Bateria de liti sense soldadura: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Si us interessa l’electrònica, un desafiament habitual a superar serà trobar una font d’energia adequada. Això és especialment cert per a tots els dispositius portàtils / projectes que vulgueu construir i, probablement, la bateria serà la vostra millor aposta per a aquesta font d’energia. Si esteu construint un dispositiu de baix consum, teniu nombroses opcions per triar, però si el vostre projecte és un petit bugger famós de potència, és possible que estigueu limitat a les bateries de liti. En molts sentits, les bateries de liti són un regal meravellós per a la humanitat de la gent intel·ligent i científica de les bateries. Estic agraït per aquests regals.

Els paquets de bateries són necessaris per a tota una gamma de productes amb una gran demanda d'energia. Poden ser altaveus portàtils, bicicletes electròniques, monopatins elèctrics, bancs de potència, llanternes, coses de RC i molt, molt més.

L’únic problema d’aquestes bateries (ignorant totalment la seva capacitat de càrrega / descàrrega i la tendència a incendiar-se quan es maltracten) és que són bastant cares en comparació amb altres tecnologies de bateries inferiors. Per tant, poder crear els vostres propis paquets de bateries de manera econòmica és un gran facilitador per a projectes seriosos.

Per sort, per a nosaltres les bateries de liti són tan populars que ens envolten. Per tant, en aquest instructiu us guiaré a través del procés de creació del vostre propi paquet de bateries a partir de bateries de liti 18650, extretes d’ordinadors portàtils antics que podeu utilitzar per alimentar els vostres projectes famosos.

Pas 1: per què és instructiu?

Llavors, què distingeix aquesta instrucció de les moltes altres instruccions per construir una bateria? Bé, he notat que en cercar una manera de construir una bateria, normalment es donen dues opcions. Es tracta de soldar les cèl·lules juntes amb un soldador puntual o de soldar les cèl·lules. Sense entrar en massa detalls, per descomptat, hi ha alguns avantatges i desavantatges amb aquestes opcions. El pro amb soldadura per punts és que proporciona una unió fiable amb poc dany a la bateria. El desavantatge, però, és que requereix una soldadora puntual que pot resultar bastant costosa. La soldadura és molt més barata i crearà una connexió millor, però a costa de danyar la bateria a causa de la transferència de calor a la cel·la. Un altre inconvenient que pateixen aquests dos mètodes és que són força permanents, ja que requereixen dessoldar o tallar pestanyes per permetre canvis en la configuració de la bateria. Per tant, opto per una tercera opció, que és una bateria sense soldadura i potencialment sense soldadura.

Vaig dissenyar aquests suports de cèl·lules modulars que permeten construir qualsevol paquet de bateries de mida quadrícula sense utilitzar soldadors puntuals costosos, sense danys a les bateries i amb la llibertat de reconfigurar el paquet de bateries o substituir cèl·lules individuals en qualsevol moment amb facilitat.

Pas 2: Exempció de responsabilitat

Abans de començar, però, us he de comunicar que les bateries de liti, per meravelloses que siguin, són força perilloses si no es manipulen correctament. Aquests són els flocs de neu de les bateries i explotaran / esclataran en flames infernals si es maltracten, enderrocant el vostre projecte, cotxe, casa o qualsevol cosa que pugui ser inflamable al seu abast. L'elevat contingut energètic d'aquestes bateries també pot causar greus danys si es produeix un curtcircuit. No assumeixo cap responsabilitat per cap propietat danyada, criatura viva o entitat espiritual / mental com a conseqüència d'algun error que es produeixi després d'aquest instruïble. Només ho heu de fer si teniu un coneixement adequat de les bateries de liti i heu pres les precaucions necessàries.

En resum, ho feu sota el vostre propi risc i no assumeixo cap responsabilitat en res que pugui sortir malament. Si no voleu arriscar res, us proposo comprar un paquet acabat fabricat per professionals.

Limitacions:

Les instruccions aquí es centraran principalment en la creació d’un paquet de bateries sense protecció, de manera que no es tindrà en compte cap tipus de mesura de seguretat BMS ni d’altres tipus que ens permetin utilitzar el paquet de manera segura. Això ho deixa resoldre qui vulgui construir això.

Pas 3: Aprovisionament de cèl·lules de bateria 18650

Si ja teniu 18650 bateries i només us interessa el procés de creació d'un paquet de piles, podeu passar al pas "Construir el paquet".

Un dels tipus de bateries més habituals que trobareu serà la pila de bateria 18650 (a partir d’ara anomenada pila), que és el tipus de bateria més utilitzat en els portàtils. (De fet, 18650 descriu realment la mida de la cel·la que té 18 mm de diàmetre i 65,0 mm de longitud). Per descomptat, hi ha altres cel·les com 21700 i 26650, però a causa de la seva popularitat, aquesta instrucció només se centrarà en el tipus de cel·la 18650.

