Чому дрони використовують літій-полімерні акумулятори

I. Огляд літій-іонних та літій-полімерних акумуляторів

1.1 Що таке літій-іонні акумулятори (Li-ion)?

• Будова та густина енергії
Літій-іонні акумулятори зазвичай використовують циліндричні або прямокутні металеві корпуси, заповнені рідким електролітом. Їхні характеристики включають:
Відмінна об'ємна густина енергії (Вт·год/кг)
Висока структурна міцність та стійкість
Трохи більша вага
Нижчі можливості розряду порівняно з акумуляторами LiPo
Через високу густину енергії літій-іонні акумулятори широко використовуються в:
Ноутбуки
Електричні транспортні засоби
Дрони для аерозйомки
Платформах з тривалим часом роботи

• Основні характеристики Li-ion
Висока енергоємність, що забезпечує триваліший час польоту
Тривалий термін циклів (~300–500 циклів)
Більш вигідне співвідношення ціни та ємності
Більш стабільна хімія, безпечніше у використанні
Нижчий струм розряду, обмежений миттєвий струм
Ідеальне для:
Дрони для аерозйомки, FPV на великі відстані, дрони для зйомки, дрони з фіксованим крилом.

1.2 Що таке літій-полімерні акумулятори (LiPo)?

• Конструкція та гнучкість
Літій-полімерні акумулятори використовують гелевий полімерний електроліт та м'яку пакувальну плівку, що забезпечує такі переваги:
Надлегкий
Гнучкий розмір / легко налаштовується
Нижчий внутрішній опір
Дуже високі струми розряду (25C–150C)
Отже, літій-полімерні акумулятори домінують:
Дрони для FPV гонок
Дрони фрістайл
Модельна авіація (RC)

• Основні характеристики LiPo
Надзвичайно висока здатність до розряду
Низький внутрішній опір із чудовою стабільністю напруги
Легкі, гнучка форма
Нижча густина енергії
Коротший термін служби та схильність до пухнення
Ідеальне для:
Застосування у дронах з високими характеристиками та швидкою реакцією.

1.3 Основні відмінності між літій-іонними та літій-полімерними акумуляторами

• Порівняння густини енергії та ваги
Таблиця 1 — Огляд літій-іонних та літій-полімерних акумуляторів

Літій-іонний = «літає довше»
Літій-полімерний = «літає потужніше та швидше»
• Швидкість розряду та льотні характеристики
Таблиця 2 — Порівняння швидкості розряду

Надзвичайно висока можливість розряду LiPo є основною причиною, чому гоночні дрони не можуть використовувати Li-ion.

II. Термін служби акумуляторів Li-ion та LiPo

2.1 Порівняння циклів заряду та розряду

• Продуктивність терміну служби Li-ion
300–500 циклів
Сильний опір деградації під час зберігання
Рідко розпухає
Повільна втрата ємності при низькому/середньому розряді
Загалом довший термін служби, ніж у LiPo

• Продуктивність терміну служби LiPo
150–300 циклів (змінюється залежно від інтенсивності використання)
Розряд при великому струмі прискорює старіння
Схильний до розпухання
Жорсткі вимоги до зарядки/зберігання
Висока продуктивність → коротший термін служби.

2.2 Основні фактори, що впливають на термін служби акумулятора

• Звички зарядки та розрядки
Уникайте перезарядки (макс. 4,2 В/елемент)
Уникайте глибокої розрядки (нижче 3,3 В/елемент)
Балансування під час зарядки є обов’язковим
Напруга зберігання 3,75–3,85 В/елемент
Глибока розрядка особливо шкідлива для LiPo.

• Умови навколишнього середовища
Висока температура прискорює старіння/пухнення
Низька температура зменшує можливість розрядки
Тривале зберігання в повністю зарядженому або розрядженому стані посилює деградацію
Батареї LiPo чутливіші до умов довкілля.

III. Фактори, пов’язані з продуктивністю дронів

3.1 Щільність енергії та час польоту

• Вплив на автономність
Вища щільність енергії → довший час польоту
Li-ion: найкраща автономність
LiPo: висока потужність, але коротший час роботи
Отже, дрони великої дальньості зазвичай обирають Li-ion.

• Яка батарея забезпечує довший час польоту?
Переможець: літій-іонні батареї
Найбільш підходить для:
Аерозйомка
Зведування
Дальнісне FPV
Дрони з фіксованим крилом
LiPo підходить для коротких, але потужних польотів.

