Wiki: LiPo Akkus

Was sind LiPo Akkus?

LiPo Akkus (Lithium-Polymer-Akkumulator) sind wiederaufladbare Batterien, die im Modellbau und im Bereich der  Embedded- und DIY-Elektronik eine wichtige Rolle spielen. Wearables- und E-Textile-Projekte für Arduino und Raspberry Pi arbeiten häufig mit LiPos, um von einer festen Stromversorgung unabhängig zu sein. Mit einem der bekanntesten Einsatzgebiete für LiPo Akkus kommt fast jeder von uns täglich in Berührung - dem Mobiltelefon!

Vorteile von LiPos gegenüber herkömmlichen Akkus

LiPo-Akkus haben fünf Haupteigenschaften, die sie zu der optimalen Batterie für DIY-Projekte machen:

• LiPo-Akkus sind leicht und können in fast jeder Form und Größe hergestellt werden.
• LiPo-Batterien haben große Kapazitäten, d.h. sie speichern viel Energie in einem kleinen Paket (hohe Energiedichte).
• LiPos sind sehr gut in der Lage, eine konsistente Spannung / Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten, wenn sie entladen werden. Der Spannungs- / Leistungsabfall, wenn sie jedoch einen vollständig entladenen Zustand erreichen, ist im Vergleich zu NiCd, NiMh oder PB sehr schnell.
• LiPo-Akkus haben hohe Entladungsraten, um die anspruchsvollsten elektrischen Projekte mit Strom zu versorgen. LiPos ermöglichen auch hohe Ladestromraten, so dass das Aufladen in kurzer Zeit möglich ist.
• Im Gegensatz zu NiCad oder NiMh haben LiPos keinen "Memory-Effekt".

Was bedeuten Spannung und Zellenzahl?

Eine einzelne LiPo-Zelle hat eine Nennspannung von 3,7 V. Bei voller Ladung werden Sie fast 4,3 V auf der Zelle sehen, aber diese fällt schnell auf 3,7 V bei normalem Gebrauch ab. Wenn sie erschöpft ist, wird die Zelle ungefähr 3 V haben. Das bedeutet, dass Ihr Projekt verschiedene Spannungen verarbeiten muss, wenn Sie direkt von einer Zelle aus arbeiten. Wenn Sie 5 V benötigen, müssen Sie zwei LiPos in Serie kombinieren, um einen 7,4 V-Pack zu erhalten und diesen auf 5 V regeln.

(Quelle: ProTalk.net)

Die Spannung eines Akkus entscheidet beispielsweise darüber, wie schnell ein Fahrzeug fährt. Die Spannung beeinflusst direkt die Drehzahl des Elektromotors (bürstenlose Motoren sind mit kV bemessen, was "Drehzahl pro Volt" bedeutet). Wenn Sie also einen bürstenlosen Motor mit einer Leistung von 3,500 kV haben, dreht dieser Motor für jedes Volt, das Sie anwenden, 3,500 U / min. Bei einer 2S-LiPo-Batterie dreht sich dieser Motor um 25.900 U / min.

Hier ist eine Liste von häufig genutzter Lipos mit Zellzahlen:

• 3,7 Volt Batterie = 1 Zelle x 3,7 Volt (1S)
• 7,4 Volt Batterie = 2 Zellen x 3,7 Volt (2S)
• 11,1 Volt Batterie = 3 Zellen x 3,7 Volt (3S)
• 14,8 Volt Batterie = 4 Zellen x 3,7 Volt (4S)
• 18,5 Volt Batterie = 5 Zellen x 3,7 Volt (5S)
• 22,2 Volt Batterie = 6 Zellen x 3,7 Volt (6S)

Mit der Zahl in Klammern bedeutet, geben die Batteriehersteller an, wie viele Zellen in Reihe „S“ das Batteriepack enthält.

Akkus können auch parallel verdrahtet werden, um die Kapazität zu erhöhen. Dies wird durch eine Zahl gefolgt von einem „P“ angezeigt. Beispiel: 3S2P würde 2 x 3-Zellen-Serienpakete anzeigen, die parallel angeschlossen sind, um die Kapazität zu verdoppeln.

