Metināms litija akumulators: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Ja jūs domājat par elektroniku, tad kopīgs uzdevums, kas jāpārvar, būs atrast piemērotu barošanas avotu. Tas jo īpaši attiecas uz visām pārnēsājamām ierīcēm/projektiem, kurus jūs varētu vēlēties izveidot, un, visticamāk, akumulators būs labākais risinājums šim enerģijas avotam. Ja jūs veidojat mazjaudas ierīci, tad jums ir daudz iespēju izvēlēties, bet, ja jūsu projekts ir jaudīgs izsalcis, tad jums var būt tikai litija baterijas. Daudzos veidos litija baterijas ir brīnišķīga dāvana cilvēcei no gudriem akumulatoru zinātniekiem un zēns, es esmu pateicīgs par šīm dāvanām.

Akumulatori ir vajadzīgi visam produktu klāstam ar lielu enerģijas patēriņu. Tie varētu būt pārnēsājami skaļruņi, e-velosipēdi, elektriskie skrituļdēļi, barošanas bankas, lukturīši, RC lietas un daudz kas cits.

Vienīgā problēma ar šīm baterijām (pilnībā ignorējot to uzlādes/izlādes izvēli un tendenci uzliesmot liesmās, ja tās tiek nepareizi apstrādātas) ir tā, ka tās ir diezgan dārgas salīdzinājumā ar citām zemākas kvalitātes bateriju tehnoloģijām. Tātad iespēja izveidot lētus akumulatoru blokus ir lieliska iespēja nopietniem projektiem.

Par laimi, litija baterijas ir tik populāras, ka tās ir mums visapkārt. Tāpēc šajā pamācībā es jums pastāstīšu, kā izveidot savu akumulatoru komplektu no 18650 litija baterijām, kas izvilktas no veciem klēpjdatoriem, kurus varat izmantot, lai darbinātu savus enerģijas izsalkušos projektus.

1. solis: Kāpēc šī pamācība?

Tātad, kas atšķir šo pamācāmo no daudziem citiem norādījumiem par akumulatora komplekta izveidi? Es pamanīju, ka, meklējot veidu, kā izveidot akumulatoru, parasti tiek dotas divas iespējas. Šīm šuvēm ir jāmetina kopā ar metinātāju vai tās jāpielodē kopā. Neiedziļinoties pārāk detalizēti, protams, šīm iespējām ir daži plusi un mīnusi. Punktu metināšanas profesionālis ir tas, ka tas nodrošina uzticamu saikni ar nelielu bojājumu akumulatoram. Tomēr mīnuss ir tāds, ka tam ir nepieciešams metinātājs, kas var būt diezgan dārgs. Lodēšana ir daudz lētāka un radīs labāku savienojumu, bet par akumulatora bojājuma cenu siltuma pārneses dēļ kamerā. Vēl viens trūkums abām šīm metodēm ir tas, ka tās ir diezgan pastāvīgas, un tām ir nepieciešama atkausēšana vai cilņu griešana, lai varētu mainīt akumulatora konfigurāciju. Tāpēc es izvēlos trešo iespēju, kas ir metināms un potenciāli bez lodēšanas akumulators.

Es izstrādāju šos moduļu šūnu turētājus, kas ļauj izveidot jebkura tīkla izmēra akumulatoru komplektu, neizmantojot dārgus punktmetinātājus, nesabojājot baterijas un ar brīvību jebkurā laikā viegli pārkonfigurēt akumulatoru vai nomainīt atsevišķas šūnas.

2. darbība. Atruna

Tomēr, pirms sākam darbu, man jums jāinformē, ka litija baterijas, lai cik brīnišķīgas tās būtu, ir diezgan bīstamas, ja tās netiek pareizi apstrādātas. Tās ir bateriju sniegpārslas, un, ja tās slikti izturēsies, tās uzsprāgs/uzliesmos ellišķīgās liesmās, nojaucot jūsu projektu, automašīnu, māju vai visu, kas varētu būt viegli uzliesmojošs. Šo akumulatoru lielais enerģijas saturs var radīt arī nopietnus bojājumus, ja tie ir īsslēgti. Es neuzņemos nekādu atbildību par jebkādu bojātu īpašumu, dzīvu radību vai garīgu/garīgu būtni, ja kaut kas noiet greizi, ievērojot šo pamācību. Tas jādara tikai tad, ja jums ir pietiekamas zināšanas par litija baterijām un esat veicis nepieciešamos piesardzības pasākumus.

