Hegesztés nélküli lítium akkumulátor: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Ha az elektronikával foglalkozik, akkor közös kihívás lesz a megfelelő áramforrás megtalálása. Ez különösen igaz minden olyan hordozható eszközre/projektre, amelyet esetleg meg szeretne építeni, és ott valószínűleg az akkumulátor lesz a legjobb megoldás az adott áramforráshoz. Ha alacsony fogyasztású eszközt épít, akkor számos lehetőség közül választhat, de ha a projekt energiaigényes kis hiba, akkor lehet, hogy a lítium elemekre korlátozódik. A lítium elemek sok tekintetben csodálatos ajándékot jelentenek az emberiség számára az intelligens akkumulátor -tudós emberektől, és fiú vagyok, hálás vagyok ezekért az ajándékokért.

Akkumulátorokra szükség van a nagy energiaigényű termékek egész sorához. Ezek lehetnek hordozható hangszórók, e-kerékpárok, elektromos gördeszkák, power bankok, zseblámpák, RC-cuccok és még sok más.

Az egyetlen probléma ezekkel az akkumulátorokkal (teljesen figyelmen kívül hagyva azok töltöttségi/kisütési igényét és hajlamát lángra lobbanni, ha rosszul bánnak velük) az, hogy meglehetősen drágák a többi gyengébb akkumulátor technológiához képest. Tehát az, hogy olcsón saját akkumulátorokat hozhat létre, nagyszerű eszköz lehet komoly projektekhez.

Szerencsénkre a lítium akkumulátorok annyira népszerűek, hogy körülöttünk vannak. Tehát ebben az oktatható útmutatóban végigvezetem Önt a saját akkumulátorcsomag létrehozásának folyamatán 18650 lítium elemből, régi laptopokból leszedve, amelyekkel energiával éhes projekteket hajthat végre.

1. lépés: Miért ez az utasítás?

Tehát mi különbözteti meg ezt az oktathatóságot az akkumulátorcsomag építésével kapcsolatos sok egyéb utasítástól? Nos, észrevettem, hogy amikor az akkumulátor felépítésének módját keresi, általában két lehetőség közül választhat. Ezek a hegesztést összehegesztik egy ponthegesztővel, vagy össze kell forrasztani. Anélkül, hogy túl sokat részleteznénk, természetesen vannak előnyei és hátrányai ezeknek a lehetőségeknek. A pro ponthegesztés előnye, hogy megbízható kötést biztosít, és nem károsítja az akkumulátort. Ennek az a hátránya, hogy helyszíni hegesztőt igényel, ami meglehetősen költséges lehet. A forrasztás sokkal olcsóbb, és jobb kapcsolatot hoz létre, de az akkumulátor károsodásának árán, mivel a hő átadódik a cellába. Mindkét módszer másik hátránya, hogy meglehetősen tartósak, és forrasztást vagy fülek vágását igénylik, hogy lehetővé tegyék az akkumulátor konfigurációjának megváltoztatását. Tehát a harmadik lehetőség mellett döntök, amely hegesztés nélküli és potenciálisan forrasztásmentes akkumulátor.

Ezeket a moduláris cellatartókat úgy terveztem, hogy bármilyen rács méretű akkumulátorcsomagot fel lehessen építeni drága ponthegesztők használata nélkül, az elemek károsodása nélkül, és szabadon konfigurálhassák az akkumulátort, vagy bármikor könnyedén kicserélhessék az elemeket.

2. lépés: Jogi nyilatkozat

Mielőtt azonban elkezdenénk, tájékoztatnom kell Önöket, hogy a lítium elemek, bármennyire csodálatosak is, meglehetősen veszélyesek, ha nem megfelelően kezelik őket. Ezek az elemek hópelyhei, és ha rosszul bánnak velük, pokoli lángokba robbannak/robbannak, és lebontják a projektet, az autót, a házat vagy bármit, ami gyúlékony lehet a közelében. Ezen akkumulátorok magas energiatartalma rövidzárlat esetén is komoly károkat okozhat. Nem vállalok felelősséget semmilyen sérült vagyontárgyért, élőlényért vagy szellemi/mentális entitásért, ami azért következik be, ha ezt az utasítást követve valami elromlott. Ezt csak akkor tegye, ha megfelelő ismeretekkel rendelkezik a lítium elemekről, és megtette a szükséges óvintézkedéseket.

