Възстановяване на литиево-йонни батерии: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Ако сте като мен, тогава винаги търсите извинение, за да спестите пари, да потърсите или да деконструирате нещо, което изглежда интересно. Намерих начин да задоволя всичко по -горе! Имам афинитет към литиево-йонни батерии. Те се предлагат във всякакви форми и размери, са енергийно плътни (държат много енергия), имат по-високо напрежение от батериите NiCad или NiMH и могат да издържат на големи усилватели. Освен това те не развиват „памет“или имат високо саморазреждане, така че можете да ги съхранявате дълго време. И накрая, те се поддават на многоклетъчни конфигурации. Още по -добре, те са навсякъде и могат да бъдат взети безплатно. В този урок ще ви дам краш-курс за намиране, извличане и спасяване на литиево-йонни батерии, така че нека започнем! По -долу са връзките към някои от инструментите и елементите, които използвах!

iMax B6 LiPo зарядно устройство:

www.ebay.com/itm/New-Imax-B6-RC-Lipo-NiMh-…

Зарядно устройство/анализатор Zanflare C4:

www.amazon.com/gp/aw/d/B07428G1G2/ref=mp_s…

4S батерия за управление/защита на батерията:

m.ebay.com/itm/4S-10A-18650-Li-ion-Lithium…

Инструменти:

Комплект инструменти Spudger/Prydger

www.amazon.com/gp/aw/d/B00PHNMEMC/ref=mp_s…

Фрези за промиване

www.amazon.com/gp/aw/d/B002SZVE8M/ref=mp_s…

Странични фрези

www.amazon.com/gp/aw/d/B0733NRF2C/ref=mp_s…

Помощен нож

www.amazon.com/dp/B00002X203/ref=dp_cerb_1

Стъпка 1: Литиево-йонна батерия 101

Както казах, акумулаторните литиево-йонни батерии са навсякъде! Това прави закупуването на тези батерии евтино, защото хората са склонни да хвърлят стара електроника, която се счупи или просто спре да работи, но оставят батерията вътре. Обикновено получавам моето от магазина за спестявания за стотинки или от стари играчки, които хората раздават или се разбиват и даряват за наука. Тези, които трябва да се търсят, са следните: ръчни устройства, мобилни телефони, цифрови фотоапарати или видеокамери, преносими DVD или видео плейъри и моят личен фаворит, батерии за лаптоп. Съществуват различни химични вещества, свързани с презареждащи се литиево-йонни клетки, като например литиев кобалтов оксид (тип ICR), литиев железен фосфат или LiFePO4 ((няма да срещнете, че те се изхвърлят често), литиев манганов оксид (IMR), литиево -манганов никел (INR) и литиево -никелов манганов кобалтов оксид (NCA или хибрид). Най-често срещаните, които ще намерите, са литиево-кобалтов оксид тип ICR. Това е най -доброто за енергийна плътност и мощност, но има среден до нисък разряд на ток и температурен праг. Максималният разряден ток за тях е равен или най -малко два пъти повече от капацитета. Освен това те са по -малко стабилни (четете: опасни) от другите видове и трябва да имат някакъв вид защитна схема. Сега, нека не бъркаме литиево-йонни батерии с литиево-йонни полимерни батерии или LiPo батерии. В LiPo батериите електролитът, анодът и катодът, положителните и отрицателните изводи, са поставени в полимерни торбички. Вътрешната химия е подобна на литиево-йонните клетки. В зависимост от устройството, батерията ще бъде различна по форма или размер, но те обикновено са правоъгълни и тънки за мобилни телефони или компактни устройства, или цилиндрични като 18650 (често срещани в батериите за лаптопи) или 18500 често срещани в гърбични пакети за фотоапарати или видеокамери.