Īsāk sakot, jūs to darāt uz savu risku, un es neuzņemos nekādu atbildību par visu, kas var notikt nepareizi. Ja jūs nevēlaties riskēt ar kaut ko, es iesaku jums iegādāties profesionālu profesionālu izstrādājumu.

Ierobežojumi:

Šeit sniegtie norādījumi galvenokārt būs vērsti uz neaizsargāta akumulatora komplekta izveidi, tāpēc netiks ņemti vērā nekādi BMS vai citi drošības mērījumi, kas ļautu mums izmantot akumulatoru drošā veidā. Tas ir atstāts ikvienam, kurš vēlas to atrisināt, lai to atrisinātu.

3. solis: 18650 akumulatora elementu iegūšana

Ja jums jau ir 18650 baterijas un jūs vienkārši interesē akumulatora bloka izveides process, varat pāriet uz soli “Iepakojuma izveide”.

Viens no visbiežāk sastopamajiem akumulatoru veidiem būs 18650 akumulatora elements (turpmāk saukts par elementu), kas ir akumulatoru tips, ko visbiežāk izmanto klēpjdatoros. (Fakts, 18650 faktiski apraksta šūnas izmēru, kura diametrs ir 18 mm un garums 65,0 mm). Protams, ir arī citas šūnas, piemēram, 21700 un 26650, taču to popularitātes dēļ šī pamācība koncentrēsies tikai uz 18650 šūnu tipu.

Bezmaksas 18650 vērtēšanas galvenais avots, bez šaubām, ir veci klēpjdatori. Tie parasti satur 6-9 šūnas atkarībā no klēpjdatora tipa. Pat no sliktām klēpjdatoru baterijām ir iespējams, ka tikai dažas šūnas būs sliktas, bet pārējās joprojām var izmantot. Citas vietas, kur iegūt šūnas, ir no e-velosipēdu akumulatoriem, barošanas bankām un arī tiešsaistes veikaliem, piemēram, eBay un Amazon, lai gan tās, protams, nebūs bezmaksas.

Kad esat paņēmis klēpjdatora akumulatoru, ir pienācis laiks to atvērt. UZMANĪBU, jo nevēlaties izurbt vai saīsināt baterijas. Mans ieteikums ir izmantot plastmasas instrumentu nevēlamajai daļai. Ja jūs joprojām izmantojat metāla priekšmetu, piemēram, skrūvgriezi, tad dariet to uzmanīgi, lai neradītu nekādas nelaimes.

Kad esat ieguvis savas šūnas, ir pienācis laiks pārbaudīt to spēju. Šim nolūkam es iesaku izmantot akumulatora lādētāju/testeri, piemēram, OPUS BT-C3100 (saistītā saite). Šīs ērtās mazās ierīces uzlādēs/izlādēs, pārbaudīs un uzturēs jūsu litija šūnas jūsu vietā, kas ir lieliski, ja plānojat izmantot litija šūnas projektiem.

4. solis: akumulatori

Akumulatori ir veidoti divu galveno iemeslu dēļ: lai palielinātu spriegumu vai/un palielinātu jaudu. Šūna ir atsevišķs akumulators iepakojumā, un, kad šūnas ir savienotas virknē, tiek pievienots spriegums. Ja šūnas ir savienotas paralēli, tiek pievienota šūnu ietilpība, tādējādi atdarinot lielākas ietilpības akumulatoru. Akumulatora komplekta konfigurāciju parasti apraksta kā XsYp, kur X norāda šūnu skaitu sērijveidā un Y - šūnu skaitu paralēli. Reizinot tos, mēs iegūstam kopējo mūsu iepakojumam nepieciešamo šūnu skaitu.

Tipiskā 18650 sprieguma diapazons ir no 4,2 V līdz ~ 2,5 V, un tādēļ, ja vēlaties 12 V akumulatoru, kas savieno 3s1p sērijas trīs šūnas, 12,6 V būtu pilnībā uzlādēts un līdz 7,5 V būtu pilnīgi tukšs (lai gan nav ieteicams izlādējiet šūnas zem 3V).

Šūnu ietilpība dažādiem modeļiem un ražotājiem ir ļoti atšķirīga. Bet no lielā pārbaudīto akumulatoru daudzuma paredzamā izlietoto klēpjdatoru bateriju ietilpība svārstās no 2000mAh līdz 3000mAh. Protams, jūs atradīsit baterijas ar zemāku jaudu un šo, kuras es parasti izmetu.