Röviden, ezt saját felelősségére teszi, és nem vállalok felelősséget semmiért, ami ezzel elromolhat. Ha nem akar kockáztatni semmit, akkor azt javaslom, hogy vásároljon egy kész csomagot, amelyet szakemberek készítettek.

Korlátozások:

Az itt található utasítások elsősorban egy védtelen akkumulátorcsomag létrehozására összpontosítanak, ezért nem veszünk figyelembe semmilyen BMS -t vagy más biztonsági mérést, amely lehetővé tenné az akkumulátor biztonságos használatát. Ez annak a megoldására van bízva, aki ezt építeni akarja.

3. lépés: 18650 akkumulátorcellák beszerzése

Ha már rendelkezik 18650 elemmel, és csak érdekli az akkumulátor létrehozásának folyamata, akkor ugorjon a „Csomag építése” lépésre.

Az egyik leggyakoribb akkumulátortípus, amellyel találkozni fog, az 18650 -es akkumulátorcella (a továbbiakban cellának nevezik), amely a laptopokban leggyakrabban használt akkumulátortípus. (Valójában az 18650 leírja a 18 mm átmérőjű és 65,0 mm hosszú cella méretét). Természetesen vannak más cellák is, mint például a 21700 és a 26650, de népszerűségük miatt ez az utasítás csak az 18650 -es sejttípusra összpontosít.

Az ingyenes 18650 pontozás fő forrása kétségkívül a régi laptopok. Ezek általában 6-9 cellát tartalmaznak a laptop típusától függően. Még a rossz laptop akkumulátorok miatt is valószínű, hogy csak néhány cella lesz rossz, míg a többi még használható. További helyek a cellák beszerzéséhez az e-bike akkumulátorokból, a power bankokból, valamint az olyan online áruházakból, mint az eBay és az Amazon, bár ezek természetesen nem lesznek ingyenesek.

Ha kéznél van egy laptop akkumulátora, ideje kinyitni. VIGYÁZAT, mivel nem akarja lyukasztani vagy rövidre zárni az elemeket. Azt javaslom, hogy használjon műanyag szerszámot a kíváncsi részhez. Ha mégis fémtárgyat használ, például csavarhúzót, akkor óvatosan végezze el, nehogy baleseteket okozzon.

Ha megvannak a sejtjeid, itt az ideje, hogy teszteld a kapacitásukat. Ehhez azt javaslom, hogy használjon olyan akkumulátortöltőt/tesztert, mint az OPUS BT-C3100 (kapcsolt link). Ezek a praktikus kis eszközök feltöltik/lemerítik, tesztelik és karbantartják a lítiumcellákat, ami nagyszerű, ha lítiumcellákat tervez használni projektekhez.

4. lépés: Akkumulátorok

Az akkumulátorcsomagok két fő okból készülnek: a feszültség növelése és/vagy a kapacitás növelése érdekében. A cella egy egyedi akkumulátor egy csomagban, és amikor a cellákat sorba kötik, a feszültség hozzáadódik. Ha a cellákat párhuzamosan vezetékezik, akkor a cellák kapacitását hozzáadják, így utánozzák a nagyobb kapacitású akkumulátort. Az akkumulátor konfigurációját általában XsYp -ként írják le, ahol X a soros cellák számát, Y pedig a párhuzamos cellák számát jelzi. Ezeket megszorozva megkapjuk a csomagunkhoz szükséges összes cellát.

A tipikus 18650 feszültségtartománya 4,2V és ~ 2,5V között van, így ha 12V -os akkumulátort szeretne, a 3s1p sorozat három celláját összekötve, akkor 12,6V teljesen feltöltve és 7,5V -ig teljesen üres lesz (bár nem ajánlott ürítse ki a cellákat 3V alá).

A cellák kapacitása nagymértékben eltér a modelltől és a gyártótól. De az általam tesztelt hatalmas mennyiségű akkumulátorból a használt laptop akkumulátorok várható kapacitása 2000 mAh és 3000 mAh között van. Természetesen talál ennél kisebb kapacitású elemeket, és azokat, amelyeket általában eldobok.

Tehát tegyük fel, hogy 10000mAh kapacitású bankot szeretne létrehozni, és van egy csomó 2000 mAh -s cellája… akkor, mint sejtette, ötöt kell csatlakoztatnia párhuzamos 1spp konfigurációban, hogy megkapja ezt az 10000mAh -t, és természetesen egy DC-DC szabályozó 5V-ra.