В случай, че някога сте се чудили, името на батерията съдържа нейните размери. "18650" означава, че батерията е с диаметър 18 мм и дължина 65 мм. "0" просто виси. Независимо от вида или размера, те могат да имат една или няколко клетки. Множество клетки са последователни или успоредни, или смес от двете. Дори малките батерии могат да имат две малки клетки вътре, свързани последователно или последователно/паралелно. Това се дължи на факта, че някои устройства имат повишени нужди от напрежение, повече от една клетка може да осигури, или да увеличат капацитета. Серийните връзки увеличават напрежението, а паралелните връзки увеличават капацитета на опаковката. За разлика от батериите NiMH или NiCad, литиево-йонните батерии ще имат някакъв вид защитно устройство в себе си като система за управление на батерии, състояща се от интегрални схеми и MOSFET или резистори, които регулират ток, напрежение, откриват къси съединения, обратен полярност и температура. Някои имат допълнителна функция за балансиране на клетките, ако има няколко клетки. Защо имат нужда от това? Това е така, защото химията на литиевата клетка я прави чувствителна към презареждане, прекомерно разреждане (източване, докато напрежението стане твърде ниско), късо съединение и дори превишаване на температурата. Всяко от тях може да повреди клетката или още по -лошо - да причини пожар. Серийно множество клетъчни батерии се нуждаят от функцията за баланс, която гарантира, че всяка отделна клетка получава същото количество ток и напрежение като другите клетки. Ако една клетка получи повече заряд от друга, тя може да се износва по -бързо или да се повреди. Капацитетът на опаковката също се намалява. Тези видове батерии също изискват специални процедури за зареждане, които NiMH или NiCad не правят. Повече за това по -късно!

Стъпка 2: Безопасност

Сега, преди да започнем да копаем в батериите, искам да се докосна до някои елементи за безопасност, специфични за литиево-йонните клетки. Ако сте в RC и имате електрически превозни средства и имате опит с LiPo батерии, можете да пропуснете това, но ако не, важно е да разберете, че бъркането с литиево-йонни батерии може да бъде опасно. Научих това по трудния начин!

Защо? Поради тяхната химия, една клетка от 18650 задържа много енергия. Каишка 6 или повече заедно и имате много складирана енергия. Съображенията за безопасност идват, ако те са късо съединени, презаредени, недостатъчно заредени или претоварени, най-често срещаният тип литиева батерия се нагрява, набъбва и може да експлодира или да причини пожар от нагряване, което не разбираме не искам

Начинът да избегнете това е да ги боравите и зареждате правилно. Почти всички литиево-йонни батерии или единични батерии имат вградена някаква защитна схема, която предпазва клетката от презареждане, късо съединение или прекомерно разреждане. Многоклетъчните пакети имат допълнителна функция, наречена система за управление на батерията с функция за баланс, която следи и разпределя зарядния ток и напрежение във всяка клетка, като гарантира, че всеки се зарежда със същото количество ток и напрежение. Въпреки това, трябва да използвате подходящо зарядно устройство, или за единични клетки, или такова, което поддържа множество клетки в пакет, като например зарядно устройство за баланс. Използването на друго зарядно устройство може да доведе до презареждане на литиево-йонните клетки и да доведе до пожар.

Стъпка 3: Инструменти

Извличането на клетки е доста лесно. Имате нужда от някои основни инструменти, така че ето основните:

Отвертки с плоско острие. Добре е да имате различни размери, но обикновено 3 мм (1/8 ") до 5 мм (или 1/4") са всичко, от което се нуждаете. Избягвайте по -дебели остриета, тъй като те са твърде големи, за да се поберат в малки пространства.

Spudger (по избор). Здрав метален или здрав пластмасов за отделяне на калъфи.

Странични фрези или фрези за измиване. За рязане на щифтове или проводници или отваряне на кутията на батерията. И двете работят, но аз харесвам моите фрези, тъй като те влизат по -добре в малки пространства.

