Pachet de baterii litiu fără sudură: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Dacă vă interesează electronica, o provocare comună de depășit va fi să găsiți o sursă de alimentare adecvată. Acest lucru este valabil mai ales pentru toate dispozitivele / proiectele portabile pe care ați putea dori să le construiți și acolo, cel mai probabil, o baterie va fi cel mai bun pariu pentru sursa de alimentare respectivă. Dacă construiți un dispozitiv cu consum redus de energie, atunci aveți la dispoziție numeroase opțiuni, dar dacă proiectul dvs. este un mic bugger înfometat, s-ar putea să vă limitați la bateriile cu litiu. În multe privințe, bateriile cu litiu sunt un cadou minunat pentru omenire de la oamenii de știință în domeniul bateriilor inteligente și băiat, sunt recunoscător pentru aceste cadouri.

Pachetele de baterii sunt necesare pentru o gamă întreagă de produse cu cerințe ridicate de energie. Acestea ar putea fi difuzoare portabile, biciclete electrice, skateboard-uri electrice, bănci de alimentare, lanterne, obiecte RC și multe altele.

Singura problemă cu aceste baterii (ignorând total gradul lor de încărcare / descărcare și tendința de a se aprinde atunci când sunt maltratate) sunt că sunt destul de scumpe în comparație cu alte tehnologii de baterii inferioare. Așadar, posibilitatea de a-ți crea propriile pachete de baterii la prețuri ieftine este un facilitator excelent pentru proiecte serioase.

Din fericire pentru noi bateriile cu litiu sunt atât de populare încât sunt în jurul nostru. Așadar, în acest instructiv, vă voi ghida prin procesul de creare a propriului pachet de baterii din baterii cu litiu 18650, preluate de pe laptopuri vechi pe care le puteți folosi pentru a vă alimenta proiectele înfometate.

Pasul 1: De ce este instructabil?

Deci, ce diferențiază acest instructable de multe alte instrucțiuni despre construirea unui acumulator? Ei bine, am observat că atunci când căutăm o modalitate de a construi un acumulator, de obicei sunt oferite două opțiuni. Acestea sunt pentru sudarea celulelor împreună cu un sudor spot sau pentru lipirea celulelor împreună. Fără a intra în prea multe detalii, există desigur unele argumente pro și contra cu aceste opțiuni. Pro cu sudarea prin puncte este că oferă o legătură fiabilă, cu o deteriorare mică a bateriei. Totuși, inconvenientul este că necesită un sudor la fața locului, care poate fi destul de costisitor. Lipirea este mult mai ieftină și va crea o conexiune mai bună, dar cu prețul deteriorării bateriei datorită transferului de căldură în celulă. Un alt dezavantaj al acestor două metode este că sunt destul de permanente, necesitând desoldarea sau tăierea filelor pentru a permite modificări ale configurației bateriei. Deci, optez pentru o a treia opțiune, care este un acumulator fără sudură și potențial fără sudură.

Am proiectat aceste suporturi de celule modulare care permit construirea oricărui pachet de baterii de dimensiuni ale rețelei fără utilizarea unor sudori scumpe la fața locului, fără deteriorarea bateriilor și cu libertatea de a reconfigura pachetul de baterii sau de a înlocui celulele simple în orice moment cu ușurință.

Pasul 2: Declinarea responsabilității

Cu toate acestea, înainte de a începe, trebuie să vă informez că bateriile cu litiu, oricât de minunate ar fi, sunt destul de periculoase dacă nu sunt manipulate corect. Acestea sunt fulgii de zăpadă ai bateriilor și vor exploda / izbucni în flăcări infernale dacă sunt maltratați, dărâmându-vă proiectul, mașina, casa sau orice altceva ar putea fi inflamabil la îndemâna sa. Conținutul ridicat de energie al acestor baterii poate crea, de asemenea, unele daune grave dacă este scurtcircuitat. Nu îmi asum nicio responsabilitate pentru nicio proprietate deteriorată, creatură vie sau entitate spirituală / mentală ca urmare a unor lucruri care nu funcționează în urma acestui instructabil. Ar trebui să faceți acest lucru numai dacă aveți cunoștințe adecvate despre bateriile cu litiu și dacă ați luat măsurile de precauție necesare.

