PIN Lipo thế giới RC

Pin Lipo là gì và tại sao chúng được sư dụng rộng rãi trong Thế giới RC?

Pin Lipo (viết tắt từ Lithium Polymer) là loại pin sạc, chính nó đã làm thế giới RC điện thành cơn bão. Đặc biệt là cho máy bay, trực thăng, và ôtô. Đó là lý do chính mà đồ RC điện hiện nay có nhiều sự lựa chọn hơn cho đồ RC chạy xăng.
Pin RC LiPo có ba điều chính làm nên sự lựa chọn hoàn hảo khi chơi RC điện và vượt qua cả các loại pin sạc thông thường như NiCad, hoặc NiMH.

• Pin RC LiPo nhỏ, nhẹ và có thể làm ở mọi hình dáng kích thước.
• Pin RC LiPo có dung lượng cao có nghĩa là nó chứa được nhiều năng lượng trong một gói pin nhỏ.
• Pin RC LiPo có dòng xả cao để cung cấp năng lượng cho động cơ điện đòi hỏi khắt khe nhất.

Ngắn gọn là Pin LiPo cung cấp một năng lượng lưu trữ cao tỷ lệ với trọng lượng ở mọi hình dạng và kích cỡ.
Những lợi ích từ Pin Lipo rất quan trọng trong bất kỳ mô hình RC, nhưng đối với máy bay và trực thăng, chúng là lý do để người chơi máy bay trở nên phổ biến. So với xe điện và tàu thuyền đã xuất hiện trong nhiều thập kỷ, máy bay đã thiếu vắng cho đến khi công nghệ pin LiPo xuất hiện, máy bay và máy bay trực thăng điện bắt đầu xuất hiện và hiện đang vượt qua đồ nitro về hiệu suất.
Có một vài mặt trái với pin LiPo RC tuy nhiên, một lần nữa chứng minh không có giải pháp hoàn hảo.
• Pin LiPo vẫn còn đắt tiền so với NiCad và NiMH, nhưng sẽ dần giảm giá.
• Mặc dù công nhận tốt hơn, Pin RC LiPo tuổi thọ không cao, có lẽ chỉ khoảng 300-400 lần sạc (và sẽ thấp hơn nhiều nếu không được chăm sóc đúng cách). Tôi đã nghe một số người nói rằng dùng được hơn 1000 lần sạc nếu tuân thủ tất cả các quy tắc.
• Vấn đề an toàn – bởi vì chất điện phân dễ bay hơi được sử dụng trong Pin LiPo có thể bắt lửa hoặc phát nổ.
• Pin LiPo yêu cầu sự chăm sóc đặc biệt và phù hợp nếu bạn muốn kéo dài tuổi thọ hơn các Pin công nghệ khác. Sạc, Xả, và Cất trữ tất cả đều ảnh hưởng đến tuổi thọ của Pin, sai quy tắc hoặc sơ suất có thể làm hỏng Pin.
Trước khi tôi bắt đầu nói chuyện về việc chăm sóc và thông số của Pin Lipo, tôi nghĩ nên đi vào những căn bản trước tiên. Bạn có thể bỏ qua nếu bạn không quan tâm đến cấu trúc của pin Lithium và chỉ cần “muốn biết những gì Pin Lipo dùng cho trực thăng, ôtô …và cần những thông số nào cần biết khi mua Pin”.

 

Sự khác biệt giữa Pin Lithium Ion (Li-Ion) và pin Lithium Polymer (LiPo) …

Trong thế giới RC ngày hôm nay, hầu hết là dùng pin LiPo. Tôi nghĩ rằng tôi nên có một cuộc thảo luận ngắn đề cập đến loại Pin Li-Ion trong trường hợp bạn biết chúng được dùng ở một số đồ RC cao cấp. Pin Li-Ion và LiPo có thành phần cơ bản là hóa chất tương tự và được chăm sóc cùng một cách như nhau, sự khác biệt là các cell pin được đóng gói và các chất điện phân được sử dụng.