La principal font de puntuació gratuïta 18650 són, sens dubte, els portàtils antics. Aquestes solen contenir entre 6 i 9 cel·les segons el tipus de portàtil. Fins i tot a partir de bateries de portàtil males, és probable que només algunes de les cel·les estiguin malament, mentre que la resta pot continuar sent útil. Altres llocs on obtenir cel·les són els paquets de bateries de bicicletes elèctriques, els bancs d’energia i també les botigues en línia com eBay i Amazon, tot i que, per descomptat, no seran gratuïtes.

Un cop tingueu la bateria de l’ordinador portàtil, és hora d’obrir-la. Tanmateix, PRECAUCIÓ ja que no voleu perforar ni curtcircuitar cap de les bateries. La meva recomanació és utilitzar una eina de plàstic per a la part indiscreta. Si encara utilitzeu un objecte metàl·lic, com un tornavís, assegureu-vos de fer-ho suaument per no provocar contratemps.

Un cop tingueu les cel·les, és hora de provar-ne la capacitat. Per això, recomano utilitzar un carregador / provador de bateria com l’OPUS BT-C3100 (enllaç d’afiliació). Aquests petits dispositius útils us carregaran, descarregaran, provaran i us mantindran les cèl·lules de liti, cosa fantàstica si teniu previst utilitzar cèl·lules de liti per a projectes.

Pas 4: bateries

Els paquets de bateries es construeixen per dos motius principals: augmentar la tensió o augmentar la capacitat. Una cel·la és una bateria individual d’un paquet i quan les cel·les es connecten en sèrie s’afegeix la tensió. Quan les cel·les es connecten en paral·lel, s'afegeix la capacitat de les cel·les, imitant així una bateria de major capacitat. La configuració d’un paquet de bateries se sol descriure com XsYp on X indica el nombre de cel·les en sèrie i Y, el nombre de cel·les en paral·lel. En multiplicar-les obtenim el nombre total de cel·les necessàries per al nostre paquet.

L’interval de tensió d’un 18650 típic oscil·la entre els 4.2V i els ~ 2.5V, de manera que si voleu un paquet de bateries de 12V que connecti tres cel·les de la sèrie 3s1p, es donaria 12,6V completament carregats i fins a 7,5V completament buits (tot i que no es recomana cèl·lules de descàrrega per sota de 3V).

La capacitat de les cèl·lules varia molt entre el model i el fabricant. Però, a partir de la gran quantitat de bateries que he provat, la capacitat esperada per a les bateries de portàtils usades oscil·la entre els 2000mAh i els 3000mAh. Per descomptat, trobareu bateries amb una capacitat inferior a aquesta i les que generalment descarto.

Imaginem que voleu crear un banc de potència amb una capacitat de 10000 mAh i que tingueu un munt de cèl·lules de 2000 mAh … llavors, ho heu endevinat, haureu de connectar-ne cinc en configuració paral·lela 1s5p per obtenir aquest 10000 mAh i, per descomptat, un Regulador CC-CC per arribar a 5V.

Si, per exemple, volíeu 12V i almenys 10000mAh, la configuració seria de 3s5p i això vol dir que la quantitat necessària de cel·les seria de 15 per crear aquest paquet.

Crear la vostra pròpia bateria és de fet molt útil i hi ha un munt de material de lectura a la xarxa. Per tant, si no sou nou en la creació de paquets, us suggerim que hi investigueu, ja que aquest instructiu no proporcionarà tots els detalls sobre els paquets de bateries i les seves limitacions. Alguns consells que cal tenir en compte són la captació de corrent i la divisió de corrent, BMS, càrrega d’equilibri, caiguda de tensió, resistència interna de la bateria, mides de pestanyes, química de la bateria i fugida tèrmica.

Pas 5: crear el paquet

Hi ha un parell de coses que ens caldran per construir aquesta bateria.

El primer pas per construir la bateria és decidir quina configuració voleu / necessiteu. Això es decideix pels requisits de tensió, capacitat i corrent. En aquesta instrucció, crearem una bateria de 3s2p que hauria de donar lloc a una bateria de 12V 4-5000mAh.

Com que imprimirem els nostres suports de cèl·lules, serà útil una impressora 3D. Per tant, aquesta és la part en què se suposa que heu de treure una impressora 3D de la butxaca del darrere o demanar ajuda a un amic amable amb una impressora. Aquests suports de cèl·lules són bastant petits, per la qual cosa, per obtenir la tolerància adequada per unir-los, us recomanaria que feu servir un broquet de 0,4 mm o més. Els fitxers STL i model es poden trobar a l’enllaç següent, on també trobareu instruccions d’impressió.

També pot ser necessari un trepant en funció del mètode de muntatge escollit (més informació a les diapositives posteriors)

Com s’ha esmentat anteriorment, no serà necessària la soldadura i la soldadura serà opcional. L’ús principal d’un soldador seria fixar cables a la bateria. Tanmateix, això es pot evitar utilitzant terminals d'anell en els cables o simplement fer que les pestanyes actuïn com a cables i ignorant els cables de cèl·lules individuals (cables d'equilibri).

Enllaç a fitxers stl: fitxers STL

Pas 6: parts necessàries

Imprimiu tants suports com sigui necessari per al vostre paquet i comenceu a obtenir les altres peces necessàries. Per a aquesta versió haurem d'imprimir un total de sis portadors de cel·les. També imprimiu la carcassa, la tapa i, opcionalment, la muntura, ja que la carcassa farà que la bateria sigui molt més duradora i fiable.

