Lithium-iontová baterie pro kutily. DIY lithium iont

To, co bude popsáno v tomto článku, pomůže mnohým pochopit napájecí zdroje samostatných samostatných zařízení. Obsahuje techniku, podle pokynů, které můžete získat lithium-iontové baterie jakákoliv velikost. Z učebnic fyziky to víme jednoduchá baterie je zařízení sestávající z měděno-zinkových desek, mezi nimiž je elektrolytické řešení. Takové zařízení bylo vytvořeno Voltou (ačkoli záležitost je kontroverzní, Luigi Galvani byl první, kdo objevil účinek, jen on nemohl dát logické vysvětlení pro tento jev).

Od té doby uplynulo více než 200 let, nyní žijeme ve věku digitálních technologií, ale baterie stále zůstává nenahraditelným zdrojem energie, bez níž nemůže fungovat více než jedno autonomní zařízení. Moderní lithiové baterie jsou široce používány v moderní technologieExistuje mnoho důvodů - nízká hmotnost, dlouhá životnost, vysoká kapacita a mnoho dalších parametrů činí baterie v přenosných zařízeních nepostradatelnými.

Ale postupem času se lithium-iontová baterie také zhoršuje. Druhý den se to samé stalo s baterií mého telefonu. Baterie pochází od licencovaného výrobce, takže sloužila po velmi dlouhou dobu a mohla by stále sloužit věrně, pokud to nebylo pro můj špatný nápad propíchnout. Faktem je, že v průběhu času se baterie vybuchla, ale nadále pracovala s ranou, takže bylo rozhodnuto ji propíchnout. Po malé operaci už baterie nebyla taková, jaká byla dříve, prudký pokles kapacity za pouhý týden.


Byla nahrazena jinou baterií a je škoda zahodit ji (a není nutné, poškozovat životní prostředí!), Tak co s tím? Bylo rozhodnuto vytvořit novou baterii založenou na staré. Před prací vás chci varovat - některé sloučeniny lithia jsou toxické, proto je vhodné používat rukavice a práci provádět na čerstvém vzduchu. Jako vždy porušuji všechna bezpečnostní pravidla, bez rukavic byla baterie rozebrána přímo v obývacím pokoji. Jako vždy existuje zvláštní vůně lithiových zdrojů energie, kterou nelze zaměnit s ničím. Pro řezání hliníkového těla byly použity běžné řezací nože a kleště.


Po několika minutách byla hliníková kapsle odstraněna, je čas jít dál.


Zde začíná ta nejšpinavější práce, musíte baterii rozebrat. Lithiové baterie, stejně jako jakýkoli jiný zdroj napětí, sestávají z kladně a záporně nabitých desek, mezi nimiž je vrstva izolace. Nyní vezmeme pastu z heliového pera a, jak to bylo, „naviňte“ na pastu.




Je třeba věnovat mimořádnou pozornost tomu, aby nedošlo ke zkratu desek. Při navíjení desek můžete sledovat uvolňování tepla, nebuďte tak znepokojení, jak by mělo být. Dále byste měli obrobek zabalit páskou, ale musíte desky předem očistit.


Pájecí kontaktní dráty jsme pájeli na očištěná místa. Stačí si vzít dva měděné dráty (splétané) a jednoduše je nalepit na kontakty pomocí stejné pásky.


Jeden z kontaktů byl připájen k tělu, druhý byl vyveden. Tělo by mělo být utěsněno, proto jsem použil univerzální lepidlo „moment“. Ihned po vytvoření takové baterie změříme napětí, leží v rozmezí 2,2-2,8 voltů, v případě, že již existuje 2,8-3,3 voltů. Následující ráno je napětí již v oblasti 3,6 až 3,65 V.


Lithiové baterie se bojí teplot pod nulou, při teplotách pod nulou se lithium-iontová baterie vůbec nenabíjí.

Prvním krokem při navrhování lithium-iontové baterie je stanovení požadavků na napětí a požadované doby provozu. Poté jsou uvedeny charakteristiky zatížení, prostředí, rozměry a hmotnost. Moderní přenosná zařízení budou mít zvýšené požadavky na tloušťku baterie, takže bude preferována volba prizmatických nebo dokonce bezrámových formátů. Pokud tloušťka není určujícím faktorem, pak výběr 18650 válcových článků jako konstrukčních částí poskytne nižší náklady a lepší výkon (z hlediska energetické hustoty, bezpečnosti a trvanlivosti). (Viz také BU-301a: Různé tvary elektrických baterií).

Většina baterií používaných ve zdravotnických zařízeních, elektrickém nářadí, elektronických kolech a dokonce i elektrických vozidlech používá 18650 článků. Zdá se, že použití tohoto válcového článku není příliš praktické vzhledem k velkému objemu, který zabírá, ale silné stránky, jako je vyvinutá technologie a technologie hromadné výroby, jakož i nízké náklady na watthodinu, naznačují opak.