Pe scurt, faceți acest lucru pe propria răspundere și nu-mi asum nicio responsabilitate în ceea ce privește acest lucru. Dacă nu doriți să riscați nimic, vă sugerez să cumpărați un pachet finit realizat de profesioniști.

Limitări:

Instrucțiunile de aici se vor concentra în principal pe crearea unui acumulator neprotejat, prin urmare nu se va lua în considerare niciun fel de BMS sau alte măsurători de siguranță care ne-ar permite să utilizăm acumulatorul într-un mod sigur. Acest lucru este lăsat de oricine dorește să construiască acest lucru pentru a rezolva.

Pasul 3: aprovizionarea celulelor bateriei 18650

Dacă aveți deja 18650 de baterii și sunteți doar interesat de procesul de creare a unui acumulator, puteți trece la pasul „Construirea pachetului”.

Unul dintre cele mai comune tipuri de baterii pe care le veți întâlni va fi celula de baterie 18650 (denumită celulă de acum înainte), care este tipul de baterie cel mai frecvent utilizat în laptopuri. (De fapt, 18650 descrie de fapt dimensiunea celulei care are un diametru de 18 mm și o lungime de 65,0 mm). Există, desigur, alte celule precum 21700 și 26650, dar datorită popularității lor, acest instructable se va concentra doar pe tipul de celulă 18650.

Sursa principală pentru obținerea scorului gratuit 18650 este fără îndoială laptopurile vechi. Acestea conțin de obicei 6-9 celule, în funcție de tipul laptopului. Chiar și din cauza bateriilor de laptop proaste există șanse ca unele dintre celule să fie rele, în timp ce restul ar putea fi încă utilizabile. Alte locuri de obținere a celulelor sunt de la baterii pentru biciclete electrice, bănci electrice și, de asemenea, magazine online, cum ar fi eBay și Amazon, deși acestea nu vor fi, desigur, gratuite.

Odată ce ați luat bateria unui laptop, este timpul să o deschideți. ATENȚIE totuși, deoarece nu doriți să înțepați sau să scurtați bateriile. Recomandarea mea este să folosiți un instrument din plastic pentru partea indiscretă. Dacă mai folosiți un obiect metalic, cum ar fi o șurubelniță, asigurați-vă că îl faceți ușor, astfel încât să nu provocați nenorociri.

Odată ce aveți celulele, este timpul să testați capacitatea acestora. Pentru aceasta, vă recomand să utilizați un încărcător / tester de baterie, cum ar fi OPUS BT-C3100 (link afiliat). Aceste mici dispozitive la îndemână vă vor încărca / descărca, testa și întreține celulele de litiu pentru dvs., ceea ce este minunat dacă intenționați să utilizați celule de litiu pentru proiecte.

Pasul 4: pachete de baterii

Pachetele de baterii sunt construite din două motive principale: pentru a crește tensiunea sau / și pentru a crește capacitatea. O celulă este o baterie individuală într-un pachet și atunci când celulele sunt conectate în serie, se adaugă tensiunea. Atunci când celulele sunt conectate în paralel, capacitatea celulelor este adăugată în schimb, astfel imitând o baterie de capacitate mai mare. Configurația unui acumulator este de obicei descrisă ca XsYp unde X indică numărul de celule din serie și Y, numărul de celule în paralel. Înmulțind acestea obținem numărul total de celule necesare pachetului nostru.

Gama de tensiune a unui 18650 tipic este cuprinsă între 4,2V și ~ 2,5V și, prin urmare, dacă doriți un acumulator de 12V care să conecteze trei celule din seria 3s1p, 12,6V ar fi complet încărcat și până la 7,5V complet gol (Deși nu este recomandat să descarcă celulele sub 3V).

Capacitatea în celule variază foarte mult între model și producător. Însă, din cantitatea mare de baterii pe care le-am testat, capacitatea așteptată pentru bateriile de laptop uzate variază de la 2000mAh la 3000mAh. Desigur, veți găsi baterii cu o capacitate mai mică decât aceasta și pe cele pe care, în general, le arunc.

