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TEMA: Baterías de Plomo frente a Polímeros Litio

Baterías de Plomo frente a Polímeros Litio 13 años 2 meses ago #3889

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Buenas.

Para las salias al campo en QRP suelo usar una bateria de polimeros de litio de 2Ah china (aunque diga que es de 6.8Ah es mentira) que meto dentro del FT-817. Ahora el equipo es más util, dura unas 6 horas en RX y 2 horas en TX. He modificado el interior del FT-817 para conseguir dos cosas:

- He puesto nuevos hilos dobles más gruesos para conectar la batería directamente al conector trasero de entrada: Con esto consigo que la caída de tensión cuando se transmite en potencia alta sea de menos de 0.5V.
- He puesto un interruptor que desconecta la batería cuando no se usa el equipo: Con esto consigo que la batería no se descargue peligrosamente cuando no uso el equipo.
- La batería lleva las celdas de esta: http://www.ebay.es/itm/Portable-6800mAh-12V-Li-ion-Rechargeable-battery-Pack-AC-Charger-for-Bike-Lamp-/140757464373?pt=US_Rechargeable_Batteries&hash= . Solo son 15 pavos.
- La batería se carga por el conector de alimentación del equipo con su propio cargador que trae (por supuesto hay que cambiar el conector).

Las baterías de iones de litio almacenan muy bien la carga durante mucho tiempo, pero el FT-817 al no disponer de interruptor mecánico drena corriente continuamente y descarga la batería hasta su avería.

El resultado con esta batería es muy bueno hasta ahora. Para salir al campo usaba hasta ahora una batería de Gel de Plomo muy económica, unos 12 euros de 7Ah y de 2.5Kg de peso. Tengo varios problemas:

- La carga de la batería dura más de 10 horas. Es mucho tiempo.
- Cuando dejo la batería a medio cargar mucho tiempo, se autodescarga y queda inservible, para llevarla al punto limpio, ya no mantiene carga.
- Para llevar la batería en Portable es mucho mucho peso 2.5Kg.

He decidido pedir una batería de 5Ah de radiocontrol de Polimeros de litio, que aunque me cuesta 40 euros, 4 veces más que la de plomo, pesa solo 500 gramos, 5 veces menos que la de plomo. Otras ventajas que tiene:

- Carga en muy poco tiempo, menos de dos horas.
- Es capaz de dar una intensidad mucho mayor y me permite salir con 100W durante minutos, lo cual puede ser interesante en momentos de necesidad.
- Mantiene la carga en almacenaje varios meses sin problema.

Por contra tiene algunos inconvenientes:

- Tensión nominal de solo 11.1V frente a los 12V del plomo (con equipos Yaesu no hay muchos problemas, por lo menos para potencias bajas).
- Peligro de explosión. En caso de problemas, las baterías se hinchan con un derivado del Hidrógeno que es tóxico y muy inflamable. No pinchar las baterías, si no hay riesgo de explosión.
- Para no averiar la batería es muy importante no bajar el voltaje por debajo de unos 10V, hay que estar pendiente de la pantalla del equipo o poner una plaquita con un zumbador que avisa cuando hemos llegado al punto e descarga máxima.

He experimentado con cargadores inteligentes: http://www.ebay.es/itm/New-60V-100A-Battery-Checker-Balancer-current-Analyzer-Watt-Meter-Servo-Test-/110917393277?pt=UK_ToysGames_RadioControlled_JN&h y baterías pequeñas de 2Ah de LiPo y los resultados han sido muy buenos con un FT-897, por lo que me he animado a comprar una batería más grande. Aunque el cargador que uso es muy barato, el IMAX B6, no he notado que haga mal el balanceo.

También hay baterías de tensión nominal 14.8V (4S) en lugar de 11.1V (3S) pero a carga máxima son unos 16V que pueden estropear el equipo. He visto muchos "apaños" raros como insertar diodos en serie en 4S o poner baterías de NiCd o NiMh en serie con 3S, pero para el FT-817 la baja tensión no es problema, si no que es mejor. Para los otros equipos Yaesu no hay problema, funcionan hasta 10V en RX y en TX al bajar la tensión bajan la potencia, pero no dejan de funcionar. Soy partidario de 3S.

En cuanto llegue la usare con un FT-857 en portable y os comentaré los resultados. Pienso que es un tema muy interesante.
Comentarios???
Experiencias???

Bueno, ya se ha debatido sobre el tema hace 6 meses: http://www.eaqrp.com/index.php/foro/8-cacharreo-general/2248-bateria-para-alimentar-equipo-qrp

Por lo tanto me limitaré a contar algo nuevo, como los resultados del invento.

Saludos
Manuel
EA7EE
Última Edición: 13 años 2 meses ago Por ea7ee.
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Re: Baterías de Plomo frente a Polímeros Litio 13 años 2 meses ago #3897

  • ea7ee
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Hola!

