Besiūliai ličio baterijos: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Jei domitės elektronika, bendras iššūkis, kurį reikia įveikti, bus rasti tinkamą energijos šaltinį. Tai ypač pasakytina apie visus nešiojamus įrenginius/projektus, kuriuos galbūt norėsite sukurti, ir ten greičiausiai jūsų baterija bus geriausias pasirinkimas šiam energijos šaltiniui. Jei kuriate mažos galios įrenginį, galite rinktis iš daugybės variantų, tačiau jei jūsų projektas yra mažai energijos alkanas klaidingas asmuo, galite apsiriboti ličio baterijomis. Daugeliu atžvilgių ličio baterijos yra nuostabi dovana žmonijai iš protingų baterijų mokslininkų ir berniuko. Aš esu dėkingas už šias dovanas.

Baterijų paketai reikalingi daugeliui produktų, kuriems reikia daug energijos. Tai gali būti nešiojami garsiakalbiai, el.

Vienintelė šių baterijų problema (visiškai nekreipiant dėmesio į jų įkrovimo/iškrovimo pasirinkimą ir polinkį užsidegti, kai netinkamai elgiamasi) yra ta, kad jos yra gana brangios, palyginti su kitomis prastesnėmis baterijų technologijomis. Taigi galimybė nebrangiai susikurti savo akumuliatorių yra puiki galimybė rimtiems projektams.

Laimei, ličio baterijos yra tokios populiarios, kad yra visur aplink mus. Taigi šioje pamokoje aš jums padėsiu sukurti savo akumuliatorių paketą iš 18650 ličio baterijų, išimtų iš senų nešiojamųjų kompiuterių, kuriuos galite naudoti savo energijos alkaniems projektams valdyti.

1 žingsnis: Kodėl tai yra instrukcija?

Taigi, kuo tai skiriasi nuo daugelio kitų instrukcijų, kaip sukurti akumuliatorių? Na, pastebėjau, kad ieškant būdo, kaip sukurti bateriją, paprastai pateikiamos dvi galimybės. Jie turi suvirinti ląsteles su taškiniu suvirintoju arba lituoti ląsteles. Žinoma, nesigilinant į detales, yra keletas privalumų ir trūkumų. Profesionalus su taškiniu suvirinimu yra tai, kad jis užtikrina patikimą ryšį, nedaug pažeisdamas akumuliatorių. Tačiau trūkumas yra tas, kad tam reikalingas taškinis suvirintojas, kuris gali būti gana brangus. Litavimas yra daug pigesnis ir sukurs geresnį ryšį, tačiau sugadins akumuliatorių dėl šilumos perdavimo į elementą. Kitas abiejų šių metodų trūkumas yra tas, kad jie yra gana nuolatiniai, todėl juos reikia išlydyti arba nupjauti skirtukus, kad būtų galima pakeisti akumuliatoriaus konfigūraciją. Taigi aš renkuosi trečią variantą, tai yra suvirinimo ir potencialiai be litavimo akumuliatorius.

Aš sukūriau šiuos modulinius elementų laikiklius, kurie leidžia sukurti bet kokio tinklelio dydžio akumuliatorių paketą nenaudojant brangių taškinių suvirintojų, nepažeidžiant baterijų ir laisvai bet kuriuo metu lengvai sukonfigūruoti akumuliatorių arba pakeisti atskirus elementus.

2 žingsnis: atsisakymas

Prieš pradėdamas, turiu jus informuoti, kad ličio baterijos, kad ir kokios nuostabios jos būtų, yra gana pavojingos, jei netinkamai su jomis elgiamasi. Tai yra akumuliatorių snaigės ir, jei bus netinkamai elgiamasi, jie sprogs/sprogs į pragarišką liepsną, sunaikindami jūsų projektą, automobilį, namą ar bet ką kitą, kas gali būti degi. Didelis energijos kiekis šiose baterijose taip pat gali sukelti rimtą žalą, jei bus sutrumpintas. Aš neprisiimu jokios atsakomybės už bet kokį sugadintą turtą, gyvą padarą ar dvasinę/psichinę būtybę dėl to, kad kažkas negerai laikantis šios instrukcijos. Tai darykite tik tuomet, jei turite pakankamai žinių apie ličio baterijas ir ėmėtės būtinų atsargumo priemonių.

Trumpai tariant, jūs tai darote savo pačių rizika ir aš neprisiimu jokios atsakomybės už tai, kas gali nutikti. Jei nenorite niekuo rizikuoti, siūlau nusipirkti gatavą pakuotę, pagamintą profesionalų.

