W artykule znajduje się przegląd i charakterystyka poszczególnych typów akumulatorów, które można spotkać zarówno w produktach modelarskich, jak i w najnowocześniejszych profesjonalnych dronach. Ponadto znajdują się tu wyjaśnienia poszczególnych parametrów, w tym ogólne zasady stosowania w modelach RC i innych urządzeniach.

Dane na akumulatorach

1. Typ akumulatora: LiPo, LiHv, LiFe, NiCd, NiMH, LiIon, akumulatory ołowiowe.
2. Całkowite napięcie - V: Podaje całkowite napięcie znamionowe wszystkich ogniw akumulatora.
3. Ilość ogniw – S:Akumulator może składać się z jednego lub więcej ogniw. Jeśli ogniwa są połączone równolegle, napięcie pozostaje takie samo, ale zwiększa się pojemność. A gdy połączymy je szeregowo, otrzymamy wyższe napięcie przy tej samej pojemności. Do oznaczenia liczby ogniw połączonych szeregowo używa się litery S.
4. Pojemność akumulatora – mAh: Pojemność akumulatora w mAh (miliamperogodzinach, 1 Ah = 1000 mAh) określa prąd, który akumulator jest w stanie dostarczyć przez jedną godzinę. Ogólnie rzecz biorąc, większa pojemność = dłuższa wydajność akumulatora.
5. Maksymalny prąd rozładowania – C: Kolejną ważną wartością jest maksymalny prąd rozładowania, który podaje się zwłaszcza w przypadku akumulatorów litowych. Na opakowaniu akumulatora jest on zazwyczaj oznaczony cyfrą i literą C. Pomnożeniem wartości C i pojemności otrzymujemy maksymalną dopuszczalną wielkość prądu rozładowania.
   Analogicznie podaje się czasem również maksymalny prąd ładowania, który zwykle mieści się w zakresie od 0,5 do 3C.
6. Konektor prądowy: Służy do ładowania i rozładowywania akumulatora.
7. Konektor serwisowy: Niektóre typy akumulatorów (zwłaszcza LiPol) posiadają złącze balansujące, które wyrównuje napięcie na poszczególnych ogniwach akumulatora podczas ładowania. Liczba przewodów złącza wyrównującego jest równa liczbie ogniw plus masa (GND). Dlatego akumulator 3S ma czteropinowe złącze balansera, a np. akumulator 6S ma 7-pinowe złącze balansera.

Przykład akumulatora LiPol 11.1V 3S 5000mAh 30C EC3

1. Typ	LiPol
2. Całkowite napięcie	11.1 V
3. Ilość ogniw	3 ogniwa połączone szeregowo
4. Pojemność	5000mAh
5. Prąd rozładowania	30C, czyli 30*5000 = 150A
6. Konektor prądowy	EC3

Akumulator Niklowo-kadmowy (NiCd)

Charakterystyka

Akumulator Niklowo-kadmowy należą do pierwszych akumulatorów stosowanych w najróżniejszych urządzeniach elektronicznych, w tym w modelach RC. Ze względu na zawartość toksycznego kadmu produkcja tych akumulatorów została dawno zakończona. Akumulatory NiCd zostały zastąpione akumulatorami NiMH, które nie zawierają kadmu.

Efekt pamięciowy

Akumulatory z efektem pamięci, do których należą również akumulatory NiCd, przed ładowaniem należy całkowicie rozładować. W przeciwnym razie akumulator nie zostanie naładowany tak, jak powinien – traci swoją pojemność. Jedynym sposobem na częściowe przywrócenie pojemności jest tzw. cyklowanie, polegające na wielokrotnym całkowitym rozładowywaniu i ładowaniu akumulatora.

Formatowanie

Nowe lub długo nieużywane akumulatory należy sformatować. Podczas formatowania następuje przywrócenie reakcji chemicznych, w tym przywrócenie pojemności. Proces ten odbywa się poprzez powolne ładowanie niskim prądem ładowania, zazwyczaj 0,1C.

