I - Desmistificando as Baterias de Lítio

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1 1 I - Desmistificando as Baterias de Lítio 07/2012 por Alex Borro A minha proposta em escrever esse artigo é para tentar acabar com os mitos e "achismos" que existem em torno das baterias de Lítio, principalmente LiPos e LiFe. Na convivência com diversos modelistas, acabamos ouvindo todo tipo de histórias bizarras, conselhos, recomendações, etc, mas fica difícil filtrar o que realmente é intrínseco às baterias e o que é mito e/ou mau uso. Portanto vou tentar descrever um pouco o funcionamento das baterias e embasar tecnicamente as recomendações sobre como cuidar das suas baterias de Lítio. Caso você não esteja interessado em detalhes técnicos sobre como funcionam, pulem o item abaixo. 1. Como Funciona? As baterias são compostas, normalmente, por três elementos básicos. O eletrodo positivo (chamado Catodo), o eletrodo negativo (chamado Anodo) e o eletrólito, que é um material (líquido ou sólido) que interliga os dois eletrodos. Podemos então concluir que as baterias são como um sanduíche, formado por dois eletrodos e um eletrólito. Falando especificamente de baterias de Lítio, o anodo é formado por um material a base de Carbono, geralmente grafite e o Catodo é o material a base de Lítio, geralmente Lítio-Dióxido de Manganês ou Lítio-Dióxido de Cobalto (este último não é mais usado por ser tóxico); por fim, o eletrólito - que é o meio semi condutivo entre os dois eletrodos - é baseado num solvente orgânico de Lítio. Apenas relembrando um pouco dos conceitos de eletricidade e química aprendidos no colegial: uma bateria funciona fazendo circular elétrons (cargas negativas) pelo circuito externo (um motor, por exemplo) e circulando os cátions (cargas positivas) pelo eletrólito, de um eletrodo para o outro. Na figura ao lado podemos ver uma representação simplificada de uma bateria de Lítio. Os dois eletrodos são como prateleiras, onde são armazenados os cátions de Lítio (Li+). Ao se carregar a bateria, introduzimos na prateleira negativa muitos elétrons - forçados pelo carregador a entrar na bateria. Esses elétrons, que são cargas negativas, atraem os íons de Lítio do pólo positivo para o negativo, afinal, como já aprendemos também no colégio, as cargas positivas e negativas se atraem. Portanto, ao final da carga, temos um eletrodo negativo completamente cheio de elétrons e cátions (íons de Lítio, cargas positivas) e um eletrodo positivo totalmente vazio. O lítio que lá constava migrou para o negativo, se separando do seu dióxido (CoO2- ou Mn2O4-), que fica com carga negativa. Aqui podemos perceber o importante papel do eletrólito. Ele é uma substância que permite a livre circulação de cátions, mas não de elétrons; ou seja, ao encher o eletrodo negativo de elétrons, estes não podem migrar para o pólo positivo - ficam literalmente presos no negativo. Por conta disso que os cátions, que circulam livremente no eletrólito, migram para o pólo negativo, atraídos pelos elétrons lá 1

2 armazenados. Apenas para constar, a carga termina quando enchemos totalmente as "prateleiras" do eletrodo negativo com elétrons e cátions e o pólo positivo fica vazio de elétrons. Durante a descarga, o processo inverso ocorre. Os elétrons migram do pólo negativo para o pólo positivo através do circuito externo, enquanto os cátions também migram através do eletrólito para o pólo positivo, equilibrando assim as cargas na bateria, estado ao qual chamamos "descarregada". Tudo isso parece bem complicado, mas vai ficar mais simples daqui pra frente. Então para resumir, vimos que a bateria é composta de um eletrodo negativo feito de grafite, um positivo feito de algum dióxido e um eletrólito que só conduz cátions. Durante a carga enchemos o eletrodo negativo de elétrons e cátions e na descarga ambos migram para o eletrodo positivo, os elétrons através do circuito externo e os cátions através do eletrólito. 2. Conceitos Básicos. Vamos a algumas definições básicas sobre as baterias de Lítio, para ajudar na compreensão do assunto; Capacidade, em "mah": De forma simplificada, esse termo define a quantidade de energia armazenada na bateria. Uma bateria de 4000mAh é capaz de armazenar o dobro de energia de uma de 2000mAh. Se compararmos a bateria a um tanque de água, a capacidade dela seria o tamanho do tanque, ou seja, a quantidade de água que ele consegue armazenar. Esse valor geralmente é especificado com a célula carregada a 4.2V e descarregada a 3V. Assim, uma bateria de 2000mAh carregada até 4.2V irá fornecer 2000mAh quando descarregada até 3V. Taxa de carga e descarga, em "C": Aqui está um termo que gera confusão, pois a unidade utilizada (C) não é muito conhecida. Na realidade o termo "C" significa apenas a capacidade de corrente nominal da bateria, em amperes. Uma bateria de 2000mAh tem um C igual a 2A (2000mA). Outra de 4000mAh, tem um C igual a 4A (4000mA). Sendo assim, o fabricante sempre especifica as taxas de carga e descarga relativas ao C da bateria. Quando ele diz que uma bateria de 2000mAh