Hoy me acaba de llegar y parece que está bien balanceada. La he comprado en hobbyking junto a los conectores .

Es tan pequeña que cabe en el bolsillo:


Aquí iré poniendo fotos: https://plus.google.com/photos/104519425018643677734/albums/5882583001291739809?banner=pwa

Edito: Con 5W caen 0.1V segun el voltimetro de la FT-897. Con 100W no hay problema para TX, pero la tensión cae algo más de 1V. Según el foro del FT-897/FT-857 el consumo es de 4.5A a 5W y de 6A a 10W. Por lo que calculo que me da para algo menos de 1h de TX continuo con (5-10W) y para unas 10h de RX. Resumiendo con un TX del 30% seria una autonomía de la batería de unas 3 horas a 10W, no está mal para 500 gramos.

Saludos
Manuel
EA7EE
Última Edición: 13 años 2 meses ago Por ea7ee.
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Re: Baterías de Plomo frente a Polímeros Litio 13 años 2 meses ago #3900

  • ea3ghs
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Hola Manuel,

Gracias por tus notas.
No tengo experiencia con este tipo de baterias, pero leo con atencion todo lo que se comenta en este foro.

Hago un copiar/pegar de unas notas de tres fabricantes sobre el uso de este tipo de baterias. Espero que resulte util.

73 eduardo


www.edn.com/design/power-management/4405...-charging-and-safety
www.ti.com/product/bq24314c

**

We do not yet know what the official cause of the Boeing 787 Lithium-Ion battery breakdown was on the two aircraft until the full investigation has been completed. However, we have some good advice from experts in the industry that show how critical a good protection scheme is in a critical design such as on a commercial aircraft.

**

PowerStream inputs--Every lithium ion battery pack should have a safety board or IC which monitors the charge and discharge of the pack, and prevents improper conditions. The specifications of these safety boards are dictated by the cell manufacturer, and may include the following:

Reverse polarity protection
Charge temperature--must not be charged when temperature is lower than 0° C or above 45° C.
Charge current must not be too high, typically below 0.7 C.
Discharge current protection to prevent damage due to short circuits.
Charge voltage--a permanent fuse opens if too much voltage is applied to the battery terminals
Overcharge protection--stops charge when voltage per cell rises above 4.30 volts.
Overdischarge protection--stops discharge when battery voltage falls below 2.3 volts per cell (varies with manufacturer).
A fuse opens if the battery is ever exposed to temperatures above 100° C.

**

From Walt Kester and Joe Buxton, Analog Devices--Li-Ion Charging: Li-Ion batteries commonly require a constant current, constant voltage (CCCV) type of charging algorithm. In other words, a Li-Ion battery should be charged at a set current level (typically from 1 to 1.5 amperes) until it reaches its final voltage. At this point, the charger circuitry should switch over to constant voltage mode, and provide the current necessary to hold the battery at this final voltage (typically 4.2 V per cell).Thus, the charger must be capable of providing stable control loops for maintaining either current or voltage at a constant value, depending on the state of the battery.

The main challenge in charging a Li-Ion battery is to realize the battery's full capacity without overcharging it, which could result in catastrophic failure. There is little room for error, only ±1%. Overcharging by more than +1% could result in battery failure, but undercharging by more than 1% results in reduced capacity. For example, undercharging a Li-Ion battery by only 100 mV (-2.4% for a 4.2-V Li-Ion cell) results in about a 10% loss in capacity. Since the room for error is so small, high accuracy is required of the charging-control circuitry. To achieve this accuracy, the controller must have a precision voltage reference, a low-offset high-gain feedback amplifier, and an accurately matched resistance divider. The combined errors of all these components must result in an overall error less than ±1%.

**

Overcharging Lithium-ion from Cadex Electronics Battery University

Lithium-ion operates safely within the designated operating voltages; however, the battery becomes unstable if inadvertently charged to a higher than specified voltage. Prolonged charging above 4.30V forms plating of metallic lithium on the anode, while the cathode material becomes an oxidizing agent, loses stability and produces carbon dioxide (CO2). The cell pressure rises, and if charging is allowed to continue the current interrupt device (CID) responsible for cell safety disconnects the current at 1,380kPa (200psi).

Should the pressure rise further, a safety membrane bursts open at 3,450kPa (500psi) and the cell might eventually vent with flame. The thermal runaway moves lower when the battery is fully charged; for Li-cobalt this threshold is between 130–150C°C (266–302°F), nickel-manganese-cobalt (NMC) is 170–180°C (338–356°F), and manganese is 250°C (482°F). Li-phosphate enjoys similar and better temperature stabilities than manganese.

Lithium-ion is not the only battery that is a safety hazard if overcharged. Lead- and nickel-based batteries are also known to melt down and cause fire if improperly handled. Nickel-based batteries have also been recalled for safety concerns. Properly designed charging equipment is paramount for all battery systems.

