Prečo drony používajú Li-po batérie

I. Prehľad batérií typu lithium-ion a lithium polymér

1.1 Čo sú batérie typu lithium-ion (Li-ion)?

• Štruktúra a energetická hustota
Batérie typu lithium-ion zvyčajne používajú valcové alebo obdĺžnikové kovové puzdrá naplnené kvapalným elektrolytom. Patria k nim nasledujúce vlastnosti:
Vynikajúca objemová energetická hustota (Wh/kg)
Vysoká štrukturálna pevnosť a stabilita
Mierne vyššia hmotnosť
Nižšia vybíjacia schopnosť v porovnaní s LiPo batériami
Vzhľadom na svoju vysokú energetickú hustotu sa batérie typu lithium-ion široko používajú v:
Počítače
Elektrické vozidlá
Drony na leteckú fotografiu
Platformy s dlhou výdržou

• Kľúčové vlastnosti Li-ion
Vysoká energetická hustota, čo umožňuje dlhšie doby letu
Dlhá životnosť cyklov (~300–500 cyklov)
Výhodnejšia cena pri rovnakej kapacite
Stabilnejšia chémia, bezpečnejšia prevádzka
Nižšia rýchlosť vybíjania, obmedzený okamžitý prúd
Ideálne pre:
Drony na leteckú fotografiu, dlhodosahové FPV, prieskumné drony, drony s pevným krídlom.

1.2 Čo sú lithium polymérové batérie (LiPo)?

• Štruktúra a flexibilita
LiPo batérie používajú želépodobný polymérny elektrolyt a mäkké balenie v tvare vrecka, čo poskytuje hlavné výhody:
Ultraľahké
Prispôsobiteľná veľkosť / ľahko prispôsobiteľné
Nižší vnútorný odpor
Veľmi vysoké výbojové rýchlosti (25C–150C)
Preto dominujú LiPo batérie:
FPV pretekárske drony
Freestyle drony
RC lietadlá

• Kľúčové vlastnosti LiPo
Extrémna schopnosť vysokého vybíjania
Nízky vnútorný odpor s vynikajúcou stabilitou napätia
Ľahká, flexibilná konštrukcia
Nižšia energetická hustota
Krátka životnosť a náchylnosť na opuchanie
Ideálne pre:
Aplikácie pre drony s vysokým výkonom a rýchlou odozvou.

1.3 Kľúčové rozdiely medzi Li-ion a LiPo batériami

• Porovnanie energetickej hustoty a hmotnosti
Tabuľka 1 — Prehľad Li-ion vs LiPo

Li-ion = „lietá dlhšie“
LiPo = „lietá silnejšie a rýchlejšie“
• Výbojový prúd a výkon letu
Tabuľka 2 — Porovnanie výbojových prúdov

Extrémne vysoká výbojová schopnosť LiPo je hlavným dôvodom, prečo preteky dronov nemôžu používať Li-ion.

II. Životnosť batérií Li-ion a LiPo

2.1 Porovnanie cyklov nabíjania a vybíjania

• Výkon života Li-ion
300–500 cyklov
Silná odolnosť voči degradácii pri skladovaní
Zriedka bobtná
Pomalá strata kapacity pri nízkom/strednom vybíjaní
Celkovo dlhšia životnosť ako u LiPo

• Výkon života LiPo
150–300 cyklov (rôzne podľa intenzity používania)
Vybitie pri vysokom prúde urýchľuje starnutie
Náchylné na bobtnanie
Prísne požiadavky na nabíjanie / skladovanie
Vysoký výkon → kratšia životnosť.

2.2 Kľúčové faktory ovplyvňujúce životnosť batérie

• Zvyky pri nabíjaní a vybíjaní
Vyhnite sa prekročeniu napätia (max. 4,2 V/bunka)
Vyhnite sa hlbokému vybitiu (nižšie ako 3,3 V/bunka)
Rovnovážne nabíjanie je nevyhnutné
Skladovacie napätie 3,75–3,85 V/bunka
Hlboké vybitie je obzvlášť škodlivé pre LiPo.

• Prostredie
Vysoká teplota zrýchľuje starnutie/rozširovanie
Nízka teplota znižuje výbojovú schopnosť
Dlhodobé úplné nabitie alebo vybitie zvyšuje degradáciu
LiPo batérie sú citlivejšie na vonkajšie podmienky.

III. Faktory súvisiace s výkonom dronu

3.1 Hustota energie a doba letu

• Vplyv vytrvalosti
Vyššia hustota energie → dlhšia doba letu
Li-ion: Najlepšia vytrvalosť
LiPo: Vysoký výkon, ale kratšia prevádzková doba
Preto dlhodobé drony zvyčajne vyberajú Li-ion.

• Ktorá batéria ponúka dlhšiu dobu letu?
Víťaz: Batérie lithium-iónové
Najvhodnejšie pre:
Letecká fotografia
Merania
Dlhé FPV lety
Dróny s pevným krídlom
LiPo je vhodné pre krátke, ale vysokovýkonné lety.