aguenta até 30C de descarga, ele está querendo dizer que você pode drenar, com segurança, até 60A dela (30 x 2A). Caso a bateria seja de 4000mAh e 30C, você pode drenar até 120A contínuos (30 x 4A). O mesmo vale para a carga. Se a bateria suporta cargas de 5C e tem capacidade de 2000mAh, você pode carregá-la com até 10A. Caso sua capacidade seja de 4000mAh, a corrente limite de carga sobre para 20A (5 x 4A). Fazendo novamente um paralelo com o tanque de água, a taxa de descarga seria o diâmetro do cano de saída do tanque. Quanto maior o diâmetro do cano, maior o fluxo de água você consegue puxar do tanque. Número de Células em série, em "S": Mais simples, esse termo especifica quantas células em série temos na bateria. Uma bateria de 3S tem 3 células em série. Portanto, sua tensão carregada será de 3 x 4.2V = 12.6V e poderá ser descarregada até 3 x 3V = 9V. 3. Diferenças entre baterias boas e ruins. Primeiro que nem sempre as baterias boas são caras. Já vi baterias boas e baratas e baterias ruins e caras. 2 2

3 Existem poucas fábricas de células no mundo. Não sei quantas ao certo, mas creio que dá pra contar nos dedos de uma mão e se bobear, sobra dedos. A diferença está basicamente na pureza do Lítio usado e no controle de qualidade do processo. A mesma fábrica produz desde células de altíssima qualidade (vamos chamar de nível 10) até células de péssima qualidade (nível 0) e claro, todos os níveis intermediários, de 1 a 9. Quando uma "montadora de baterias" compra as células, ela especifica o nível mínimo de qualidade exigido. Por exemplo, a Thunder Power é uma empresa que monta baterias de altíssima qualidade, reconhecida no mercado mundial. Até onde sei, é a única que dá 2 anos de garantia na bateria. Eles só compram células Top Grade (nível 10), que usam Lítio de altíssima pureza e um rigoroso controle de qualidade. Claro que essas células são mais caras. Já outras empresas chinesas só compram os lotes mais baratos, por isso a bateria não tem as qualidades técnicas das de nível 10. O curioso é que algumas empresas compram lotes sortidos! Por exemplo, ela compra por um preço fixo qualquer lote que esteja entre os níveis 3 e 8; por isso algumas baterias dessa empresa são boas (nível 8) e outras, de mesmo preço e mesma etiqueta, são péssimas (nível 3); neste caso vai da sua sorte quando você compra. Outro fator marcante em baterias de boa qualidade é o "casamento" das células em uma bateria. Devido ao processo de fabricação, é praticamente impossível que todas as baterias do mesmo lote tenham exatamente as mesmas características, como capacidade e descarga. Por exemplo, numa bateria de 5000mAh, podemos ter células com 4950mAh, 4980mAh, 5020mAh e por ai vai, todas juntas. Os fabricantes mais rigorosos testam todas as células e colocam as mais parecidas no mesmo pack, de forma a ter a melhor homogeneidade possível. Um dos indícios que o fabricante não se preocupou em casar as células do mesmo pack é quando apenas uma ou duas células enfraquecem, enquanto as outras estão boas. Essas células provavelmente eram as menores do pack e portanto foram mais exigidas que as outras. Isso fica aparente quando pack começa a demorar muito para carregar devido a um longo processo de balanceamento. 4. Resistência Interna: O que é isso? Esse parâmetro é um dos melhores indicadores da qualidade de uma LiPo e de sua saúde. E é ele que determina a capacidade de carga e descarga de uma bateria. Quanto menor, maior essas capacidades. Vamos explicar. A Resistência Interna é determinada pela velocidade com que as reações químicas ocorrem dentro da célula. Basicamente, é a velocidade com que os íons de Lítio conseguem se desprender de um dos pólos, "nadar" pelo eletrólito e entrar no outro pólo. Quando esse processo ocorre com rapidez e facilidade, muita corrente consegue fluir pela bateria e pouca será a queda de tensão e o aquecimento. Já numa bateria com menor capacidade de descarga, esse processo é mais lento e difícil, por isso a bateria não consegue fornecer muita corrente sem aquecer e apresentar uma notável queda de tensão. 3 Vale citar que a Resistência Interna é um parâmetro que varia bastante com a temperatura da bateria. Quanto mais fria, maior a RI, já que as reações químicas ficam naturalmente mais lentas no frio. Sendo assim, o aquecimento da bateria melhora seu desempenho, mas claro, existe um limite onde o calor 3