Jak bylo uvedeno výše, válcový tvar prvku není ideální, protože vede k vytvoření prázdného prostoru ve víceprvkových systémech. Pokud však vezmeme v úvahu tuto otázku z hlediska potřeby chlazení, pak se tato nevýhoda změní v výhodu. Například v elektrickém vozidle Tesla S85 se používá 18650 článků, jejichž celkový počet dosahuje 7 000 kusů. Těchto 7 000 článků tvoří komplexní bateriový systém, který využívá jak sériové připojení ke zvýšení napětí, tak paralelní připojení ke zvýšení proudu. V případě selhání jednoho prvku v sériovém připojení bude ztráta energie minimální a paralelně bude takový prvek deaktivován ochranným systémem. V důsledku toho neexistuje závislost celé baterie na jednotlivých článcích, což umožňuje stabilnější provoz.

Mezi výrobci EV neexistuje shoda ohledně použití standardních velikostí, ale existuje trend směrem k použití větších formátů, protože to snižuje celkový počet článků v baterii, a proto snižuje náklady na ochranný systém. Úspory mohou dosahovat až 20–25 procent. Na druhé straně však použití velkých prvků vede ke zvýšení celkových nákladů na kW * h. Podle údajů z roku 2015 má Tesla S85 s 18650 články nižší náklady na watthodinu ve srovnání s elektrickými vozidly používajícími velké prizmatické baterie. Tabulka 1 porovnává náklady různých elektrických vozidel na kWh.

Tabulka 1: Porovnání nákladů na watthodinu různých modelů elektrických vozidel. Hromadná výroba 18650 článků dělá baterie, které je používají, levnější.

* V letech 2015–2016 se kapacita baterie Tesla S85 zvýšila z 85 kWh na 90 kWh. Nissan Leaf také zaznamenal nárůst z 25 kWh na 30 kWh.

Vyvinutá baterie musí splňovat bezpečnostní normy, nejen když standardní práce, ale také v případě selhání. Všechny zdroje energie a elektrické baterie nejsou výjimkou, nakonec vyčerpají svůj zdroj a stanou se nepoužitelné. Existují také případy předčasného, \u200b\u200bnepředvídatelného selhání. Například po některých incidentech je palubní lithium-iontová baterie Boeing 787 umístěna do speciální kovové nádoby s větráním ven. Ve vozidlech Tesla je přihrádka na baterie navíc chráněna ocelovou deskou, aby se zabránilo poškození vniknutím.

Velké bateriové systémy pro systémy s vysokým zatížením jsou nuceně chlazeny. Může být realizováno ve formě odvádění tepla pomocí radiátoru nebo může zahrnovat ventilátor pro přívod studeného vzduchu. Existují také kapalinou chlazené systémy, ale jsou poměrně drahé a obvykle se používají v elektrických vozidlech.

1. Bezpečnostní aspekty

Renomovaní výrobci elektrických článků nedodávají lithium-iontové články necertifikovaným výrobcům baterií. Toto preventivní opatření je plně odůvodněno, protože ochranný obvod v navržené baterii může být nesprávně upraven kvůli nadhodnocení indikátorů a články budou nabíjeny a vybíjeny nikoli v bezpečném rozsahu napětí.

Náklady na certifikovaný systém baterií pro leteckou dopravu nebo jiné komerční použití se mohou pohybovat od 10 000 do 20 000 $. vysoká cena je problém, zejména s vědomím, že výrobci pravidelně mění elektrické komponenty používané v takových systémech. Bateriový systém s takovými novými prvky, i když je uveden jako přímá náhrada za starší, bude znovu vyžadovat nové certifikace.

Otázka se často ptá: „Proč potřebujete certifikaci baterií, pokud jsou prvky, které ji tvoří, již schváleny?“ Odpověď je poměrně jednoduchá - u koncového zařízení, baterie, musí být také zkontrolována shoda s bezpečnostními normami a správná montáž. Například porucha stejného ochranného obvodu může vést k požáru nebo dokonce k explozi a její testování je možné pouze u hotové baterie.

Výroba lithium-iontové baterie
Seznamte se s konstrukčními požadavky na lithium-iontový elektrochemický systém.


Proč to sbírat sami? Kromě toho jsou baterie oblastí, kde je hotový produkt vždycky nepořádek. Jsou vždy zbytečně drahé. Správná velikost není nikdy k dispozici, což je samozřejmě jedinečné pro každé zařízení. Neexistuje žádná požadovaná kapacita, ale existují pouze ty, které jsou navrženy tak, aby běhaly od města k městu.

Obzvláště hlasitě začnete nadávat výrobcům, když se ocitnete v situaci vyšší moci. Zůstanete bez komunikace, protože komunikátor zemřel v chladu. Nemůžete zachytit dobrý okamžik, protože došlo k vybití nativní baterie na fotoaparátu a náhrada od společnosti stojí 50 USD. Nebo sedíte a cítíte se znuděně, protože notebook stačil na hodinu.

Vy sami však můžete sestavit baterii, která bude omezena pouze dvěma parametry: cenou za watthodinu a hustotou energie. Všechny ostatní vlastnosti si vyberete sami.

Článek je napsán pro amatéry a od amatérů.

Pouze jeden „ale“. Tento článek NEJSOU o bateriích výkonnějších než několik kilowatthodin.

Teorie prstů

Živel, buňka, "banka", "baterie" - co se hromadí a vydává energii. Všechny vlastnosti baterií závisí na nabíjecích článcích.

baterie je již množina prvků. Několik článků je spojeno, aby vytvořily baterii, když jsou vlastnosti jednoho článku malé. Při sériovém zapojení stoupá napětí. Pokud se paralelně zvýší kapacita baterie. Může zahrnovat nejen banky, ale také jakoukoli řídicí elektroniku.

