Як запобігти загорянню LiPo у вашому будинку

Безпека літієвих батарей — це не жарт, бо правда в тому, що коли літієва батарея загоряється, наслідки можуть бути абсолютно катастрофічними. Однією з причин, чому літієві батареї такі небезпечні при загорянні, є те, що вогонь повністю самопідтримуваний: літієва батарея може горіти у вакуумі, під водою, їй не потрібна допомога, щоб загорітися. Все, що їй потрібно — це привід. Ваша мета щодо безпеки літієвих батарей — не давати їй приводу спалити ваш будинок. Виявляється, що доки ви тримаєте їх у порядку, дотримуєтесь деяких правил безпеки, вони майже ніколи не загоряються і не спалюють ваш будинок. Перший і найважливіший параметр, на який варто звернути увагу — це рейтинг S. Тут ми бачимо, що батарея позначена як 6s, і це означає, що це 6s літій-полімерна батарея. Ми бачимо окремі елементи 1 2 3 4 5 6, складені разом, і якби ми розрізали цю батарею зверху, побачили б, що вони з'єднані послідовно. Для літієвої батареї кожен окремий елемент може мати напругу від 3,0 до 4,2 вольт. Технічно вони можуть мати напругу аж до 0,0 вольт, але якщо вона опускається нижче 3,0 вольт, елемент, ймовірно, буде пошкоджений назавжди. Це одна з речей, яких ви намагатиметесь уникати, якщо хочете безпечно користуватися літієвими батареями. Не допускайте, щоб напруга окремого елемента опускалась нижче 3,0 вольт. Насправді продуктивність батареї значно погіршується нижче приблизно 3,3–3,5 вольт, тому при звичайному використанні, особливо для квадрокоптерів, які споживають багато струму і потужності, ми триматимемо напругу вище приблизно 3,5 вольт. Якщо ж мова йде про щось на кшталт акумулятора телефону, окулярів або радіоприймача, які не споживають багато енергії, можна розряджати їх ближче до межі 3,0 вольт. Але в цілому для літій-полімерних елементів діапазон напруги на один елемент становить від 3,0 до 4,2 вольт. Винятком є елементи з маркуванням HV, як на цій батареї Nitronector gold tiny woop. Елементи HV розраховані на напругу до 4,35 вольт на елемент, а не 4,2. Іншим винятком є елемент типу 18650, це літієвий елемент, але маркований як літій-іонний, і такі елементи зазвичай можуть розряджатися до 2,5 вольт на елемент, а не 3,0. Є кілька винятків, про які варто знати, але загалом для літій-полімерних батарей, які використовуються майже у всіх FPV, діапазон напруги на елемент — від 3,0 до 4,2 вольт. Запам’ятайте це число, бо воно дуже важливе. Коли елементи з’єднані послідовно, саме це означає S і 6s — 6 елементів, з’єднаних послідовно, — напруги елементів сумуються. Для цієї 6s батареї при повному заряді це буде 4,2 помножити на 6, що дорівнює 25,2 вольта, а при повному розряді — 3,0 помножити на 6, що дорівнює 18 вольтам. Однак на практиці бажано тримати напругу вище приблизно 3,5 вольт, що дорівнює 21 вольту. Ви будете мати 25,6 вольт при повному заряді від зарядного пристрою і почнете літати, а коли напруга опуститься до близько 21 вольта, почнете думати про посадку. Якщо ж напруга опуститься нижче 18 вольт — це погані новини, батарея може бути пошкоджена. Ось як застосовуються ці числа, і звичайно, ви можете розширити їх, якщо летите на 2s, 3s, 4s тощо, просто множите на 2, 3, 4 або інше замість 6. Тепер додамо зарядний пристрій, бо заряджання батарей — це один із основних моментів, коли люди роблять помилки, і батарея загоряється, спалюючи будинок. Напруга батареї — одна з головних речей, яку потрібно правильно визначити при заряджанні, але хороша новина в тому, що більшість зарядних пристроїв роблять це автоматично. Якщо підключити основний розрядний провід батареї, на ньому буде повна напруга пакету. Зараз ми бачимо 23,02 вольта. Одна з проблем заряджання батарей у тому, що, дивлячись лише на напругу на основному розрядному проводі, не завжди можна визначити кількість елементів. Можна подумати, що 23 вольти поділити на 6 — це 3,83, і це батарея 6s, але є перекриття: повністю заряджена 5-елементна батарея може мати таку ж напругу, як і розряджена 6-елементна, тому не завжди легко визначити. Ще одна проблема, з якою має справлятися зарядний пристрій, — це керування напругою окремих елементів. Саме тому батарея має балансувальний провід, який заходить у батарею і вимірює напругу кожного окремого елемента, на відміну від основного розрядного проводу XT60, який має загальну напругу пакету, але не напругу окремих елементів. Ніколи не заряджайте без підключення балансувального роз’єму — це необхідно для безпеки батареї і для її тривалого терміну