Как не дать LiPo взорваться и сжечь ваш дом

Безопасность литиевых батарей — это не шутка, потому что правда в том, что когда литиевая батарея загорается, последствия могут быть абсолютно катастрофическими. Одна из причин, по которой литиевые батареи так опасны при возгорании, заключается в том, что огонь полностью самоподдерживающийся: литиевая батарея может гореть в вакууме, под водой, ей не нужна помощь, чтобы загореться. Всё, что ей нужно — это повод. Ваша цель при обеспечении безопасности литиевых батарей — не давать ей повода сжечь ваш дом. Оказывается, что если вы держите их под контролем, соблюдаете некоторые правила безопасности, они практически никогда не загораются и не сжигают ваш дом. Первая и самая важная характеристика, на которую нужно обращать внимание, — это рейтинг S. Здесь мы видим, что батарея маркирована как 6s, и это означает, что это 6s lipo батарея. Мы видим отдельные элементы 1 2 3 4 5 6, сложенные вместе, и если бы мы разрезали эту батарею сверху, мы увидели бы, что они соединены последовательно. Для литиевой батареи каждый отдельный элемент может иметь напряжение от 3.0 до 4.2 вольт. Технически они могут иметь напряжение вплоть до 0.0 вольт, но если оно опускается ниже 3.0 вольт, элемент, вероятно, будет повреждён навсегда. Это одна из вещей, которых вы должны избегать, если хотите безопасно обращаться с литиевыми батареями и использовать их. Не допускайте, чтобы напряжение отдельного элемента опускалось ниже 3.0 вольт. На практике производительность батареи сильно падает ниже примерно 3.3–3.5 вольт, поэтому при нормальном использовании, особенно для квадрокоптеров, которые потребляют много тока и мощности, мы будем держать их выше примерно 3.5 вольт. Если речь идёт о телефоне, очках или радиоприёмнике, которые не потребляют много энергии, можно разряжать их ближе к пределу 3.0 вольт, но суть в том, что для литий-полимерных элементов диапазон напряжений составляет от 3.0 до 4.2 вольт на элемент. Исключением являются элементы с маркировкой HV, как на этой батарее Nitronector gold tiny woop. Элементы HV рассчитаны на напряжение до 4.35 вольт на элемент, а не 4.2. Ещё одно исключение — элемент типа 18650, это литиевый элемент с маркировкой lithium ion, и такие элементы обычно могут разряжаться до 2.5 вольт на элемент, а не до 3.0. Есть несколько исключений, о которых стоит знать, но в целом для литий-полимерных батарей, используемых в FPV, диапазон напряжений на элемент — от 3.0 до 4.2 вольт, запомните это число, оно очень важно. Когда элементы соединены последовательно, что обозначается буквой S, например 6s — это 6 элементов, соединённых последовательно, напряжения элементов суммируются. Для этой 6s батареи при полной зарядке напряжение будет 4.2 умножить на 6, что равно 25.2 вольта, а при полном разряде — 3.0 умножить на 6, что равно 18 вольтам. На практике вы захотите держать напряжение выше примерно 3.5 вольт, что будет 3.5 умножить на 6, то есть 21 вольт. При полной зарядке от зарядного устройства у вас будет около 25.6 вольт, а когда напряжение опустится до 21 вольта, пора думать о посадке. Если напряжение опустится ниже 18 вольт — это плохие новости, батарея может быть повреждена. Так мы применяем эти числа, и, конечно, вы можете расширить эти расчёты для 2s, 3s, 4s и так далее, просто умножая на 2, 3, 4 и так далее вместо 6. Теперь познакомимся с зарядным устройством, потому что зарядка батарей — это один из основных моментов, когда люди совершают ошибки, и батарея загорается, сжигая их дом. Напряжение батареи — одна из главных вещей, которую нужно правильно определить при зарядке, но хорошая новость в том, что большинство зарядных устройств делают это автоматически. Если мы подключим основной разрядный провод батареи, на нём будет полное напряжение аккумулятора, и сейчас мы видим 23.02 вольта. Одна из сложностей при зарядке батарей в том, что просто по напряжению на основном разрядном проводе не всегда можно определить количество элементов. Вы можете подумать, что 23 вольта разделить на 6 — это столько-то, и это батарея 6s, но есть пересечения: полностью заряженная 5-элементная батарея может иметь такое же напряжение, как и разряженная 6-элементная, и не всегда легко определить. Ещё одна проблема, с которой должен справляться зарядник, — это управление