Napětí - to je, jak těžce může baterie zasáhnout zákazníka. Je to pouze charakteristika baterie, nezávisí na spotřebiteli. 7 Měřeno ve voltech (V).

Aktuální síla - čím je větší, tím více spotřebuje elektřina. Měřeno v ampérech (A).

Kapacita - charakteristika baterie měřená v ampérhodinách (Ah). Například kapacita 2 Ah znamená, že baterie může dodávat 1 A na dvě hodiny a 2 A na jednu hodinu.

Kapacita baterie závisí také na vybíjecím proudu. Obvykle čím je větší, tím menší je kapacita. Výrobci baterií obvykle uvádějí kapacitu získanou během vybíjení nějakým skrovným proudem 100 mA.

Na pravé straně jsou znázorněny vlastnosti lithium-iontové baterie, která je vybíjena při různé intenzitě proudu. Čím vyšší je proud, tím nižší je křivka vybití.

C - písmeno latinské abecedy, které měří poměr aktuální síly k kapacitě baterie, tj. kolikrát proud překročí kapacitu. Pokud má baterie kapacitu 2 Ah a vybíjí se při proudu 4A, můžeme říci, že se vybíjí při proudu 2C. Jde o to, že čím větší je kapacita baterie, tím snazší je dát jí proud, a proto je vhodnější použít takovou charakteristiku než jen ampér.

Energie - vlastnost, která vám umožní porovnat baterie s různými napětími. Měří se ve watthodinách a zhruba se počítá vynásobením napětí na baterii její kapacitou. Numericky se rovná oblasti obrázku pod křivkou výboje.

Kapacita papoušků a watt-hodin energie

Předpokládejme, že máme dvě baterie stejné kapacity - 2200 mAh. Jedním z nich je lithium-iont a druhým hydrid niklu a kovu.

Otázka: Znamená to, že obě baterie mají stejné množství energie? Bude stejné zařízení běžet na obou plechovkách současně?

Ve skutečnosti, při pohledu pouze na charakteristiku kapacity, nelze srovnávat energiekteré se baterie může akumulovat a rozdávat. K tomu musíte znát jmenovité napětí na něm.

Množství energie ve watthodinách můžete zhruba odhadnout vynásobením jmenovitého napětí baterie její kapacitou. A dostaneme:

  • Pro NiMH: 1,2 voltu * 2,2 ampérhodiny \u003d 2,64 watt hodin
  • Pro Li-ion: 3,7 V * 2,2 ampér hodin \u003d 8,14 watt hodin

Energie Li-ion baterie stejné kapacity je trojnásobkem energie NiMH.

Ale to je jen hrubý „odhad“. Napětí 1,2 V na NiMH buňce je tedy maximální napětí odpovídající plnému nabití baterie. Při vybití klesne pouze a skutečná energie bude o něco méně než 2,64 watt-hodin. Tuto metodu výpočtu energie baterie však použijeme k porovnání jejich charakteristik.

Jak sestavit baterii
Jak sestavit baterii Proč si ji sestavit sami? Kromě toho jsou baterie oblastí, kde je hotový produkt vždycky nepořádek. Jsou vždy zbytečně drahé. Vždy ne


Motocykl Suzuki SV400S ´98, který jsem koupil loni na podzim, téměř okamžitě chtěl novou baterii - ten, který byl okamžitě vybitý, ne vždy zapnul xenon o výkonu 35 wattů a startér se nějak neochotně a neochotně otočil. Po dalším ostudném startu „z tlačného zařízení“ jsem vylezl na stránky a hledal novou baterii. A téměř okamžitě se točilo - nová baterie pro moji Susu od jakéhokoli slušného výrobce vyšla nejméně 3 tr. A to je pro pravěké olověné baterie, nízkokapacitní, těžké, s nízkým proudovým výstupem! Mnoho lidí ví, že většina olověných baterií má tak nepříjemnou „vlastnost“ - při deklarované kapacitě 12 Ah lze bezpečně použít pouze polovinu kapacity, tzn. asi 6 Ah. Další vybíjení vede k urychlené degradaci baterie a její rychlé výměně. Výjimkou jsou baterie typu „Deep Cycle“ - ale jak často jste takový nápis viděli?)))
Při kopání o něco více na internetu jsem našel zajímavější variantu - baterie sestavené z LiFePo4 článků.

Pozor! Mnoho nepochopitelných písmen a obrázků

Chemie lithium-železo je docela bezpečná, prvky jsou prostorné a lehčí než olovo. Mnoho výrobců také hovoří o 3-4krát životnosti takových baterií, pokud jsou správně používány. A kapacita článků je čestná, dobré články mohou být vybity téměř úplně bez jejich poškození a bez poklesu proudu, když se vybíjí! Navíc je také více odolný vůči mrazu než olovo. Nalezena vhodná varianta co do velikosti a parametrů - Shorai LFX12A1-BS12

Co tedy máme? Kapacita je uvedena v "ekvivalentu olova", tj. číst 12 Ah - máme k dispozici všech 6 Ah! Za takové peníze - nesouhlasím. Rychlé vyhledávání informací od jiných výrobců podobných baterií také nepotěšilo - všude je malá kapacita, kde je čestně označena a kde je opět na polovinu „PB EQ“.