Deci, să presupunem că doriți să creați o bancă de putere cu o capacitate de 10000mAh și aveți o grămadă de celule de 2000mAh … apoi, ați ghicit, va trebui să conectați cinci dintre ele în configurație paralelă 1s5p pentru a obține acel 10000mAh și, bineînțeles, o Regulator DC-DC pentru a ajunge la 5V.

Dacă, de exemplu, doriți 12V și cel puțin 10000mAh, atunci configurația ar fi 3s5p și asta înseamnă că cantitatea necesară de celule ar fi 15 pentru a crea acel pachet.

Crearea propriului pachet de baterii este într-adevăr foarte util și există o mulțime de materiale de citit pe interweb. Deci, dacă sunteți nou în crearea pachetelor, vă sugerez să faceți câteva cercetări în acest sens, deoarece acest instructiv nu va oferi toate detaliile despre pachetele de baterii și limitările lor. Sugestii pentru câteva lucruri de căutat sunt extragerea curentului și divizarea curentului, BMS, încărcarea echilibrului, scăderea tensiunii, rezistența internă a bateriei, dimensiunile filelor, chimia bateriei și fuga termică.

Pasul 5: Construirea pachetului

Există câteva lucruri care ne vor fi necesare pentru a construi acest acumulator.

Primul pas al construirii acumulatorului este să decideți ce configurație doriți / aveți nevoie. Acest lucru este decis de cerințele de tensiune, capacitate și curent. În acest instructable vom crea un acumulator de 3s2p care ar trebui să conducă la o baterie de 12V 4-5000mAh.

Deoarece vom imprima suporturile noastre de celule, o imprimantă 3D va fi incredibil de utilă. Deci, aceasta este partea în care ar trebui să scoateți o imprimantă 3D din buzunarul din spate sau să cereți unui prieten prieten cu o imprimantă să vă ajute. Aceste suporturi de celule sunt destul de mici, astfel încât pentru a obține toleranța adecvată pentru a le fixa împreună, aș recomanda utilizarea unei duze de 0,4 mm sau mai mici. Fișierele STL și modelul pot fi găsite pe linkul de mai jos, unde veți găsi și instrucțiuni de imprimare.

S-ar putea, de asemenea, să fie nevoie de un burghiu în funcție de metoda de asamblare aleasă (mai multe despre aceasta în diapozitive ulterioare)

După cum sa menționat anterior, nu va fi necesară sudarea și lipirea va fi opțională. Principala utilizare a unui fier de lipit ar fi atașarea cablurilor la acumulator. Cu toate acestea, acest lucru poate fi evitat folosind în schimb terminale inelare pe fire sau pur și simplu face ca filele să acționeze ca fire și ignorând cablurile individuale ale celulei (cabluri de echilibrare).

Link către fișiere stl: fișiere STL

Pasul 6: Piese necesare

Imprimați câte suporturi aveți nevoie pentru pachetul dvs. și începeți să procurați celelalte piese necesare. Pentru această versiune va trebui să imprimăm în total șase suporturi de celule. De asemenea, imprimați carcasa, capacul și opțional montura, deoarece carcasa va face ca bateria să fie mult mai durabilă și mai fiabilă.

Lista de componente:

• Filă de nichel (lățimea maximă de 7, 5 mm)
• 2 șuruburi M5 (cel puțin 100 mm lungime)
• 2x aripi M5
• 12x șuruburi și piulițe M3 *
• Conductoare terminale (roșu și negru)
• Piloți de echilibrare *

* Partea opțională

Pasul 7: Asamblați pachetul

Odată ce aveți toate piesele, este timpul să asamblați pachetul și acest lucru este destul de simplu, deoarece suporturile de celule tipărite pot fi fixate una în cealaltă pentru a crea dimensiunea necesară a pachetului.

Suporturile de celule sunt proiectate în așa fel încât există mai multe moduri de utilizare a acestora pentru a construi un acumulator.

