ทำไมโดรนถึงใช้แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์

I. ภาพรวมของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและลิเธียมโพลีเมอร์

1.1 แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) คืออะไร

• โครงสร้างและความหนาแน่นพลังงาน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยทั่วไปใช้เปลือกโลหะทรงกระบอกหรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า บรรจุด้วยอิเล็กโทรไลต์ในรูปของเหลว คุณลักษณะของแบตเตอรี่เหล่านี้ได้แก่
ความหนาแน่นพลังงานต่อปริมาตรดีเยี่ยม (Wh/kg)
ความแข็งแรงและความมั่นคงทางโครงสร้างสูง
มีน้ำหนักค่อนข้างมากกว่า
ความสามารถในการปล่อยประจุต่ำกว่าแบตเตอรี่ LiPo
เนื่องจากมีความหนาแน่นพลังงานสูง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงถูกใช้อย่างแพร่หลายใน
แล็ปท็อป
รถไฟฟ้า
โดรนถ่ายภาพทางอากาศ
แพลตฟอร์มที่ต้องการระยะเวลานาน

• คุณสมบัติหลักของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ความหนาแน่นพลังงานสูง ทำให้สามารถบินได้นานขึ้น
อายุการใช้งานยาวนาน (~300–500 รอบ)
มีประสิทธิภาพด้านต้นทุนดีกว่าสำหรับความจุเท่ากัน
เคมีภัณฑ์มีความเสถียรภาพสูงกว่า ปลอดภัยในการใช้งาน
อัตราการคายประจุต่ำกว่า กระแสไฟฟ้าขณะสั้นๆ จำกัด
เหมาะสำหรับ:
โดรนถ่ายภาพทางอากาศ โดรนบินระยะไกลแบบ FPV โดรนสำรวจ โดรนปีกคงที่

1.2 แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ (LiPo) คืออะไร

• โครงสร้างและความยืดหยุ่น
แบตเตอรี่ LiPo ใช้อิเล็กโทรไลต์ชนิดเจลโพลีเมอร์และห่อหุ้มด้วยวัสดุแบบซองนิ่ม ซึ่งให้ข้อได้เปรียบสำคัญดังนี้:
น้ำหนักเบาเป็นพิเศษ
ขนาดยืดหยุ่น / ปรับแต่งได้ง่าย
ความต้านทานภายในต่ำ
อัตราการคายประจุสูงมาก (25C–150C)
ดังนั้น แบตเตอรี่ลิโพจึงครองตลาด:
เครื่องบินไร้คนขับรถแข่ง fpv
โดรนฟรีสไตล์
เครื่องบินบังคับวิทยุ

• คุณสมบัติหลักของลิโพ
ความสามารถในการคายประจุที่แข็งแกร่งมาก
ความต้านทานภายในต่ำพร้อมความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม
น้ำหนักเบา รูปร่างที่ยืดหยุ่น
ความหนาแน่นพลังงานต่ำกว่า
อายุการใช้งานสั้นกว่าและมีแนวโน้มบวม
เหมาะสำหรับ:
การใช้งานโดรนที่ต้องการสมรรถนะสูงและการตอบสนองรวดเร็ว

1.3 ความแตกต่างหลักระหว่างแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนและลิเธียม-โพลิเมอร์

• การเปรียบเทียบความหนาแน่นพลังงานและน้ำหนัก
ตารางที่ 1 — ภาพรวมลิเธียม-ไอออน เทียบกับ ลิเธียม-โพลิเมอร์

Li-ion = "บินได้นานกว่า"
LiPo = "บินได้แรงและเร็วกว่า"
• อัตราการคายประจุและสมรรถนะการบิน
ตาราง 2 — การเปรียบเทียบอัตราการคายประจุ

ความสามารถในการคายประจุสูงมากของแบตเตอรี่ LiPo เป็นเหตุผลสำคัญที่โดรนแข่งไม่สามารถใช้แบตเตอรี่ Li-ion ได้

II. อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ Li-ion และ LiPo

2.1 การเปรียบเทียบรอบการชาร์จและคายประจุ

• สมรรถนะอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ Li-ion
300–500 รอบ
ต้านทานการเสื่อมสภาพจากเก็บรักษายาวนานได้ดี
บวมได้ยาก
สูญเสียความจุช้าที่การคายประจุระดับต่ำ/ปานกลาง
อายุการใช้งานโดยรวมยาวนานกว่าลิเธียมโพลีเมอร์

• สมรรถนะอายุการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์
150–300 รอบ (แตกต่างกันไปตามความเข้มข้นในการใช้งาน)
การคายประจุที่กระแสสูงเร่งการเสื่อมสภาพ
มีแนวโน้มที่จะบวม
ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดในการชาร์จ/จัดเก็บอย่างเคร่งครัด
สมรรถนะสูง → อายุการใช้งานสั้นลง

2.2 ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่

• นิสัยการชาร์จและปล่อยประจุ
หลีกเลี่ยงการชาร์จเกิน (สูงสุด 4.2V/เซลล์)
หลีกเลี่ยงการปล่อยประจุลึก (ไม่ต่ำกว่า 3.3V/เซลล์)
จำเป็นต้องชาร์จแบบบาลานซ์
แรงดันขณะจัดเก็บ 3.75–3.85V/เซลล์
การปล่อยประจุลึกเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อแบตเตอรี่ LiPo

• สภาพแวดล้อม
อุณหภูมิสูงเร่งกระบวนการเสื่อมสภาพและการพองตัว
อุณหภูมิต่ำลดความสามารถในการปล่อยประจุ
การชาร์จเต็มหรือปล่อยประจุหมดเป็นเวลานานจะเพิ่มอัตราการเสื่อมสภาพ
แบตเตอรี่ลิโพมีความไวต่อสภาพแวดล้อมมากกว่า

III. ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะของโดรน

3.1 ความหนาแน่นของพลังงานและเวลาการบิน

• ผลกระทบต่อระยะเวลานานในการทำงาน
ความหนาแน่นของพลังงานสูง → เวลาการบินยาวนานขึ้น
ลิเธียม-ไอออน: มีประสิทธิภาพดีที่สุดสำหรับระยะเวลานาน
ลิโพ: พลังงานสูงแต่ระยะเวลาใช้งานสั้นกว่า
ดังนั้น โดรนที่ต้องการระยะทางไกลมักเลือกใช้แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออน

• แบตเตอรี่ชนิดใดให้เวลาการบินนานกว่ากัน?
ผู้ชนะ: แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออน
เหมาะที่สุดสำหรับ:
การถ่ายภาพทางอากาศ
การสำรวจ
การบินระยะไกลแบบ FPV
โดรนปีกคงที่
แบตเตอรี่ LiPo เหมาะกับการบินที่สั้นแต่ใช้กำลังสูง

3.2 ความสามารถในการคายประจุและกำลังขับออก

• ความต้องการการบินสมรรถนะสูง
โดรนแข่งต้องการ:
เร่งความเร็วอย่างรวดเร็ว
หมุนตัว พลิกตัว เลี้ยวอย่างเฉียบคม
การพุ่งความเร็วสูง
การตอบสนองคันเร่งทันที
แบตเตอรี่ลิโพ ให้กระแสไฟฟ้าสูงทันที

• ลิเธียมไอออน กับ ลิโพ ในโดรนแข่ง
ตาราง 3 — การเปรียบเทียบสมรรถนะการแข่ง

โดรนแข่งต้องใช้แบตเตอรี่ลิโพ

3.3 ผลกระทบของน้ำหนักและขนาด

• น้ำหนักและสมรรถนะการบิน
โดรนที่เบากว่าได้รับประโยชน์จาก:
เร่งความเร็วได้เร็วกว่า
มีความสามารถในการควบคุมที่สูงขึ้น
ประสิทธิภาพของมอเตอร์ดีกว่า
การออกแบบเซลล์แบบถุงอ่อนของ LiPo → เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโดรนที่ต้องการประหยัดน้ำหนัก

• ข้อได้เปรียบสำหรับโดรนขนาดเล็ก
LiPo สามารถผลิตในรูปแบบ:
ถุงบางๆ
เซลล์ทรงสี่เหลี่ยม/ прямоугольные
ขนาดที่กำหนดเอง
การจัดเรียงแบบอนุกรม/ขนานใดๆ
เหมาะสำหรับโดรนขนาดเล็กและชุดอุปกรณ์ FPV แบบกะทัดรัด

IV. ความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและลิเธียมโพลีเมอร์

4.1 การวิเคราะห์ความเสี่ยงทั่วไป

• ความเสี่ยงจากลิเธียมไอออน
วงจรสั้นภายใน
ภาวะความร้อนเกินควบคุม
สัมผัสกับอุณหภูมิสูง
ความเสียหายทางกายภาพ
การชาร์จที่ไม่ถูกต้อง