Řekněte přepadení. Ne pro kutily))
Dále bude existovat spousta terminologie srozumitelné pro modeláře, elektrikáře a ostatní kutily. Pokud něco - zeptejte se mě na komentáře nebo mučte Google.
Před dvěma lety jsem se vážně zajímal o možnost montáže elektrické LED „od nuly“, sestavil jsem ji a rok a půl jsem ji používal pro zamýšlený účel. Trakční baterie byla sestavena z velkého počtu prvků a elektroniky pro sledování jejího stavu. Takto to vypadá bez krytu:

Počet drátů mě děsí, jo)
Znalosti a informace získané během procesu hodně pomohly při sestavování nové baterie.

Úvod: LiFePo4 články, maximální kapacita ve velikosti olověné baterie, maximální proudový výstup, řídicí systém pro dlouhou šťastnou životnost, minimální cena.
Po opětovném vykopání v síti jsem našel několik vhodných možností a dvě z nich se staly finalisty:
A123 ANR26650M1A

jmenovité napětí 3,3v
jmenovitá kapacita 2,3 Ah
jmenovitý vybíjecí proud 30C (69A na článek)
maximální vybíjecí proud až 60 C (až 138 A na buňku)
jmenovitý nabíjecí proud 10C (až 23A na článek)
rozměry 26 mm x 66,5 mm
hmotnost 70 g.

jmenovité napětí 6,6 V (3,3 V pro každou dvojici prvků)
jmenovitá kapacita 3,6 Ah (1,8 Ah na buňku)
jmenovitý vybíjecí proud 30C (54A na článek)
maximální vybíjecí proud až 40 C (až 72 A na buňku)
jmenovitý nabíjecí proud 2C (až 3,6 A na buňku)
rozměry 139 mm x 21 mm x 45 mm
hmotnost 262 g.

Objem, který máme k dispozici, se vejde 24 článků A123 (obvod 4S6P, kapacita 13,8 Ah, nabíjecí proud až 138 A, vybíjecí proud 414A / 828A, hmotnost 1680 g) nebo 8 Zippy baterií (obvod 4S8P, kapacita 14,4 Ah, nabíjecí proud až 28 , 8A, vybíjecí proud 432A / 576A, hmotnost 2100gr).
Všechno je skvělé a radostné, ale teď je důležitý faktor, jako cena začíná ovlivňovat. 24 článků A123 bude stát asi 6000 rublů, 8 baterií Zippy na 5600 rublů, vše s dodáním. Dofiga? Takže jsem si to myslel.
Proto jsem poněkud zmírnil chuť k jídlu a objednal jsem si 6 Zippy baterií, což mě stálo 4200r. Parametry se samozřejmě ukázaly být skromnější, ale stále příjemné pro oko - obvod 4S6P, kapacita 10,8 Ah, nabíjecí proud až 21,6A, vybíjecí proud 324A / 432A, hmotnost 1570g.
A navíc, naštěstí je vše v jednom obchodě, také jsem vzal tak malou shnyaga, která se nazývá ve světě Battery Checker & Balancer

Tento malý bludný se bude zabývat zdravím baterie, jinými slovy bude vyrovnávat napětí článků baterie vůči sobě navzájem. Jediný „ale“ - tester je určen především pro LiPo baterie, ne LiFePo4, takže nabití baterie v% bude nesprávné. To nezasahuje do vyvážení prvků. Proto jsem právě vložil levý roh obrazovky s indikátorem nabití baterie - není to dobrý nápad zaměňovat se)
No, malé věci - vyvažovací kabely pro tester a ochranné krytky. Dobře vypadající! ©

Poté, s pomocí Ruské pošty, došlo k krátké přestávce - první balík cestoval asi 1,5 měsíce, druhý 2,5 měsíce.

Nakonec všechno dorazilo a všechny baterie jsem vyvážil individuálně na nabíječce modelu. Tím je zabráněno tomu, aby se při spojování baterií dostalo trochu „badabum“. Zároveň jsem zkontroloval kapacitu, stabilitu napětí na článcích během vybíjení a obecně ...

Dalším krokem je pájení a montáž:
1) Pájeno paralelně po 2 skupinách po 3 bateriích (2S6P + 2S6P)

z jiného úhlu

Po cestě jsem vše upevnil vyztuženou páskou - je tak bezpečnější a méně pravděpodobné, že by došlo k poškození tenkých polyetylenových obalů prvků.
2) Takto vypadá náplň baterie

K sériovému propojení částí baterie je zapotřebí dvou silných vodičů s konektory. Viditelné jsou také vyvažovací vodiče 2S z každé součásti.
3) Plastové vzduchové potrubí rozřezané na kousky bude sloužit jako pevné pouzdro na baterie

5) S úplnou spokojeností jsem všechno vyztužil páskou a navázal kontakty se „kroužky“ ze samotných závěrů (nebyly po ruce žádné vhodné kontaktní kroužky)

6) Při vyvážení je rozběh mezi prvky minimální

Po několika minutách se to všechno stane společným jmenovatelem

A usne, abych nevyhazoval moji novou baterii

Sobsno všechno, pak byla baterie nainstalována na správném místě a funguje tak, jak má.
Ty. xenon se zapne rychle a bez ošklivého blikání, startér se otočí jako zraněný a světlomety mohou být ponechány jednu nebo dvě hodiny, aniž by vybily baterii na nulu. Když zapnu ochranu proti krádeži, můžete ji nechat zapnutou mnohem déle. A také miluji dobré světlo, takže brzy nahradím 35W xenon něčím lepším - 55/75 W nebo dokonce diodami. Baterie umožňuje)

V dalším článku vám řeknu, jak jsem vyrobil obrysové / brzdové světlo z výkonných diod, abych nahradil halogenové žárovky.