4 passa a ser danoso - veremos isso mais pra frente. Adota-se como convenção medir a RI da bateria com esta em repouso a pelo menos uma hora a uma temperatura de 22ºC Para se ter uma ideia, vamos tomar como exemplo uma LiPo 6S 5000mAh. Veja abaixo a RI esperada (média por célula) para cada taxa de descarga: - 25C: 1.9 mohms - 30C: 1.3 mohms - 40C: 0.7 mohms - 60C: 0.4 mohms Esses são valores teóricos esperados para a citada bateria. Porém. a menor RI que já vi até hoje foi 0.8 mohms numa célula de uma 6S 5000mAh etiquetada pelo fabricante como 60C - ou seja, muito diferente do esperado teórico. Isso nos leva a concluir que o fabricante, digamos, "superestimou" sua bateria! Atualmente estou usando duas GensAce 6S 25C 3300mAh no meu heli classe 600. Segundo os cálculos, a RI esperada para cada célula dessa bateria seria de 2.91 mohms. Na prática, eu meço, em média, 1.8mOhms na primeira carga, ou seja, com a bateria fria - em torno dos 22ºC recomendados. Caso queira fazer os cálculos para sua bateria, use a ferramenta deste site: Lá você pode calcular a taxa de descarga real baseada na medição da RI de sua bateria ou o inverso, calcular a RI esperada para uma determinada taxa de descarga. A RI também é um indício da saúde das células, mas para isso você precisa comparar com o RI da bateria quando nova. É natural a RI aumentar com o uso da bateria. Mas quando esse aumento acontece muito bruscamente e/ou uma das células está apresentando um IR muito maior que as outras, é um bom indício que a bateria está no final de sua vida útil. Alguns carregadores conseguem medir a resistência interna de cada célula. Os que conheço são os ichargers (e suas cópias) e os carregadores da Revolectrix. Ao lado vemos um gráfico gerado pelo Revolectrix Powerlab 8 durante uma carga. Primeiro podemos notar que a RI se estabiliza conforme a carga vai chegando ao final. E é esse ultimo valor que devemos considerar. E nessa medição percebe-se claramente que a célula #3 já está apresentando problemas. Essa é uma bateria que aposentei devido a problemas nessa célula. 5. Inimigos das Baterias de Lítio e cuidados básicos. Agora que entendemos o funcionamento básico de nossas LiPos, vamos entender como destruí-las. Sim, porque é isso que fazemos "sem querer" quando não tomamos cuidados básicos. Vou tentar relacionar os maiores inimigos das LiPos e os respectivos cuidados necessários Calor: O grande vilão. O calor é uma faca de dois gumes. Um pouco ajuda, muito destrói. Como vimos acima, um pouco de calor ajuda para que as reações químicas dentro da bateria se processem mais rapidamente, causando uma queda da IR e consequente aumento do desempenho da bateria. Um aumento maior na 4 4

5 temperatura reações químicas indesejadas no eletrólito, com sua consequente perda e danos para a bateria. Um típico indício de sobreaquecimento é o estufamento da bateria. O mesmo vale para a carga. O primeiro indício que a corrente de carga está muito alta é o aquecimento da bateria. Isso provoca um aumento súbito da tensão pois os íons de lítio não estão tendo tempo suficiente para se acomodarem no eletrodo negativo. E isso, obviamente, leva à destruição da bateria. Como regra geral, a bateria não deve passar de 40ºC, no máximo 50ºC. Uma boa bateria, mesmo se muito exigida durante o voo, geralmente não passa de 35ºC a uma temperatura ambiente de 25ºC. Portanto, verifique a temperatura da bateria assim que terminar o voo e acompanhe sua carga para ver se a corrente de carga não está provocando aquecimento. Sobrecarga: Como diminuir a vida útil de sua bateria. Existe um consenso de que as baterias de Lítio devem ser carregadas até 4.2V por célula. Mas esse número não é um valor exato e determinado. Ele está mais para uma boa relação custo benefício. Ou melhor, uma relação entre capacidade e durabilidade. A questão é a seguinte. Quanto maior a tensão de carga da bateria, mais energia ela terá e menor será a sua vida útil. E essa relação fica muito crítica próximo dos 4.2V. Digamos que o normal de uma bateria seja durar 200 ciclos sendo carregada até 4.2V. Se você carregar até 4.3V, você aumenta sua capacidade em uns 10% e diminui sua vida útil para 50 ciclos (e olha lá). O inverso é verdadeiro. Se você carregar até 4.1V, você perde 10% de capacidade e aumenta a vida útil para 800 ciclos. Eu citei esses dois exemplo para vermos a importância que 0.1V faz na vida da bateria. Portanto, tome cuidado com o carregador que você usa. Aqueles carregadores mais baratos usam eletrônica mais barata e consequentemente menos precisa. Às vezes ao invés dele carregar suas baterias até 4.2V, ele está carregando até 4.24V, o que diminuirá consideravelmente sua vida. E SEMPRE, eu digo SEMPRE use cabo balanceador conectado à bateria. Você pode até configurar seu carregador para não balancear a bateria e diminuir o tempo de carga, mas é necessário o cabo para ele poder verificar a tensão de cada célula individualmente e evitar uma sobrecarga. Sobre-descarga: Tão nociva quanto a sobrecarga, a sobre-descarga ocorre quando a tensão da célula cai demais, geralmente abaixo de 3V. Mas ao contrário do que muitos pensam, não use o limite de 3V como limite de descarga. A tensão da célula despenca rapidamente após os 3.7V; às vezes um pouco mais que você exige do motor faz a tensão cair de 3.7V pra 3V em segundos. Sendo assim, tome muito cuidado com seu tempo de voo. Nos primeiros voos com uma bateria, voe menos tempo e sempre meça a tensão. Evite descer com menos de 3.75V. Se possível, também ajuste o Cut-Off do seu ESC para 3.5V ou 3.6V. Acredite, voar 30 segundos a menos pode fazer sua bateria durar muitos meses mais. Armazenagem: dormindo com o inimigo. Este é um dos pontos que os modelistas mais negligenciam. As baterias de Lítio se degradam muito rapidamente quando as células estão acima de 4V. É um processo parecido com o que acontece na sobrecarga, mas de forma mais lenta. E isso é tão crítico que muitos fabricantes recomendam carregar a bateria logo antes do uso. Muitos modelistas perguntam qual o tempo máximo que se pode deixar a 5 5