Pin Li-ion

Pin Li-Ion sử dụng một chất lỏng dung môi hữu cơ như chất điện phân. Chất điện phân này có nhiệm vụ để trao đổi ion giữa các điện cực (anode và cathode) giống như bất kỳ loại pin nào. Điện phân hữu cơ này dựa trên dung môi rất dễ cháy và đó là lý do tại sao pin Li-Ion biến động hơn và có thể bắt cháy hoặc phát nổ nếu sử dụng sai. Pin Li-Ion thường được bọc trong một vỏ kim loại cứng (giống như một pin thông thường hơn) trọng lượng nặng hơn và không cho phép có nhiều tùy chọn khác nhau như hình dạng và kích thước.

Pin LiPo

Một pin LiPo thực sự không sử dụng một chất điện phân lỏng nhưng thay vào đó nó được sử dụng một chất điện phân polymer khô, tương tự như một miếng phim nhựa mỏng. Miếng phim này được kẹp (thực sự là ghép lá) giữa cực dương và cực âm của pin cho phép trao đổi ion – do đó có tên là lithium polymer. Phương pháp này cho phép Pin có thể làm rất mỏng với các hình dạng và kích thước của cell pin khác nhau.
Vấn đề với cấu trúc các cell Lipo là việc trao đổi ion qua điện phân polymer khô chậm và do đó làm giảm dòng xả và dòng xạc. Vấn đề này có thể được khắc phục phần nào bằng cách làm nóng pin cho phép trao đổi ion nhanh hơn thông qua các polymer giữa cực dương và cực âm, nhưng là không thực tế đối với mọi ứng dụng.
Nếu giải quyết được vấn đề này, nguy cơ an toàn của pin lithium sẽ được giảm đáng kể. Với sự thúc đẩy lớn từ xe ô tô điện và lưu trữ năng lượng, không có nghi ngờ gì nữa, một sự phát triển mạnh mẽ sẽ được thực hiện với loại Pin Lipo khô với trọng lượng siêu nhẹ và an toàn trong những năm tới. Có thể nhận thấy rằng lý thuyết loại pin này có thể được làm rất linh hoạt, kết cấu gần giống nhau, chỉ cần nghĩ về các khả năng sẽ được làm ra trong tương lai.

LiPo Hybrids – LiPo Lai.

