LiPos oder auch Lithium-Ionen-Polymer Zelle

Dies soll keine technische Abhandlung für LiPos sein, sondern eine kleine Hilfestellung für die Überlegung zur Anschaffung eines solchen Akkus.

Vorteile von LiPos

Der große Vorteil der LiPos ist ihr geringes Gewicht. Eine Lipozelle hat nur ein 1/3 an Gewicht im Vergleich zu einer NC oder NIMH Akkus bei gleicher elektrischer Leistung. Die Einzelzelle hat eine mittlere Spannungslage von 3,7-3,8 Volt und eine Endspannung von 4,1-4,2 Volt. Dafür muss sie aber wesentlich pfleglicher behandelt werden als andere uns bekannte Zellen. Ein Vorteil ist dass man an der Spannungshöhe den Ladezustand der Zelle erkennen kann. Der von NiC und NiMH Zellen bekannte Memoryeffekt tritt bei Lipos nicht auf. Auch verlieren sie bei längerer Lagerung nichts an Kapazität. Die meisten Zellen werden als Flachzellen angeboten und nehmen räumlich nicht viel Platz ein.

Nachteile

Dies ist einmal der Preis. 3 Zellen Sanyo 1500 mit 3,6 Volt Spannung kosten ~ 9,90 € bei einem Gewicht von 81 gr. Eine Lipozelle mit ~ 3,8 V wiegt 32 gr und kostet ~ 13 €. Wenn ich umstellen will benötige ich ein neues Ladegerät, wenn das vorhandene nicht für LiPos geeignet ist. Weiterhin ist es oftmals der Schwerpunkt im Modell, der nicht mehr richtig eingestellt werden kann, da der Akku zu leicht ist. Bisher waren wir von unseren Akkus gewohnt 40 und mehr Ampere aus ihnen zu ziehen. Das ist leider zur Zeit bei LiPos noch etwas kritisch und lässt sich nur durch Parallelschaltung erreichen. Allerdings vertragen LiPos eine Parallelschaltung besser als unsere bekannten Nixx Zellen. Auch eine Schnellladung ist nicht so einfach zu bewerkstelligen. Dadurch ergeben sich besonders lange Ladezeiten. Ein weiterer Nachteil ist die recht hohe Einzelzellenspannung. Eine voll geladene Zelle hat ca. 4.2 Volt. Die Spannung sinkt im Gebrauch auf eine Mittelspannung von ~3,7 Volt. Für einen Empfänger würden 4,2 Volt erst noch ausreichen, aber bei entsprechender Belastung der Zelle kann man sehr schnell Grenzwerte erreichen. Schaltet man 2 Zellen in Reihe, erreicht man anfangs 8,4 Volt und dürfte damit die Grenze nach oben überschritten haben. Dann soll nicht verschwiegen werden, die Zelle braucht Wärme. Bei 35-40 Grad lebt sie richtig auf. Bei 0 Grad setzt man sie besser nicht ein. Wettbewerbspiloten legen die LiPos vorher in eine Kühltaschen, die von Kälte auf Wärme umgestellt wurde. Bei der Planung für den Einsatz dieser hoch modernen Zelle sollte man also genau überlegen ob ein Einsatz sinnvoll ist.

Jetzt noch ein Wort zur Explosionsgefahr dieser Zellen

Da gibt es die tollsten Geschichten, aber auf den Modellflugplätzen findet man niemanden der ein solches Erlebnis hatte. Auch verwenden heute alle Handys und Fotoapparate LiPos problemlos als Energiespender. Der Aufbau von LiPos ist ähnlich anderer bekannter Zelle. Ein Gehäuse, eine Anode und Kathode, ein Separator und ein Elektrolyt bilden die Zelle. Nur bei den NC Zellen war das Gehäuse aus einem Stahlbecher. Bei den LiPos ist das eine dicke Folie die bei einem Absturz leicht beschädigt werden kann. Tritt das Innenleben großflächig aus, sei es durch eine mechanische Beschädigung oder durch ein falsches Ladeprogramm, kommt es zu Problemen. Die Chemie im Akku reagiert sofort sehr heftig mit Sauerstoff und Wasser. Es entstehen explosionsartige Flammen und Rauch. Daher einen Löschversuch nie mit Wasser vornehmen. Da eine Fehlbedienung oder ein Defekt an einem Ladegerät nie ausgeschlossen werden kann, sollte man eine Ladung auch nicht unbeaufsichtigt lassen und den Akku auf eine brandsichere Unterlage stellen. Ich verwende z.B. für meine Akkus eine alte Geldkassette.

