Безваръчна литиева батерия: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Ако се занимавате с електроника, често срещано предизвикателство за преодоляване ще бъде да намерите подходящ източник на енергия. Това е особено вярно за всички преносими устройства/проекти, които може да искате да изградите и там батерията най -вероятно ще бъде най -добрият ви залог за този източник на енергия. Ако изграждате устройство с ниска консумация на енергия, тогава имате много възможности за избор, но ако вашият проект е гладен за захранване, можете да се ограничите до литиеви батерии. В много отношения литиевите батерии са прекрасен подарък за човечеството от умни хора, занимаващи се с батерии, и момче, благодарен съм за тези подаръци.

Батериите са необходими за цяла гама продукти с високи нужди от мощност. Това могат да бъдат преносими високоговорители, електронни велосипеди, електрически скейтбордове, банки за захранване, фенерчета, RC-неща и много, много други.

Единственият проблем с тези батерии (напълно игнориращи тяхната придирчивост към зареждане/разреждане и склонността да изгарят в пламъци при лошо третиране) е, че те са доста скъпи в сравнение с други по -ниски технологии на батериите. Така че възможността да създавате свои собствени батерии евтино е чудесен фактор за сериозни проекти.

За щастие за нас литиевите батерии са толкова популярни, че са навсякъде около нас. Така че в тази инструкция ще ви преведа през процеса на създаване на ваш собствен пакет батерии от 18650 литиеви батерии, изчистени от стари лаптопи, които можете да използвате за захранване на вашите гладни проекти.

Стъпка 1: Защо тази инструкция?

И така, какво отличава тази инструкция от много други инструкции за изграждане на батерия? Е, забелязах, че когато се търси начин за изграждане на батерия, обикновено се дават две опции. Те са за заваряване на клетките заедно с точков заварчик или за запояване на клетките заедно. Без да навлизаме в подробности, разбира се, има някои плюсове и минуси с тези опции. Професионалистът с точково заваряване е, че дава надеждна връзка с малки повреди на батерията. Недостатъкът обаче е, че изисква точков заварчик, който може да бъде доста скъп. Запояването е много по -евтино и ще създаде по -добра връзка, но с цената на повреда на батерията поради пренос на топлина в клетката. Друг недостатък, от който страдат и двата метода, е, че те са доста постоянни и изискват разпаяване или изрязване на фиксатори, за да се позволят промени в конфигурацията на батерията. Така че избирам трета опция, която е без заварка и потенциално спойка батерия.

Проектирах тези модулни държачи за клетки, които позволяват изграждане на всякакви батерии с размер на мрежата, без да се използват скъпи точкови заварчици, без повреди по батериите и със свободата да се конфигурира отново батерията или да се сменят отделни клетки по всяко време с лекота.

Стъпка 2: Отказ от отговорност

Преди да започнем обаче, трябва да ви информирам, че литиевите батерии, колкото и прекрасни да са те, са доста опасни, ако с тях не се работи правилно. Това са снежинките на батериите и ще избухнат/избухнат в адски пламъци, ако бъдат малтретирани, сваляйки вашия проект, кола, къща или каквото и да е запалимо в обсега му. Високото енергийно съдържание на тези батерии също може да причини сериозни щети, ако бъде съкратено. Не поемам никаква отговорност за повредено имущество, живо същество или духовно/умствено същество в резултат на нещо, което се обърка след тази инструкция. Трябва да направите това само ако имате достатъчно познания за литиевите батерии и сте взели необходимите предпазни мерки.

Накратко, правите това на свой собствен риск и аз не поемам отговорност за нищо, което може да се обърка с това. Ако не искате да рискувате с нищо, предлагам да закупите завършена опаковка, направена от професионалисти.

Ограничения:

Инструкциите тук ще се фокусират главно върху създаването на незащитена батерия, поради което няма да се вземат предвид никакви BMS или други измервания за безопасност, които биха ни позволили да използваме батерията по безопасен начин. Това е оставено на всеки, който иска да изгради това, да реши.

Стъпка 3: Източник на 18650 батерийни клетки

Ако вече имате 18650 батерии и просто се интересувате от процеса на създаване на батерия, можете да преминете към стъпката „Изграждане на пакета“.

Един от най -често срещаните типове батерии, с които ще се сблъскате, ще бъде батерийната клетка 18650 (наричана отсега нататък клетка), която е най -често използваната в лаптопите. (Факт, 18650 всъщност описва размера на клетката с диаметър 18 мм и дължина 65,0 мм). Разбира се, има и други клетки като 21700 и 26650, но поради тяхната популярност тази инструкция ще се фокусира само върху клетъчния тип 18650.