Tất cả pin LiPo RC được làm vào thời điểm bài viết này (Tháng 5/2009) thực sự là một pin lithium polymer lai. Tên chính xác là pin Lithium-Ion Polymer, nhưng thế giới pin của ngày hôm nay chỉ đơn giản gọi là Lithium Polymer mặc dù nó không phải là một Pin LiPo khô thực sự.
Bằng cách đưa chất điện phân vào Polymer, tỷ lệ trao đổi ion được cải thiện đáng kể. Kể từ khi điện phân được gel hóa, sự rò rỉ giảm đi, nhưng nó vẫn còn dễ cháy. LiPo lai không nguy hiểm như Li-Ion, nhưng nó vẫn có thể bắt lửa hoặc phát nổ nếu sạc điện áp quá cao hoặc quá thấp, hoặc chọc thủng.
Khi được giới thiệu lần đầu tiên, pin LiPo đắt hơn so với Li-Ion, vì sản xuất khó hơn. May mắn là giá đã giảm đáng kể từ khi ra đời, nếu nó không phổ biến hơn so với công nghệ pin Li-Ion. Điều này đặc biệt đúng cho lĩnh vực đồ chơi điện RC máy bay và người điều khiển đằng sau sự nghiên cứu về Pin Lipo, các thiết bị truyền thông cầm tay/giải trí.
Lipo lai sử dụng cấu trúc các cell phẳng giống nhau như những tấm khô có cùng kích thước, có nghĩa là nó có cùng kích thước, hình dáng linh hoạt cho phép tạo ra viên pin có hình dáng đặc biệt để sử dụng trên các model RC.
Hầu hết các pin LiPo RC được đóng gói trong một túi gồm nhiều lá trùng khớp nhau, được gọi là cell pin (gói pin). Gói pin này là giải pháp hoàn hảo để làm ra viên pin có nhiều cell, từ những túi cell mỏng phẳng có thể sắp xếp mà không có khoảng trống giữa các cell, và dĩ nhiên khi Lipo dùng các gói pin siêu nhẹ thay cho vỏ kim loại, trọng lượng nhẹ làm cho Lipo trở thành Pin được lựa chọn nhiều nhất vượt qua cả Li-Ion và thấy rõ là trong ứng dụng RC máy bay. Nếu bạn đã từng mở một cell pin Lipo ra, đây là hình ảnh bạn sẽ thấy, một đoạn film nhựa dài, rất mỏng (Polymer) được phủ xen kẽ lớp mỏng carbon anode và cathodes trên 2 mặt film polymer.
Đoạn film này dài (trong ảnh là dài 2.13m với viên pin 5000mAh) nó được xếp gấp lại như cái đàn accordion, toàn bộ đoạn film sau khi xếp lại được đóng trong túi cùng với chất gel điện phân lỏng và có một mùi dung môi rất thơm giống như acetone để tẩy sơn móng tay, và nó là chất dễ cháy.
Nếu bạn ngạc nhiên với việc làm thủng 1 lỗ giữa viên pin, tôi đã đóng 1 cái đinh vào viên pin để xem nó xì nhanh và xem nó cháy, viên pin đã nhanh chóng vỡ ra, xì khói chất điện phân dễ cháy nhưng không bắt lửa. Về mặt nguyên tắc, nó có thể bắt lửa. Tôi không có hình ảnh để đưa ra làm ví dụ. Tôi chỉ thử 1 viên pin 6S 5000mAh nặng thả xuống sàn bê tông và 1 cell đã hỏng, bài học rút ra là không nên mang quá số lượng Pin Lipo mà bạn không kiểm soát được an toàn.
Một trong những đặc tính thú vị của Pin Lipo lai là chia sẻ mức độ và sự trao đổi ion hiệu quả hơn khi chúng ấm lên. Nếu bạn đã từng để ý sẽ thấy mô hình RC của bạn sẽ đạt được sức mạnh hoặc lâu hơn một chút sau khi pin làm việc, những gì bạn vừa thấy là sự gia tăng hiệu quả trao đổi ion khi pin hóa học được làm ấm lên.
Điều này có nghĩa là nếu bạn chơi RC vào mùa đông (nơi có tuyết) thì bạn phải giữ cho viên pin được ấm trước khi chơi.

Trị số của Pin Lipo (Thông số khi mua Pin Lipo)

Phần cơ bản về Pin Lipo có vẻ buồn tẻ, giờ chuyển sang phần chính của chủ đề. Đầu tiên là trị số, cụ thể là điện áp và dung lượng. Chúng là 2 con số chính khi bạn mua pin, có 1 con số thứ 3 nữa bạn cũng sẽ cần phải được lưu ý nhưng không quá quan trọng.Điện áp

 

Không giống như Pin NiCad & NiMH thông thường cell pin có điện áp 1,2 volt cho mỗi cell hoặc viên pin, cell pin LiPo có điện áp 3,7 volt cho mỗi cell. Lợi ích ở đây là vài cell pin có thể tạo thành 1 gói pin có nhiều cell hoặc trong 1 vài trường hợp dùng cho các máy bay RC siêu nhỏ với 1 cell 3.7 volt. Đó là tất cả những gì cần thiết để cung cấp nguồn điện cho các mô hình RC.
Ngoài các loại pin cho dòng RC nhỏ chạy điện, các gói pin Lipo có ít nhất 2 hoặc nhiều cell mắc nối tiếp để cung cấp 1 điện áp cao hơn, cho những mô hình RC cỡ lớn, số cell pin có thể là 6 cell hoặc thậm trí nhiều hơn nữa với mô hình lớn cần điện áp cao. Dưới đây là danh sách điện áp các gói pin RC LiPo mà người chơi sẽ sử dụng. Nếu bạn tự hỏi các con số 2S-12S trong ngoặc đơn kia có nghĩa là gì, nó chính là cách mà các nhà sản xuất Pin thể hiện có bao nhiêu cell pin được mắc nối tiếp chứa trong 1 gói pin.
• 3.7 volt battery = 1 cell x 3.7 volts (1S)
• 7.4 volt battery = 2 cells x 3.7 volts (2S)
• 11.1 volt battery = 3 cells x 3.7 volts (3S)
• 14.8 volt battery = 4 cells x 3.7 volts (4S)
• 18.5 volt battery = 5 cells x 3.7 volts (5S)
• 22.2 volt battery = 6 cells x 3.7 volts (6S)
• 29.6 volt battery = 8 cells x 3.7 volts (8S)
• 37.0 volt battery = 10 cells x 3.7 volts (10S)
• 44.4 volt battery = 12 cells x 3.7 volts (12S)