Pieņemsim, ka vēlaties izveidot jaudas banku ar jaudu 10000 mAh un jums ir 2000 mAh šūnu ķekars … tad, kā jūs uzminējāt, jums būs jāpievieno piecas no tām paralēli 1s5p konfigurācijā, lai iegūtu šo 10000 mAh un, protams, DC-DC regulators, lai to iegūtu līdz 5 V.

Ja, piemēram, jūs vēlētos 12 V un vismaz 10000 mAh, tad konfigurācija būtu 3s5p, un tas nozīmē, ka šīs šūnas izveidei nepieciešamais šūnu skaits būtu 15.

Sava akumulatora bloka izveide patiešām ir ļoti noderīga, un tīmeklī ir daudz lasāmvielu. Tātad, ja esat iesācējs iepakojumu veidošanā, iesaku jums to izpētīt, jo šajā pamācībā netiks sniegta visa informācija par akumulatoriem un to ierobežojumiem. Ieteikumi par dažām lietām, kas jāmeklē, ir strāvas patēriņš un strāvas sadalījums, BMS, līdzsvara uzlāde, sprieguma kritums, akumulatora iekšējā pretestība, cilnes izmēri, akumulatora ķīmija un termiskā aizbēgšana.

5. solis: iepakojuma veidošana

Lai izveidotu šo akumulatoru, mums būs vajadzīgas dažas lietas.

Akumulatora komplekta izveides pirmais solis ir izlemt, kādu konfigurāciju vēlaties/vajag. To nosaka sprieguma, jaudas un strāvas prasības. Šajā pamācībā mēs izveidosim 3s2p akumulatoru, kura rezultāts būs 12V 4-5000mAh akumulators.

Tā kā mēs drukāsim savus šūnu turētājus, 3D printeris būs neticami noderīgs. Tātad šī ir daļa, kurā jums vajadzētu izvilkt 3D printeri no aizmugurējās kabatas vai lūgt draudzīgu draugu ar printeri jums palīdzēt. Šie šūnu turētāji ir diezgan mazi, tāpēc, lai iegūtu atbilstošu pielaidi to salikšanai, es ieteiktu izmantot 0,4 mm sprauslu vai mazāku. STL un modeļa failus var atrast zemāk esošajā saitē, kur atradīsit arī drukāšanas instrukcijas.

Var būt nepieciešama arī urbjmašīna atkarībā no izvēlētās montāžas metodes (vairāk par to vēlākos slaidos)

Kā minēts iepriekš, metināšana nebūs nepieciešama, un lodēšana nebūs obligāta. Lodāmurs galvenokārt tiek izmantots vadu piestiprināšanai pie akumulatora bloka. Tomēr to var izvairīties, izmantojot vadu gredzenveida spailes, vai vienkārši cilnes darbojas kā vadi un ignorējot atsevišķus šūnu vadus (balansēšanas vadus).

Saite uz stl failiem: STL-faili

6. darbība. Nepieciešamās detaļas

Izdrukājiet iepakojumam tik daudz turētāju, cik nepieciešams, un sāciet iegādāties citas nepieciešamās detaļas. Šai būvei mums būs jāizdrukā kopumā seši šūnu turētāji. Izdrukājiet arī korpusu, vāku un pēc izvēles stiprinājumu, jo korpuss padarīs akumulatoru daudz izturīgāku un uzticamāku.

Detaļu saraksts:

• Niķeļa cilne (maksimālais platums 7,5 mm)
• 2x M5 skrūves (vismaz 100 mm garas)
• 2x M5 spārnuzgriežņi
• 12x M3 skrūves un uzgriežņi*
• Termināla vadi (sarkans un melns)
• Līdzsvarošanas vadi*

*Pēc izvēles

7. solis: salieciet iepakojumu

Kad esat ieguvis visas detaļas, ir pienācis laiks salikt iepakojumu, un tas ir diezgan vienkārši, jo drukātos šūnu turētājus var saspiest viens otrā, lai izveidotu nepieciešamo iepakojuma izmēru.

Šūnu turētāji ir veidoti tā, lai tos varētu izmantot vairākos veidos, lai izveidotu akumulatoru.

1. Pirmā iespēja ir pavedināt cilnes caur šūnu turētāju, lai savienotu vairākas šūnas. Turētāji ir veidoti ar atsperīgumu, kam jānodrošina pareizs kontakts ar akumulatora elementu.
2. Otra iespēja ir izmantot M3 skrūves kā spaiļu kontaktus un ar uzgriežņiem pievelciet skrūves. Šim nolūkam var būt lietderīgi izurbt caurumus cilnēs, lai M3 skrūves varētu iziet cauri. Esmu nodrošinājis džigu, kas palīdzēs ar atstarpēm, urbjot šos caurumus. Var būt prātīgi izmantot neilona uzgriežņus vai loctītu, lai novērstu uzgriežņu atskrūvēšanos, ja akumulators iztur vibrācijas.