Zur Pflege

Wichtig ist ein geeignetes Ladegerät. Es gibt preiswerte Einzelladegeräte nur für LiPos als auch Kombigeräte die alle Akkusorten laden können. Man sollte Geräte namhafter Hersteller bevorzugen. Diese garantieren eine Ladung im Bereich der Zellendaten und sind meistens auch updatefähig. Einzelladegeräte bekommt man schon für unter 30 €. Zur Pflege gehört auch ein Ballanzer. Was ist das? Zellen die in Reihe geschaltet sind haben nie die gleiche Spannungslage. Werden sie geladen, erreicht eine Zelle womöglich schon die 4,2 Volt und die anderen noch nicht. Das Ladegerät erkennt aber noch nicht das ein Akku voll ist und läd weiter. Dadurch wird die bereits volle Zelle geschädigt. Hier setzt der Balanzer an. Er wird parallel zu jeder einzelnen Zelle geschaltet und beobachtet die Zellenspannung. Steigt diese in einer Zelle an wird diese durch unterschiedliche Verfahren nicht mehr so stark geladen wie die anderen Zellen. Damit gleichen sich die einzelnen Zellen an. Auf Bildern von LiPos sieht man dann immer 2 Stecker für die Stromabnahme und meisten eine kleinen flachen Stecker zusätzlich. An diesen Stecker wird der Balanzer angeschlossen. Was LiPos nun wirklich nicht abkönnen sind Kurzschlüsse und Unterspannungen. Auch hier sollte man vorsorgen. Regler mit Lipoabschaltung sind weit verbreitet, stellen aber keine optimale Sicherheit da. Wird ein Pack mit 3 Zellen am Ende seiner Belastung betrieben kann sich der Zustand einstellen, das eine Zelle bereits weit unter 3 Volt abgesackt ist, die Zellen zusammen aber noch nicht eine Zellenspannung von weniger als 9 Volt erreicht haben. Hier gibt es jetzt Gerät mit einem Tiefenentladeschutz. Sie messen jede einzelne Zelle und regeln die Belastung zurück, sobald eine der Zellen in einen kritischen Zustand kommt.

Wie lange hält eine Lipozelle?

Die Hersteller geben unterschiedliche Daten an. Man kann mit 400-500 Zyklen rechnen, wenn die vorgeschriebenen Parameter eingehalten werden. Der Akku hat dann noch 80% seiner Kapazität und gilt damit als verbraucht. Bei uns im Modellbau werden diese Werte aber mit Sicherheit unterschritten.

Was sollte ich beim Kauf von Lipos beachten?

Kaufen Sie Zellen bekannter Hersteller. Kaufen Sie bei Ihnen vertrauten Händlern. Kaufen Sie fertig konfektionierte Zellen. Soll bedeuten, wenn Sie 3 Zellen benötigen kaufen sie diese gleich mit der Verbindungsplatte und nach Möglichkeit auch gleich mit dem Ballanceranschluss. Sie ersparen sich viel Ärger, da die Ausgänge der Zellen aus schlecht lötbarem Material bestehen und ganz leicht abbrechen. Bedenken Sie auch die Stecker kosten meistens einige Euro.

Bedeutung der C Angabe

Man liest in den Prospekten oft die Zelle hat z.B. 7C. Das bedeutet diese Zelle kann mit dem siebenfachen Strom seiner Kapazität belasteten. Bei einem 1000 mAh Akku kann ich den Akku also mit 7 A dauerhaft belasten. Diesen Wert sollte man auch nicht sehr weit überschreiten. Manchmal ist die Angaben auch 7/10C. Das bedeutet dann wie oben beschrieben 7 A dauerhaft und Spitzenströme vom 10 fachen nur für kurze Zeit. Wie lange diese kurze Zeitspanne ist muss man aus dem Datenblatt der Zelle entnehmen oder beim Händler erfragen.

Schlusswort

Ich hoffe allen etwas Verständnis für diese Zellenart erbracht zu haben. Absichtlich bin ich nicht auf Innenwiderstand und andere Parameter dieser Zellen eingegangen. Sondern ich wollte dem normalen Modellflieger ohne Kenntnis der Elektrotechnik diese Zelle mal vorstellen. Bei der Entscheidung für ein neues Modell, Ladegerät oder einem Batterieersatz sollte man sich also überlegen ob wegen der Vorteile dieser Zelle eine Anschaffung angesagt ist. Übrigens verwende ich 3 preiswerte Li-Charger4 von Graupner und 2 recht teuere Schulze Geräte. Einen großen Unterschied in dem Ladeablauf konnte ich nicht erkennen. Übrigens könnte man praktisch mit jedem Labornetzgerät und entsprechender Strombegrenzung Lipos laden. Rate ich aber nur Leuten die garantieren können, dass die Spannungseinstellung auch wirklich auf 2 Stellen genau ist. Die Entscheidung für den Einsatz von Geräten und Zelle muss jeder für sich selber treffen. Mit Sicherheit wird sich diese Zelle aber sehr schnell im Modellflug durchsetzen.

Peter Siede