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La Mejor Guía sobre el Cuidado de Baterías de Litio para Drones

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Las baterías de polímero de litio (Li-Po) han estado con nosotros por varios años y se han vuelto una parte esencial de este pasatiempo. Apuesto que todos los que lean esto habrán usado una batería de litio de alguna forma y claro que son las baterías para drones. Ellas alimentan varios dispositivos eléctricos, como teléfonos móviles, computadoras portátiles, y tabletas.

La mayoría de los aficionados a los drones reconocen el inherente riesgo al cargar estos tipos de baterías, especialmente si no tienes el mejor cargador (del cual hablaremos después)… vas a querer cargarlos dentro de una bolsa protectora como esta.

Hay diferentes tipos de baterías con base de litio, y esta es la batería que querrás si necesitas una para un drone Phantom, pero el más común es el de celdas de polímero de litio, debido a su liviana construcción y por el desempeño asociado con este tipo de batería.

De algo tan pequeño como una batería de 100mAh encontrarás un cuadricóptero Nano Proto X… ¡hasta 6 paquetes de 22000mAh que ahora vemos en drones más grandes! Si vuelas un DJI Phantom, una sola batería constituye más del 10% del costo unitario a 129 USD (contra la más cara como Vision+ que ahora cuesta 1159 USD).

Aunque estés sacando mucho provecho a esas baterías o no, hay mucha diferencia. La falla de las baterías para drones puede causar un mal funcionamiento e incluso un accidente, así que una batería mala puede costarte más que el costo de su reemplazo.

A lo largo de los años, hemos visto mejoras continuas en la tecnología de las baterías y, ¡estoy seguro que habrá más mejoras en el futuro!

Baterías NiCd y NiMH

Por décadas hemos estado usando baterías de níquel cadmio (NiCd), seguidos por las baterías de níquel-metal hidruro (NiMH). Estas baterías siempre nos han servido bien, y aún lo hacen. Con estas baterías, el mantenimiento ha sido clave para maximizar el desempeño y durabilidad. Ninguno debe ser dejado por largos periodos de tiempo sin ser ciclado o ampliado o, ambos sufrirán una autodescarga interna alta.

Las baterías de NiCd perderán aproximadamente 1% de su carga por día; peor aún, las baterías NiMH pueden perder de 5 a 20% de su carga en el primer día, y el 1 a 4% por día después de eso. La tecnología en baterías NiMH de LSD (Baja Autodescarga, por sus siglas en inglés) como Eneloop de Sanyo y otras, reducen este problema, pero de todas formas sufren.

Las baterías de polímero de litio no se autodescargan tanto.

Típicamente, puedes dejar una Litio completamente cargada en una repisa por un mes y puede que pierda sólo el 1% de su capacidad. Eso quiere decir, que, en teoría, puedes dejar un paquete completamente cargado en una repisa por un mes o dos, y sólo tomarla e ir a volar.

Todo lo que sabes sobre baterías NiCd y NiMH debe ponerse en un lado. Las celdas Litio demandan un nivel diferente y otras reglas aplican. Estoy seguro que algunos de ustedes saben los daños potenciales de las celdas de litio si son usadas incorrectamente. Si se usan correctamente, no tendrás ningún problema y te servirán bien.

En esta guía, hablaremos de cómo tratar tus baterías y asegurarte de sacar provecho a tu inversión. Puede haber una diferencia entre obtener menos de 50, ¡o más de 200 ciclos!

Imagina que acabas de comprar un nuevo sistema. Junto con tu nuevo equipo, también has comprado un número de paquetes de baterías y descubriste que cuestan una cantidad considerable de dinero, ¡especialmente si son baterías DJI modernas!

Nuevo Cuidado para las Baterías de Drones

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Si alguna vez compraste una bateria nueva y revisaste el voltaje, descubrirás que cada celda, aproximadamente, es de 3.8/3.85 V por celda. Esto equivale aproximadamente al 40% de su capacidad y a lo largo de los años, los fabricantes han llegado a la conclusión que esta es la mejor condición para una celda de almacenamiento dure largos periodos. Todas las baterías nuevas llegan en esta condición.