Apribojimai:

Čia pateikiamose instrukcijose daugiausia dėmesio bus skiriama neapsaugoto akumuliatoriaus paketo sukūrimui, todėl neatsižvelgiama į bet kokius BMS ar kitus saugos matavimus, kurie leistų mums saugiai naudoti akumuliatorių. Tai paliekama tiems, kurie nori tai išspręsti.

3 veiksmas: įsigykite 18650 akumuliatoriaus elementų

Jei jau turite 18650 akumuliatorių ir jus tiesiog domina akumuliatorių paketo kūrimo procesas, galite pereiti prie žingsnio „Pakuotės kūrimas“.

Vienas iš dažniausiai pasitaikančių akumuliatorių tipų bus 18650 akumuliatoriaus elementas (nuo šiol vadinamas elementas), kuris dažniausiai naudojamas nešiojamiesiems kompiuteriams. (Faktas, 18650 iš tikrųjų apibūdina ląstelės dydį, kuris yra 18 mm skersmens ir 65,0 mm ilgio). Žinoma, yra ir kitų ląstelių, tokių kaip 21700 ir 26650, tačiau dėl jų populiarumo ši instrukcija bus skirta tik 18650 ląstelių tipui.

Pagrindinis nemokamo 18650 taškų surinkimo šaltinis, be abejo, yra seni nešiojamieji kompiuteriai. Paprastai jose yra 6–9 langeliai, priklausomai nuo nešiojamojo kompiuterio tipo. Net ir dėl blogų nešiojamųjų kompiuterių baterijų yra tikimybė, kad tik kai kurie elementai bus blogi, o likusieji vis tiek gali būti naudojami. Kitos vietos gauti elementus yra iš „e-bike“akumuliatorių paketų, maitinimo bankų ir internetinių parduotuvių, tokių kaip „eBay“ir „Amazon“, nors jos, žinoma, nebus nemokamos.

Kai turite nešiojamojo kompiuterio bateriją, laikas ją atidaryti. ATSARGIAI, nes nenorite pradurti ar trumpinti nė vienos baterijos. Mano rekomendacija yra naudoti plastikinį įrankį smalsiai daliai. Jei vis tiek naudojate metalinį daiktą, pvz., Atsuktuvą, įsitikinkite, kad tai darote švelniai, kad nesukeltumėte nesėkmių.

Kai turėsite savo ląsteles, laikas išbandyti jų pajėgumą. Tam rekomenduoju naudoti akumuliatoriaus įkroviklį/testerį, pvz., „OPUS BT-C3100“(filialo nuoroda). Šie patogūs prietaisai įkraus/iškraus, išbandys ir prižiūrės jūsų ličio elementus, o tai puiku, jei planuojate naudoti ličio elementus projektams.

4 žingsnis: akumuliatorių paketai

Akumuliatoriai yra sukurti dėl dviejų pagrindinių priežasčių: norint padidinti įtampą arba (ir) padidinti talpą. Ląstelė yra atskira baterija pakuotėje, o kai elementai yra prijungti nuosekliai, įtampa pridedama. Kai elementai yra prijungti lygiagrečiai, elementų talpa pridedama, o tai imituoja didesnės talpos bateriją. Akumuliatoriaus konfigūracija paprastai apibūdinama kaip XsYp, kur X nurodo nuoseklų elementų skaičių, o Y - elementų skaičių lygiagrečiai. Padauginę juos, gausime bendrą ląstelių kiekį, reikalingą mūsų pakuotei.

Įprasto 18650 įtampos diapazonas yra nuo 4,2 V iki ~ 2,5 V, taigi, jei norėtumėte 12 V akumuliatoriaus, sujungiančio tris 3s1p serijos ląsteles, 12,6 V būtų visiškai įkrautas ir iki 7,5 V visiškai tuščias (nors nerekomenduojama išleiskite ląsteles žemiau 3 V).

Ląstelių talpa labai skiriasi priklausomai nuo modelio ir gamintojo. Tačiau iš didelio mano išbandytų akumuliatorių kiekio numatoma panaudotų nešiojamųjų kompiuterių baterijų talpa svyruoja nuo 2000 mAh iki 3000 mAh. Žinoma, rasite mažesnės talpos baterijas ir tas, kurias paprastai išmetu.

Tarkime, kad norite sukurti 10000 mAh talpos maitinimo banką ir turite krūvą 2000 mAh elementų … tada, kaip jūs atspėjote, turėsite prijungti penkis iš jų lygiagrečiai 1s5p konfigūracijai, kad gautumėte tą 10000 mAh ir, žinoma, DC-DC reguliatorius, kad jis pasiektų 5 V.