Основният източник за отбелязване на безплатни 18650 без съмнение са старите лаптопи. Те обикновено съдържат 6-9 клетки в зависимост от типа лаптоп. Дори и от лошите батерии на лаптопа има вероятност само някои от клетките да са лоши, докато останалите все още могат да бъдат използваеми. Други места за получаване на клетки са от батерии за електронни велосипеди, банки за захранване, а също и онлайн магазини като eBay и Amazon, въпреки че те, разбира се, няма да бъдат безплатни.

След като хванете батерията на лаптопа, е време да я отворите. ВНИМАНИЕ обаче, тъй като не искате да пробиете или скъсите някоя от батериите. Моята препоръка е да използвате пластмасов инструмент за любознателната част. Ако все още използвате метален предмет, като отвертка, уверете се, че го правите внимателно, за да не причините злополуки.

След като разполагате с клетките си, е време да тествате капацитета им. За това препоръчвам да използвате зарядно устройство/тестер за батерии като OPUS BT-C3100 (партньорска връзка). Тези удобни малки устройства ще зареждат/разреждат, тестват и поддържат вашите литиеви клетки вместо вас, което е чудесно, ако планирате да използвате литиеви клетки за проекти.

Стъпка 4: Батерии

Батериите се изграждат по две основни причини: за увеличаване на напрежението или/и за увеличаване на капацитета. Клетката е отделна батерия в пакет и когато клетките са свързани последователно, напрежението се добавя. Когато клетките са свързани паралелно, вместо това се добавя капацитетът на клетките, като по този начин се имитира батерия с по -голям капацитет. Конфигурацията на батерията обикновено се описва като XsYp, където X показва броя на клетките в серия и Y, броя на клетките успоредно. Умножавайки ги, получаваме общия брой клетки, необходими за нашата опаковка.

Обхватът на напрежението на типичен 18650 е между 4.2V и ~ 2.5V и затова, ако искате 12V батерия, свързваща три клетки в серия 3s1p, би дала 12.6V напълно заредена и до 7.5V напълно празна (въпреки че не се препоръчва да изпускателни клетки под 3V).

Капацитетът в клетките варира значително между модела и производителя. Но от огромното количество батерии, които съм тествал, очакваният капацитет за използваните батерии за лаптоп варира от 2000mAh до 3000mAh. Разбира се, ще намерите батерии с по -нисък капацитет от този и тези, които обикновено изхвърлям.

Така че, да речем, че искате да създадете захранваща банка с капацитет 10000mAh и имате куп клетки 2000mAh … тогава, познахте, ще трябва да свържете пет от тях в паралелна конфигурация 1s5p, за да получите тези 10000mAh и разбира се DC-DC регулатор, за да го достигне до 5V.

Ако например искате 12V и поне 10000mAh, тогава конфигурацията ще бъде 3s5p и това означава, че необходимото количество клетки ще бъде 15 за създаване на този пакет.

Създаването на собствен пакет батерии наистина е много полезно и има много материали за четене там, в мрежата. Така че, ако сте нов в създаването на пакети, предлагам да проучите това, тъй като тази инструкция няма да предоставя всички подробности за батериите и техните ограничения. Съвети за няколко неща, които трябва да търсите, са текущото теглене и разделяне на тока, BMS, зареждане на баланса, пропадане на напрежението, вътрешно съпротивление на батерията, размери на раздела, химия на батерията и термично изтичане.

Стъпка 5: Изграждане на пакета

Има няколко неща, които ще са ни необходими за изграждането на тази батерия.

Първата стъпка при изграждането на батерията е да решите каква конфигурация искате/имате нужда. Това се определя от изискванията за напрежение, капацитет и ток. В тази инструкция ще създадем 3s2p батерия, която трябва да доведе до 12V 4-5000mAh батерия.

Тъй като ще отпечатваме нашите притежатели на клетки, 3D принтерът ще бъде изключително полезен. Това е частта, в която трябва да извадите 3D принтер от задния си джоб или да помолите приятелски приятел с принтер да ви помогне. Тези държачи за клетки са доста малки, така че за да се постигне подходяща толерантност за сглобяването им, бих препоръчал да използвате дюза с диаметър 0,4 мм или по -малка. Файловете STL и моделите могат да бъдат намерени на връзката по -долу, където също ще намерите инструкции за печат.

Може да е необходима и тренировка в зависимост от избрания метод на сглобяване (повече за това в по -късните слайдове)

Както бе споменато по -горе, няма да е необходимо заваряване и запояването ще бъде по избор. Основното използване на поялник би било да се прикрепят кабели към батерията. Това обаче може да бъде избегнато, като вместо това се използват пръстенови клеми на проводниците или просто накрайниците да действат като проводници и да се игнорират отделните клетъчни проводници (балансиращи проводници).

Връзка към stl файлове: STL файлове

Стъпка 6: Необходими части

Отпечатайте колкото се може повече държачи за вашата опаковка и започнете да доставяте другите необходими части. За тази компилация ще трябва да отпечатаме общо шест притежателя на клетки. Отпечатайте също корпуса, капака и по избор монтажа, тъй като корпусът ще направи батерията много по -издръжлива и надеждна.