Was bedeutet Kapazität?

Die Kapazität gibt an, wie viel Strom der Akku aufnehmen kann und wird in Milliamperestunden (mAh) angegeben. Auf diese Weise wird angegeben, wie viel Last oder Verlust (gemessen in Milliampere) für 1 Stunde möglich sind.  

Beispielsweise würde eine Lipo-Batterie mit einer Nennleistung von 1000 mAh in einer Stunde vollständig entladen werden, wenn eine Last von 1000 Milliamper angelegt wird. Wenn für dieselbe Batterie eine Last von 500 Milliamper angelegt wurde, würde es 2 Stunden dauern, bis sie leer ist. Wenn die Last auf etwa 15.000 Milliampere (15 Ampere) erhöht wurde, würde die Zeit zum Entladen der Batterie nur etwa 4 Minuten betragen.

Was bedeutet die C-Rate?

Fast alle Lithium-Polymer-Akkus, die Sie heute kaufen, erhalten die Einstufung „C“. Das C in C-Rate steht für Kapazität. Die C-Rate ist die maximale, sichere, kontinuierliche Abgaberate einer Packung gemäß den Angaben des Herstellers. Wenn Sie also 20C auf Ihrem Etikett aufgedruckt sehen, bedeutet dies, dass sie mit dem 20-fachen der Packungskapazität "kontinuierlich" entladen werden kann. Die Kapazität wird normalerweise in mAh gemessen und eine beliebte Zellengröße beträgt 2200 mAh, zum Beispiel:

• 2200mAh 20C Zelle = 2,2A x 20 = 44A kontinuierliche Entladung

Zusammen mit der kontinuierlichen Entladungsrate zeigen einige Batterien eine 'Burst'-Entladungsrate an. Dies ist typischerweise das Doppelte der kontinuierlichen Entladungsrate. Dies bedeutet normalerweise, dass die Batterie die doppelte Stromstärke zulässt, jedoch nur für einige Sekunden.

Anschlüsse (Connectors)

Die meisten LiPos nutzen 2-polige Anschlüsse, die aber von der Bauart sehr unterschiedlich sein können. Alle unsere LiPo-Akkus nutzen einen 2-poligen JST-PH-Anschluss mit einem 2.00 mm Pitch (Datenblatt). Dieser Anschluß ist kompatibel unseren Lipo-Chargern und Entwicklungsboards.

LiPo Akkus sicher laden und entladen: Lipo-Charger

Es ist wichtig, ein LiPo kompatibles Ladegerät für LiPo Akkus zu verwenden, da LiPo-Batterien spezielle Pflege bedürfen und bei unsachgemäßer Handhabung auch explodieren können. Grundsätzlich hält das Ladegerät den Ladestrom konstant, bis die Batterie ihre Spitzenspannung erreicht. Dann wird diese Spannung beibehalten, während der Strom reduziert wird.

Es gibt viele kostengünstige Ladegeräte zum Laden von LiPo-Akkus. Diese verwenden häufig USB, um den Akku aufzuladen. Versuchen Sie nicht, LiPos ohne Ladegerät aufzuladen. Ein LiPo-Akku kann durch Überladung beschädigt werden. Verwenden Sie daher ein speziell entwickeltes LiPo-Ladegerät, sogenannte LiPo Charger. In unserer gleichnamigen Kategorie finden Sie eine große Auswahl an solchen "Lipo Ladegeräten".

LiPo-Batterien können auch beschädigt werden, wenn sie zu weit entladen werden. Um dagegen zu schützen, haben fast alle LiPo-Batterien einen kleinen Sicherheitsschaltkreis oben in der Zelle, der die Batterie abschaltet, wenn die Spannung unter eine bestimmte Schwelle fällt (normalerweise 3 V).

LiPo-Akkus haben eine sehr geringe interne Entladungsrate. Dies macht sie zu einem guten Kandidaten für Projekte, die einen geringen Strombedarf haben und für viele Tage oder Monate laufen müssen.

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