6 bateria totalmente carregada antes do uso; mas a resposta é curiosa. Não é que a bateria pode ficar somente 4h carregada que a partir daí ela começa a ter problemas. Mas sim, cada segundo que a bateria passa carregada, ela está envelhecendo mais rapidamente. Então quanto menos tempo ela passar acima de 4V, melhor. Vejo muita gente carregando a bateria e desistindo de voar. Então ele deixa a bateria carregada para voar somente na semana que vem. Esses dias que ela passa carregada, são dias que ela está se degradando desnecessariamente. 6 Portanto, se possível, carregue a bateria logo antes de voo e mais importante, quando não for mais usála no dia, use a função Storage do seu carregador. O ideal é a bateria ser armazenada entre 3.75 e 4V. A função Storage dos carregadores coloca as baterias geralmente na faixa dos 3.85V. 6. Boas Práticas: Dimensionando corretamente a taxa de descarga Como explicado anteriormente, esse parâmetro diz a corrente de descarga máxima que a bateria é capaz de fornecer. Pra começar, esqueça o conceito de Contínuo e Máximo (ou Pico). O que importa é o Contínuo, o resto é marketing. Se a bateria é vendida como 45C/65C (Contínuo/Pico), esqueça o 65C, isso é propaganda enganosa; o que importa é o 45C. Dimensione sempre a bateria de acordo com seu motor e ESC. Se eles são para 120A, você deve comprar uma bateria que atenda esse requisito. Por exemplo, uma bateria 5000mAh precisa ter pelo menos 25C para atender. Agora enfrentamos outro problema. A maioria dos fabricantes de baterias não é muito honesta nessa especificação. Pegue uma bateria chinesa "garantida" para 65C e drene essa corrente dela; a tensão vai despencar vergonhosamente - ou seja, a etiqueta aceita qualquer número que o fabricante quiser imprimir, o problema é o produto atender aquela "especificação". Portanto, desconfie de produtos "miraculosos". Se você está trabalhando com uma marca confiável de bateria, não caia na ilusão do "quanto maior, melhor". De fato, quanto maior a taxa de descarga, melhor seria; se isso não trouxesse junto mais peso pro aeromodelo e principalmente para o seu bolso. Se você calculou que 25C é suficiente para sua aplicação e quer ter uma margem de segurança, então compre uma bateria de 35C; não precisa comprar uma de 65C achando que seu aeromodelo vai ter mais potência; pelo contrário, você vai gastar o dobro e vai levar mais peso pra voar. Amaciamento Toda bateria de Lítio tem uma característica chamada "Taxa de Auto Descarga"; ou seja, a bateria vai perdendo sua carga com o tempo de inatividade. Essa taxa fica em torno de 5% ao mês, variando um pouco com a qualidade da bateria. Ou seja, se você deixar a bateria parada no armário, ela perderá 5% de sua carga por mês. Sendo assim, durante a fabricação, ela é impregnada com uma substância química que diminui muito essa taxa de auto descarga, para aumentar a vida de prateleira - nome que os fabricantes dão para o tempo que a bateria fica à venda, esperando ser comprada. O problema é que 6

7 essa química naturalmente aumenta a Resistência Interna dela, diminuindo consideravelmente a taxa de carga e descarga, como vimos no tópico sobre R.I. É por isso que os fabricantes pedem para o modelista "pegar leve" nos primeiros ciclos, tanto na carga quanto na descarga, já que a RI estará maior. Durante esses primeiros ciclos, essa química será literalmente queimada, liberando todo o potencial da bateria. Portanto, pegue leve nos primeiros 5 ciclos da bateria. Faça carga com metade da especificação e não abuse nas manobras durante o voo, para evitar picos de corrente. Depois dos primeiros 5 ciclos, pode aproveitar todo o potencial de sua bateria. 7 Menor tensão de carga Como também já vimos acima, a vida útil da bateria é muito afetada pela sua tensão de carga. Caso você não se incomode em perder alguns segundos de voo para aumentar a vida da bateria em muitos meses, configure seu carregador, se possível, para carregar a bateria a um valor menor que 4.2V por célula. Eu particularmente prefiro carregar minhas baterias até 4.1V para que elas durem muito mais - e tem funcionado. Com 4.1V você tem cerca de 10% a menos de carga, mas prolonga muito a vida dela. Use um bom carregador Aqui está outro detalhe que vai te ajudar a preservar seu investimento em baterias. Como foi dito acima, carregadores baratos não têm precisão suficiente para manter os níveis de tensão dentro dos limites exigidos pelas LiPos; e isso causa uma deterioração prematura delas. Existem algumas marcas de carregadores bem conceituadas no mercado, como Bantam, Thunder Power e Revolectrix. Se você puder, compre um carregador dessas marcas. Um marca que eu gostava, mas que ultimamente vem