Recuperació de bateries de ions de liti: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Si sou com jo, sempre busqueu una excusa per estalviar diners, jugar o deconstruir alguna cosa que sembli interessant. He trobat una manera de satisfer tot l'anterior. Tinc afinitat per les bateries de ions de liti. Tenen totes les formes i mides, són densos en energia (contenen molta energia), tenen un voltatge més alt que les bateries NiCad o NiMH i poden suportar altes aspiracions. A més, no desenvolupen cap "memòria" ni tenen una autodescàrrega elevada perquè pugueu emmagatzemar-la molt de temps. Finalment, es presten a configuracions multicel·lulars. Millor encara, són a tot arreu i es poden tenir de franc. En aquest tutorial, us donaré un curs ràpid sobre com trobar, extreure i recuperar bateries de ions de liti, així que comencem. A continuació es mostren els enllaços d’algunes eines i elements que he utilitzat.

Carregador iMax B6 LiPo:

www.ebay.com/itm/New-Imax-B6-RC-Lipo-NiMh-…

Carregador / analitzador Zanflare C4:

www.amazon.com/gp/aw/d/B07428G1G2/ref=mp_s…

Tauler de protecció i gestió de bateries 4S:

m.ebay.com/itm/4S-10A-18650-Li-ion-Lithium…

Eines:

Kit d'eines Spudger / Pry

www.amazon.com/gp/aw/d/B00PHNMEMC/ref=mp_s…

Talladors a ras

www.amazon.com/gp/aw/d/B002SZVE8M/ref=mp_s…

Talls laterals

www.amazon.com/gp/aw/d/B0733NRF2C/ref=mp_s…

Ganivet utilitari

www.amazon.com/dp/B00002X203/ref=dp_cerb_1

Pas 1: bateria d’ions de liti 101

Com he dit, les bateries de liti-ió recarregables són a tot arreu. Això és el que fa que aquestes bateries siguin barates perquè la gent tendeix a llançar aparells electrònics antics que es trenquen o que deixen de funcionar, però deixen la bateria dins. Normalment tinc el meu de la botiga de segona mà per diners, o de joguines velles que la gent regala o es trenca i dona per a la ciència. Els que cal cercar són els següents: dispositius de mà, telèfons mòbils, càmeres digitals o càmeres de vídeo, reproductors de DVD o vídeo portàtils, i les meves bateries portàtils preferides. Hi ha diferents productes químics associats a les cèl·lules de ions de liti recarregables, com l’òxid de liti cobalt (tipus ICR), el fosfat de ferro de liti o el LiFePO4, (no els trobareu amb el llençament sovint), l’òxid de manganès de liti (IMR), níquel de liti manganès (INR) i níquel liti òxid de cobalt manganès (NCA o híbrid). El MÉS comú que trobareu és l’òxid de liti-cobalt de tipus ICR. És el millor per a la densitat i la potència energètica, però té un llindar de temperatura i corrent de descàrrega de mitjana a baixa. El corrent màxim de descàrrega és igual o, com a mínim, el doble de la capacitat. A més, són menys estables (llegiu: perillosos) que els altres tipus i necessiten tenir algun tipus de circuit de protecció. Ara, no confonguem les bateries de liti-ió amb les bateries de polímer de liti-ió o les bateries LiPo. En les bateries de LiPo, l'electròlit, l'ànode i el càtode, terminals positius i negatius, es troben en bosses de polímer. La química interna és similar a les cèl·lules de ions de liti. Segons el dispositiu, la bateria serà diferent en forma o mida, però normalment són rectangulars i primes per a telèfons mòbils o dispositius compactes, o cilíndriques com el 18650 (comú a les bateries de portàtils) o el 18500 comú als paquets de gepa per a càmeres o càmeres de vídeo.