3.2 Здатність до розряду та вихідна потужність

• Високопродуктивні потреби у польоті
Гоночні дрони вимагають:
Швидке прискорення
Канітри, перевороти, різкі повороти
Швидкісні пірнання
Миттєва реакція на відкриття дросельної заслінки
Літій-полімерні акумулятори забезпечують сильний миттєвий струм.

• Літій-іонні та літій-полімерні акумулятори у гонках дронів
Таблиця 3 — Порівняння продуктивності в гонках

У гонках дронів необхідно використовувати літій-полімерні акумулятори.

3.3 Вплив ваги та розміру

• Вага та льотні характеристики
Легші дрони мають такі переваги:
Швидше прискорення
Вища маневреність
Краща ефективність двигуна
Конструкція LiPo з м'яким корпусом → ідеальна для дронів, чутливих до ваги.

• Переваги для малих дронів
LiPo можна виготовити у формі:
Тонких пакетів
Квадратних/прямокутних елементів
Індивідуальні розміри
Будь-якої послідовної/паралельної конфігурації
Ідеально підходить для мікродронів та компактних FPV-конструкцій.

IV. Безпека літій-іонних та літій-полімерних акумуляторів

4.1 Аналіз поширених ризиків

• Ризики літій-іонних акумуляторів
Внутрішнє коротке замикання
Термічне відривання
Вплив високої температури
Фізичні пошкодження
Неправильна зарядка

• Металевий корпус → збільшує захист.

• Ризики літій-полімерних акумуляторів
М'який пакет LiPo більш крихкий:
Швидке набрякання
Чутливий до стиснення/проколу
Перезаряд = небезпека пожежі
Вищий ризик теплового пробою
LiPo вимагає більш обережного поводження.

4.2 Заходи безпеки

• Правильна зарядка та зберігання
Використовуйте балансувальний зарядний пристрій
Не перевищуйте 4,2 В/елемент
Напруга зберігання ~3,8 В
Використовуйте вогнетривкі сумки для LiPo
Ніколи не заряджайте без нагляду

• Щоденне обслуговування
Перед кожним польотом перевіряйте на розпухання
Уникайте падіння/стискання
Дайте батареї охолонути перед зарядкою
Припиніть використання, якщо пошкоджено
Як літій-іонні, так і літій-полімерні батареї можуть бути безпечними за належного поводження.

V. Як вибрати правильну батарею для свого дрона

5.1 Найкращі для дронів для перегонів — чому перемагають LiPo

Гоночні дрони вимагають:
Надзвичайно висока потужність імпульсного режиму
Швидка відповідь за напругою
Надлегка вага
Гнучкі форми
LiPo відповідає всім вимогам → галузевий стандарт для FPV.

5.2 Найкращий варіант для авіазйомки — чому Li-ion ідеальний

Для авіазйомки потрібно:
Тривалий час польоту
Стійке вихідне напруга
Нижчий постійний струм
Li-ion забезпечує:
Більша витривалість
Кращий термін служби
Більш стабільна продуктивність
Багато професійних дронів (наприклад, DJI) використовують системи Li-ion або гібридні LiPo-HV.

5.3 Урівноваження продуктивності та терміну служби

Оберіть LiPo, якщо вам потрібно:
Висока потужність
Швидка реакція на дросель
Максимальна маневреність
Гонки або фрістайл
Оберіть Li-ion, якщо вам потрібно:
Більш тривалий час польоту
Подовжена крейсерська дальність
Ефективна робота з низьким енергоспоживанням
Аерозйомка / промислові завдання

Остаточний висновок: чому літій-полімерні акумулятори широко використовуються в дронах?
Літій-полімерні акумулятори домінують у застосуванні в дронах завдяки:
Надзвичайно високій швидкості розряду
Легкоструктурну конструкцію
Низькому внутрішньому опору
Потужному імпульсному навантаженню
Придатності для польотів із високою маневреністю
Акумулятори Li-ion забезпечують триваліший термін роботи та довший строк служби, але не можуть подавати миттєвий струм, необхідний для гонок і вільного польоту, через що LiPo залишаються незамінними для FPV-дронів.

Опис： Дрони використовують акумулятори LiPo, оскільки вони легкі, забезпечують дуже високі струми розряду та потужні імпульсні навантаження для швидкого прискорення та маневреності. Елементи LiPo мають низький внутрішній опір і швидку відповідь напруги, що робить їх ідеальними для гонок FPV і високопродуктивних застосувань дронів.