apresentando muitos problemas, é a Hyperion. Eu mesmo perdi duas baterias por conta de falhas nos cabos de balanceamento de um 720 SDuo que tive; sem contar os alarmes de erro que ele apresenta no final das cargas. Outra marca bem comum no mercado é a Junsi, que fabrica os ichargers e seus clones, como os Voltz. São carregadores medianos, com uma boa precisão eletrônica e potência, mas de certa forma frágeis e com poucos recursos. Eu já tive um icharger 208B e ele queimou ao descarregar uma bateria. Abri pra verificar e não gostei muito do que vi. Foi trocado em garantia e coloquei o novo à venda assim que chegou. O 3010 segue a mesma linha; ele me parece muito "delicado" para um carregador que precisa lidar com 1000W. 7. Mitos: Tenho que esperar a bateria esfriar antes de carregar? A resposta é Não, desde que a bateria esteja dentro dos limites aceitáveis. Se ela está esquentando muito durante o voo (acima de 40ºC), algo está errado; talvez sua descarga esteja subdimensionada para seu aeromodelo. Mas a bateria descendo dentro da temperatura normal (<40ºC) pode colocá-la no carregador e mandar brasa. Não existe embasamento técnico nenhum que justifique não carregar uma bateria enquanto morna. 7

8 8 Cargas rápidas ou muitos packs? Bom, aqui está algo que vai do gosto pessoal. Eu particularmente prefiro ter apenas um pack no meu heli e fazer carga rápida antes de voar. Eu demoro de 8 a 9 minutos para carregar duas baterias de 6S 3300mAh e então estão prontas para voar. Sem ter que ficar me preocupando em por e tirar do heli, em carregar em casa antes de voar, etc. Para isso você precisa ter um bom conjunto de bateria, carregador e fonte. Já outros preferem carregar várias baterias em casa e levar pra pista. Eu não gosto muito dessa abordagem, pois você precisa ter muitas baterias. O preço que você gasta em 5 jogos de baterias você compra um bom carregador; e depois é só lucro, pois as baterias acabam, mas um bom carregador, não. Enfim, vai do gosto do freguês. É bom guardar a Bateria na geladeira/freezer? Eu tenho curiosidade de saber onde surgiu esse mito. Na realidade, tanto as altas temperaturas quanto as baixas fazem mal para as baterias. O ideal é que elas sejam guardadas entre 20ºC e 30ºC. Caso você precise armazenar a bateria em baixas temperaturas, jamais deixe-as totalmente carregadas. Quando mais frio, mais prejudicial isso se torna. E antes de utilizá-las, tente aquece-las a pelo menos 10ºC. Jamais coloque uma bateria a 0ºC no seu aeromodelo e exija o máximo dela. Como foi dito no tópico sobre resistência interna, um pouco de calor ajuda a acelerar as reações químicas. Portanto, nada de guardar bateria em freezer/geladeira. Deixa-as guardadas em um lugar seguro, seco e em temperatura ambiente; nada de calor ou frio extremo. 8. Dúvidas Frequentes: Por que minhas baterias estufam? Infelizmente existem diversas respostas para essa pergunta. Vou tentar relacionar pela ordem de importância: Correntes de descarga e/ou carga fora dos limites: Você está drenando e/ou carregando com uma corrente maior do que sua bateria pode fornecer. Como foi explicado acima, nem sempre a especificação do fabricante é confiável - isso é bem comum nas baterias de marcas menos confiáveis. Ao fazer circular uma corrente maior do que a bateria pode suportar, ela aquece, o que causa estufamento. Portanto, se suas baterias estão estufando, pegue o hábito de medir a temperatura das mesmas logo após o voo. Se estiver passando de 40ºC, algo está errado. Compre uma bateria com uma taxa de descarga maior ou de uma marca mais confiável. Imprecisões na medição de tensão das células durante a carga: usar um bom carregador é fundamental para uma longa vida das baterias - e obviamente fazer TODAS as cargas com o cabo de balanceamento conectado. Quando o carregador falha em monitorar corretamente as células, elas podem atingir uma tensão acima de 4.2V, o que é extremamente prejudicial a mesma, causando uma degradação prematura e inevitável inchaço da célula. Descarregar demais a bateria: quando uma célula atinge uma tensão abaixo de 3V - situação muito comum quando se usa a bateria por mais tempo que deveria - reações químicas começam a degradar a bateria o que pode prejudicar muito a vida útil da mesma. Portanto, JAMAIS deixa sua bateria de Lítio baixar de 3V célula; sempre controle o tempo de uso para isso não ocorrer. JAMAIS voe até seu ESC 8