Per si mai us ho heu preguntat, el nom de la bateria conté les seves dimensions. "18650" significa que la bateria fa 18 mm de diàmetre i 65 mm de llarg. El "0" només està quedant. Independentment del tipus o la mida, poden tenir una sola cel·la o diverses cel·les. Múltiples cel·les estan en sèrie o paral·leles, o bé es combinen ambdues. Fins i tot les bateries petites poden tenir dues cel·les petites a l'interior connectades en sèrie o en sèrie / paral·lel. Això es deu al fet que alguns dispositius han augmentat les necessitats de voltatge més que una sola cel·la pot proporcionar, o per afegir capacitat. Les connexions de sèrie augmenten la tensió i les connexions paral·leles augmenten la capacitat del paquet. A diferència de les bateries NiMH o NiCad, les bateries de ions de liti tindran algun tipus de dispositiu de protecció, com ara un sistema de gestió de bateries format per ICs i MOSFET o resistències que regulen el corrent, el voltatge, detecten curtcircuits, polaritat inversa i temperatura. Alguns tenen una funció addicional d’equilibrar les cel·les si hi ha diverses cel·les. Per què ho necessiten? Es deu al fet que la química de la cèl·lula de liti la fa sensible a la sobrecàrrega, la descàrrega excessiva (drenatge fins que la tensió es redueix massa), el curtcircuit i fins i tot la sobre temperatura. Qualsevol d’aquestes pot danyar la cèl·lula o, pitjor encara, causar un incendi. Les bateries de diverses cel·les en sèrie necessiten la funció d’equilibri que asseguri que cada cel·la rep la mateixa quantitat de corrent i tensió que les altres cel·les. Si una cèl·lula rep més càrrega que una altra, es pot desgastar més ràpidament o es pot danyar. També es redueix la capacitat del paquet. Aquest tipus de bateries també requereixen procediments de càrrega especials que NiMH o NiCad no fan. Més informació sobre això més tard!

Pas 2: seguretat

Ara, abans de començar a excavar els paquets de bateries, vull tocar alguns elements de seguretat específics per a les cèl·lules de ions de liti. Si esteu en RC, teniu vehicles elèctrics i teniu experiència amb les bateries LiPo, podeu ometre-ho, però si no, és important entendre que embolicar-vos amb bateries de ions de liti pot ser perillós. Ho he après de la manera més dura!

Per què? A causa de la seva química, una sola cèl·lula 18650 conté molta energia. Enganxeu-ne 6 o més i tingueu molta energia emmagatzemada. La consideració de seguretat es produeix si estan curtcircuitades, sobrecarregades, carregades o sobrecarregades, el tipus de bateria de liti més comú s’escalfa, s’infla i pot explotar o provocar un foc que s’escalfa tant, que no no vull.

La manera d’evitar-ho és manejar-los i carregar-los correctament. La majoria de bateries de ions de liti o bateries individuals tenen algun tipus de circuit de protecció integrat per protegir la cèl·lula de sobrecàrregues, curtcircuits o sobrecàrregues. Els paquets de múltiples cèl·lules tenen una característica addicional anomenada sistema de gestió de bateries amb una funció d’equilibri que controla i distribueix el corrent i el voltatge de càrrega a cada cèl·lula, assegurant-se que cada un es carrega amb la mateixa quantitat de corrent i voltatge. Dit això, heu d'utilitzar un carregador adequat, ja sigui per a cel·les individuals o que admeti diverses cel·les d'un paquet, com ara un carregador de balança. L'ús de qualsevol altre carregador pot provocar que les cèl·lules de ions de liti sobrecarreguin i provoquin un incendi.

Pas 3: eines

L’extracció de cel·les és bastant senzilla. Necessiteu algunes eines bàsiques, de manera que aquí teniu les principals:

Tornavisos de fulla plana. És bo tenir diverses mides, però en general només calen 3 mm (1/8 ") fins a 5 mm (o 1/4"). Eviteu les fulles més gruixudes, ja que són massa grans per cabre-les en espais reduïts.

Spudger (opcional). Un de metall robust o de plàstic resistent per separar els casos.

Talladors laterals o talladors a ras. Per tallar pestanyes o cables, o tallar la caixa de la bateria oberta. Tots dos funcionen, però a mi m’agraden els talladors d’escombraries perquè entren millor en espais reduïts.

Ganivet utilitari. Funciona millor que un spudger, però és més perillós. Pregunta als meus dits i mans com ho sé 8)

Multímetre. No necessiteu Fluke ni res de fantàstic per a això. És només per mesurar el voltatge de la cèl·lula per veure si es poden recuperar.