Lithium-iontová baterie pro kutily
Rozhodl jsem se, že svůj první příspěvek budu věnovat něčemu zajímavějšímu než tomu, jak jsem do takového života přišel)) Motik. Jak a proč jsem vyrobil lithiovou baterii

Po několik desetiletí se šroubováky používají v různých pracích. Tato zařízení jsou napájena bateriemi niklu nebo kadmia. Ale pokrok nestojí v klidu, vědci našli náhradu za zastaralé baterie. Byly nahrazeny lithiovými protějšky. Chcete-li použít takovou baterii, musíte přepracovat šroubovák. Lithiová baterie se zvýší specifikace starý nástroj. Kromě toho je možné provést takovou změnu samostatně, aniž by se uchýlily ke službám zvláštních firem.

Lithiová baterie šroubováku má řadu výhod, které v protějšcích kadmia chyběly.

Hustota energie Li-iontového šroubováku je mnohem vyšší. Baterie s lithiovými články je lehká, s napětím 12 voltů a kapacitou baterie zůstává nezměněna. Lithiové baterie se nabíjejí rychleji než iontové baterie. Bezpečné nabíjení trvá asi 60 minut.

Lithium-iontové baterie nemají „paměťový efekt“. Jinými slovy, nemusí být plně vybity, aby mohly být účtovány. Mezi pozitivní vlastnosti lithiové baterie patří řada nevýhod, které je třeba vzít v úvahu:

  • Lithiové baterie by neměly být nabíjeny nad 4,2 V a vybíjeny nad 2,7 V. Ale toto jsou teoretická data. Ve skutečném životě se interval zhoršuje. Pokud nebudou dodrženy nastavené hodnoty, baterie jednoduše přestane fungovat. Abyste se této situaci vyhnuli, musíte po přeměně šroubováku na lithium nainstalovat speciální šroubovák a nabít jej.
  • Jeden Li ion má napětí 3,63,7 V. U niklové baterie to není více než 1,2 voltu. Jinými slovy, přeměna šroubováku na li-ionový materiál způsobuje problémy spojené s procesem montáže baterie, která má jmenovité napětí 12 voltů. Tři lithiové plechovky zapojené do série dávají napětí 11,1 voltů, čtyři 14,8 V. Mezní hodnoty nabíjecího napětí se změní. Jinými slovy, přeměna baterie na šroubovák je spojena s řešením problému kompatibility nové baterie s nástrojem.
  • Pro výměnu kadmiové baterie šroubováku používají řemeslníci lithiové plechovky 18650. Jejich rozměry se liší od niklových plechovek. Změna baterie pro šroubovák vyžaduje také instalaci ovladače, který bude vyžadovat další místo.
  • Po přepracování bude muset být niklová nabíječka baterií upravena nebo musí být použita univerzální nabíječka.
  • Teplota subzera negativně ovlivňuje výkon iontových baterií. Proto není vždy možné pracovat s takovým převedeným šroubovákem venku.
  • Náklady na lithiové baterie jsou mnohem vyšší než u protějšků kadmia.

Algoritmus pro přeměnu baterie na lithium-iontovou baterii

Jak přepracovat šroubovák tak, abyste dosáhli co nejlepšího výkonu? To vyžaduje přísné dodržování určité technologické sekvence.

Nalezení správné baterie

Připojení baterií je provedeno sériově, proto je součet jmenovitého napětí každého článku sčítán s následujícím. To znamená, že pro získání 14,4 V potřebujete čtyři články s napětím 3,3 V.

Chcete-li převést akumulátorový šroubovák, stačí zakoupit miniaturní baterie od známého výrobce. Například baterie značky LiFePO4, vyráběné společností Sistem A123. Kapacita buněk dosahuje 2 300 mAh. Tato hodnota je dostatečná pro efektivní provoz elektrického nářadí. Levné baterie vyrobené v Číně nebudou moc dělat. Rychle selže.

Při volbě baterie pro přepracování je třeba na svorky umístit měděné pásky. Je mnohem jednodušší pájet takové prvky.

Výběr nástrojů a materiálů

Technologie pájení se vyznačuje svou specifičností. Teplota hrotu páječky je neustále vysoká. Pokud je baterie dlouhodobě udržována pod takovým tepelným efektem, rychle se zhorší. Zahřívání páječky by proto mělo být minimální.

K tomu je třeba nahradit běžnou kalafunu pájecí kyselinou. Lze jej zakoupit v obchodě s rádiovými součástmi. Pro takový proces budete také muset koupit páječku s dostatečnou silou, aby se pájka roztavila v nejkratším možném čase. Nejvhodnější je páječka pro domácnost o výkonu 65 wattů. Při 100 wattech se baterie neustále přehřívá.

