℃ = Celulele sunt la o temperatura ridicata, deja nu le mai poti tine in mana (p.s pielea umana "arde" de la 60℃). Imbatrinirea si modificarile structurale deja incep sa mearga cu pasi foarte mari. Daca ocazional duci bateriile(celulele) la temperatura aceasta nu e capat de lume, dar de fiecare data cand faci asta scazi drastic viata acesteia. Unele celule sunt avizate de catre producator sa nu fie folosita la aceasta temperatura!
80℃ = PREA CALD! MA DOARE! AU FUNDULETUL MEU! Da...unele celule, au un fel de "rating" de la producator de operare de maxim 80℃ DAR deja in interior se "auto-distruge" bucata cu bucata, iar ciclurile acesteia sunt numarate pe degetele de la o mana...daca ai lipsa 2-3 degete mai pune si cealalta mana in calcul :p.
!!!BATERIA INTRA IN MARE RISC SI ZIC MARE DE THERMAL RUNAWAY SI SA IA FOC!!! IN SPECIAL DACA BATERIA ESTE VECHE SI ARE MULTE CICLURI!!!
Sfat: Daca ia foc orice pe baza pe lithium NU incerca sa il stingi cu apa!!! Lithium face reactie chimica si va lua foc si mai tare sau si mai rau poate EXPLODA, trebuie stins cu C02! Pe langa asta mai este si foc electric... Cel mai recomandat este un stingator cu spuma pe baza de C02
TINE MINTE! Celulele sunt mai adanc de cat crezi, asa ca temperaturile de pe invelis nu este aceeasi ca cea interna. Ele pot fi MULT MULT mai fierbinti mai ales la cele LI-ION!
> Supra incarcarea..mai daunatoare de cat crezi!
Din testele mele recente sa vad ce fenomene se intampla daca supra incarci o baterie (celula) la peste 4.20V la 4.35V (pare putin nu?) ma facut curios si am decis sa ma joc si sa studiez in fenomenul acesta numit overcharging. Am o mare parte idee cu ce se mananca doar ca nu prea aveam chef sa citesc sute si sute de pagini in subiectul asta...PANA ACUM!!!
Mna.. aparent supraincarcarea e mult mai periculoasa de cat toti credeam.
> Chimie/Fizica
Chimia celulelor folosita este NMC si NCA la care deteriorarea ireservisibila incepe de la peste 4.20V. La 4.30V-4.40V deteriorarea deja este semnificativa. 4.5V celula deja poate sa dea un fail masiv cu foc si posibil pocnire.
> Pragul voltajului poate varia cu 1-2.5% depinzand de chimia acesteia (NMC/NCA etc), ma rog, daunele cuprind:
- Materialul de catod se deterioreaza, structura de metal-oxid de materiale active pica si schimbari stratificate in SPINEL. Asta face difuziunile de ioni mai complicate, cresteri de rezistenta interna si "capcane" de ioni de lithium.
- Pierderi de insular de lithiu (LLi): Cantitatea de lithium este redusa din cauza de decompozitie de electroliti, placaj de lithium si reformarea si ingrosarea de electroliti solizi de interfaza (SEi) la stratul de anod.
- Dizolvarea de ioni metalici: ioni de nickel si cobalt se desprind de pe catod si se depoziteaza pe anod, ducand la cicluri scazute si cresteri de rezistenta interna.
- Toate astea sunt lucruri foarte rele. Creeaza gaz in exces, multe reactii parazite exotermice si cu cat temperaturile si voltajul cresc toate lucrurile astea se intampla din ce in ce mai repede. Acest lucru duce la un alt tip de runaway, dar tot duce la aceelasi lucru...un incediu pe baza de lithium si foc electric.
> Cel mai rau lucru?
Toate daunele astea sunt acumulative. Incarcarea la 4.24V continua poate dauna un pic de fiecare data, DAR este ireversibil si se adauga... Odata si odata va ceda celula.
> Cum detectam deteriorarile?
Sunt trei metode prin care putem detecta...oricum mai sunt si cateva semne de daune ireversibile...
Una ar fi spectroscopia de impedanta electrochimica (EiS), analiza incrementala a capacitatii (iCA), si ridicatura de temperatura.
Nu am sa intru prea mult in paine cu detalii tehnice cu ce se mananca EiS si iCa, dar daca e facut corect poti avea rezultate incredibile despre conditia interna a celulei.
Din pacate, EiS si iCA necesita echipament specializat si/sau o baterie cu un sistem de analiza avanstat (BMS) care poate monitoriza starea de viata (SOH) a celulei/bateriei (Pack) pe parcursul vietii sale.