Guants (opcionals). Dic opcional perquè els guants pràctics per a aquesta tasca probablement no aturaran una fulla afilada de tornavís o una fulla de ganivet utilitari que hagi sortit d’una articulació a gran velocitat.

Aquestes són totes les eines que necessiteu!

Pas 4: Deconstrucció

Teniu la bateria, les eines i ara toca aprofundir-hi. En aquest tutorial estic desmuntant dues bateries. Un és un paquet de 6 cèl·lules genèric per a un ordinador portàtil de la sèrie HP Pavilion Dv 5 a Dv 6 i un paquet d’una càmera digital antiga (anyada 2004) de 7,4 volts i 1500 mAh. Crec que té dues cel·les dins, però ho descobrirem.

Depenent del tipus de bateria, el disseny bàsic serà pràcticament el mateix, que consisteix en una carcassa exterior de plàstic que conté un revestiment per a aïllar o amortir (escuma, silicat, cinta o paper), les cel·les, dispositiu de protecció / placa amb les seves connexions internes, ja sigui cables, pestanyes o cables i pestanyes. Per cert, he notat poca o cap diferència en la construcció entre els genèrics (com la bateria de l'ordinador portàtil) i els OEM originals (com la bateria de la càmera). De vegades la caixa està soldada o enganxada, però altres vegades només es manté junt amb pestanyes. Esbrinarà ràpidament quin mètode utilitza el fabricant. Les bateries OEM solen estar enganxades / soldades i les més barates s’enganxen o s’enganxen.

Primer m’agrada començar per les cantonades de la caixa amb el ganivet utilitari. Cerqueu la costura entre les dues meitats del cas. Introduïu el ganivet per la vora. Agiteu-lo cap endavant i cap enrere per tirar endavant el cas. Hauria d’enfonsar-se, així que aneu amb compte de no endinsar-vos massa i tallar les cèl·lules ni reduir el contingut. Un cop ho hàgiu posat en marxa i haureu obert un petit buit, haureu d’anar a buscar el tornavís. Feu servir el tornavís més petit per obrir la bretxa encara més girant-la. Un cop l’obriu més, aneu al tornavís més gran i repetiu. Haureu de començar a produir grans arrugues a la funda. Mou el tornavís cap amunt per la costura de la caixa, girant a mesura que avança. Si no arribeu enlloc, torneu al ganivet i repetiu el primer pas. No crec que hagi de recordar-vos que tingueu cura aquí.

Si estàs atrapat, resisteix l’afany d’utilitzar un martell o trenca la teva eina Dremel amb una roda de tall. Si ets com jo i estàs impacient, vés amb compte! A les bateries no els agrada tallar-les. Per deixar constància, mai he hagut d’utilitzar el meu.

Seguiu treballant el tornavís cap amunt de la costura i separeu les meitats de la caixa. Podeu utilitzar un robust spudger aquí com una falca per mantenir obertes les meitats mentre treballeu el tornavís. Sigues pacient! Es rendirà abans que tu! No tingueu por de ser-hi físic. Destacar el cas si és necessari i extreure les coses del seu interior.

Pas 5: ja hi esteu

Després d'alguns problemes, haureu de separar la caixa totalment o majoritàriament i contemplar els objectes que hi ha dins. Aquesta és l’altra part divertida, esbrinar què teniu a dins.

Les meves dues bateries tenen cel·les cilíndriques, però n’inclouré una de plana perquè pugueu veure la diferència.

El paquet de portàtils té unes cèl·lules ICR-18650J de la marca Moli Energy (ara anomenada E-One) bastant decents. Es tracta d’una marca menys coneguda que antigament es trobava al Canadà (ara a Taiwan), però que es troba en una gran varietat de dispositius. He comprovat el full de dades i tenen una capacitat de 2400 mAh i tenen una intensitat màxima de descàrrega de 4000 mA, una càrrega completa de 4,2 volts i una càrrega nominal de 3,75 volts i una descàrrega de 3 volts. L’altre paquet conté algunes cèl·lules misterioses que s’envolten amb paper recobert de plàstic, però les vaig mesurar i surten de 49 mm de llarg i 18 mm d’amplada. Crec que són cèl·lules d’ió liti de mida 18500. La caixa de la bateria deia 1500 mAh per a ells i 7,4 volts, de manera que hi ha dues cel·les en sèrie. M'imagino que són cèl·lules de bona qualitat ja que es tracta d'un paquet OEM, però qui ho sap?