Jebkura vadu un vadu (piemēram, balansēšanas vadu) un savienojošo cilņu (lai izveidotu sērijas savienojumus) lodēšana jāveic šajā posmā, pārliecinoties, ka ir pievienotas pareizās cilnes.

Kad pirmā daļa (sauksim to par apakšējo daļu) ir pabeigta un pareizie svina vadi ir pielodēti/piestiprināti, to var ievietot korpusa apakšā. Tas būs cieši pieguļošs. Tas ir paredzēts, lai izveidotu stabilu iepakojumu un samazinātu nevajadzīgu rumbling iepakojuma iekšpusē.

Ievietojiet baterijas, pārliecinoties, ka visi paralēlie pāri ir vienādā sprieguma līmenī un ka elementiem ir līdzīga jauda. Lai izveidotu sērijas savienojumu, šūnu pārim jābūt vērstam mainīgā virzienā, kas nozīmē, ka vidējam pārim jābūt vērstam pretēji pārējiem diviem pāriem.

Ievietojiet iepakojumā augšējos šūnu turētājus. Šim solim var būt nepieciešama neliela svārstīšanās un mīkla, lai visas šūnas pareizi izlīdzinātos augšējā turētājā.

SVARĪGS!

• Pārliecinieties, vai pareizi iegūstat šūnu polaritāti un orientāciju, pretējā gadījumā jūs riskējat šūnām saīsināt un līdz ar to atbrīvot visu to potenciālu, kas reti ir laba lieta.
• Ja izmantojat iztīrītas šūnas no vecām klēpjdatora baterijām vai citām elektroniskām ierīcēm, noteikti noņemiet visas uzlīmes, līmes atlikumus vai visu citu, kas varētu būt uz šūnas, un uzmanieties, lai nenoņemtu saraušanās plēvi. Jūs vēlaties, lai šūna brīvi pārvietotos šūnu turētājā, lai spailes varētu labi saskarties.

8. darbība: pārbaudiet iepakojumu

Viegli uzskrūvējiet vāku un voila! cerams, ka jums ir strādājošs akumulators. Protams, tagad ir laiks izņemt multimetru un pārbaudīt iepakojumu, lai redzētu, vai tas nodrošina paredzēto spriegumu.

Kā redzams attēlos, esmu izveidojis dažus akumulatorus ar šiem turētājiem, un jāsaka, ka tie ir patiešām lieliski. Tagad ir iespējams izveidot iepakojumus, kuros varat viegli nomainīt sliktas šūnas, mainīt konfigurāciju un atsevišķi uzlādēt šūnas.

Tomēr ir dažas lietas, kuras ir vērts pieminēt par šo iepakojumu veidošanas veidu. Tā kā savienojums nav savienots ar šūnām, ir jāpievērš īpaša uzmanība, lai nodrošinātu, ka katra šūna pareizi saskaras. Ja šūnas neveido pareizu kontaktu, var rasties dzirksteles, jo baterijas izlādējas nevienmērīgi. Vēl viena lieta, kas jāpatur prātā, ir tāda, ka šī risinājuma rezultātā akumulators būs mazāk kompakts salīdzinājumā ar, piemēram, metināšanu. Trešais trūkums ir tas, ka, lai gan modulārā konstrukcija padara to elastīgu, jūs joprojām aprobežojaties ar režģa modeļa konfigurācijām, un tādējādi akumulatora komplekta formas pielāgošana kļūst grūtāka.

Bet, ja neviens no iepriekš minētajiem trūkumiem jūs netraucē, apsveicam, ka esat izpildījis norādījumus, un, iespējams, varēsit atrisināt visas savas nākotnes jaudas problēmas.

Atcerieties, ka litija bateriju izmantošana bez jebkādas aizsardzības ir diezgan riskanta, tāpēc ieteicams izmantot piemērotu BMS (akumulatora uzraudzības sistēmu), lai pasargātu iepakojumu no pārmērīgas uzlādes/izlādes, kā arī, ja ir iekļauta balansēšanas funkcija, tad to var izmantot arī uzlādēšanai iepakojums. Skatiet zemāk esošās saites uz manu ieteikto BMS, ko izmantot maziem iepakojumiem.

12V BMS (3 s iepakojums)

16V BMS (4s iepakojums)