Estoy seguro que la mayoría de ustedes habrán comprado un nuevo teléfono celular sólo para encontrar que la batería está parcialmente cargada. ¡Ahora entiendes por qué! Cuando cargas baterías nuevas, es recomendable no cargarlo rápidamente al menos los primeros ciclos.

Esto significa que no debes cargar más rápido que ‘1C’ (después explicaré detalladamente los índices de carga). Lo mismo aplica para los primeros ciclos de descarga. Algunos dirán que esto no es esencial. Sin embargo, ciertamente no hará ningún daño. El procedimiento de interrupción es una buena idea.

La idea es viajar con cuidado y sólo descargar tus baterías a un 50% los primeros vuelos. Esto es para ayudarte a establecer la composición interna dentro de la batería y ayudarla a tener una vida prolongada. Después de los primeros ciclos, no es extraño ver un ligero incremento en su desempeño, y usualmente es una señal de que el paquete está listo para su uso normal.

Cargando Baterías de Polímero de Litio para Drones

Es extremadamente importante que uses un cargador específicamente diseñado para cargar celdas de polímero de litio. Todos los cargadores nuevos vienen con una característica de compensación, la cual es esencial para la seguridad y la vida de la batería.

El voltaje funcional de una celda de polímero de litio es de 3 V a 4.2 V cuando están completamente cargadas. Las celdas de descarga debajo de 3 voltios invariablemente causarán daños irreversibles.

Cargar arriba de 4.2 V es peligroso y, ¡más fácil de lograr de lo que puedes pensar! Si tienes seleccionada la función ‘Litio’, tu cargador se ajustará para que las celdas alcancen un voltaje de 4.2, el punto donde el cargador irrumpirá la carga. Pon el tipo de batería incorrecto; empieza a cargar a más de 4.2 V, el paquete se hinchará y si se deja, ¡eventualmente se incendiará! Sí, es tan peligroso, ¡así que vigila bien cuando ajustes tu cargador!

Estaciones de Carga

Algunos paquetes de baterías modernas, como una que alimenta a los cuadricópteros DJI Phantom 2, tienen un diseño donde la batería se desliza en el drone, así que no tienes que conectarlo manualmente. Para estos tipos de baterías, hay estaciones de carga disponibles porque es posible crear un compartimento o carcasa donde simplemente deslizas las baterías hacia dentro.

Puedes pensar que el único beneficio de una estación de carga es que puedes cargar baterías en paralelo. Bueno, éstas tienen más beneficios. He visto personas usar placas de carga paralela y sólo cuestan como diez dólares.

Pero lo que ellos no te dirán es que muchas de estas placas (al menos las más económicas) cargarán tres baterías, tomando tres veces más tiempo, así que no tendrás tiempo para usarlas. De acuerdo, tal vez tener que conectar la siguiente batería toma tiempo, pero no hay una ganancia de tiempo considerable. Creo que estarás de acuerdo.

Si estás buscando un “hogar” para tus baterías donde pueden descansar pacífica y seguramente mientras se cargan, necesitas una solución como esta.

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El Spinido Battery Dock Intelligent Charging Hub, está diseñado para cargar rápida y seguramente las baterías del Phantom 2 o 3. También es compatible con el cargador Inspire 1-100 W y el Cargador Rápido Inspire 1-180 W. Este te permite cargar inteligentemente tres baterías al mismo tiempo, mientras se muestra cada carga en las baterías con un indicador LED.

Cuenta con un puerto integrado para cuando se necesiten actualizaciones del sistema; en él, el poder es administrado para que cada batería se cargue seguramente. Además, está hecho con materiales de muy buena calidad, que te durarán y protegerán tu inversión.

Clasificación C

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Casi todas las baterías de polímero de litio que puedes comprar ahora, vienen con una clasificación C.

La ‘C’ en la clasificación significa ‘capacidad’. La clasificación C es la tasa de descarga máxima, segura y continua en un paquete, como es especificado por el fabricante. Cuando veas un 20C impreso en tu etiqueta, quiere decir que puede descargarse a 20 veces la capacidad del paquete, ‘continuamente’.