Ładowanie

Do zakończenia procesu ładowania najczęściej stosowana jest metoda Delta-Peak. Metoda Delta-Peak polega na tym, że ładowarka stale monitoruje napięcie akumulatora i w przypadku spadku napięcia akumulatora ładowanie zostaje zakończone. Ponieważ metoda Delta-Peak nie działa niezawodnie, zwłaszcza w przypadku akumulatorów nieformatowanych, ważne jest, aby nie pozostawiać akumulatora bez nadzoru podczas ładowania. Jeśli akumulator jest ciepły podczas ładowania, oznacza to, że jest już naładowany.

Niektóre ładowarki (często w przypadku narzędzi ręcznych – wkrętarek akumulatorowych) wykorzystują czujnik temperatury zainstalowany w zestawie akumulatorów do wykrywania zakończenia ładowania.

Uwaga: Niektóre ładowarki nie wykrywają głęboko rozładowanych akumulatorów. Rozładowanie akumulatora powoduje również jego uszkodzenie.

Zastosowanie

Zasilanie mniej wydajnych modeli RC, nadajników, odbiorników.

Zalety

• Niski opór wewnętrzny, akumulator jest w stanie dostarczyć wysoki prąd
• Działa nawet w niskich temperaturach
• Wysoka odporność mechaniczna
• Niewymagający w eksploatacji, odporny na uszkodzenia

Wady

• Cięższe/większe niż akumulatory litowe
• Efekt pamięci
• Samorozładowanie
• Szkodliwe dla środowiska

Akumulator Nikiel-metal hybrid (NiMH)

Charakterystyka

Akumulatory NiMH wraz z akumulatorami LiPol są najpopularniejszym źródłem energii dla modeli RC. Dzisiejsze wersje akumulatorów NiMH wyróżniają się niskim poziomem samorozładowania, a jednocześnie zapewniają doskonały stosunek ceny do wydajności.

Ładowanie

W przeciwieństwie do akumulatorów NiCd, akumulatorów NiMH nie trzeba rozładowywać przed ładowaniem. Podobnie jak w przypadku akumulatorów NiCD, nowy lub długo nieużywany akumulator należy sformatować. Do zakończenia ładowania stosuje się metodę Delta-Peak, patrz opis akumulatorów NiCd.

Aby zmniejszyć wewnętrzny opór akumulatora, optymalnie jest ładować akumulator maksymalnie 2 godziny przed użyciem.

Zastosowanie

Zasilanie do prostych modeli RC, nadajniki RC, drobna elektronika.

Zalety

• Brak efektu pamięci
• Wysoka odporność mechaniczna
• Niewymagające w eksploatacji, odporne na nierozsądne użytkowanie

Wady

• cięższe/większe niż akumulatory litowe
• W przypadku większych ogniw występuje większe samorozładowanie
• konieczność wstępnego formowania akumulatora

Akumulator Litowo-polimerowy (Li-Pol)

Aby uzyskać maksymalną wydajność modelu napędzanego silnikiem elektrycznym, nie ma nic lepszego niż akumulatory Li-Pol. Akumulatory LiPol zapewniają wysoki prąd rozładowania i dużą pojemność. Wymagają ścisłego przestrzegania prawidłowej procedury ładowania, rozładowywania i przechowywania!

Akumulatory LiPo muszą być przechowywane przez dłuższy czas (ponad tydzień) naładowane do 50% pojemności. Odpowiednia ładowarka powinna umożliwiać ładowanie do napięcia przechowywania. Długotrwałe przechowywanie w stanie naładowanym lub rozładowanym powoduje degradację ogniw. Nigdy nie wolno dopuścić do rozładowania ogniwa poniżej 3V, ponieważ spowoduje to trwałe uszkodzenie ogniwa.