Jei, pavyzdžiui, norėtumėte 12 V ir bent 10000 mAh, konfigūracija būtų 3s5p, o tai reiškia, kad reikiamas ląstelių kiekis yra 15, kad sukurtumėte tą paketą.

Sukurti savo akumuliatorių yra labai naudinga, o internete yra daugybė skaitymo medžiagos. Taigi, jei dar nesate kuriantys paketų, siūlau atlikti tam tikrus tyrimus, nes šioje instrukcijoje nebus pateikta visa informacija apie akumuliatorių blokus ir jų apribojimus. Keletas patarimų, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį, yra srovės pritraukimas ir srovės padalijimas, BMS, balanso įkrovimas, įtampos kritimas, vidinis akumuliatoriaus pasipriešinimas, skirtukų dydžiai, akumuliatoriaus chemija ir terminis bėgimas.

5 žingsnis: sukurkite paketą

Yra keletas dalykų, kurių mums reikės norint sukurti šią bateriją.

Pirmasis akumuliatoriaus bloko kūrimo žingsnis yra nuspręsti, kokios konfigūracijos norite/reikia. Tai lemia įtampos, talpos ir srovės reikalavimai. Šioje instrukcijoje mes sukursime 3s2p akumuliatorių, kurio rezultatas bus 12V 4-5000mAh baterija.

Kadangi spausdinsime savo ląstelių laikiklius, 3D spausdintuvas bus neįtikėtinai naudingas. Taigi tai yra ta dalis, kurioje jūs turite ištraukti 3D spausdintuvą iš galinės kišenės arba paprašyti draugiško draugo su spausdintuvu jums padėti. Šie ląstelių laikikliai yra gana maži, todėl norėdami gauti tinkamą toleravimą juos sujungti, rekomenduočiau naudoti 0,4 mm ar mažesnį antgalį. STL ir modelio failus galite rasti žemiau esančioje nuorodoje, kur taip pat rasite spausdinimo instrukcijas.

Gręžimo taip pat gali prireikti priklausomai nuo pasirinkto surinkimo būdo (daugiau apie tai vėlesnėse skaidrėse)

Kaip minėta anksčiau, suvirinti nereikės, o litavimas bus neprivalomas. Pagrindinis lituoklio naudojimo būdas būtų prijungti laidus prie akumuliatoriaus. Tačiau to galima išvengti naudojant laidų žiedinius gnybtus arba tiesiog skirtukus veikti kaip laidus ir ignoruoti atskirus elementų laidus (balansavimo laidus).

Nuoroda į stl failus: STL failai

6 žingsnis: reikalingos dalys

Atspausdinkite tiek laikiklių, kiek reikia jūsų pakuotei, ir pradėkite įsigyti kitų reikalingų dalių. Norėdami sukurti šią versiją, iš viso turėsime atspausdinti šešis ląstelių laikiklius. Taip pat atsispausdinkite korpusą, dangtį ir pasirinktinai laikiklį, nes korpusas padarys akumuliatorių daug patvaresnį ir patikimesnį.

Dalių sąrašas:

• Nikelio skirtukas (maksimalus plotis 7,5 mm)
• 2x M5 varžtai (mažiausiai 100 mm ilgio)
• 2x M5 sparno veržlės
• 12x M3 varžtai ir veržlės*
• Gnybtų laidai (raudona ir juoda)
• Balansavimo laidai*

*Neprivaloma dalis

7 žingsnis: Surinkite pakuotę

Kai turėsite visas dalis, atėjo laikas surinkti pakuotę, ir tai yra gana paprasta, nes atspausdintus langelių laikiklius galima pritvirtinti vienas prie kito, kad būtų sukurtas reikiamas pakuotės dydis.

Elementų laikikliai yra suprojektuoti taip, kad juos būtų galima naudoti keliais būdais kuriant akumuliatorių.

1. Pirmasis variantas yra sriegti skirtukus per langelio laikiklį, kad būtų galima sujungti kelias ląsteles. Laikikliai suprojektuoti su tam tikra spyruokle, kuri turėtų užtikrinti tinkamą kontaktą su akumuliatoriaus elementu.
2. Antrasis variantas yra naudoti M3 varžtus kaip gnybtų kontaktus ir veržlėmis priveržti varžtus. Tam gali būti naudinga išgręžti skylutes skirtukuose, kad M3 varžtai galėtų praeiti. Pateikiau stendą, kuris padės sumažinti atstumą gręžiant šias skyles. Gali būti protinga naudoti nailonines veržles arba loctitą, kad veržlės neatsisuktų, jei akumuliatorius atlaikytų vibracijas.

