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Lipo-Sicherheit

Version 2, 12.02.2008


Das Gefahrenpotential

Lipos (Lithium-Polymer-Akkus) können bei

[-] Tiefentladung (zu niedrige Abschaltspannung)
[-] Überlastung (Kurzschluss an den Steckern, Kurzschluss durch inneren Defekt, zu hoher Strom im Antriebsstrang, zu hoher Ladestrom)
[-] Überladung (zu hohe Abschaltspannung)
explodieren.

Beim Explodieren durch Überladen (Laden mit zu hoher Abschaltspannung) konnte ich bisher ein recht einheitliches Verhalten beobachten:

1. Der Innendruck steigt, der Lipo bläht sich auf.
2. Die Aussenhaut reisst ein, Gas aus dem Inneren des Lipos strömt mit einem deutlich hörbaren "Pffff" heraus.
3. Wenige Sekunden später fängt der Lipo Feuer und explodiert mit einem Feuerball. Dieser hat bereits bei einem 2s1p 600mAh Lipo ca. 80cm Durchmesser.
4. Nach der Explosion brennen die Überreste aus.

Bei den 600mAh-Lipos die wir mal (kontrolliert und im Freien!) gesprengt haben sind keine Teile sonderlich weit weggeflogen, der Explosionsdruck hielt sich da in Grenzen. Wie das bei grösseren Packs aussieht weiss ich nicht.

Einen brennenden Lipo darf man keinesfalls mit Wasser löschen, das Lithium reagiert heftig mit Wasser und das Feuer verstärkt sich. Am häufigsten wird trockener Sand (Quarzsand) als Löschmittel empfohlen, mit dem man das Feuer ersticken kann. Auch Löschdecken sollen funktionieren.

Nach allem was ich gehört habe gehen Lipos bevorzugt im Betrieb oder beim Laden hoch. Im Betrieb hat man sie prinzipbedingt immer im Auge und kann schnell reagieren, was ein beim unbeobachteten Laden explodierender Lipo anrichten kann zeigt dieses Beispiel [extern] eindrücklich.

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Lösungen


Unterspannungsabschaltung
Um eine Tiefentladung der Lipos beim Flug zu verhindern, sollte der Regler unbedingt eine Unterspannungsabschaltung haben, den Strom also bei 3-3.2V/Zelle (meist einstellbar) runterdrosseln.
Messen sie dabei bei inbetriebnahme eines neuen reglers unbedingt, wie er dieses Abregeln genau macht. Mein Phoenix 45 begintt im "Soft-Cutoff" modus bei der eingegebenen Abschaltspannung (9V bei 3S) leicht zu "wimmern" (pulsierendes Gasgeben), dieses wimmern wird umso stärker, je weiter der Akku unter 9V geht, bei 8.5 Volt wird es auch im Flug deutlich spürbar. Effektiv abschalten tut der Regler erst bei 8V, und das sind Spannungsbereiche, bei denen ein 3S-Lipo nicht lange überlebt ....


Balancieren
Bei den einzelnen Zellen eines Lipo-Packs driften die Spannungen mit der Zeit auseinander, bei guten Markenpacks nur sehr langsam, bei Billig-Packs oder bei zu tiefer Abschaltspannung des Reglers deutlich schneller. Wenn ein 3er Pack mit 3V, 3.5V, 3.5V nun auf 12.6 V geladen wird, dann werden die beiden Zellen mit 3.5V bereits gnadenlos überladen und fliegen einem im schlimmsten Fall um die Ohren.
Ein Balancer, entweder direkt im Ladergerät integriert oder während dem Ladevorgang zwischen Akku und ladegerät gehängt, gleicht die Zellspannungen automatisch an, und verhindert so ein Überladen/Tiefentladen der Zellen zuverlässig. Zu diesem Zweck besitzen Lipos einen Balancerstecker, über den zusammen mit den Hauptanschlüssen jede zelle des Packs einzeln mit dem Balancer verdrahtet ist.

Am Sichersten und Zellenschonendsten ist es daher, wenn man bei jedem laden Balanciert. Das zusätzliche Geld für den Balancer holt man sich dann durch die längere Lebensdauer der Lipos und durch ausbleibdende Feuerschäden schnell wieder rein

Ich selbst habe die ersten zwei Jahre meiner Lipo-Karriere ohne Balancer geladen, ich hatte da enormes glück, meine Zellen sind offenbar nur wenig auseinandergedriftet und haben nie ernsthaften Schaden angerichtet. Dafür waren sie auch nach spätestens 100 Zyklen hinüber .

Im Rc-Line-Forum gibts zum Thema Balancer ordentlich Lesestoff [extern]


Brandschutz
[] Da die Brandgefahr bei Lipos auch mit Balancer prinzipiell weiter besteht (z.B. wegen Produktionsfehlern der Zellen) sollte man die Ladeumgebung so gestalten, dass ein Feuer von einem hochgehenden Lipo keinen weiteren Schaden anrichten kann.
Ich lade und Lagere meine Lipos in Metall bzw. Tontöpfen, auf den Lipos liegt ein mit Sand gefüllter Plastikbeutel, sollte ein Lipo Feuer fangen schmilzt der Beutel und der Sand löscht das Feuer.

Im Rc-Line-Forum werden verschiedene Brandschutzmassnahmen in folgendem Thread [extern] diskutiert

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[Copyright] Fabian Günther
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