Ładowanie

W akumulatorach z wieloma ogniwami znajduje się tzw. złącze serwisowe, za pomocą którego ładowarka mierzy napięcie poszczególnych ogniw. Jeśli napięcie ogniw jest różne, ładowarka wyrównuje je za pomocą balancera napięcia ogniw. Niektóre akumulatory (np. Spektrum Smart) mają balanser zintegrowany bezpośrednio w akumulatorze. Zawsze używaj odpowiedniej ładowarki, która zapewnia zakończenie ładowania i możliwość ustawienia parametrów ładowania. Akumulatory należy przechowywać w opakowaniach zabezpieczających.

Najbezpieczniejszy i najprostszy sposób ładowania oferuje firma Spekrum dzięki technologii Smart.

Zastosowanie

Napęd modeli RC. Urządzenie (regulator) musi być wyposażone w program zapobiegający przed zbyt głębokim rozładowaniem akumulatorów LiPo!

Zalety

• Wysoki stosunek energii magazynowanej do masy i objętości
• Wysokie napięcie ogniwa
• Bardzo niskie samorozładowanie
• Bardzo niska rezystancja wewnętrzna – akumulator jest w stanie dostarczyć ogromne prądy
• Niska cena

Wady

• Ryzyko pożaru w przypadku mechanicznego uszkodzenia ogniwa
• Należy ściśle przestrzegać zasad prawidłowego obchodzenia się z akumulatorem
• Węższy zakres temperatur roboczych: od 5° do 40 °C

Akumulator Litowo-polimerowy High Voltage (Li-Pol HV)

LiHV akumulatory są bardzo podobne do wcześniejszego typu LiPol. Akumulatory te można ładować przy wyższym napięciu – 4,35 V. W porównaniu z akumulatorami LiPol, akumulatory LiHV mogą pomieścić około 15-20% więcej energii.

Ładowanie

Ładowanie przebiega podobnie jak w przypadku akumulatorów LiPol

Zalety

• Najwyższy stosunek energii do masy i objętości
• Wysokie napięcie ogniwa
• Bardzo niskie samorozładowanie
• Bardzo niska rezystancja wewnętrzna – akumulator jest w stanie dostarczyć ogromne prądy

Wady

• Ryzyko pożaru w przypadku mechanicznego przebicia ogniwa
• Należy ściśle przestrzegać zasad prawidłowego obchodzenia się z akumulatorem
• Węższy zakres temperatur roboczych: od 5° do 40 °C
• Wyższa cena

Akumulator Litowo-jonowy (Li-Ion)

Akumulator Li-ion był pierwszym akumulatorem litowym. Charakteryzuje się wysoką gęstością energii w stosunku do objętości.

Ładowanie

Ładowanie przebiega podobnie jak w przypadku akumulatorów LiPol

Zastosowanie

Akumulatory LiIon są odpowiednie do mniejszych poborów prądu do 10C, nie są więc w stanie dostarczyć prądu 20C jak akumulatory Li-Pol. Najczęściej stosowane są w nadajnikach RC, odbiornikach, do napędu niektórych mniej wymagających modeli RC, elektronice użytkowej.

Zalety

• Nie ulegają efektowi pamięci
• Niższa cena i dłuższa żywotność niż akumulatory LiPol
• Wysoka gęstość energii w stosunku do objętości i masy
• Niskie samorozładowanie
• Odporność mechaniczna

Wady

• Należy ściśle przestrzegać zasad prawidłowego obchodzenia się z akumulatorem
• Gorsze właściwości w temperaturach poniżej 5 °C
• W porównaniu z akumulatorem LiPol ma mniejszą obciążalność prądową

Akumulator Litowo-żelazowy-fosfatowy (LiFe)

Akumulatory LiFe wyróżniają się przede wszystkim długą żywotnością i dużą liczbą cykli ładowania. W porównaniu z akumulatorami LiPol, akumulatory LiFe mają szeroki zakres temperatur roboczych i wysoką stabilność chemiczną. Z tego powodu nadają się przede wszystkim do zasilania odbiorników i serwomechanizmów, a także do zasilania elektronicznego zapłonu lub nadajników RC. Ostatnio są one stosowane w rowerach elektrycznych i podobnych produktach właśnie ze względu na możliwość pracy w niższych temperaturach.