служби. Після підключення балансувального проводу зарядний пристрій може визначити кількість елементів, бо бачить напругу кожного з них. Він показує, що в цій батареї шість елементів, і при початку заряджання автоматично визначає кількість елементів як 6. Наступне число, на яке звернемо увагу, — це ємність у міліампер-годинах. Ця батарея має 1000 мА·год. Добре уявити міліампер-години як розмір паливного бака вашого автомобіля: у вас може бути бак на 12 галонів, а може бути на 50 галонів, якщо у вас великий вантажівка — обидва тримають паливо. Але один тримає більше, ніж інший. Є ще один параметр, пов’язаний з ємністю, який важливий для безпеки батареї — це рейтинг C. Введемо поняття рейтингу C, який означає, як швидко ви витягуєте енергію або струм з батареї. Якщо повернутися до аналогії з баком, якщо у мене бак на 50 галонів і я качаю з нього паливо, це може бути маленький струм або великий потік. Рейтинг C працює так: ви берете міліампер-години батареї, конвертуєте в ампери, і цей ампер — це 1C. Для цієї батареї 1000 мА·год 1C — це 1 ампер, для батареї 5000 мА·год 1C — це 5 ампер, і ви можете множити це число. Якщо 1 ампер — це 1C, то 2 ампери — це 2C. Математика дуже проста: для батареї 1000 мА·год рейтинг C в амперах дорівнює C, для батареї 5000 мА·год 1C — 5 ампер, 2C — 10 ампер, 3C — 15 ампер, ви просто множите ємність батареї на C, який ви витягуєте. Рейтинг C і міліампер-години важливі при заряджанні, бо ви змінюєте налаштування струму — це скільки ампер зарядний пристрій подає в батарею. Чим більше ампер, тим швидше заряджається батарея, але й більший ризик пожежі, якщо щось не так з батареєю. Щоб встановити амперний рейтинг, берете 1C, для батареї 1000 мА·год це 1 ампер, і встановлюєте зарядний струм на 1 ампер. Це безпечна швидкість заряджання для цієї батареї 1000 мА·год, для батареї 5000 мА·год це буде 5 ампер і так далі. Заряджання на 1C — найбезпечніше, але іноді люди поспішають і готові пожертвувати безпекою заради швидкості. Я не рекомендую так робити, але іноді так буває. Якщо ви хочете заряджати на 2C, просто подвоюєте число, на 3C — потроюєте. Вважаю, що заряджання вище 3–5C — це вже безвідповідально, але якщо ви знаєте, що робите, батареї здорові, і найголовніше — ви поруч, щоб помітити, коли батарея починає показувати ознаки загоряння, можливо, заряджання до 3C не буде безвідповідальним. Я розповім про ознаки, що батарея ось-ось вибухне і підпалить ваш будинок, трохи пізніше. Тепер, коли ви розумієте, як читати характеристики на етикетці батареї, знаєте, які налаштування ставити на зарядному пристрої, щоб він правильно заряджав батарею, безпечне заряджання виходить за межі просто правильних налаштувань. Місце заряджання має великий вплив на безпеку. Запитайте себе: якщо моя батарея зараз загориться, як я ставлюся до речей, з якими вогонь може контактувати, наприклад, ця гарна дерев’яна лавка — можливо, не найкраща ідея. Якщо у вас є камін або піч на дровах, можливо, найкраще заряджати всередині них — там і має бути вогонь. Щодо гриля — це популярне рішення для мешканців квартир, які мають лише патіо як зовнішній простір: купіть невеликий вугільний гриль з металевим корпусом і поставте туди зарядний пристрій, заряджайте на патіо. Іншими словами, найбезпечніше місце для заряджання батареї — там, де поруч немає легкозаймистих предметів, які можуть загорітися, якщо батарея спалахне. Саме тому я обрав цю велику бетонну площадку для наступного експерименту. Найбільша проблема пожежі літій-полімерної батареї — це потужний струмінь полум’я, який може запалити поруч розташовані легкозаймисті предмети. Інша проблема — це велика кількість диму, що менш очевидно, бо я проводив тест на відкритому повітрі, але якщо ви коли-небудь бачили, як у приміщенні вибухає лампочка, кімната наповнюється димом, і є пошкодження від диму. Але головне, що вас турбує — це вогонь, тому у мене тут є цей ящик для боєприпасів. Це пластиковий ящик, я не знайшов металевий, хоча знаю, що маю один. Ми використаємо цей як приклад, але варто сказати, що не слід використовувати пластиковий, бо пластик плавиться і горить. Металеві ящики для боєприпасів дешеві і широко доступні, і вони насправді дуже добре підходять для безпечного заряджання літій-полімерних батарей. Ви відкриваєте ящик, там є ущільнювач навколо кришки. Якщо ви витягнете ущільнювач з боків, але залишите спереду, вам доведеться його розрізати. Це дозволить передній частині ущільнювача тримати засувку під напругою, а без переднього