Acest lucru din pacate, este foarte scump si poate si in aceelasi timp sa fie un mare consumator de timp (sa nu mai zic de pierderea de timp pentru o baterie de 100-300 de lei). Acest lucru merita numai pentru baterii pentru panourile solare sau sisteme de stocare a energiei in masa (ESS).
A treia metoda, monitorizeaza constant temperaturile care cresc. Acest mod necesita un bun si sanatos model (celula) care are si un BMS avansat care poate masura precis ambientul si celula/celulele (in cazul unei baterii/pack). In orice caz acest mod este muuuuult mai simplu si mai ieftin de realizat de cat analiza cu EiS sau iSA. Facut corect poate ajuta identificarii cand reactia exotermica incepe si cand stratul de interfata solid-electrolitic de pe anod incepe sa se descompuna (creste temperatura celulei, ce povesteam eu de celalat mod de runaway care duce in thermal runaway dupa la izbucnirea in flacari a celulei).
Oricum toate trei sunt greu de realizat doar din dorinta de a nu iti lua foc celulele.
DACA CUMVA INCERCI SA SUPRA INCARCI doar de dragul castigului de putere sau ca tine mai mult STOP OPRESTE-TE! NU MERITA DETERIORAREA IREVERSIBILA pentru 50-100MaH. Daca incarcatorul incarca prea mult si nu il poti ajusta mai jos, incerca sa schimbi setarile la BMS ul celulei, daca nu este reglabil stai cu ochii pe ceas si masoara din cand in cand voltajul bateriei pana ajungi intre 4.10-4.20V, recomand sa stai intre 4.10-4.18V, deoarece iti permite sa ai un pic de toleranta in caz ca, multimetrul sau aparatul de masura pe care il folosesti nu este foarte precis pe langa asta cresti numarul de cicluri si durata de viata a bateriei, in orice caz iti recomand sa iti cumperi un incarcator nou de calitate...
Oricum, crede-ma nu sesizezi diferenta de 0.05-0.1v mai mult sau mai putin, dar bateria ta da! Ca nu degeaba scriu eu aici toate astea :DDD Mai bine in minus cu voltajul bateriei la incarcare de cat in plus...
NU VA SUPRA INCARCATI BATERIILE. LE FACE MAI MULT RAU DE CAT CREZI!
Ce am uitat sa mai mentionez la riscurile supra incarcarii si la temperaturi de peste 45℃ este cs lithiumul se acumuleaza in zone in care nu trebuie si duce la scurt circuit -> thermal runaway -> ia foc celula sau explodeaza
Daunele se creaza in timp iar depinzatorul este voltajul si temperatura pentu ce se va intampla cu celula, Cu cat sta celula la voltaj mare pe perioade lungi cu atat m-ai rau ii faci si riscul creste. Cateva secunde la 4.26V nu o va face sa ia foc pe moment nu ma intelege gresit. Dar daca o lasi peste noapte la +4.26V ti-as recomanda cu caldura sa o pensionezi si sa o duci la un centru specializat de reciclarea bateriilor. In special daca nu a fost folosita ceva timp...
NEVER...OVERCHARGE...YOUR...BATTERIES!
Niciodata nu trece peste curentul maxim de incarcare (in general 2C, pentru siguranta si pentru pastrarea unei temperaturi adecvate 1C). Niciodata nu trece peste pragul de 4.20V (stai si tu la o marja de eroare cum am zis 4.10-4.18V).
> De ce se umfla bateriile LI-PO, LI-ION, LI-FE ETC...?
Proabil ai vazut (a se continua)
Bateriile LI-ION, LI-PO, LI-FE ETC APOXMIMATIV TOT CE ESTE PE LITHIUM. Ce este cu ele? Chimia si fizica lor, structura lor fizica/chimica dupa ce au fost supra incarcate, supra descarcate, abuzate, etc...
> Cat de cald/rece e prea mult sau prea putin?
0℃ = NU incarca bateria la aceasta temperatura sau sub ea! Iar in in timpul folosirii ei (descarcare), performata sa va scade dramatic, dar ea va merge prost da va da curent fata de bateriile pe nichel (NI-MH/NI-CD). Sa recapitulam...NU incarcam, dar o putem folosi (descarcare), DAR folosirea acesteia la temepratura joasa va scadea la fel de dramatic viata si performata sa in timp!