Dins de la caixa tenim les mateixes característiques bàsiques. Tots dos tenen una placa de gestió de bateries que consisteix en circuits de protecció i equilibri. La bateria del portàtil afegeix una altra característica important, un termistor per controlar la temperatura de la bateria. Estan dissenyats per a una capacitat màxima i un baix drenatge, de manera que no trobareu components de gran resistència com en alguns altres circuits de protecció.

Fent un cop d'ull a la disposició de les bateries, la bateria de l'ordinador portàtil té 6 cel·les en una disposició en sèrie / paral·lela, de manera que 3 cel·les en sèrie per generar els 11,1 volts i 2 cel·les en paral·lel per duplicar la capacitat fins a 4800 mAh. La bateria de la càmera té 2 cel·les en sèrie, de manera que la capacitat és la mateixa, però el voltatge es duplica.

Tot i que està bé mantenir les cel·les connectades, voldreu separar-les per carregar-les i analitzar-les. Les cel·les de liti dels paquets de bateries sempre estan connectades mitjançant pestanyes soldades per punts que connecten els terminals positiu i negatiu i cal tenir precaució a l’hora de tallar-los. Utilitzeu els talladors laterals o els talladors a ras per tallar amb cura les llengüetes entre les cel·les i evitar curtcircuits entre els terminals. Aneu amb compte de no danyar ni treure l’embolcall protector de la part exterior de la cel·la, ja que també podeu tallar el cos de metall mentre es tallen les pestanyes. No volem piles despullades. Utilitzeu les alicates del nas d’agulla per treure les llengüetes traient-les. Ves amb compte. Les vores tallades de les pestanyes són afilades.

Pas 6: operació de recuperació

Ara tens les piles, valia la pena el teu treball dur? El problema amb la recuperació de les bateries és que no se sap quina cura van tenir ni quina edat tenen. Les bateries d’ió-liti són sensibles a la sobrecàrrega o a la baixa descàrrega. Cada vegada que es descarreguen massa profundament i després es carreguen completament, perden capacitat. Podeu comprovar l’antiguitat de la bateria i mesurar el voltatge (si és possible) o comprovar si hi ha codis de data a la placa de circuit que hi ha a l’interior. La majoria de les vegades, aquestes bateries estaran esgotades, i vull dir que estaven mortes. A les cèl·lules d’ió liti no els agrada descarregar-se per sota de la seva sobretensió de descàrrega, normalment com a màxim entre 2,5 i 2,75 volts. A sota d'això, la cèl·lula va a "dormir" o està tan morta que ja no agafarà cap càrrec i, si aconseguiu carregar-la, la capacitat serà tan baixa que serà inutilitzable. Si podeu mesurar la bateria abans de desmuntar-la (com la bateria de la nostra càmera amb terminals exposats), busqueu 4,2 a 3 volts per a una sola cel·la, de manera que la bateria del portàtil completament carregada té 12,6 volts i 9 volts descarregats. El vaig mesurar després de disseccionar-lo i tenia uns 5,6 volts gairebé morts amb cada cèl·lula llegint al voltant d’1,8 volts.

La bateria de la càmera té una forma molt millor, amb un paquet de 7,9 volts completament carregat i cada cel·la a 3,9 volts, però no sabem la seva salut ni la pèrdua de la seva capacitat al llarg dels anys.

Si les vostres bateries llegeixen menys de 2 volts, estan "mortes". Si llegeixen 0 volts, han entrat en una mena d’estat d’hibernació i probablement no val la pena conservar-los, ja que, fins i tot si els revifeu, se n’hauran danyat. Recicleu-los correctament. Podeu recuperar les cel·les de molt baix voltatge, però necessiteu un carregador especial que pugui «reviure» les bateries mortes o utilitzar algunes tècniques que les puguin tornar a la vida.