Помощен нож. Работи по -добре от спудър, но по -опасно! Попитайте пръстите и ръцете ми откъде знам това 8)

Мултиметър. Не се нуждаете от Fluke или нещо фантастично за това. Това е само за измерване на клетъчното напрежение, за да се види дали те са спасими.

Ръкавици (по избор). Казвам по избор, защото практическите ръкавици за тази задача вероятно няма да спрат остър нож на отвертка или острие на нож, който се изплъзна от фугата с висока скорост.

Това са всички необходими инструменти!

Стъпка 4: Деконструкция

Имате батерията, инструментите и сега е време да се поразровите. Разглобявам две батерии в този урок. Единият е общ 6-клетъчен пакет за лаптоп HP Pavilion Dv 5 до Dv 6 и пакет от древна (реколта 2004 г.) цифрова камера с мощност 7,4 волта и 1500 mAh. Мисля, че има две клетки вътре, но ще разберем.

В зависимост от вида на батерията, основният дизайн ще бъде почти еднакъв, състоящ се от пластмасов външен корпус, съдържащ облицовка за изолация или омекотяване (пяна, силастик, лента или хартия), клетката (ите), a защитно устройство/платка с вътрешните си връзки, или проводници, фиксатори, или проводници и фиксатори. Между другото, забелязах малка или никаква разлика в конструкцията между обща (като батерията на лаптопа) и истински OEM (като батерията на камерата). Понякога кутията е заварена или залепена, но понякога просто се държи заедно с фиксатори. Ще разберете бързо кой метод използва производителят. OEM батериите обикновено са залепени/заварени, а по -евтините се залепват или закопчават.

Обичам първо да започна от ъглите на кутията с помощния нож. Намерете шева между двете половини на корпуса. Поставете ножа по ръба. Разклатете го напред и назад, за да се задейства в калъфа. Тя трябва да потъне, така че внимавайте да не отидете твърде дълбоко и да изрежете клетките или да скъсите нещо. След като го стартирате и сте отворили малка празнина, е време да отидете за отвертката. Използвайте по -малката отвертка, за да отворите допълнително пролуката, като я завъртите. След като го отворите повече, отидете за по -голямата отвертка и повторете. Трябва да започнете да получавате големи гънки в кутията. Преместете отвертката нагоре по шева на кутията, като я завъртите, докато вървите. Ако не стигате до никъде, върнете се към ножа и повторете първата стъпка. Не мисля, че трябва да ви напомням да бъдете внимателни тук.

Ако сте заседнали, устойте на желанието да използвате чук или да разбиете инструмента си Dremel с прекъсващо колело. Ако сте като мен и нетърпеливи, тогава бъдете изключително внимателни! Батериите не обичат да се отварят. За протокола, никога не ми се е налагало да използвам моя.

Продължете да работите с отвертката нагоре по шева и отделете половините на кутията. Тук можете да използвате здрав разпръсквач като клин, за да поддържате половините разтворени, докато работите с отвертката. Бъди търпелив! Ще се откаже преди вас! Не се страхувайте да бъдете физически с това. Разделете кутията, ако е необходимо, и изкопайте лакомствата вътре.

Стъпка 5: Влизате

След известно финализиране трябва да отделите кутията изцяло или най -вече и да видите съкровищата вътре! Това е другата забавна част, за да разберете какво имате вътре.

Двете ми батерии имат цилиндрични клетки, но ще включа плоска, за да видите разликата.

Комплектът лаптоп има доста прилични клетки Moli Energy (сега наричани E-One) с марка ICR-18650J на марката. Това са по-малко известна марка, която някога се е намирала в Канада (сега в Тайван), но са в различни устройства. Проверих информационния лист и те са с капацитет 2400 mAh и номинален при максимален разряден ток 4000 mA, 4,2 волта пълен заряд и 3,75 волта номинален заряд, и 3 волта разредени. Другата опаковка съдържа някои мистериозни клетки, които са увити в пластмасова хартия, но аз ги измерих и те излизат като 49 мм дълги и 18 мм широки. Мисля, че това са литиево-йонни клетки с размер 18500. В кутията на батерията пише 1500 mAh за тях и 7,4 волта, така че има две клетки последователно. Предполагам, че са клетки с добро качество, тъй като това е OEM пакет, но кой знае?