Списък с части:

• Никелов накрайник (максимална ширина 7,5 мм)
• 2x винтове M5 (с дължина най -малко 100 мм)
• 2x фъстъци M5
• 12x M3 винтове и гайки*
• Терминални проводници (червено и черно)
• Балансиращи проводници*

*По избор част

Стъпка 7: Сглобете пакета

След като имате всички части, е време да сглобите опаковката и това е доста лесно, тъй като държачите на отпечатаните клетки могат да бъдат поставени един в друг, за да се създаде необходимия размер на опаковката.

Поставките за клетки са проектирани по такъв начин, че има множество начини да ги използвате за изграждане на батерия.

1. Първият вариант е да прокарате раздели през държача на клетката, за да свържете няколко клетки. Държачите са проектирани с известна пружинираност, която трябва да осигури правилен контакт с клетката на батерията.
2. Вторият вариант е да използвате винтове М3 като контакти на клемите и да затегнете езичетата към винтовете с помощта на гайки. За това може да бъде полезно да се пробият дупки в езичетата, за да се позволи преминаването на винтовете М3. Предоставих приспособление, което ще помогне с разстоянието при пробиване на тези дупки. Може да е разумно да използвате найлонови гайки или локтит, за да предотвратите отвиването на гайките, ако батерията издържа на вибрации.

На този етап трябва да се извърши всяко запояване на проводници и проводници (като балансиращи проводници) и свързващи фиксатори (за създаване на последователни връзки), като се уверите, че са свързани правилните щифтове.

След като първата част (да я наречем долната част) е завършена и подходящите проводници са запоени/прикрепени, тя може да бъде поставена в долната част на корпуса. Ще бъде плътно прилепнал. Целта е да се създаде здрава опаковка и да се намали ненужното бучене в опаковката.

Поставете батериите, като се уверите, че всички паралелни двойки са на едно и също ниво на напрежение и че клетките имат сходен капацитет. За да се създаде последователна връзка, двойката клетки трябва да е обърната в променлива посока, което означава, че средната двойка трябва да е обърната обратно на другите две двойки.

Поставете горните държачи на клетки в опаковката. Тази стъпка може да изисква известно мърдане и свирене, за да се накарат всички клетки да се подравнят правилно в горния държач.

ВАЖНО!

• Уверете се, че сте получили правилно полярността и ориентацията на клетките, в противен случай рискувате да скъсите клетките и с това да разгърнете пълния им потенциал, което рядко е добре.
• Ако използвате изчистени клетки от стари батерии на лаптоп или други електронни устройства, не забравяйте да премахнете всички стикери, остатъци от лепило или нещо друго, което може да има върху клетката, като внимавате да не премахнете свиващата се обвивка. Искате клетката да се движи свободно в държача на клетката, за да позволи добър контакт на клемите.

Стъпка 8: Тествайте пакета

Завийте внимателно капака и ето! надявам се да имате работещ комплект батерии. Разбира се, сега е моментът да извадите вашия мултицет и да тествате пакета, за да видите дали той доставя очакваното напрежение.

Както може да се види на снимките, създадох няколко батерии с тези държачи и трябва да кажа, че те са наистина страхотни. Вече е възможно да се създават пакети, където можете лесно да разменяте лоши клетки, да променяте конфигурацията и да зареждате клетки поотделно.

Има обаче някои неща, които си струва да се споменат за този начин на изграждане на пакети. Тъй като връзката не е свързана с клетките, трябва да се полагат допълнителни грижи, за да се гарантира, че всяка клетка прави правилен контакт. Ако клетките не създават подходящи контактни искри, може да се генерират искри, тъй като батериите се разреждат неравномерно. Друго нещо, което трябва да имате предвид, е, че това решение ще доведе до по -малко компактна батерия в сравнение със заваряването например. Третият недостатък е, че въпреки че модулната конструкция го прави гъвкав, вие все още сте ограничени до конфигурации на мрежови модели и по този начин персонализирането на формата на батерията става по -трудно.

Но ако никой от гореспоменатите недостатъци не ви притеснява, поздравления за това, че сте се справили с инструкциите и може би ще успеете да разрешите всичките си бъдещи предизвикателства за властта.

Не забравяйте, че използването на литиеви батерии без никаква защита е доста рисковано, така че препоръката е да се използва подходяща BMS (система за наблюдение на батерията), за да се предпази опаковката от презареждане/разреждане, а също и ако е включена функция за балансиране, тя може да се използва и за зареждане опаковката. Вижте връзките по -долу на моята предложена BMS, която да използвате за малки опаковки.

12V BMS (пакет 3s)

16V BMS (пакет 4s)