Tôi sẽ nói thêm 1 chút về gói pin mắc song song để tăng dung lượng. Việc này được thể hiện qua chữ “P”. Ví dụ 2S2P, 2 gói pin nối tiếp được mắc song song với nhau để làm tăng gấp đôi dung lượng. 2S2P là một cấu hình rất phổ biến ở bộ Receiver.
Đó là điện áp bạn cần biết cho mỗi loại mô hình RC hoặc cụ thể hơn, điều khiển tốc độ môtơ kết hợp với điện áp yêu cầu để hoạt động chính xác/RPM. Con số này được viết hoa trong mọi trường hợp, sự thay đổi điện áp đồng nghĩa với việc thay đổi RPM và cũng yêu cầu thay đổi bánh răng và cũng như mô tơ có trị số Kv cao hoặc thấp. Không phải vấn đề gì tôi cũng viết vào đây, nếu 1 gói pin ghi 3 cell (3S) thì được hiểu là Pin 3S với điện áp là 11.1v.

Từ viết tắt trị số của Motor 

Rất nhiều người mới chơi mô hình RC bị nhầm lẫn bởi trị số của motor brushless (ko dùng chổi than), đặc biệt là việc hiểu Kv thành kilo-volts (1 kV = 1000 volts). Trường hợp này không phải vậy, trị số Kv trên motor brushless được xem như bao nhiêu RPM (số vòng quay trên phút) nó quay trên volt. Lấy ví dụ có 1 motor ghi là 1000Kv với dải điện áp từ 10v đến 25v. Điều này có nghĩa là Motor này sẽ quay khoảng 10,000 vòng/phút ở điện áp 10v, và lên tới 25,000 vòng/phút ở điện áp 25v.
Tôi không muốn bắt đầu từ trị số của Motor, trị số của Pin, tôi muốn đề cập đến từ Kv hơn vì đây là phần nhiều người thường hỏi nhất.

Dung lượng

Dung lượng thể hiện có bao nhiêu năng lượng lưu trữ trong gói pin, và nó được thể hiện qua chỉ số mAh. Đây là cách người ta nói rằng nó chịu tải hoặc tiêu hao (đo theo milliamps) trong 1 giờ để pin được xả hết. Ví dụ, một gói pin LiPo RC có trị số 1000mAh sẽ được xả hoàn toàn trong một giờ (dùng trong 1 giờ) với dòng tải 1000 milliamp trên nó. Vẫn cùng viên pin này nhưng với dòng tải 500mAh thì dùng được khoảng 2 giờ, nhưng nếu tăng dòng tải lên 15,000 miliamp (15amps) dòng tải khá phổ biến ở mô hình RC trực thăng 400 để bay thì thời gian để tiêu hao pin sẽ chỉ được khoảng 4 phút.
Như bạn thấy, với mô hình RC hiện nay rất có thuận lợi khi dùng các gói pin có dung lượng lớn như tầm 2000mAh. Với những gói pin dung lượng lớn mà sử dụng dòng 15 amp này thì sẽ cho gấp đôi thời gian bay khoảng 8 phút cho đến khi pin được xả (dùng) hết.
Vấn đề chính để có được điều này là nếu bạn muốn kéo dài thời gian bay, nâng cao dung lượng của pin. Không giống như điện áp, dung lượng có thể được thay đổi để cung cấp cho bạn nhiều hơn hoặc ít hơn thời gian bay. Đương nhiên vì hạn chế kích thước và trọng lượng, bạn phải duy trì dung lượng pin ở một phạm vi nhất định vì nếu gói pin có dung lượng lớn thì kích thước sẽ lớn và nặng hơn.