напряжением отдельных элементов. Поэтому у батареи есть балансировочный провод, который измеряет напряжение каждого отдельного элемента, в дополнение к основному разрядному проводу XT60, который показывает общее напряжение аккумулятора, но не напряжение отдельных элементов. Никогда не заряжайте батарею без подключения балансировочного разъёма — это необходимо для безопасности и долгого срока службы батареи. Подключив балансировочный провод, зарядное устройство может определить количество элементов, так как видит напряжение каждого из них, и при зарядке автоматически определяет количество элементов как 6. Следующий параметр на батарее — это ёмкость в миллиампер-часах, у этой батареи 1000 мАч. Хороший способ представить миллиампер-часы — это как размер топливного бака в автомобиле: у вас может быть бак на 12 галлонов или на 50 галлонов, если у вас большой грузовик, оба бака содержат топливо, но один больше другого. Есть ещё одна характеристика, связанная с ёмкостью, которая важна для безопасности батареи — это C-рейтинг. C-рейтинг показывает, как быстро вы потребляете энергию или ток из батареи. Если вернуться к аналогии с бензобаком, если у меня бак на 50 галлонов, я могу сливать бензин медленно или быстро. C-рейтинг работает так: вы берёте ёмкость батареи в миллиампер-часах, переводите в амперы, и этот ток равен 1C. Для батареи 1000 мАч 1C — это 1 ампер, для батареи 5000 мАч 1C — 5 ампер, и так далее. Если 1 ампер — это 1C, то 2 ампера — 2C, 3 ампера — 3C, и так далее, просто умножаете ёмкость батареи на C, который вы потребляете. C-рейтинг и ёмкость влияют на зарядку, когда вы меняете ток зарядки. Ток зарядки — это сколько ампер зарядное устройство подаёт в батарею. Чем больше ток, тем быстрее зарядка, но и выше риск возгорания, если с батареей что-то не так. Рекомендуется устанавливать ток зарядки равным 1C, то есть для батареи 1000 мАч — 1 ампер, для 5000 мАч — 5 ампер и так далее. Зарядка с током 1C — самая безопасная, но иногда люди спешат и готовы пожертвовать безопасностью ради скорости. Я не рекомендую так делать, но иногда так бывает. Если вы хотите заряжать с током 2C, просто удвойте ток, для 3C — утройте. Я считаю, что зарядка выше 3–5C — это уже безответственно, но если вы знаете, что делаете, батареи в порядке и вы внимательно следите за процессом, возможно, зарядка до 3C не будет опасной. Позже я расскажу о признаках, что батарея вот-вот загорится. Теперь, когда вы понимаете, как читать характеристики на батарее и какие настройки ставить на зарядном устройстве, чтобы правильно зарядить батарею, безопасность зарядки зависит не только от правильных настроек, но и от места зарядки. Задайте себе вопрос: если моя батарея сейчас загорится, как я отнесусь к вещам, с которыми огонь может взаимодействовать? Например, деревянный стол — не лучшая идея. Если у вас есть камин или дровяная печь, возможно, лучше всего заряжать там — там и место огню. Ещё одно популярное место — гриль, особенно для тех, кто живёт в квартирах и имеет только патио. Просто возьмите небольшой угольный гриль с металлическим корпусом, поставьте туда зарядное устройство и заряжайте на патио. Иными словами, самое безопасное место для зарядки — там, где рядом нет горючих материалов, которые могут загореться, если батарея вспыхнет. Поэтому я выбрал большую бетонную площадку для следующего эксперимента. Главная проблема пожара литиевой батареи в том, что он выпускает мощную струю пламени, которая может воспламенить близлежащие горючие предметы. Ещё одна проблема — много дыма. Это менее очевидно, потому что я проводил тест на улице, но если вы когда-либо видели, как в помещении перегорает лампочка, комната наполняется дымом, и от этого страдают вещи. Но главное — это огонь, поэтому у меня здесь есть этот ящик для патронов. Это пластиковый ящик, я не могу найти металлический, хотя знаю, что у меня есть. Мы используем этот как пример, но лучше не использовать пластик, потому что он плавится и горит. Металлические ящики для патронов дешёвые и широко доступны, и они отлично подходят для безопасной зарядки литиевых батарей. Что нужно сделать: открыть ящик, вокруг крышки есть уплотнитель, если вы вынете боковые части уплотнителя, оставив переднюю, вам придётся его разрезать. Передняя часть уплотнителя удержит защёлку под