ущільнювача засувка буде хитатися і бути вільною. Відсутність ущільнювача з боків дозволить диму виходити. Не хочете повністю герметичний контейнер — деякі стверджують, що повністю герметичний ящик може створити тиск і вибухнути, я не впевнений, що це так драматично, але це небезпечно. Потрібні вентиляційні отвори для виходу диму, але вогонь має залишатися всередині ящика, охолоджуватися і перетворюватися на дим, який виходить назовні. Це один із найпростіших і найефективніших способів створити безпечний контейнер для заряджання літій-полімерних батарей. Якщо у вас металевий ящик, який стоїть на легкозаймистій поверхні, він все одно може нагрітися достатньо, щоб запалити матеріали. Тому деякі купують у будівельних магазинах вогнетривкі листи, які виглядають як гіпсокартон, але є вогнетривкими. Їх можна вирізати за розміром і вистелити внутрішню частину ящика, що збільшує вогнестійкість. Інший варіант — поставити ящик на вогнестійку поверхню і подалі від інших легкозаймистих предметів. Єдина проблема, з якою доведеться мати справу, якщо батарея загориться, — це дим, який легше прибрати, ніж пожежу, що спалює будинок. Якщо ви хочете найсучасніший рівень безпеки при заряджанні літій-полімерних батарей, зверніть увагу на Bat Safe — безпечний ящик, який вистелений вогнетривким матеріалом, щоб утримувати тепло і температуру всередині. Особливість — вентиляційні отвори зверху з фільтрами, які максимально фільтрують дим, мінімізуючи шкоду диму для вашого будинку. У кришці є отвір для проходу зарядних кабелів, щоб не порушувати безпеку, тож зарядний пристрій може бути зовні, а батареї всередині, захищені протягом усього циклу заряджання. Bat Safe доступний у трьох розмірах. Чув, що люди з великою кількістю батарей шкодують, що не купили два стандартних замість одного XL, бо ціна приблизно однакова, а XL дуже глибокий, і складно дістатися до батарей всередині. Єдиний мінус Bat Safe — це ціна і те, що він часто відсутній у продажу. Але якщо врахувати, скільки коштує зробити свій власний ящик, можливо, ви не заощадите так багато, як думаєте. І звичайно, пожежа літій-полімерної батареї може бути катастрофою — вибір за вами. Тепер деякі з вас помітять, що я не завжди дотримуюся власних порад: я регулярно заряджаю на тій дерев’яній лавці, яка дуже легкозаймиста, і заряджаю в приміщенні, тож якщо вогонь виникне, це може бути погано. Заряджання — це компроміс між ризиком, увагою і безпекою. Чим більше ви робите для мінімізації ризику, тим більше можете дозволити собі бути менш уважним і ризикувати безпекою. Якби я заряджав на вулиці на бетонній площадці, у грилі або в Bat Safe, я міг би просто натиснути кнопку заряджання і відійти. Найгірше, що може статися — батарея вибухне, вогонь буде добре локалізований, і я повернуся розчарованим, що втратив батарею, але нічого поганого не станеться. Якщо ж ви не можете або не хочете так робити, вам потрібно бути набагато уважнішим. Як ми бачили в експерименті, коли я вибухнув власну батарею, якщо батарея здорова і ви поруч, вона не вибухне без попередження. Зазвичай ви отримаєте попередження: тріск, шипіння, потріскування або фруктовий запах, про який я згадував. Ви подумаєте: «О ні, треба терміново викинути цю батарею». До речі, якщо ви в такій ситуації, рекомендую мати великі важкі рукавиці для каміна, великі шкіряні або зварювальні рукавиці, бо було неодноразово, що люди брали батарею, щоб викинути її на вулицю, і отримували серйозні опіки рук. Це корисна річ. Врешті-решт, все зводиться до ризику, уваги і безпеки, і моя порада — завжди бути уважним, де б ви не заряджали. Якщо заряджаєте в місці, яке не є повністю безпечним, ніколи не залишайте батареї без нагляду, бо зазвичай ви отримаєте попередження, і завжди тримайте очі і вуха відкритими, щоб помітити, коли щось починає йти не так. Щодо зберігання: чи можуть батареї загорітися під час зберігання? Це не неможливо, але значно менш ймовірно. Найбільш імовірний час загоряння — під час заряджання, бо подача енергії в елементи створює навантаження. Якщо є пошкодження або несправність, вони можуть загорітися. Але якщо батареї здорові і зберігаються при напрузі зберігання, подумайте, як часто на заводах або складах, де зберігають багато літій-полімерних батарей, спонтанно виникають пожежі? Це майже не трапляється. Здорові літій-полімерні батареї, заряджені в безпечному діапазоні напруги, зазвичай не викликають проблем. Лише пошкоджені батареї становлять загрозу, і вони можуть підвести вас у будь-який момент.