Pas 7: Revival

Tens les piles, però estan mortes. Ara que? No es perd tot perquè els podeu reviure. Si teniu un carregador de balanç dissenyat per carregar bateries de LiPo, és probable que també revifi les vostres cèl·lules de ions de liti. O bé, si teniu un multicargador digital que té la funcionalitat de "reviure", també funcionarà. Estic fent servir un clon xinès d’un carregador SkyRC iMax B6 i un multicargador Zanflare C4. El Zanflare té la capacitat de reviure les bateries esgotades i té una funció d’analitzador, però l’iMax no.

Per utilitzar el Zanflare, només cal que inseriu les bateries esgotades i deixeu que el carregador faci la feina. Comenceu sempre pel corrent de càrrega més baix possible. El Zanflare baixa a 300 mAh, així que està bé. Passarà una estona, però tingueu paciència. Deixeu que es carreguin completament i traieu-los del carregador. Deixeu-los reposar durant la nit o un parell de dies per veure si han perdut el càrrec. Si s’han autodescarregat significativament, llenceu-los, però si encara mantenen la càrrega, és probable que els hàgiu reviscut, però el temps us indicarà si els feu servir si teniu èxit. Podeu fer-hi alguns cicles de prova per veure quanta vida també han perdut fent un o dos cicles de càrrega-descàrrega i comprovar la capacitat. També podeu mesurar la resistència interna de la cèl·lula si el carregador té la funció d’analitzador de cèl·lules, que fa Zanflare. Preneu-ho amb un gra de sal perquè moltes variables afecten la resistència interna, però en general un nombre al voltant de 230 miliohms és una bona xifra.

Si no teniu Zanflare ni cap altre carregador / analitzador amb funció revive, podeu utilitzar el carregador LiPo. Ara, com a característica de seguretat, la majoria d’aquests carregadors no carreguen cap cel·la amb un rang d’aquesta gamma de 2,6 a 2,5 volts, però hi ha una solució alternativa. Només aneu amb compte! Carregar una cèl·lula d’ions de liti com un NiMH farà que passin coses dolentes. Configureu el carregador al mode NiMH, on podeu seleccionar manualment el corrent de càrrega. Establiu el corrent a 200 mA i comenceu a carregar. Superviseu el voltatge fins que superi els 2,8 i atureu el procés de càrrega. Configureu el carregador al mode LiPo / Li-on i carregueu-lo a un corrent baix, com ara 200 a 300 mA. Deixeu-lo funcionar fins que estigui completament carregat. A continuació, descarregueu-lo a un paràmetre baix, de 500 mA. Deixeu que es descarregui completament i observeu la capacitat carregada i la quantitat de la capacitat descarregada. Torneu a carregar la cèl·lula i observeu la capacitat carregada i hauríeu de tenir una base de la vida que té la cèl·lula. Hi ha un nombre més proper a la capacitat original, però si la cèl·lula es descarrega ràpidament, s’escalfa o s’escalfa i té poca capacitat, és hora de reciclar-la. Les cèl·lules de l'ordinador portàtil eren bones, amb una mitjana d'uns 2400 mAh, amb una capacitat original de totes les cèl·lules. La bateria de la càmera no va funcionar tan bé. Les cèl·lules es van degradar greument i la seva capacitat es va reduir a només 550 i 660 mAh completament carregats, respecte a la seva nova capacitat de 1500 mAh. Té sentit, però, ja que es tracta de la bateria original de fa 14 anys. Probablement els utilitzaré en un altre projecte que no sigui un dispositiu de drenatge elevat perquè aquestes cel·les de mida 18500 no són fàcils de trobar.

Pas 8: Pensaments finals

Espero que hagueu trobat aquest instructiu aclaridor i informatiu. Heu de saber què heu de buscar quan busqueu piles, com treure-les (amb seguretat), comprovar-les i reviure les cèl·lules de ions de liti recuperades. Recollir aquestes bateries des de dispositius o paquets de bateries pot ser divertit, desafiant i educatiu alhora. A més, estalvieu $$$. Podeu trobar una cèl·lula d’ions de liti usada però encara totalment viable per una fracció del cost de comprar-ne de noves.

Ànims!