натяжением, если убрать передний уплотнитель, защёлка будет болтаться. Отсутствие боковых частей уплотнителя позволит дыму выходить. Не нужно полностью герметичного контейнера — некоторые утверждают, что если ящик полностью герметичен и батарея загорится, может образоваться давление и взрыв. Не уверен, что всё так драматично, но это плохо. Нужно сделать вентиляционные отверстия для выхода дыма, а огонь должен оставаться внутри ящика, затем остывать и превращаться в дым, который выходит наружу. Это один из самых дешёвых и эффективных способов сделать безопасный контейнер для зарядки литиевых батарей. Если у вас металлический ящик стоит на горючей поверхности, он всё равно может нагреться достаточно, чтобы воспламенить материалы. Некоторые покупают в хозяйственных магазинах огнеупорные листы, похожие на гипсокартон, и вырезают их по размеру, чтобы выложить внутреннюю часть ящика. Это занимает место, но повышает огнестойкость. Ещё вариант — просто поставить ящик на огнеупорную поверхность и подальше от горючих материалов. Тогда при возгорании батареи останется только дым, который легче убрать, чем пожар, сжигающий дом. Если вы хотите максимальную безопасность при зарядке литиевых батарей, обратите внимание на Bat Safe — безопасный ящик, выстланный огнеупорным материалом, который удерживает тепло внутри. Особенность — вентиляционные отверстия с фильтрами для минимизации дыма в доме. В крышке есть проход для зарядных кабелей, чтобы можно было зарядить батареи внутри, а зарядное устройство оставить снаружи, и всё будет защищено во время зарядки. Bat Safe выпускается в трёх размерах. Некоторые пользователи с большим количеством батарей говорят, что лучше купить два стандартных размера, чем один XL, потому что XL очень глубокий, и трудно найти нужную батарею. Единственный минус Bat Safe — цена и частая недоступность. Но если учесть, сколько стоит собрать подобное самому, вы можете не сэкономить, а цена пожара литиевой батареи может быть катастрофической — выбор за вами. Теперь некоторые из вас заметят, что я не всегда следую своим советам: я регулярно заряжаю на деревянном столе, что очень горючая поверхность, и делаю это в помещении, так что если огонь появится, это может быть плохо. Зарядка — это компромисс между риском, внимательностью и безопасностью. Чем больше вы делаете для снижения риска, тем меньше нужно быть внимательным и тем больше можно рисковать. Если бы я заряжал на улице на бетонной площадке, в гриле или в Bat Safe, я мог бы просто нажать кнопку зарядки и уйти, и что самое худшее? Батарея взорвётся, огонь будет локализован, я вернусь расстроенным, что потерял батарею, но ничего плохого не случится. Если же вы не можете или не хотите так делать, нужно быть гораздо внимательнее. Как мы видели в эксперименте с моей собственной батареей, если батарея здорова и вы рядом, она не взорвётся без предупреждения. Обычно вы услышите щелчки, шипение, потрескивание или почувствуете фруктовый запах, о котором я говорил, и подумаете: «Чёрт, нужно срочно убрать эту батарею». Кстати, если вы в такой ситуации, рекомендую иметь тяжёлые перчатки для камина — большие кожаные или сварочные перчатки, потому что было не раз, когда люди брали батарею, чтобы выбросить её на улицу, и при этом обжигали руки. Это полезный аксессуар. В конце концов всё сводится к риску, внимательности и безопасности. Мой совет — всегда быть внимательным, где бы вы ни заряжали. Если вы заряжаете в месте, которое не полностью безопасно, никогда не оставляйте батареи без присмотра, потому что обычно вы получите предупреждение, и всегда держите уши и глаза открытыми — вы обычно заметите, что что-то идёт не так. Что насчёт хранения? Батареи могут загореться в хранении? Это не невозможно, но гораздо менее вероятно. Самое вероятное время возгорания — при зарядке, потому что подача энергии в элементы создаёт нагрузку, и если что-то повреждено, они могут загореться. Но если батареи здоровы и находятся на напряжении хранения, подумайте, как часто на заводах или складах с большим количеством литиевых батарей происходят пожары? Практически никогда. Здоровые литиевые батареи, заряженные в безопасном диапазоне, обычно не вызывают проблем. Проблемы возникают только с повреждёнными элементами, которые могут подвести вас в самый неподходящий момент.