Pájecí práce vyžaduje hodně zkušeností. Například, 40-watt páječka bude trvat dlouho, než se zahřeje, můžete jednoduše "přehánět". Chcete-li zahájit remodelaci iontových baterií, musíte si zakoupit následující součásti:

  • 18650 baterie.
  • Deska BMS CF-4S30A-A /
  • Dráty o průřezu 2,5 m2. mm.
  • Páječka.
  • Staré pouzdro na baterii.

Pár slov o desce BMS

Je určen k řízení nabíjení nebo vybíjení baterie. CF-4S30A-A je navržen pro čtyři řady 18650 dobíjecích baterií, které poskytují vybíjecí proud 30A. Deska je vybavena speciálním "balancerem". Provádí funkce řízení náboje každého prvku zvlášť. Tím se zcela eliminuje možnost nerovnoměrného nabíjení. Aby deska správně fungovala, musí mít baterie pro montáž stejnou kapacitu. Je žádoucí, aby byly odebrány ze stejného bloku.

Průmysl vyrábí velké množství desek BMS, které se liší svými technologickými vlastnostmi. Pro přepracování baterie šroubováku není deska pracující na aktuální hodnotě menší než 30A příliš vhodná. Trvale zapne režim ochrany.

Některé desky vyžadují krátkou dodávku nabíjecího proudu, aby se obnovily. Chcete-li to provést, budete muset vyjmout baterii z pouzdra a znovu k ní připojit nabíječku. Deska CF-4S30A-A nemá takovou nevýhodu. Stačí uvolnit spoušť šroubováku, není-li žádný proud způsobující zkrat, deska se automaticky zapne.

Přepracovanou baterii na této desce lze nabíjet univerzální nabíječkou. Nejnovější modely jsou dodávány společností Interskol s multifunkčními nabíječkami.

Instalace lithium-iontové baterie

Každá instalace samozřejmě vyžaduje předběžnou přípravu. Obsahuje několik velmi důležité body... Než začnete pájet součásti, musíte určit, jak bude uspořádán montážní prostor pro baterii. Všechny potřebné prvky by do něj měly snadno zapadnout.
Poté jsou nové lithiové baterie drženy společně s páskou. Protože se kontakty časem oxidují, jsou před pájením očištěny jemnozrnným brusným papírem.

Nuance procesu pájení

Nejprve je kontaktní část baterie důkladně odmaštěna. Potom se pocínování provádí zahřátím použité pájky. Pájka POS-40 je nejvhodnější pro pocínování.

Kontakt páječky s kontaktem na baterii by neměl překročit 2 sekundy. Proces pájení baterie plus vyžaduje zvláštní pozornost. Nejvhodnější propojky jsou vyrobeny z měděných drátů o průřezu větším než 2,5 mm. sq. Všechny dráty jsou pokryty kambricem, který hraje roli dobrého izolátoru.

Připojení mini-baterií by mělo být provedeno se speciálními propojkami podle vyvinutého schématu. Skákáním se mohou stát kovové pásy nebo tenké dráty.

Posledním krokem je připojení vodičů ke konektorům baterie vytvořeným v přihrádce. Pokud je montáž prefabrikovaného bloku obtížná, je nutné odstranit výztuhy. Vzhledem k tomu, že jsou vyrobeny z plastu, lze do nich snadno kousnout běžnými bočními frézami.

Schéma zapojení kolíku

Chcete-li se připojit k nabíječce, musíte vybrat konektory, které odpovídají konkrétnímu modelu. Pájení propojovacích kabelů se provádí podle elektrického schématu:

Konektory pro připojení k nabíječce jsou vybrány v závislosti na jejím modelu. Oba spojovací kabely jsou pájeny podle schématu.

  • "+" - 5 a 9.
  • "-" - 1 a 6.
  • Vyvažovací kontakty (vzestupně) - 2, 7, 3, 8 a 4.

Instalace lithium-iontových baterií má samozřejmě mnoho pozitivních vlastností:

  • Nedostatek „paměti“.
  • Minimální vlastní zatížení.
  • Nástroj můžete provozovat při teplotách pod nulou.
  • Dlouhá životnost (8 let).

Tyto baterie jsou však velmi citlivé na proces nabíjení. Napětí musí mít vždy minimální hodnotu, jinak se Li-ion baterie rychle stane nepoužitelnou. Pro splnění těchto podmínek potřebujete další paměť, jejíž cena je o řád vyšší. Nativní nabíječka šroubováku nebude moci nabít lithium-iontovou baterii.

Nelze jednoznačně říci, která baterie pro šroubovák je lepší. Jejich životnost závisí na pečlivém zacházení, na přísném dodržování pokynů dodaných výrobcem.

Populární modely

Dnes mnoho výrobců vyrábí baterie. Mezi tak velkou škálu lithium-iontových systémů jsou nejžádanější: „Bosh“ 10,8, s technickými vlastnostmi:

  • Kapacita - 1,3 A / hod.
  • Napětí - 10,8 V.
  • Rozměry -110 x 54 x 52 mm.
  • Záruka 1 rok.
  • Síla je průměrná.

Pokud mluvíme o nikl-kadmiové baterii, nejoblíbenější značky jsou:

  • "Bort".
  • Hitachi.

Ruské baterie jsou navrženy pro nízké napětí, liší se od dovážených modelů pouze cenou. Jsou mnohem levnější, ale zároveň nejsou horší než jejich technické ukazatele. Nejslavnější modely jsou zvažovány:

  • "Craton".
  • "ZAKB".