25℃ = NU RECOMAND INCARCAREA bateriei la mai mult de 30℃, preferabil 18-25℃ pentru a mentine celulele in viata si performanta cat mai mare in timp.
45℃ = NU INCARCA BATERIA SUB NICIO FORMA la aceasta temperatura. La atingere poate fi calda spre fierbinte, deja la temperatura asta apare "imbatrinirea" celulelor accelerata! Unii oameni isi duc celulele la aproximativ 40-45℃ incercand sa reduca rezistenta interna...care in pura teorie daca le merge, creste foarte putin performanta reusind sa descare mai multi amperi din ele intr-o perioada foarte scurta.
Nu uita de incarcarea rapida a bateriilor (la peste 2C) impreuna cu temperaturi ridicate VA SCADE INTOTDEAUNA CICLURILE DE INCARCARE / VIATA ACESTEIA, there is always a tradeoff :D
60℃ = Celulele sunt la o temperatura ridicata, deja nu le mai poti tine in mana (p.s pielea umana "arde" de la 60℃). Imbatrinirea si modificarile structurale deja incep sa mearga cu pasi foarte mari. Daca ocazional duci bateriile(celulele) la temperatura aceasta nu e capat de lume, dar de fiecare data cand faci asta scazi drastic viata acesteia. Unele celule sunt avizate de catre producator sa nu fie folosita la aceasta temperatura!
80℃ = PREA CALD! MA DOARE! AU FUNDULETUL MEU! Da...unele celule, au un fel de "rating" de la producator de operare de maxim 80℃ DAR deja in interior se "auto-distruge" bucata cu bucata, iar ciclurile acesteia sunt numarate pe degetele de la o mana...daca ai lipsa 2-3 degete mai pune si cealalta mana in calcul :p.
!!!BATERIA INTRA IN MARE RISC SI ZIC MARE DE THERMAL RUNAWAY SI SA IA FOC!!! IN SPECIAL DACA BATERIA ESTE VECHE SI ARE MULTE CICLURI!!!
Sfat: Daca ia foc orice pe baza pe lithium NU incerca sa il stingi cu apa!!! Lithium face reactie chimica si va lua foc si mai tare sau si mai rau poate EXPLODA, trebuie stins cu C02! Pe langa asta mai este si foc electric... Cel mai recomandat este un stingator cu spuma pe baza de C02
TINE MINTE! Celulele sunt mai adanc de cat crezi, asa ca temperaturile de pe invelis nu este aceeasi ca cea interna. Ele pot fi MULT MULT mai fierbinti mai ales la cele LI-ION!
> Supra incarcarea..mai daunatoare de cat crezi!
Din testele mele recente sa vad ce fenomene se intampla daca supra incarci o baterie (celula) la peste 4.20V la 4.35V (pare putin nu?) ma facut curios si am decis sa ma joc si sa studiez in fenomenul acesta numit overcharging. Am o mare parte idee cu ce se mananca doar ca nu prea aveam chef sa citesc sute si sute de pagini in subiectul asta...PANA ACUM!!!
Mna.. aparent supraincarcarea e mult mai periculoasa de cat toti credeam.
> Chimie/Fizica
Chimia celulelor folosita este NMC si NCA la care deteriorarea ireservisibila incepe de la peste 4.20V. La 4.30V-4.40V deteriorarea deja este semnificativa. 4.5V celula deja poate sa dea un fail masiv cu foc si posibil pocnire.
> Pragul voltajului poate varia cu 1-2.5% depinzand de chimia acesteia (NMC/NCA etc), ma rog, daunele cuprind:
- Materialul de catod se deterioreaza, structura de metal-oxid de materiale active pica si schimbari stratificate in SPINEL. Asta face difuziunile de ioni mai complicate, cresteri de rezistenta interna si "capcane" de ioni de lithium.
- Pierderi de insular de lithiu (LLi): Cantitatea de lithium este redusa din cauza de decompozitie de electroliti, placaj de lithium si reformarea si ingrosarea de electroliti solizi de interfaza (SEi) la stratul de anod.
- Dizolvarea de ioni metalici: ioni de nickel si cobalt se desprind de pe catod si se depoziteaza pe anod, ducand la cicluri scazute si cresteri de rezistenta interna.
- Toate astea sunt lucruri foarte rele. Creeaza gaz in exces, multe reactii parazite exotermice si cu cat temperaturile si voltajul cresc toate lucrurile astea se intampla din ce in ce mai repede. Acest lucru duce la un alt tip de runaway, dar tot duce la aceelasi lucru...un incediu pe baza de lithium si foc electric.