3.2 Vybíjacia schopnosť a výstupný výkon

• Potreby vysokovýkonných letov
Pretecové drony vyžadujú:
Rýchle zrýchľovanie
Otáčky, preklopenia, ostré zákruty
Potápanie na vysokých rýchlostiach
Okamžitá odozva plynu
LiPo batérie poskytujú silný okamžitý prúd.

• Li-ion vs. LiPo u pretecových dronov
Tabuľka 3 — Porovnanie výkonu pri pretekárenstve

Preteky dron musia používať LiPo batérie.

3.3 Vplyv hmotnosti a veľkosti

• Hmotnosť a letový výkon
Ľahšie drony profitujú z:
Rýchlejšie zrýchlenie
Vyššia manévrovateľnosť
Lepšia účinnosť motora
LiPo mäkký balenie → ideálne pre drony citlivé na hmotnosť.

• Výhody pre malé drony
LiPo možno vytvarovať do tvaru:
Tenké vrecká
Štvorcové/obdĺžnikové články
Vlastné veľkosti
Akákoľvek sériová/paralelná konfigurácia
Ideálne pre mikro drony a kompaktné FPV zostavy.

IV. Bezpečnosť Li-ion a LiPo batérií

4.1 Analýza bežných rizík

• Riziká Li-ion
Interný skrat
Termálnej dekompozícii
Vystavenie vysokým teplotám
Fyzické poškodenie
Nesprávne nabíjanie

• Kovová skriňa → zvyšuje ochranu.

• Riziká LiPo
Mäkký LiPo vrecko je krehkejšie:
Ľahké napuchnutie
Citlivé na stlačenie/prebodnutie
Nabíjanie nad limit = nebezpečenstvo požiaru
Vyššie riziko tepelného ujednania
LiPo vyžaduje opatrnejšie zaobchádzanie.

4.2 Bezpečnostné opatrenia

• Správne nabíjanie a skladovanie
Používajte vyvážací nabíjač
Neprekračujte 4,2 V/cellu
Napätie pre skladovanie ~3,8 V
Používajte ohnivzdorné LiPo vrecká
Nikdy nenabíjajte bez dozoru

• Denná údržba
Pred každým letom skontrolujte opuchnutie
Vyhýbajte sa pádom/rozdrveniu
Pred nabíjaním nechajte batériu vychladnúť
Prestaňte používať, ak je poškodená
Li-ion aj LiPo môžu byť bezpečné pri správnom používaní.

V. Ako vybrať správnu batériu pre svoj drone

5.1 Najlepšie pre drony na preteky — Prečo vyhráva LiPo

Pretecové drony vyžadujú:
Extrémne vysoký výkon impulzu
Rýchla odozva napätia
Ultraľahká hmotnosť
Prispôsobiteľné tvary
LiPo spĺňa všetky požiadavky → priemyselný štandard pre FPV.

5.2 Najlepšie pre leteckú fotografiu — Prečo je Li-ion ideálny

Letecké natáčanie vyžaduje:
Dlhá doba letu
Stabilné výstupné napätie
Nižší nepretržitý prúd
Li-ion poskytuje:
Dlhšia výdrž
Lepšia životnosť
Stabilnejší výkon
Mnoho profesionálnych dronov (napr. DJI) používa Li-ion alebo hybridné systémy LiPo-HV.

5.3 Vyváženie výkonu a životnosti

Vyberte si LiPo, ak potrebujete:
Vysoký výkon
Rýchla odozva škrtiacej klapky
Maximálna manévrovateľnosť
Preteky alebo freestyle
Vyberte Li-ion, ak potrebujete:
Dlhšia doba letu
Jazda na dlhé vzdialenosti
Efektívny prevádzka s nízkym výkonom
Lietanie s fotografovaním / priemyselné misie

Záverečný záver: Prečo sa v dronách bežne používajú batérie LiPo?
Batérie LiPo dominujú v aplikáciách dronov preto, lebo:
Nadmerne vysoká rýchlosť vybíjania
Ľahká štruktúra
Nízky vnútorný odpor
Silný impulzný výkon
Vhodné pre let s vysokou manévrovateľnosťou
Li-ion balíky ponúkajú dlhšiu výdrž a dlhšiu životnosť, ale nedokážu poskytnúť okamžitý prúd potrebný na preteky a voľný let, čo robí LiPo nepostrádateľnými pre FPV drony.

Popis: Drony používajú LiPo batérie, pretože sú ľahké, ponúkajú extrémne vysoké rýchlosti vybíjania a poskytujú silný impulzný výkon pre rýchle zrýchlenie a manévrovateľnosť. LiPo články majú nízky vnútorný odpor a rýchlu odozvu napätia, čo ich robí ideálnymi pre FPV preteky a vysokovýkonné aplikácie dronov.