Ładowanie

Ładowanie przebiega podobnie jak w przypadku akumulatorów LiPol

Zastosowanie

Zasilanie modeli, nadajniki RC, odbiorniki RC, elektronika użytkowa.

Uwaga: Akumulatory z wieloma ogniwami są wyposażone w złącze balansujące, które wyrównuje napięcie ogniw.

Zalety

• Brak efektu pamięci
• Wysokie bezpieczeństwo
• Wysoka niezawodność
• Długa żywotność
• Zdolność do dostarczania wysokiego prądu
• Szeroki zakres temperatur roboczych: od -15° do +60°C

Wady

• W porównaniu z innymi akumulatorami litowymi niższa pojemność właściwa
• Wyższa cena

Akumulatory ołowiowe

Akumulator ołowiowy jest to wtórne ogniwo galwaniczne z elektrodami ołowianymi, elektrolitem jest rozcieńczony kwas siarkowy. Główną zaletą akumulatorów ołowiowych jest niska cena, zdolność do dostarczania wysokich prądów udarowych i ponadstandardowa żywotność.

Mniejsze akumulatory są produkowane w bezobsługowej wersji żelowej – tkanina szklana jest nasączona kwasem siarkowym. Akumulatory te mogą być ustawione w dowolnej pozycji.

Zastosowanie

Ze względu na wysoką gęstość ciężaru własnego ołowiu, akumulatory te są odpowiednie do stosowania w modelarstwie, np. w modelach statków lub startboxach modeli samolotów. Akumulatory ołowiowe są powszechnie stosowane w zasilaczach awaryjnych (UPS) i wszelkiego rodzaju środkach transportu.

Zalety

• Wysokie prądy udarowe
• Niska cena
• Długa żywotność
• Łatwość recyklingu

Wady

• Duża masa akumulatora
• Ograniczona wytrzymałość mechaniczna spowodowana dużą masą elektrod

Porównanie typowych parametrów akumulatorów

Typ akumulatora	NiCd	NiMH	LiPo	LiHV	LiIon	LiFe	Ołowiowy
Napięcie znamionowe	1.20 V	1.20 V	3.70 V	3.85 V	3.80 V	3.30 V	2.20 V
Maksymalne napięcie	1.35 V	1.35 V	4.20 V	4.35 V	4.10 V	3.60 V	2.35 V
Minimalne napięcie	0.85 V	0.85 V	3.00 V	3.00 V	3.00 V	2.80 V	1.80 V
Gęstość energii	50 Wh/kg	85 Wh/kg	140 Wh/kg	165 Wh/kg	120 Wh/kg	100 Wh/kg	40 Wh/kg
Ilość ogniw	1000	1000	500	500	1200	2000	800
Prąd ładowania	2C	2C	1 až 3C	1 až 3C	0.5C	1C	0.5C
Długotrwałe przechowywanie	Rozł. do 0.85-0.90V	50% pojemności	50% pojemności	50% pojemności	50% pojemności	50% pojemności	W pełni naładowany
Efekt pamięciowy	Tak	Nie	Nie	Nie	Nie	Nie	Tak

Ogólne zasady obsługi akumulatorów:

• Do modelu RC należy wkładać wyłącznie w pełni naładowane akumulatory.
• Nie zakłócaj pracy modelu RC
• Po zakończeniu pracy należy odłączyć akumulatory i wyjąć je z modelu.
• Akumulatory należy ładować i przechowywać zgodnie z zaleceniami producenta.
• Akumulatory najlepiej przechowywać w opakowaniach ochronnych