Вътре в кутията имаме същите основни характеристики. И двете имат платка за управление на батерията, която се състои от веригите за защита и баланс. Батерията на лаптопа добавя още една важна характеристика, термистор за наблюдение на температурата на батерията. Те са проектирани за максимален капацитет и ниско изтичане, така че няма да намерите никакви тежки компоненти, както при някои други защитни вериги.

Разглеждайки подреждането на батериите, батерията на лаптопа има 6 клетки в последователно/паралелно подреждане, така че 3 клетки последователно за генериране на 11,1 волта и 2 клетки паралелно за удвояване на капацитета до 4800 mAh. Батерията на камерата има 2 клетки последователно, така че капацитетът е същият, но напрежението се удвоява.

Въпреки че е добре да поддържате клетките свързани, ще искате да ги отделите за зареждане и анализ. Литиевите клетки в батериите винаги са свързани чрез точково заварени щифтове, които свързват положителните и отрицателните клеми и трябва да бъдете внимателни, когато ги режете. Използвайте страничните фрези или фрезите за изплакване, за да изрежете внимателно зъбците между клетките и да избегнете късо съединение между клемите. Внимавайте да не повредите или премахнете защитната обвивка от външната страна на клетката, тъй като можете да късо и върху металното тяло, докато режете езичетата. Не искаме голи батерии. Използвайте клещите за иглени носове, за да премахнете фиксаторите, като ги издърпате. Бъди внимателен. Изрязаните ръбове на езичетата са остри като бръснач!

Стъпка 6: Операция по спасяване

Сега имате батериите, струваше ли ви упоритата работа? Проблемът при спасяването на батериите е, че не знаете колко добре са се грижили за тях и на колко години са. Литиево-йонните батерии са чувствителни към прекалено и недостатъчно разреждане. Всеки път, когато се разреждат твърде дълбоко, след това напълно заредени, те губят капацитета си. Можете да проверите възрастта на батерията и да измерите напрежението (ако е възможно), или да проверите кодовете за дата на платката вътре. През повечето време тези батерии ще са изтощени и имам предвид мъртви. Литиево-йонните клетки не обичат да се разреждат под напрежението им над разреждането, обикновено между 2,5 и 2,75 волта най-много. Под това клетката преминава в „заспиване“или е толкова мъртва, че вече няма да отнеме такса и ако успеете да я заредите, капацитетът ще бъде толкова нисък, че е неизползваем. Ако можете да измерите батерията, преди да я разглобите (като нашата батерия на камерата с открити клеми), вие търсите 4,2 до 3 волта за една клетка, така че батерията на лаптопа ни е напълно заредена е 12,6 волта и 9 волта се разрежда. Измерих го, след като го дисектирах и беше доста мъртъв 5,6 волта, като всяка клетка отчиташе около 1,8 волта.

Батерията на камерата е в много по-добра форма, като пакетът показва напълно заредени 7,9 волта и всяка клетка при 3,9 волта, но не знаем колко са здрави или колко от капацитета им са загубили през годините.

Ако батериите ви четат под 2 волта, те са "мъртви". Ако те прочетат 0 волта, значи са влезли в някакво състояние на хибернация и вероятно не си струва да се запазват, тъй като дори да ги съживите, те ще са повредени. Рециклирайте ги правилно. Можете да спасите клетките с много ниско напрежение, но имате нужда от специално зарядно устройство, което може да „съживи“мъртвите батерии, или да използвате някои техники, които могат да ги върнат към живот.