> Cel mai rau lucru?
Toate daunele astea sunt acumulative. Incarcarea la 4.24V continua poate dauna un pic de fiecare data, DAR este ireversibil si se adauga... Odata si odata va ceda celula.
> Cum detectam deteriorarile?
Sunt trei metode prin care putem detecta...oricum mai sunt si cateva semne de daune ireversibile...
Una ar fi spectroscopia de impedanta electrochimica (EiS), analiza incrementala a capacitatii (iCA), si ridicatura de temperatura.
Nu am sa intru prea mult in paine cu detalii tehnice cu ce se mananca EiS si iCa, dar daca e facut corect poti avea rezultate incredibile despre conditia interna a celulei.
Din pacate, EiS si iCA necesita echipament specializat si/sau o baterie cu un sistem de analiza avanstat (BMS) care poate monitoriza starea de viata (SOH) a celulei/bateriei (Pack) pe parcursul vietii sale.
Acest lucru din pacate, este foarte scump si poate si in aceelasi timp sa fie un mare consumator de timp (sa nu mai zic de pierderea de timp pentru o baterie de 100-300 de lei). Acest lucru merita numai pentru baterii pentru panourile solare sau sisteme de stocare a energiei in masa (ESS).
A treia metoda, monitorizeaza constant temperaturile care cresc. Acest mod necesita un bun si sanatos model (celula) care are si un BMS avansat care poate masura precis ambientul si celula/celulele (in cazul unei baterii/pack). In orice caz acest mod este muuuuult mai simplu si mai ieftin de realizat de cat analiza cu EiS sau iSA. Facut corect poate ajuta identificarii cand reactia exotermica incepe si cand stratul de interfata solid-electrolitic de pe anod incepe sa se descompuna (creste temperatura celulei, ce povesteam eu de celalat mod de runaway care duce in thermal runaway dupa la izbucnirea in flacari a celulei).
Oricum toate trei sunt greu de realizat doar din dorinta de a nu iti lua foc celulele.
DACA CUMVA INCERCI SA SUPRA INCARCI doar de dragul castigului de putere sau ca tine mai mult STOP OPRESTE-TE! NU MERITA DETERIORAREA IREVERSIBILA pentru 50-100MaH. Daca incarcatorul incarca prea mult si nu il poti ajusta mai jos, incerca sa schimbi setarile la BMS ul celulei, daca nu este reglabil stai cu ochii pe ceas si masoara din cand in cand voltajul bateriei pana ajungi intre 4.10-4.20V, recomand sa stai intre 4.10-4.18V, deoarece iti permite sa ai un pic de toleranta in caz ca, multimetrul sau aparatul de masura pe care il folosesti nu este foarte precis pe langa asta cresti numarul de cicluri si durata de viata a bateriei, in orice caz iti recomand sa iti cumperi un incarcator nou de calitate...
Oricum, crede-ma nu sesizezi diferenta de 0.05-0.1v mai mult sau mai putin, dar bateria ta da! Ca nu degeaba scriu eu aici toate astea :DDD Mai bine in minus cu voltajul bateriei la incarcare de cat in plus...
NU VA SUPRA INCARCATI BATERIILE. LE FACE MAI MULT RAU DE CAT CREZI!
Ce am uitat sa mai mentionez la riscurile supra incarcarii si la temperaturi de peste 45℃ este cs lithiumul se acumuleaza in zone in care nu trebuie si duce la scurt circuit -> thermal runaway -> ia foc celula sau explodeaza
Daunele se creaza in timp iar depinzatorul este voltajul si temperatura pentu ce se va intampla cu celula, Cu cat sta celula la voltaj mare pe perioade lungi cu atat m-ai rau ii faci si riscul creste. Cateva secunde la 4.26V nu o va face sa ia foc pe moment nu ma intelege gresit. Dar daca o lasi peste noapte la +4.26V ti-as recomanda cu caldura sa o pensionezi si sa o duci la un centru specializat de reciclarea bateriilor. In special daca nu a fost folosita ceva timp...
NEVER...OVERCHARGE...YOUR...BATTERIES!
Niciodata nu trece peste curentul maxim de incarcare (in general 2C, pentru siguranta si pentru pastrarea unei temperaturi adecvate 1C). Niciodata nu trece peste pragul de 4.20V (stai si tu la o marja de eroare cum am zis 4.10-4.18V).
> De ce se umfla bateriile LI-PO, LI-ION, LI-FE ETC...?
Proabil ai vazut (a se continua)