La capacidad usualmente se mide en mAh y un tamaño popular de celda es 2200mAh. Por lo tanto, como ejemplo:

2200mAh con celda de 20C = 2.2A x 20 = 44A de descarga continua

Junto con la tasa de descarga continua, algunas baterías muestran una tasa de descarga ‘rápida’. Esta es típicamente el doble de la tasa de descarga continua. Usualmente quiere decir que la batería es capaz de permitir dos veces la descarga actual, pero sólo por unos pocos segundos.

Prevención de Daños

Dañarás tus baterías si las usas por encima de esas especificaciones. La idea es alejarse de esos límites. En teoría, entre más alta sea la clasificación C, mejor es la batería. En el uso de picos altos de corriente como en los helicópteros 3D a control remoto, las baterías con una alta clasificación C son esenciales.

El problema con los helicópteros 3D es que las celdas están sujetas a los picos de corriente en maniobras duras. Los picos de corriente a veces están por encima del límite de la batería. Si la batería es forzada por encima de sus límites, la batería se calentará, el desempeño bajará y si es forzado lo suficiente, posiblemente se inflará y causará un daño irreversible.

¿Qué Tan Buena es la Batería de Polímero de Litio?

Por favor, por favor, ¡por favor ten cuidado con las ‘supuestas’ clasificación C! La mayoría de las baterías vienen de China y en la actualidad, parece que no hay control sobre los fabricantes cuando imprimen sus etiquetas, y sin requerimientos para justificar sus afirmaciones.

¡He visto muchas baterías que claramente no pueden dar su supuesto consumo de corriente! Por otro lado, he usado y vendido paquetes de 20C, ¡las cuales claramente superan a otros fabricantes que dicen tener paquetes de 45C! Puede ser confuso determinar las especificaciones genuinas.

Investiga bien, pregunta y gasta sabiamente; económico y bueno, así como caro y pobre, ¡puede encontrarse en el mercado actual! He probado cientos de paquetes y a este día, no he visto un paquete que desempeñe por encima de 35C. Si puedes ver a alguien que afirme tener algo por encima de 35C, ¡deberías ser escéptico!

Balancear las Baterías de Polímero de Litio

Balancear es muy importante. Si un paquete es usado y guardado dentro de sus límites seguros, las celdas no se desviarán de su balance. Un desbalance en las celdas puede ocurrir cuando el paquete ha sido descargado muchas veces. A veces un paquete puede desarrollar una celda mala.

Balancear la carga ayudará a detectar un desbalance entre las celdas y reducir la probabilidad de sobrecargar otras celdas dentro del paquete. Por esta razón, por favor, SOLO balancea la carga de tus baterías.

Temperatura en batería de Litio para Drones

Cuando cargues tus baterías, la temperatura es importante. Nunca cargues una batería que ha estado guardada bajo de los 0 °C ya que puedes provocar una explosión a esas temperaturas. Un almacenamiento frío para las celdas Litio es bueno, pero antes de cargarlas, asegura que tus paquetes tengan la oportunidad de alcanzar completamente una temperatura ambiente antes de comenzar.
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Al cargar algo, revisa manualmente la temperatura de la batería. Si es cargado a un índice de carga de 1C, la batería no debería calentarse. Sin embargo, frecuentemente yo cargo a 3C y los paquetes se calientan ligeramente. Un calor excesivo significa que algo está mal. Si te pasa, ¡DEJA DE CARGAR!

Después de un vuelo, puedes descubrir que tus baterías están ligeramente calientes al tacto. Puede ser una buena idea darles un tiempo para que se enfríen antes de cargarlas.

Celdas Dañadas

Nunca intentes cargar un paquete que ha sido dañado en un accidente, ¡corres el riesgo de un incendio! Las celdas que obviamente están hinchadas o tienen un daño físico, nunca deberían ser usadas y requieren una eliminación cuidadosa, especialmente si las celdas están hinchadas.

Si tienes un paquete completamente cargado en una repisa, ¡nunca trates de rellenarlo!

¡NUNCA DEJES UN CARGADOR SIN SUPERVISIÓN!