9 cortar o motor (Cut-Off). Geralmente uma ou duas ocorrências dessa podem fazer a bateria estufar. O ideal é as células estarem acima de 3.75V por célula ao final do uso e não entrar mais de 80% da capacidade da bateria na recarga (por exemplo, em uma bateria de 5000mAh, não podem entrar mais de 4000mAh na regarga). Armazenar as baterias carregadas: Você jamais deve armazenar uma célula com tensão acima de 4V. Como foi dito anteriormente, essa situação deve ser evitada o máximo possível. Quanto mais tempo a célula ficar com tensão acima de 4V, mais danos ela sofrerá. Portanto, SEMPRE armazene a bateria com uma tensão entre 3.75 e 4V. Para isso, use a função Storage do seu carregador. Por que minhas cargas demoram tanto pra balancear? Esse é um dos primeiros indícios que sua bateria está virando um mero peso de papel. Isso ocorre porque uma ou mais células já não estão armazenando a mesma quantidade de carga das outras células. Isso faz com que o balanceador leve muito tempo tentando equilibrar as células. Infelizmente a maioria dos carregadores no mercado tem baixa capacidade de balanceamento, em geral 500mA ou menos. E pior, geralmente o carregador só começa a balancear quando a bateria está praticamente carregada, o que torna o processo ainda mais demorado. Minha bateria está virando um peso de Papel. Existe alguma maneira de recuperá-la? Infelizmente a resposta é não. Quando uma ou mais células começam a enfraquecer e apresentar problemas como menor capacidade de carga, o problema é irreversível. Já cansei de ouvir fórmulas mágicas de como recuperar uma LiPo, tentar clicar a bateria algumas vezes, mas tudo isso é lenda urbana. Uma vez que a química da bateria se degrada, o processo é irreversível. Por isso, cuide da sua bateria. II - HOBBIE BRASIL MODELISMO - Com os cuidados citados nesse artigo sua LiPo irá durar muito mais tempo.. Dicas para amaciar uma bateria de Li-po e aumentar sua vida útil: 1- Não a descarregue totalmente em seus 4 primeiros vôos, e quando carregá-la use carga lenta entre 0,7C a 1C. 2- Não ultrapassar 60% do poder de descarga em seus 4 primeiros vôos, Exemplo: se sua bateria tem capacidade de descarga 20C, não exija descarga maior que 12C nos 4 primeiros vôos, isso evita inchaços. 3- Não guarde uma bateria descarregada e nem totalmente carregada durante um bom intervalo de tempo. 4- A voltagem ideal para guardar uma bateria é de 3,85V por célula, pouco a mais ou pouco a menos é considerável. 5- Mesmo depois de amaciada não descarregue ela abaixo de 3V por célula, pois ela pode danificar permanentemente.. Atenção e cuidados com baterias de Li-po 9 9

10 10 * Use somente carregadores específicos para Li-Po. Ao contrário das baterias de Niquel, as de Litio não têm efeito memória, portanto não necessitam ser cicladas. * Evite que os fios entrem em curto, Litio quando muito aquecido entra em combustão, e a bateria pega fogo!. IMPORTANTE!!! Verifique atenciosamente a amperagem consumida em seu conjunto (Motor + hélice). Se for acima da capacidade da bateria a mesma poderá esquentar, inchar e danificar permanentemente. Ex: Se um (Motor + hélice) consome 15A. sua bateria terá que ter capacidade acima de 15A. Para saber a capacidade (A) da bateria, multiplique o ma dela pela corrente C Exemplo: Uma bateria de 1000mA com 12C de corrente, tem capacidade de 12 A. (1000 x 12 = 12000mA ou seja 12 A) nesse caso corre riscos de danificá-la.. BATERIAS DE LÍTIO-POLÍMERO (LiPo) Baterias de Lito Polímero - informações de segurança e manuseio Inegavelmente as baterias de LiPo são as preferidas pelos modelistas que voam aviões elétricos. Isto se deve a sua alta capacidade de fornecer energia e serem packs muito leves. Devido a estas características as baterias de LiPo estão mais próximas de ser um combustível de aeromodelo do que simplesmente baterias. Portanto para efeito de segurança, pense nelas como combustível e não como baterias! Se tratadas com os cuidados preconizados pelos fabricantes, estas baterias são uma fonte segura e robusta de energia para os aeromodelos elétricos. Então porque o medo que muitos aeromodelistas tem de usá-las? O que pode sair errado?. Fogo nas baterias de LiPo. O fogo em baterias de LiPo, na maioria da vezes é causado por sobrecarga durante o processo de carga. Diversos fatores contribuem para isso, alguns deles são: - Carregador inadequado para a bateria - Ajuste errado da taxa de carga ( carregar a bateria com taxas maiores que a capacida da mesma >1C ) - Não usar balanceador de células aplicando carga diretamente nos terminais principais do pack, sem controle da voltagem - Carregar packs com células danificadas. Baterias boas ( novas ) que não "pegam" mais carga. Uma bateria de LiPo será danificada se: 10

11 - Utilizada abaixo da voltagem mínima ( 3,0 v /célula ). Isso acontece quando é utilizado um Speed Control ( ESC ) que não é específico para baterias de Lítio. Nesse caso a voltagem de corte do motor geralmente é menor do 3,0 v /célula. - O Speed Control for mal programado causando o mesmo efeito do ítem anterior. - Se descarregada diretamente pelos terminais principais sem o controle da voltagem, fazendo com que esta atinja valores menores do que 3,0 volts/célula. - Ocorrer curto circuito nos terminais. - A bateria sofrer danos na sua constituição física. Amassamentos no invólucro da bateria quando da queda do aeromodelo ou a bateria caiu no chão. 11. O que você sempre deve fazer ao utilizar uma bateria de LiPo. 1 - Sempre use o carregador especificado pelo fabricante da bateria. 2 - Sempre que possível utilize um BALANCEADOR para carregar a bateria. 