Závěr

Lithiové baterie byly vždy považovány za technologicky nejvyspělejší zařízení. Ale nástroj s takovými bateriemi je mnohem dražší. Můžete samozřejmě předělat svůj přístroj a zbavit se kadmiových baterií. To však způsobí další problémy. Proto se každý rozhodne v závislosti na okolnostech přeměnit šroubovák na lithium sám.

Zajímavá videa o změně baterie šroubováku


Většina baterií používaných ve zdravotnických zařízeních, elektrickém nářadí, elektronických kolech a dokonce i elektrických vozidlech využívá 18650 článků. Zdá se, že použití tohoto válcového článku není příliš praktické vzhledem k jeho velkému objemu, ale jeho silným stránkám, jako je vyvinutá a technologie hromadné výroby a nízké náklady na watthodinu naznačují opak.

Jak bylo uvedeno výše, válcový tvar prvku není ideální, protože vede k vytvoření prázdného prostoru ve víceprvkových systémech. Pokud však vezmeme v úvahu tuto otázku z hlediska potřeby chlazení, pak se tato nevýhoda změní v výhodu. Například v elektrickém vozidle Tesla S85 se používá 18650 článků, jejichž celkový počet dosahuje 7 000 kusů. Těchto 7 000 článků tvoří komplexní bateriový systém, který využívá jak sériové připojení ke zvýšení napětí, tak paralelní připojení ke zvýšení proudu. V případě selhání jednoho prvku v sériovém připojení bude ztráta energie minimální a paralelně bude takový prvek deaktivován ochranným systémem. V důsledku toho neexistuje závislost celé baterie na jednotlivých článcích, což umožňuje stabilnější provoz.

Mezi výrobci EV neexistuje shoda ohledně použití standardních velikostí, ale existuje trend směrem k použití větších formátů, protože to snižuje celkový počet článků v baterii, a proto snižuje náklady na ochranný systém. Úspory mohou dosahovat až 20–25 procent. Na druhé straně však použití velkých prvků vede ke zvýšení celkových nákladů na kW * h. Podle údajů z roku 2015 má Tesla S85 s 18650 články nižší náklady na watthodinu ve srovnání s elektrickými vozidly používajícími velké prizmatické baterie. Tabulka 1 porovnává náklady různých elektrických vozidel na kWh.

Tabulka 1: Porovnání nákladů na watthodinu různých modelů elektrických vozidel. Hromadná výroba 18650 článků dělá baterie, které je používají, levnější.

* V letech 2015–2016 se kapacita baterie Tesla S85 zvýšila z 85 kWh na 90 kWh. Nissan Leaf také zaznamenal nárůst z 25 kWh na 30 kWh.

Vyvíjená baterie musí splňovat bezpečnostní normy nejen během běžného provozu, ale také v případě poruchy. Všechny zdroje energie a elektrické baterie nejsou výjimkou, nakonec vyčerpají svůj zdroj a stanou se nepoužitelné. Existují také případy předčasného, \u200b\u200bnepředvídatelného selhání. Například po některých incidentech je palubní lithium-iontová baterie Boeing 787 umístěna do speciální kovové nádoby s větráním ven. Ve vozidlech Tesla je přihrádka na baterie navíc chráněna ocelovou deskou, aby se zabránilo poškození vniknutím.

Velké bateriové systémy pro systémy s vysokým zatížením jsou nuceně chlazeny. Může být realizováno ve formě odvádění tepla pomocí radiátoru nebo může zahrnovat ventilátor pro přívod studeného vzduchu. Existují také kapalinou chlazené systémy, ale jsou poměrně drahé a obvykle se používají v elektrických vozidlech.

1. Bezpečnostní aspekty

Renomovaní výrobci elektrických článků nedodávají lithium-iontové články necertifikovaným výrobcům baterií. Toto preventivní opatření je plně odůvodněno, protože ochranný obvod v navržené baterii může být nesprávně upraven kvůli nadhodnocení indikátorů a články budou nabíjeny a vybíjeny nikoli v bezpečném rozsahu napětí.

Náklady na certifikovaný systém baterií pro leteckou dopravu nebo jiné komerční použití se mohou pohybovat od 10 000 do 20 000 USD. Tato vysoká cena je problémem, zejména proto, že výrobci pravidelně mění elektrické součásti používané v takových systémech. Bateriový systém s takovými novými prvky, i když je uveden jako přímá náhrada za starší, bude znovu vyžadovat nové certifikace.

Otázka se často ptá: „Proč potřebujete certifikaci baterií, pokud jsou prvky, které ji tvoří, již schváleny?“ Odpověď je poměrně jednoduchá - u koncového zařízení, baterie, musí být také zkontrolována shoda s bezpečnostními normami a správná montáž. Například porucha stejného ochranného obvodu může vést k požáru nebo dokonce k explozi a její testování je možné pouze u hotové baterie.

Předpisy OSN vyžadují, aby baterie prošla mechanickými a elektrickými zkouškami, aby splnila požadavky na leteckou přepravu. Tato nařízení (UN / DOT 38.3) pracují ve spojení s doporučeními Federální správy letectví (FAA), Ministerstva dopravy Spojených států (US DOT) a Mezinárodní asociace pro leteckou dopravu (IATA) *. Certifikace zahrnuje primární a sekundární lithiové baterie.