El punto más importante de todos, sabiendo qué tan potencialmente peligroso puede ser una batería Litio si algo sale mal, ¡NUNCA dejes tus baterías sin supervisión! No importa qué tan seguro CREAS que es tu cargador, las cosas pueden salir bastante mal en un instante.

Estás a merced de la tecnología y a veces algunos de los usuarios más experimentados han tenido serios accidentes con baterías Litio , incluyendo la leyenda del helicóptero a control remoto Curtis Youngblood, que quemó seriamente su mano por un proceso de carga incorrecto. ¡Por favor sé cuidadoso! Si puedes, tampoco cargues las baterías Litio dentro de tu casa.

Hay un sinfín de videos e imágenes en todo el Internet sobre incendios con Litios ; por favor revísalas y ten cuidado porque, ¡algunas de estas imágenes son impactantes!

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Índices de Carga

El consenso general siempre ha sido cargar tus Litio a un índice de 1C, es decir, una batería de 2200mAh se cargaría a no más de 2.2 A. Cargar arriba de 1C fue considerado malo para la salud de la batería. Hay algunas personas que son firmemente piensan que todavía es el caso.

En los dos últimos años, he estado rodeado de paquetes siendo cargados a 3C y no veo diferencia en su vida útil. Inclusive he probado con paquetes cargados en 1C y 3C, y su vida útil fue la misma.

Prefiero cargarlo yo por 20 a 30 minutos y sentir que casi todos los paquetes modernos de Litio son capaces de ser cargados a 3C sin causar ningún daño. Ahora algunos fabricantes indican 5C o incluso 8C, pero con mis propias pruebas, los paquetes a veces tienden a salir un poco calientes después de estar en el cargador, y esencialmente, es el calor excesivo el que causa que las baterías fallen eventualmente.

Índices de Descarga y Nivel de Descarga

Ya he explicado qué es una clasificación C. Ya sabemos que esa descarga, a un número por encima de la clasificación C específica, dañará la batería. De la misma manera, la dañas si la descargas profundamente.

El mayor daño a las baterías de polímero de litio es causado por el usuario cuando la descarga completamente, y a pesar de la calidad de las celdas, si tú descargas la batería, causarás un daño irreparable y desgastarás tu batería muy rápido.

Dejar un nivel aceptable de carga en la batería de litioes el factor más significativo para prolongar la vida de la batería, y la razón más común para una falla prematura en la batería es, ¡ignorar este consejo! Descargar las baterías de polímero de litio por encima del 80% de su capacidad puede reducir significativamente la vida útil de cualquier batería Litio.

Pruebas han demostrado que las baterías que sólo están descargadas en su 50%, pueden ser utilizadas al menos tres veces la duración de las baterías que son regularmente vaciadas.

Una batería que es vaciada cada vez que es usada sólo puede durar 40 a 50 ciclos. Intenta no poner más del 80% o al menos, con un voltaje en reposo de 3.6 V o más por celda, y obtendrás más de tus celdas. Al apegarme a esta regla, he visto más de 150 ciclos en muchos de mis paquetes.

No obstante, el mito que abunda lleva a muchos pilotos a concentrarse en los índices de carga (los cuales nunca han sido un problema) en vez en los niveles excesivos de descarga. He visto personas que religiosamente cargan a menos de 1C y después vuelan con una batería de litio completamente vacía, ¡un doble error!

Temperaturas Funcionales

Las baterías de polímero de litio operan mejor cuando están ligeramente calientes. Son capaces de operar bien a más de 60 °C, y en cambio, no funcionan muy bien en temperaturas frías. Una batería cálida es una batería feliz, pero, si vas por encima de los 60°C el daño empieza en forma de bulto o como si se inflara como un globo si nos vamos a los extremos. El clima frío es definitivamente un problema.

Si alguna vez haces un vuelo en invierno, notarás cómo tus baterías para drones no se desempeñan de la forma que lo hacían en verano. En un día helado, la disminución del voltaje puede ser suficiente para que los ESC (Control Electrónico de Velocidad) alcancen la tensión de corte bajo carga.