3 - Cheque sempre se o carregador esta programado para baterias de LiPo. 4 - Tenha certeza que o carregador está ligado a uma fonte "limpa" de energia como uma bateria automotiva ou uma fonte de alimentação de boa qualidade. 5 - Verifique se o carregador foi programado com o numero de células correto do pack que será carregado. Por exemplo 2S, 3S e assim por diante. 6 - Tenha cuidado no manuseio e transporte das baterias de LiPo para evitar que amassamentos provoquem curto-circuito interno nas células ou nos terminais. 7 - Quando não estiver em uso, desconecte totalmente a bateria do speed control para evitar que ela se descarregue abaixo do valor mínimo. 8 - Sempre cheque a bateria física e eletricamente antes de uma carga ou descarga. Se verificar que alguma célula está "estufada", utilize um balanceador tanto para descarregar como para carregar a bateria novamente.. O que você NÃO deve fazer ao utilizar uma bateria de LiPo 1 - Não permita que durante carga a voltagem ultrapasse os 4,25 volts/célula. Isso caracteriza SOBRECARGA. 2 - Não programe o carregador com taxas de carga maior do que 1C. Se o pack for de 3.200mA a taxa máxima de carga deve ser 3,2 A. Na prática os fabricantes recomendam que a taxa máxima seja de 90%C ou 0,9C. 3 - Não carregue packs em série ( 2S - 3S etc ) feitos com células de capacidade diferente ou que apresentem variações de +ou - 0,03v/célula. Nestes casos carregue cada célula SEPARADAMENTE, ou use um BALANCEADOR. 11

12 4 - Não permita que um pack de LiPo descarregue com voltagens menores que 3,0 volts/célula. Voltagens menores podem danificar irremediavelmente o pack. 5 - Não exponha os packs de LiPo a temperaturas elevadas, maiores do que 45º Celsius. 6 - Não carregue packs que contenham células estufadas diretamente nos terminais Positivo e Negativo. Use o BALANCEADOR Pare a carga imediatamente se uma ou mais células estiverem quentes demais. Um pack de LiPo carregado corretamente tem a sua temperatura elevada levemente apenas, as celulas ficam "mornas".. Medidas para prevenir incêndios - Coloque as baterias de LiPo para carregar em áreas que não contenham materiais inflamáveis e retire sempre a bateria do modelo antes de carregar. - Nunca coloque a bateria para carregar dentro de um carro em movimento onde o aparecimento de fumaça ou fogo podem causar um acidente rodoviário. - Se a bateria sofreu uma queda com o avião ou está quente demais, coloque-a num espaço aberto e bem ventilado onde seja possível observá-la, nunca dentro de veículos, clubes ou residências. - Se em qualquer circunstância você observar que a bateria está "inchando" coloque-a num lugar aberto e afastado onde seja possível observá-la. - Se durante a carga a bateria esquentar, DESLIGUE IMEDIATAMENTE O CARREGADOR. - Em caso de curto circuito acidental nos terminais da bateria, coloque a mesma numa área segura ao ar livre e a observe por 15 minutos antes de fazer qualquer outro procedimento. - Ao descartar baterias com problemas, descarregue-as completamente usando uma pequena lâmpada ou coloque-as dentro de uma solução de salmoura ( água+ sal de cozinha ). Isso vai evitar que células que ainda tenham alguma energia armazenada entrem em curto e provoquem fogo no lixo. ( Isso serve para qualquer bateria ) - As baterias de LiPo para uso em RC não devem ser utilizadas em outros equipamentos e o fabricante entende que o usuário conhece todos os procedimentos de uso e manutenção destas baterias, isentando-se portanto, de toda e qualquer responsabilidade por acidentes que venham a acontecer devido a má utilização das mesmas.. Significado de alguns termos relativos a baterias de LiPo. a) Como quaisquer baterias as baterias de LiPo podem ser ligadas de duas formas: EM SÉRIE* para se conseguir maior VOLTAGEM, em PARALELO ** para se conseguir maior CORRENTE, ou ainda SÉRIE/PARALELO quando for necessário maior CORRENTE e maior VOLTAGEM. As siglas que identificam essas associações são: 3S1P - Trata-se de um pack que tem 3 células em série e 1 em paralelo; 5S2P - Neste caso temos um pack com 5 células em série e 2 em paralelo. Os packs mais comuns entretanto são montados apenas com células em série, portanto serão de 2S, 3S, 4S e assim por diante. b) Como já foi dito no item anterior quando ligamos células em SÉRIE aumentamos a voltagem do conjunto ( pack). Para cada célula adicionada ao pack a voltagem aumenta de 3,7 volts ( valor nominal ) de cada célula. Assim um pack de 2S tem 7,4 volts; um de 3S tem 11,1 volts e um de 4S terá 14,5 volts