Ha például 12 V -ot és legalább 10000 mAh -t szeretne, akkor a konfiguráció 3s5p lenne, és ez azt jelenti, hogy a szükséges cellamennyiség 15 lesz a csomag létrehozásához.

A saját akkumulátor létrehozása valóban nagyon hasznos, és rengeteg olvasnivaló található az interneten. Tehát, ha még nem ismeri a csomagok létrehozását, javaslom, hogy végezzen némi kutatást, mivel ez az utasítás nem nyújt minden részletet az akkumulátorokról és azok korlátairól. Néhány tipp, amire figyelni kell, az áramfelvétel és az árammegosztás, a BMS, az egyensúlyi töltés, a feszültségcsökkenés, az akkumulátor belső ellenállása, a fülek mérete, az akkumulátor kémiai tulajdonságai és a hőteljesítmény.

5. lépés: A csomag építése

Van néhány dolog, amire szükségünk lesz az akkumulátor elkészítéséhez.

Az akkumulátor felépítésének első lépése az, hogy eldöntse, milyen konfigurációt szeretne/igényel. Ezt a feszültség-, kapacitás- és áramigény határozza meg. Ebben az utasításban egy 3s2p akkumulátorcsomagot hozunk létre, amelynek 12V 4-5000mAh akkumulátort kell eredményeznie.

Mivel kinyomtatjuk a cellatartóinkat, a 3D nyomtató hihetetlenül hasznos lesz. Tehát ez az a rész, ahol fel kell vennie a hátsó zsebéből egy 3D nyomtatót, vagy meg kell kérnie egy barátságos barátot, aki segít a nyomtatásban. Ezek a cellatartók meglehetősen kicsik, így a megfelelő tűréshatár elérése érdekében javaslom 0,4 mm -es vagy kisebb fúvóka használatát. Az STL és a modell fájlok az alábbi linken találhatók, ahol nyomtatási utasításokat is talál.

Fúróra is szükség lehet a választott összeszerelési módtól függően (erről bővebben a későbbi diákban)

Mint korábban említettük, hegesztésre nincs szükség, és a forrasztás opcionális. A forrasztópáka fő felhasználási területe a vezetékek csatlakoztatása az akkumulátorhoz. Ez azonban elkerülhető, ha helyette gyűrűs sorkapcsokat használ a vezetékeken, vagy csak a fülek vezetékekként működnek, és figyelmen kívül hagyja az egyes cellavezetékeket (kiegyenlítő vezetékeket).

Link az STL fájlokhoz: STL-fájlok

6. lépés: Szükséges alkatrészek

Nyomtasson ki annyi tartót, amennyi a csomaghoz szükséges, és kezdje el beszerezni a többi szükséges alkatrészt. Ehhez az összeállításhoz összesen hat cellatartót kell kinyomtatnunk. Nyomtassa ki a házat, a fedelet és opcionálisan a rögzítőt is, mivel a ház sokkal tartósabbá és megbízhatóbbá teszi az akkumulátort.

Alkatrész lista:

• Nikkel fül (max. Szélesség 7,5 mm)
• 2x M5 csavar (legalább 100 mm hosszú)
• 2x M5 szárnyas anya
• 12x M3 csavar és anya*
• Csatlakozóvezetékek (piros és fekete)
• Kiegyensúlyozó vezetékek*

*Opcionális alkatrész

7. lépés: Szerelje össze a csomagot

Miután megvan az összes alkatrész, ideje összeszerelni a csomagot, és ez meglehetősen egyszerű, mivel a nyomtatott cellatartókat össze lehet pattintani a kívánt csomagméret létrehozásához.

A cellatartókat úgy tervezték, hogy többféleképpen is használhatók akkumulátorcsomag készítésére.

1. Az első lehetőség az, hogy a füleket átfűzi a cellatartón, hogy több cellát összekapcsolhasson. A tartókat úgy tervezték, hogy bizonyos rugósságúak legyenek, amelyek biztosítják a megfelelő érintkezést az akkumulátorcellával.
2. A második lehetőség az, hogy M3 csavarokat használnak csatlakozó érintkezőkként, és anyákkal húzzák meg a csavarokat. Ehhez hasznos lehet lyukakat fúrni a fülekbe, hogy az M3 csavarok áthaladhassanak. Biztosítottam egy jig -et, amely segít a távolságok kialakításában a lyukak fúrásakor. Bölcs dolog lehet nylon anyát vagy loctitot használni, hogy megakadályozzuk az anyák kicsavarodását, ha az akkumulátor rezgéseket fog elviselni.