A las baterías de polímero de litio les gusta un poco de calor antes de empezar a funcionar. Cuando estuve investigando, me encontré varias ideas acerca de las temperaturas óptimas para el funcionamiento de las baterías, pero es seguro decir que algo entre 30 a 40 °C es óptimo. Si volarás en un día frío, asegúrate que tus paquetes estén cálidos antes de empezar a volar.
Más detalles sobre Volar con baterías de Litio y tu Drone.

Almacenamiento

Voy a decir mis experiencias personales aquí. Los fabricantes indican que cuando las baterías de larga duración sean guardadas en cualquier cantidad de tiempo, deberíamos guardarlas idealmente a una temperatura entre 5 a 27 °C. Entre más baja sea la temperatura, mejor.

El voltaje óptimo para un almacenamiento a largo plazo, como ya se mencionó, es de 3.8 a 3.85 V por celda. La práctica óptica después de volar por días es cargarlas de nuevo con el voltaje de almacenamiento usando la función de almacenamiento en tu cargador. Sin embargo, si regresas a casa con un paquete completamente cargado y pretendes volar la siguiente semana, yo personalmente dejo mis paquetes cargados listos para la siguiente semana.

Mi argumento aquí es, regresar un paquete completamente cargado para ser almacenado está efectivamente usando uno de tus preciosos ciclos y puede que haga más daño que sólo dejarlo completamente cargado para tus sesiones de vuelo la siguiente semana. El calor es más que un problema aquí.

Si tienes un paquete completamente cargado, mantenlo a temperatura ambiente o un poco más frío. A lo largo de los años, las pruebas reales han mostrado que los paquetes que se dejan completamente cargados por largos periodos de tiempo y están sometidos al calor, deterioran y pierden capacidad.

Siempre trata de usar todos tus paquetes cargados cuando salgas a volar y cárgalos para guardarlos después. Siempre almacénalos en un lugar frío y seco. Comprar un estuche de seguridad para baterías para drones o una caja de municiones para almacenar paquetes también es una buena idea.

Un buen ejemplo para una bolsa pequeña y económica para baterías para drones:
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‘Hinchazón’: ¿Por qué Ocurre Esto?

Hay muchas razones sobre porqué esto ocurre, con una combinación de eventos y acciones que una batería hinchada Desde malos estándares de fabricación usando materiales deficientes hasta el uso incorrecto, o sólo el desgaste con la edad, pero sobre todo el resultado es el mismo, la batería está cansada y pasada si la hinchazón se empieza a notar.

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Batería Litio Hinchada / Fuente: Jeff Jasky, Flickr

Hace algunos años hubo problemas notables con algunas de las celdas más económicas hechas de China. Se descubrió que la razón principal de la falla prematura en las celdas era por la contaminación en el agua en las plantas manufactureras. Muchas fábricas están en climas húmedos y la alta humedad causa que el agua esté atrapada dentro de las celdas, la cual causa la oxidación del litio.

El oxígeno puede ser liberado por electrólisis y no hay lugar para que el oxígeno escape, por lo tanto, la batería de hincha. Una pobre construcción de los separadores usada en las celdas baratas también es un factor con una mala fórmula de la separación siendo un factor que contribuye. Los procesos de fabricación han mejorado desde entonces, y los materiales y la fabricación deficiente no son un problema actual.

La hinchazón también puede ocurrir si las celdas están sobrecargadas o fueron cargadas rápidamente. Cuando esto pasa, terminas con exceso de litio libre en el ánodo (un revestimiento metálico de litio), y oxígeno libre en el cátodo. Un átomo de oxígeno libre es lo suficientemente pequeño para moverse libremente sobre el separador sin llevar una carga eléctrica, dando como resultado un óxido de litio.

Ahora tienes el problema donde el óxido de litio usa algunos átomos de oxígeno que existían en su estado ionizado y el resultado es más oxígeno libre. Para enfatizar este punto, si fueras a sobrecargar bajo el agua una batería de Litio , seguiría incendiándose ya que produce su propio suministro de oxígeno.