Texas Instruments has the bq24314C which protects against:

Input overvoltage, with rapid response less than 1 us
User programmable overcurrent with current limiting
Battery overvoltage


The bq24314C is a highly integrated circuit designed to provide protection to Li-ion batteries from failures of the charging circuit. The IC continuously monitors the input voltage, the input current, and the battery voltage. In case of an input overvoltage condition, the IC immediately removes power from the charging circuit by turning off an internal switch. In the case of an overcurrent condition, it limits the system current at the threshold value, and if the overcurrent persists, switches the pass element OFF after a blanking period. Additionally, the IC also monitors its own die temperature and switches off if it exceeds 140°C. The input overcurrent threshold is user programmable.

The IC can be controlled by a processor and also provides status information about fault conditions to the host.

This type of application circuit could be used as an extra-added protection to the Lithium-Ion battery during charging in critical applications like the Boeing 787

I am certain that the FAA and other experts will find the root cause of these two battery failures and implement corrective action to ensure flight safety in this amazing aircraft design. More to come as the investigation unfolds.
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Re: Baterías de Plomo frente a Polímeros Litio 13 años 2 meses ago #3901

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Yo me sigo fiando de José Antonio EA4TN (ex EA4DQX) y lo escrito en su blog
ea4tn.wordpress.com/ y antes ea4dqx.wordpress.com/
Básicamente, las Li-Ion y las Li-Po pueden presentar problemas en caso de cortocircuito accidental (por ejemplo, por caída en la montaña).
Las LiFePO4 son más seguras a este respecto pero pesan más. Son más duras en lo que respecta a la descarga y recarga. Además una batería de 4 en serie (4S) la tensión máxima no es peligrosa para los equipos.
Las Li-Ion y Li-Po en configuración 4S recién cargadas pueden fumigar muchos de los equipos diseñados para 13,8 V.
Yo tengo una LiFePO4 4S2P (8 baterías, 2 paquetes en paralelo de 4 baterías en serie) y una Li-Po 3S.
Y para los equipos que tienen portapilas, baterías NiMH LSD (de descarga muy lenta).
Todo ello comprado barato-barato en Hobbyking. Únicamente leí un comentario negativo de este distribuidor, de un radioaficionado amante del radiocontrol que debía consumir baterías como caramelos y decía que alguna le había fallado. No es mi caso, y con un cargador Imax B6 estoy muy contento.
Un saludo
jon, ea2sn
P.D. Por cierto, para las baterías de Plomo-gel, que alguna tengo, uso un cargador hecho por mí, con el UC3906, aunque también he probado el Imax para hacer ciclos de descarga-carga en una batería que estaba frita.
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Re: Baterías de Plomo frente a Polímeros Litio 13 años 2 meses ago #3902

  • ea3ghs
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Jon,

?Has leido algo de reutilizar baterias de ordenadores portatiles?

- es facil conseguir baterias de esta procedencia
- el cargador es muy barato
- dan 18..19V, lo cual es muy interesante para mejorar la eficiencia de un amplificador lineal

cacharreo cacharreo
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Re: Baterías de Plomo frente a Polímeros Litio 13 años 2 meses ago #3904

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ea7ee escribió:
Hola!

Hoy me acaba de llegar y parece que está bien balanceada. La he comprado en hobbyking junto a los conectores .

Es tan pequeña que cabe en el bolsillo:


Aquí iré poniendo fotos: https://plus.google.com/photos/104519425018643677734/albums/5882583001291739809?banner=pwa

Edito: Con 5W caen 0.1V segun el voltimetro de la FT-897. Con 100W no hay problema para TX, pero la tensión cae algo más de 1V. Según el foro del FT-897/FT-857 el consumo es de 4.5A a 5W y de 6A a 10W. Por lo que calculo que me da para algo menos de 1h de TX continuo con (5-10W) y para unas 10h de RX. Resumiendo con un TX del 30% seria una autonomía de la batería de unas 3 horas a 10W, no está mal para 500 gramos.

Saludos
Manuel
EA7EE


Hola Manuel, para cuando tengas tiempo, mi pregunta es si ese cargador balanceado servirá para cargar pilas (baterías) recargables del tipo de las de 1.5v (1.2V) ya que tengo unas 25 o más que no consigo que las cargas se igualen ya que meto 4 y se me gasta una y tengo que meterle otra para seguir utilizando las otras 3 y siempre ando igual con bastantes aparatos que tengo. ¿Tendrían que estar las baterías todas en serie o paralelo para igualar la carga de 4 ó 6 baterías?.
Saludos
Humberto EA2HA
EA-QRP #237
IN83SE
Eibar
DME 20030
Última Edición: 13 años 2 meses ago Por EA2HA.
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