A vezetékek és vezetékek (például kiegyensúlyozó vezetékek) és a csatlakozó fülek (soros kapcsolatok létrehozásához) forrasztását ebben a szakaszban kell elvégezni, ügyelve arra, hogy a megfelelő fülek legyenek csatlakoztatva.

Miután az első rész (nevezzük alsó részének) befejeződött, és a megfelelő vezetékeket forrasztották/rögzítették, a szekrény aljára helyezhető. Szoros lesz. Ennek célja egy robosztus csomag létrehozása és a felesleges zúgás csökkentése a csomagban.

Helyezze be az elemeket, ügyelve arra, hogy minden párhuzamos pár azonos feszültségszintű legyen, és hogy a cellák hasonló kapacitással rendelkezzenek. Soros kapcsolat létrehozásához a cellapárnak váltakozó irányba kell néznie, ami azt jelenti, hogy a középső párnak a másik két párral szemben kell lennie.

Helyezze a felső cellatartókat a csomagba. Ez a lépés némi csavargást és hegedülést igényelhet, hogy az összes cella megfelelően illeszkedjen a felső tartóba.

FONTOS!

• Győződjön meg arról, hogy a sejtek polaritását és tájolását megfelelően végzi, ellenkező esetben fennáll annak a kockázata, hogy rövidre zárja a sejteket, és ezzel felszabadítja teljes potenciáljukat, ami ritkán jó.
• Ha lemerült cellákat használ régi laptop akkumulátorokból vagy más elektronikus eszközökből, akkor mindenképpen távolítsa el az összes matricát, ragasztómaradványt vagy bármi mást, ami a cellán lehet, ügyelve arra, hogy ne távolítsa el a zsugorfóliát. Azt szeretné, ha a cella szabadon mozogna a cellatartóban, hogy jó érintkezést biztosítson a terminálokkal.

8. lépés: Tesztelje a csomagot

Óvatosan csavarja fel a fedelet, és íme! remélhetőleg van egy működő akkumulátorcsomagja. Természetesen most van itt az ideje, hogy elővegye a multimétert, és tesztelje a csomagot, hogy megbizonyosodjon arról, hogy biztosítja a várt feszültséget.

Amint a képeken is látszik, néhány akkumulátort készítettem ezekkel a tartókkal, és azt kell mondanom, hogy valóban nagyszerűek. Mostantól lehetőség van olyan csomagok készítésére, amelyek segítségével könnyedén kicserélheti a rossz cellákat, megváltoztathatja a konfigurációt és egyenként töltheti a cellákat.

Van azonban néhány dolog, amit érdemes megemlíteni a csomagok ilyen módon történő kialakításával kapcsolatban. Mivel a csatlakozás nincs ragasztva a cellákhoz, különös gondot kell fordítani arra, hogy minden cella megfelelően érintkezzen. Ha az elemek nem megfelelően érintkeznek, szikrák keletkezhetnek, mivel az akkumulátorok egyenetlenül kisülnek. Egy másik dolog, amit szem előtt kell tartani, hogy ez a megoldás kevésbé kompakt akkumulátort eredményez, mint például a hegesztés. A harmadik hátrány az, hogy bár a moduláris felépítés rugalmassá teszi, továbbra is a rácsmintázat -konfigurációkra korlátozódik, és így az akkumulátor alakjának testreszabása nehezebbé válik.

De ha a fent említett hátrányok egyike sem zavarja Önt, akkor gratulálunk ahhoz, hogy sikerült átvészelni az utasításokat, és lehetséges, hogy képes lesz megoldani minden jövőbeli energiaproblémát.

Ne feledje, hogy a lítium elemek használata védelem nélkül meglehetősen kockázatos, ezért ajánlatos megfelelő BMS -t (akkumulátorfigyelő rendszert) használni, hogy megvédje a csomagot a túltöltéstől/lemerüléstől, és ha kiegyensúlyozó funkció is van benne, akkor töltésre is használható. a csomag. Lásd az alábbi linkeket a kis csomagokhoz használható BMS -mhez.

12V BMS (3s csomag)

16V BMS (4s csomag)