Descargar

Sobredescargar las baterías de polímero de litio o descargarlas rápidamente, hace que pase lo contrario. Terminarás con óxido de litio en el cátodo, aunque a un índice más bajo porque simplemente hay menos allí. Básicamente, una batería abusada rápidamente desarrolla corrosión en ambos polos de la batería, dentro de su paquete.

Entre más abuses de la batería, peor será la corrosión. Con corrosión en el lugar, la resistencia aumenta y la batería tiene que trabajar más, causando más daño… ¡es un círculo vicioso! A pesar de la calidad, sobrecargar las baterías de polímero de litio es la causa más común de hinchazón.

Espero que esto enfoque el problema y te recuerde qué tan dañino es que tus baterías se hinchen.

Calor en batería de Litio

Como ya he dicho, el calor es un gran factor. Si una batería es presionada por encima de 60°C durante la carga o descarga, pueden ocurrir problemas debido a la generación del litio metálico, dañando la celda y de nuevo, causando hinchazón.

Voltaje

El voltaje máximo para una celda es de 4.235 V, pero sólo esto es posible cuando la temperatura de la celda es de alrededor de 60 °C. El voltaje máximo a temperatura ambiente es de alrededor de 4.2 V por celda. Bajo de 10 °C, puede bajar sólo a 4.0 V. Ir por encima de estas figuras, la sobre-abundancia de electrones romperá enlaces químicos y liberará litio para enlazarse con oxígeno, creando óxido de litio y otra vez, ¡más hinchazón!
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Químicamente, hasta cierto punto en la vida de una Litio , se hinchará a pesar de todo; sólo podemos prolongar los efectos de hinchazón al tratar nuestras baterías de drones con el nivel de respeto que ellas se merecen.

Si tienes un paquete que ha empezado a hincharse y continúas usándolo de la misma forma, sólo empeorará y cuando ocurra, las celdas deberán ser eliminadas rápidamente. Un pequeño abultamiento es una señal que el paquete está muriendo y debe usarse con cuidado.

Una vez que la batería se ha enfriado, la hinchazón puede reducirse y la mayoría generalmente sigue usando la batería; si es tu caso, debes echarle un ojo. Idealmente, deberías dejar de usar la batería una vez que esté hinchada ya que hay un riesgo de incendio, ¡sé precavido!

Necesitas un juego de herramientas para trabajar en el drone, trabajar con todos esos desarmadores pequeños puede ser molesto… checa el kit de herramientas LB1 High Performance.

¿Cuándo Debes Retirar las Baterías de Polímero de Litio?

Hay muchas variables que determinan la vida útil de tus baterías y si un pack es abusado, sólo durará un puñado de cargas, y si lo tratas apropiadamente, verás más de 200 ciclos de tus paquetes. Esto claro que depende de tu aplicación. Como regla general, cuando tu batería no retiene más de 80% de su capacidad original, es tiempo de retirar tu paquete, y ciertamente si hay una hinchazón excesiva.

Eliminación

A diferencia de las baterías NiCd o NiMH, las baterías de polímero de litio son ecológicas. Por razones de seguridad, es mejor que las baterías Litio estén completamente cargadas antes de su eliminación, y esto debería hacerse afuera de tu casa por obvias razones.

Una descarga lenta para vaciar completamente con un foco o serie de focos es lo que hago. Una vez que las celdas no muestren voltaje, es muy seguro asumir que el paquete está inerte.

A diferencia de otras baterías, las Litio inertes pueden simplemente ser desechadas en la basura. Si una batería está físicamente dañada, descargarla puede ser peligroso y se requiere un mejor cuidado para eliminarlas. Busca en Internet y encontrarás varias soluciones recomendaciones para su eliminación.

YouTube es una buena fuente de cómo NO hacerlo y si no has visto un incendio, mira unos videos de baterías hinchadas, y ciertamente te harán pensar.

Esto es todo por este capítulo. Espero que este artículo te ayude a apreciar y sacar ventaja de tus baterías. Este tema es un tema que siempre evoluciona. Siempre estoy abierto a los comentarios y me encantaría escuchar de otras personas y sus experiencias reales. Para mí, todo es sobre difundir la palabra con precisión e integridad. Sin nuestras baterías, ¡no podríamos hacer nada!

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