13 Da mesma forma se ligarmos 2 packs de 1700mA em PARALELO teremos um novo pack COM A MESMA VOLTAGEM mas com a capacidade aumentada para 3400mA. c) A letra C expressa a relação entre a capacidade da célula ou do pack em ma e a corrente em Amperes ( 1000:1 ). É usada normalmente para indicar a máxima corrente de carga e descarga do pack ( tal como 1C, 2C ). Um pack que forneça 1000mA ( 1 A ) a 20C por exemplo, poderá entregar até 20 A para o motor continuamente. Esta é corrente máxima que a bateria pode fornecer quando o motor está totalmente acelerado. Deve-se levar em conta que esta é a condição máxima de trabalho da bateria e portanto não deve ser considerada como condição normal, ou seja, na prática devemos escolher uma bateria que possa fornecer energia ao motor na faixa de 70 a 80% da sua capacidade. Voar com o acelerador no máximo não é uma boa prática porque a bateria vai esquentar bastante e a sua vida útil será diminuída. Imagine como se fosse um carro no qual você precisasse andar sempre com o motor todo acelerado. d) A voltagem normal de uma célula de LiPo é de 3,7v. Quando está completamente carregada chega a 4,25 v e, com 3,0 v a descarga deve ser interrompida e a célula considerada descarregada. É extremamente importante que estes dois limites sejam respeitados sob pena de danos irremediáveis à bateria e/ou acidentes graves. e) Como já foi dito anteriormente o ajuste do carregador deve ser feito levando-se em conta o numero de células do pack e a corrente máxima de 1C. Nos carregadores "inteligentes" basta que se programe estes dois parâmetros que todo o processo de carga é ajustado automaticamente. Cuidado com carregadores mais simples (baratos) nos quais não é possível visualizar como esta sendo carregada a bateria. Já existem baterias de LiPo de 20C que podem ser carregadas com taxas de até 2C durante os 90% iniciais da carga quando então o carregador diminui a corrente gradativamente e carrega os 10% restantes com uma taxa menor. Estes carregadores rápidos possuem um eficiente circuito de monitoramento de carga que permite este procedimento. LIGAÇÃO EM SÉRIE* - Ligação entre as células de um pack onde o terminal Positivo de uma vai conectado ao Negativo da outra, resultando num conjunto onde a voltagem final é igual a soma das voltagens de cada célula e a capacidade do pack (ma) é igual a capacidade de uma célula. LIGAÇÃO EM PARALELO ** - Ligação entre as células de um pack onde os terminais Positivos são ligados entre si e os Negativos também, nesse tipo de ligação a voltagem final do conjunto é igual a voltagem de cada célula, e a capacidade do pack resultante é igual a soma das capacidades (ma ) das células que o compõe. Nos dois tipos de ligação é necessário que todas as células tenham a mesma capacidade ( ma ), caso contrário a célula menor vai descarregar antes das demais danificando-se e comprometendo o pack inteiro.. Outro componente importante quando se utilizam baterias de Lítio é o Carregador. Os carregadores normalmente utilizados para as baterias de NiCd e NiMh bem como os cicladores, NÃO SERVEM PARA AS BATERIAS DE LÍTIO! As baterias de Lítio necessitam de carregadores que forneçam corrente constante e voltagem constante e não podem ter a função de PEAK CHARGE ( sensor que desliga o carregador quando a bateria chega na carga máxima ), ou seja todos os carregadores e cicladores que você utiliza para as baterias de NiCd e NiMh, não servem! 13 13

14 14. Bateria de Li-Po para aeromodelismo, entendendo o "C" da questão Complementando o artigo Cálculo da corrente para carga de bateria de LiPo, desvendo agora o que é um mistério inexplicável para alguns no aeromodelismo. O famoso C. E isso é importante entender para o cálculo correto da corrente a ser aplicada na carga de uma bateria. O valor do C está escrito na bateria: 2.2 Ah, 5.0 Ah, mah, 800 mah,... isso é o valor do C, simples assim. A taxa de carga também está escrita junto com a letra C (2C, 5C, 10C, etc.), ou seja, é um valor relativo à capacidade ( C ) que indica a corrente máxima para carga. Cuidado para não confundir as taxas de carga e descarga, ambas são escritas em "C". Geralmente a taxa de carga está escrita na parte de trás. Para calcular a corrente adequada para a carga basta fazer a multiplicação do "C" pela taxa de carga. Vamos fazer um cálculo? Por exemplo, para uma bateria de mah, o C é mah. O único porém com esse número é que ele vem escrito em miliampéres por hora (mah), precisamos converte-lo dividindo por mil (1.600 / = 1,6) portanto o C é 1,6 Ah (ampéres por hora). O valor do C também pode vir escrito direto em ampéres por hora (Ah), nesse caso não precisa dividir, no nosso exemplo viria escrito 1.6 (Ah). Seguindo o exemplo vamos supor que o valor da taxa de carga informado é 3C. Dessa forma vamos multiplicar 3 pelo valor de C : 3 x 1,6 = 4,8. Isso significa que podemos fazer a carga com uma corrente de até 4,8A (ampéres). Se você não souber o valor da taxa de carga sempre adote como padrão o valor de 0,7C. Multiplicando 0,7 pelo valor de C : 0,7 x 1,6 = 1,1, portanto podemos carregar com uma corrente de até 1,1A (ampéres). Por que 0,7C? Respondendo objetivamente é porque trata-se de uma valor seguro (inferior a capacidade nominal) e prolonga a vida útil do componente. Independentemente do valor da taxa de carga informado, eu sempre faço as cargas a uma taxa de 0,7C visando prolongar a vida útil. A diferença prática da corrente utilizada se reflete no tempo de duração da operação de carga (corrente maior = carga mais rápida) e na vida útil (carga mais rápida = vida útil menor). Você decide, mas sempre dentro dos limites de valores fornecidos/calculados, afinal, segurança em primeiro lugar. 14