• ตัวเรือนโลหะ → เพิ่มการป้องกัน

• ความเสี่ยงจากลิเธียมโพลีเมอร์
ซองบรรจุแบบนิ่มของลิเธียมโพลีเมอร์มีความเปราะบางมากกว่า:
บวมได้ง่าย
มีความไวต่อการบีบอัด/การถูกเจาะ
การชาร์จเกิน = เสี่ยงเกิดอัคคีภัย
ความเสี่ยงต่อการเกิดการลุกลามทางความร้อนสูงกว่า
LiPo ต้องใช้ความระมัดระวังมากเป็นพิเศษในการจัดการ

4.2 มาตรการความปลอดภัย

• การชาร์จและการจัดเก็บที่เหมาะสม
ใช้เครื่องชาร์จแบบบาลานซ์
อย่าชาร์จเกิน 4.2V/เซลล์
แรงดันไฟฟ้าสำหรับการจัดเก็บประมาณ 3.8V
ใช้ถุง LiPo ที่ป้องกันไฟลุกได้
ห้ามชาร์จแบตเตอรี่ทิ้งไว้โดยไม่ดูแล

• การบำรุงรักษาประจำวัน
ตรวจสอบการพองตัวก่อนการบินทุกครั้ง
หลีกเลี่ยงการทำตกหรือบีบอัด
ปล่อยให้แบตเตอรี่เย็นก่อนชาร์จ
หยุดใช้งานทันทีหากพบความเสียหาย
ทั้ง Li-ion และ LiPo สามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยได้ หากปฏิบัติอย่างถูกต้อง

V. วิธีการเลือกแบตเตอรี่ที่เหมาะสมสำหรับโดรนของคุณ

5.1 เหมาะที่สุดสำหรับโดรนแข่ง — เหตุผลที่ LiPo ได้เปรียบ

โดรนแข่งต้องการ:
พลังงานสูงสุดชั่วขณะอย่างมาก
ตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว
น้ำหนักต่ำมาก
รูปร่างยืดหยุ่น
LiPo ตอบสนองทุกข้อกำหนด → มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับ FPV

5.2 ดีที่สุดสำหรับการถ่ายภาพทางอากาศ — เหตุใด Li-ion จึงเหมาะที่สุด

การถ่ายภาพทางอากาศต้องการ:
เวลาการบินที่ยาวนาน
เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าคงที่
กระแสไฟฟ้าต่อเนื่องต่ำกว่า
Li-ion ให้:
อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น
อายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า
ประสิทธิภาพที่มั่นคงมากขึ้น
โดรนระดับมืออาชีพจำนวนมาก (เช่น DJI) ใช้ระบบลิเธียม-ไอออน หรือระบบไฮบริด LiPo-HV

5.3 การเลือกสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและอายุการใช้งาน

เลือก LiPo หากคุณต้องการ:
กำลังไฟสูง
การตอบสนองคันเร่งอย่างรวดเร็ว
การควบคุมที่คล่องตัวสูงสุด
การแข่งขันหรือการบินแนวฟรีสไตล์
เลือก Li-ion หากคุณต้องการ:
เวลากลางอากาศที่ยาวนานขึ้น
การบินระยะไกล
การทำงานที่มีประสิทธิภาพต่ำพลังงาน
การถ่ายภาพทางอากาศ / ภารกิจเชิงอุตสาหกรรม

สรุปสุดท้าย: ทำไมแบตเตอรี่ LiPo จึงนิยมใช้ในโดรน?
แบตเตอรี่ LiPo ครองตลาดการใช้งานโดรนเนื่องจาก:
อัตราการคายประจุสูงมาก
โครงสร้างน้ำหนักเบา
Low Internal Resistance
พลังพุ่งสูง
เหมาะสำหรับการบินที่ต้องควบคุมได้อย่างคล่องตัว
ชุดแบตเตอรี่ Li-ion ให้ระยะเวลานานกว่าและอายุการใช้งานยาวนานกว่า แต่ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าทันทีที่ต้องการสำหรับการบินแบบเรซซิ่งและการบินอิสระได้ ทำให้แบตเตอรี่ LiPo ยังคงจำเป็นสำหรับโดรน FPV

คำอธิบาย： โดรนใช้แบตเตอรี่ลิโพ (LiPo) เพราะมีน้ำหนักเบา ให้อัตราการคายประจุสูงมาก และส่งพลังงานแบบพุ่งสูงเพื่อการเร่งความเร็วและควบคุมที่คล่องตัวอย่างรวดเร็ว เซลล์ลิโพให้ความต้านทานภายในต่ำ และตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแข่งขันโดรนแบบ FPV และการใช้งานโดรนสมรรถนะสูง