Llista de peces:

• Pestanya de níquel (amplada màxima de 7, 5 mm)
• 2 cargols M5 (almenys 100 mm de llarg)
• 2x femelles M5
• 12x cargols i femelles M3 *
• Conductors terminals (vermell i negre)
• Equilibri de contactes *

* Part opcional

Pas 7: munteu el paquet

Un cop tingueu totes les peces, és hora de muntar el paquet i això és bastant senzill, ja que els portaimpressions de cel·les impreses es poden ajustar entre si per crear la mida del paquet requerida.

Els porta-cel·les estan dissenyats de manera que hi ha diverses maneres d’utilitzar-los per construir una bateria.

1. La primera opció consisteix a passar pestanyes al porta cel·les per connectar diverses cel·les. Els suports estan dissenyats amb una certa elasticitat que ha de garantir un contacte adequat amb la cèl·lula de la bateria.
2. La segona opció és utilitzar cargols M3 com a contactes de terminals i estrenyir les llengüetes als cargols amb femelles. Per a això, pot ser útil practicar forats a les pestanyes per permetre que passin els cargols M3. He proporcionat una plantilla que ajudarà a l'espaiat quan es perforaran aquests forats. Pot ser aconsellable utilitzar femelles de niló o loctita per evitar que les femelles es descargolen si la bateria suporta vibracions.

Qualsevol soldadura de cables i cables (com ara cables d’equilibri) i pestanyes de connexió (per crear connexions en sèrie) s’hauria de fer en aquesta etapa, assegurant-vos que les pestanyes correctes estiguin connectades.

Un cop acabada la primera part (anomenem-la part inferior) i soldats / connectats els cables de plom adequats, es pot col·locar a la part inferior del recinte. Serà un ajust ajustat. Això és a propòsit per crear un paquet robust i reduir qualsevol rumor innecessari dins del paquet.

Introduïu les bateries, assegurant-vos que tots els parells paral·lels estiguin al mateix nivell de voltatge i que les cel·les tinguin una capacitat similar. Per crear una connexió en sèrie, el parell de cel·les hauria d’estar orientat cap a una direcció alterna, cosa que significa que el parell mitjà hauria d’estar cap a l’oposat dels altres dos parells.

Inseriu els contenidors de cel·les superiors al paquet. És possible que aquest pas requereixi alguns moviments i moviments per aconseguir que totes les cel·les s’alineïn correctament al suport superior.

IMPORTANT!

• Assegureu-vos absolutament d’aconseguir la polaritat i l’orientació de les cel·les en cas contrari, corre el risc d’escurçar les cel·les i, amb això, desencadenar tot el seu potencial, que poques vegades és bo.
• Si utilitzeu cel·les escanejades de bateries de portàtils antigues o altres dispositius electrònics, assegureu-vos d’eliminar tots els adhesius, residus de cola o qualsevol altra cosa que pugui haver a la cel·la, tenint cura de no retirar l’embolcall retràctil. Voleu que la cel·la es mogui lliurement al suport de la cel·la per permetre un bon contacte dels terminals.

Pas 8: proveu el paquet

Cargoleu la tapa suaument i voilà! espero que tingueu una bateria que funcioni. Per descomptat, ara és el moment de treure el multímetre i provar el paquet per veure que proporciona el voltatge esperat.

Com es pot veure a les imatges, he creat algunes bateries amb aquests suports i he de dir que són realment fantàstiques. Ara és possible crear paquets on es puguin canviar les cel·les defectuoses amb facilitat, canviar la configuració i carregar les cel·les individualment.

Tanmateix, hi ha algunes coses que val la pena esmentar sobre aquesta forma de construir paquets. Com que la connexió no està unida a les cèl·lules, cal tenir una cura especial per assegurar-se que totes les cèl·lules tenen un contacte adequat. Si les cèl·lules no produeixen contactes adequats, es poden generar espurnes a mesura que les bateries es descarreguen de manera desigual. Una altra cosa a tenir en compte és que aquesta solució donarà lloc a una bateria menys compacta en comparació amb la soldadura, per exemple. El tercer inconvenient és que, tot i que la construcció modular el fa flexible, encara es limita a configuracions de patrons de quadrícula i, per tant, és més difícil personalitzar la forma del paquet de bateries.

Però si cap dels inconvenients esmentats anteriorment us molesta, enhorabona per haver-lo aconseguit a través dels instructius i que pugueu resoldre tots els vostres reptes futurs de poder.

Recordeu que l’ús de bateries de liti sense cap protecció és força arriscat, per la qual cosa es recomana utilitzar un sistema de control de bateries BMS (BMS) adequat per protegir el paquet de la sobrecàrrega / descàrrega i també si s’inclou una funció d’equilibri, també es pot utilitzar per carregar el paquet. Vegeu els enllaços següents de la meva BMS suggerida per utilitzar en paquets petits.

BMS de 12V (paquet de 3 s)

BMS de 16V (paquet de 4 s)