1. Prima opțiune este de a fila file prin suportul de celule pentru a conecta mai multe celule. Suporturile sunt proiectate cu o anumită elasticitate care ar trebui să asigure un contact adecvat cu celula bateriei.
2. A doua opțiune este de a utiliza șuruburi M3 ca contacte terminale și de a strânge filele pe șuruburi folosind piulițe. Pentru aceasta, poate fi util să găuriți filele pentru a permite trecerea șuruburilor M3. Am furnizat un jig care va ajuta la distanțarea la găurirea acestor găuri. Poate fi înțelept să folosiți piulițe de nylon sau loctite pentru a preveni deșurubarea piulițelor dacă bateria va suporta vibrații.

Orice lipire a cablurilor și a firelor (cum ar fi cablurile de echilibrare) și a filelor de conectare (pentru a crea conexiuni în serie) ar trebui făcută în această etapă, asigurându-vă că filele potrivite sunt conectate.

Odată ce prima parte (să o numim partea de jos) este terminată și firele de plumb corespunzătoare au fost lipite / atașate, aceasta poate fi plasată în partea inferioară a incintei. Va fi o potrivire strânsă. Aceasta este intenționată pentru a crea un pachet robust și pentru a reduce orice zgomot inutil din interiorul pachetului.

Introduceți bateriile, asigurându-vă că toate perechile paralele sunt la același nivel de tensiune și că celulele au o capacitate similară. Pentru a crea o conexiune în serie, perechea de celule ar trebui să fie orientată alternativ, ceea ce înseamnă că perechea din mijloc ar trebui să fie orientată spre opusul celorlalte două perechi.

Introduceți suporturile de celule superioare în pachet. Acest pas ar putea necesita niște mișcări și mișcări pentru a face ca toate celulele să se alinieze corect în suportul superior.

IMPORTANT!

• Asigurați-vă absolut că obțineți polaritatea și orientarea corectă a celulelor, altfel riscați să scurtcircuitați celulele și, cu aceasta, dezlănțuiți întregul lor potențial, ceea ce rareori este un lucru bun.
• Dacă utilizați celule capturate de pe baterii vechi de laptop sau alte dispozitive electronice, asigurați-vă că îndepărtați toate autocolantele, reziduurile de adeziv sau orice altceva care ar putea fi pe celulă, având grijă să nu scoateți folia termocontractabilă. Doriți ca celula să se miște liber în suportul celulei pentru a permite un bun contact al terminalelor.

Pasul 8: Testați pachetul

Înșurubați ușor capacul și voila! sperăm să aveți un acumulator funcțional. Desigur, acum este momentul să scoateți multimetrul și să testați pachetul pentru a vedea dacă acesta furnizează tensiunea așteptată.

După cum se poate vedea în imagini, am creat câteva baterii cu aceste suporturi și trebuie să spun că sunt foarte bune. Acum este posibil să construiți pachete în care să puteți schimba cu ușurință celulele proaste, să modificați configurația și să încărcați celulele individual.

Cu toate acestea, există câteva lucruri demne de menționat despre acest mod de a construi pachete. Deoarece conexiunea nu este legată de celule trebuie să se acorde o atenție deosebită pentru a se asigura că fiecare celulă intră în contact corespunzător. Dacă celulele nu produc contactul adecvat, pot fi generate scântei, deoarece bateriile se descarcă inegal. Un alt lucru de reținut este că această soluție va avea ca rezultat un acumulator mai puțin compact în comparație cu sudarea, de exemplu. Al treilea dezavantaj este că, deși construcția modulară îl face flexibil, sunteți totuși limitat la configurații de tip rețea și personalizarea formei pachetului de baterii devine astfel mai dificilă.

Dar dacă niciunul dintre dezavantajele menționate mai sus nu vă deranjează, atunci felicitări pentru că ați reușit să treacă prin instructabile și vă poate fi capabil să vă rezolvați toate provocările viitoare de putere.

Amintiți-vă că utilizarea bateriilor cu litiu fără nicio protecție este destul de riscantă, așa că o recomandare este să utilizați un sistem BMS adecvat (sistemul de monitorizare a bateriei) pentru a proteja pachetul de supraîncărcare / descărcare și, de asemenea, dacă este inclusă o caracteristică de echilibrare, acesta poate fi, de asemenea, utilizat pentru a încărca haita. Vedeți linkurile de mai jos ale BMS-ului meu sugerat de utilizat pentru pachetele mici.

BMS de 12V (pachet de 3 s)

BMS de 16V (pachet de 4 s)