Стъпка 7: Възраждане

Имате батерии, но те са изтощени. Сега какво? Не всичко е загубено, защото можете да ги съживите. Ако имате зарядно устройство за баланс, предназначено за зареждане на LiPo батерии, има вероятност то да съживи и вашите литиево-йонни клетки. Или, ако имате цифров мултизарядник, който има „съживяваща“функционалност, това също ще работи. Използвам китайски клон на зарядно устройство SkyRC iMax B6 и многозарядно устройство Zanflare C4. Zanflare има способността да съживява изтощените батерии и има функция на анализатор, но iMax не.

За да използвате Zanflare, просто поставете изтощените батерии и оставете зарядното да свърши работа. Винаги започвайте с възможно най -ниския ток на зареждане. Zanflare намалява до 300 mAh, така че това е добре. Ще отнеме известно време, но бъдете търпеливи. Оставете ги да се заредят напълно и ги извадете от зарядното устройство. Оставете ги да престоят една нощ или няколко дни и да видят дали са загубили заряда си. Ако те са се разрешили значително, тогава ги хвърлете, но ако те все още държат заряда, има вероятност да сте ги съживили, но времето ще покаже, докато ги използвате, дали сте успели. Можете да изпълните няколко цикъла на тестове, за да видите колко живот са загубили, като направите един или два цикъла на зареждане-разреждане и проверете капацитета. Можете също така да измерите вътрешното съпротивление на клетката, ако вашето зарядно устройство има функцията на клетъчния анализатор, което Zanflare прави. Вземете това със зрънце сол, защото много променливи влияят на вътрешното съпротивление, но обикновено числото около 230 милиома е добра цифра.

Ако нямате Zanflare или друго зарядно устройство/анализатор с функция за съживяване, можете да използвате зарядното устройство LiPo. Сега като функция за безопасност, повечето от тези зарядни устройства няма да зареждат клетка под този диапазон от 2,6 до 2,5 волта, но има заобиколно решение. Просто бъди внимателен! Зареждането на литиево-йонна клетка като NiMH ще доведе до лоши неща! Задайте зарядното в режим NiMH, където можете ръчно да изберете тока на зареждане. Задайте тока на нещо като 200 mA и започнете да зареждате. Следете напрежението, докато стане над 2,8 и спрете процеса на зареждане. Задайте зарядното устройство в режим LiPo/Li-on и зареждайте при слаб ток, например 200 до 300 mA. Оставете го да работи, докато се зареди напълно. След това го разредете при ниска настройка, 500 mA. Оставете го да се разреди напълно и отбележете заредения капацитет и размера на разредения капацитет. Заредете отново клетката и отбележете заредения капацитет и трябва да имате базова линия за това колко живот има клетката в нея. Номер, по -близо до първоначалния капацитет, е добър, но ако клетката ви се разрежда бързо, затопля се или се нагрява и има нисък капацитет, тогава е време да я рециклирате. Клетките на лаптопа бяха добри, със средно около 2400 mAh, място на първоначалния им капацитет за всички клетки. Батерията на камерата не се справи толкова добре. Клетките бяха силно разградени и капацитетът им беше намален до само 550 и 660 mAh напълно заредени, в сравнение с техния нов капацитет от 1500 mAh. Има смисъл, тъй като това е оригиналната батерия отпреди 14 години! Вероятно ще ги използвам в друг проект, който не е устройство с висок разход, защото тези клетки с размер 18500 не са лесни за намиране.

Стъпка 8: Заключителни мисли

Надявам се, че сте намерили тази инструкция просветляваща и информативна. Трябва да знаете какво да търсите, когато търсите батерии, как да ги премахнете (безопасно!), Да проверите и съживите спасените литиево-йонни клетки. Събирането на тези батерии от устройства или батерии може да бъде едновременно забавно, предизвикателно и образователно! Освен това спестявате $$$. Можете да намерите употребявани, но все още напълно жизнеспособни литиево-йонни клетки (и) за част от разходите, купувайки нови.

Наздраве!