Šiame etape bet koks laidų ir laidų (pvz., Balansavimo laidų) litavimas ir jungiamieji skirtukai (norint sukurti serijinius ryšius) turėtų būti atliekami, įsitikinant, kad prijungti tinkami skirtukai.

Kai pirmoji dalis (pavadinkime ją apatine dalimi) bus baigta ir tinkami laidai bus prilituoti/pritvirtinti, ją galima įdėti į korpuso apačią. Jis bus tvirtai prigludęs. Taip siekiama sukurti tvirtą pakuotę ir sumažinti nereikalingą šurmulį pakuotės viduje.

Įdėkite baterijas, įsitikinkite, kad visos lygiagrečios poros yra vienodo įtampos lygio ir kad elementai yra panašios talpos. Norint sukurti nuoseklų ryšį, ląstelių pora turi būti nukreipta kintama kryptimi, o tai reiškia, kad vidurinė pora turi būti priešinga kitoms dviem poroms.

Įdėkite viršutinius ląstelių laikiklius į pakuotę. Šiam žingsniui gali prireikti šiek tiek svyruoti ir svyruoti, kad visos ląstelės tinkamai susilygintų su viršutiniu laikikliu.

SVARBU!

• Visiškai įsitikinkite, kad teisingai nustatote ląstelių poliškumą ir orientaciją, kitaip rizikuojate sutrumpinti ląsteles ir taip išnaudoti visas jų galimybes, o tai retai būna gerai.
• Jei naudojate nuvalytas ląsteles iš senų nešiojamųjų kompiuterių baterijų ar kitų elektroninių prietaisų, būtinai pašalinkite visus lipdukus, klijų likučius ar viską, kas gali būti ant elemento, būkite atsargūs ir nenuimkite susitraukiančios plėvelės. Norite, kad ląstelė laisvai judėtų ląstelių laikiklyje, kad būtų galima gerai kontaktuoti su gnybtais.

8 žingsnis: išbandykite pakuotę

Švelniai užsukite dangtelį ir voila! Tikimės, kad turite sau veikiančią bateriją. Žinoma, dabar pats laikas išimti multimetrą ir išbandyti pakuotę, kad pamatytumėte, ar ji tiekia numatytą įtampą.

Kaip matyti paveikslėliuose, su šiais laikikliais sukūriau keletą baterijų ir turiu pasakyti, kad jos tikrai puikios. Dabar galima sukurti paketus, kuriuose galite lengvai pakeisti blogas ląsteles, pakeisti konfigūraciją ir atskirai įkrauti elementus.

Tačiau yra keletas dalykų, kuriuos verta paminėti apie šį paketų kūrimo būdą. Kadangi jungtis nėra sujungta su ląstelėmis, reikia papildomai pasirūpinti, kad kiekviena ląstelė tinkamai kontaktuotų. Jei elementai netinkamai kontaktuoja, gali atsirasti kibirkščių, nes baterijos išsikrauna netolygiai. Kitas dalykas, kurį reikia turėti omenyje, yra tai, kad, naudojant šį sprendimą, baterija bus mažiau kompaktiška, palyginti su, pavyzdžiui, suvirinimu. Trečias trūkumas yra tas, kad nors modulinė konstrukcija daro ją lanksčią, jūs vis dar apsiribojate tinklelio modelio konfigūracijomis, todėl akumuliatoriaus formos pritaikymas tampa sunkesnis.

Bet jei nė vienas iš aukščiau paminėtų trūkumų jums netrukdo, tada sveikiname, kad išsprendėte instrukcijas, ir galbūt galėsite išspręsti visus būsimus energijos iššūkius.

Atminkite, kad ličio baterijų naudojimas be jokios apsaugos yra gana rizikingas, todėl rekomenduojama naudoti tinkamą BMS (baterijų stebėjimo sistemą), kad apsaugotumėte pakuotę nuo per didelio įkrovimo/išsikrovimo, taip pat, jei yra balansavimo funkcija, ją taip pat galima naudoti įkrauti pakuotę. Žiūrėkite žemiau pateiktas nuorodas į mano siūlomą BMS, skirtą naudoti mažoms pakuotėms.

12V BMS (3s pakuotė)

16V BMS (4s pakuotė)