Předpis OSN 38.3 zahrnuje následující zkoušky:

    T1 - Simulace práce ve výšce (primární a sekundární baterie)

    T2 - Zkoušky teploty (primární a sekundární baterie)

    T3 - Vibrace (primární a sekundární baterie)

    T4 - Shock (primární a sekundární baterie)

    T5 - Externí zkrat (primární a sekundární baterie)

    T6 - Mechanický náraz (primární a sekundární baterie)

    T7 - Nabíjení (sekundární baterie)

    T8 - Nucené vybití (primární a sekundární baterie)

Testované elektrické baterie musí být testovány, aniž by poškodily okolní prostor, jejich zachování výkonu po zkouškách nehraje žádnou roli. Tyto zkoušky jsou určeny výhradně pro testování bezpečnosti a nikoli pro testování výkonu. Autorizovaná laboratoř provádějící tyto zkoušky vyžaduje 24 vzorků baterií, 12 nových a 12 posledních 50 cyklů nabíjení / vybíjení. Přítomnost již používaných baterií zaručuje realističtější kvalitu vzorkování.

Vysoké náklady na certifikaci jsou pro malé výrobce lithium-iontových baterií nepřípustné, takže konečná cena certifikovaných modelů je poměrně vysoká. Spotřebitelé však mají na výběr - namísto certifikované lithium-iontové baterie je docela možné zakoupit baterii na bázi niklu, jejíž přeprava není tak přísně regulována. (Viz BU-704: Přeprava elektrických baterií.)

    Při manipulaci a testování baterií buďte opatrní.

    Baterii nezkratujte, nepřebíjejte, nedrťte, neupadněte, nepředstavujte cizí předměty, obrácenou polaritu ani nezahřívejte.

    Nerozebírejte baterii.

    Používejte pouze originální lithium-iontové baterie a nabíječky.

V dnešní době si lithiové baterie získávají stále větší oblibu. Obzvláště typ prstu 18650 , při 3,7 V 3000 mA. Nepochybuji, že za dalších 3-5 let zcela nahradí nikl-kadmium. Pravda zůstává otevřenou otázkou ohledně jejich účtování. Pokud je u starých baterií vše jasné - sbírejte je do baterie a přes odpor k jakémukoli vhodnému zdroji energie, tento trik nefunguje. Ale jak tedy nabíjet několik kusů najednou bez použití drahých značkových vyrovnávacích nabíječek?

Teorie

Pro připojení baterií v sérii je obvykle kladný vývod prvního zapojení bateriových baterií připojen k plusu elektrického obvodu. Kladný vývod druhé baterie je připojen k zápornému vývodu, atd. Záporná svorka poslední baterie je připojena k zápornému pólu jednotky. Výsledná baterie v sérii má stejnou kapacitu jako jediná baterie a napětí takové baterie se rovná součtu napětí baterií v ní obsažených. To znamená, že pokud mají baterie stejné napětí, pak se napětí baterie rovná napětí jedné baterie vynásobenému počtem baterií v baterii.

Energie uložená v baterii se rovná součtu energií jednotlivých baterií (součin energie jednotlivých baterií, pokud jsou baterie stejné), bez ohledu na to, zda jsou baterie zapojeny paralelně nebo sériově.

Lithium-iontové baterie nelze jednoduše připojit k napájecímu zdroji - je třeba vyrovnat nabíjecí proudy na každém článku (svazku). Vyvážení se provádí při nabíjení baterie, když je velké množství energie a nelze ji hodně ušetřit, a proto bez zvláštních ztrát můžete použít pasivní rozptyl „přebytečné“ elektřiny.

Nikl-kadmiové baterie nevyžadují další systémy, protože každá linka přestane přijímat energii, když je dosaženo jejího maximálního nabíjecího napětí. Příznaky plného nabití Ni-Cd jsou zvýšení napětí na určitou hodnotu a poté jeho pokles o několik desítek milivoltů a zvýšení teploty - takže přebytek energie je okamžitě přeměněn na teplo.

Opak je pravdou pro lithiové baterie. Vybíjení na nízké napětí způsobuje degradaci chemie a nevratné poškození prvku se zvýšením vnitřního odporu. Obecně nejsou chráněny před přebíjením a může dojít k plýtvání velkým množstvím přebytečné energie, čímž se výrazně snižuje jejich životnost.

Pokud spojíme několik lithiových článků v řadě a aktivujeme je prostřednictvím svorek na obou koncích bloku, nemůžeme kontrolovat náboj jednotlivých buněk. Stačí, že jeden z nich bude mít mírně vyšší odpor nebo mírně nižší kapacitu a toto spojení dosáhne nabíjecího napětí 4,2 V mnohem rychleji, zatímco zbývající bude mít ještě 4,1 V. A když napětí celého balíčku dosáhne nabíjecí napětí, může se ukázat, že tyto slabé články jsou nabíjeny na 4,3 V nebo dokonce více. S každým takovým cyklem se parametry zhorší. Li-Ion je navíc nestabilní a při přetížení může dosáhnout vysoké teploty, a proto může explodovat.

Nejčastěji je zařízení nazývané "balancer" umístěno na výstupu zdroje nabíjecího napětí. Nejjednodušší typ balanceru je omezovač napětí. Je to komparátor, který porovnává napětí na Li-Ion bance s prahovou hodnotou 4,20 V. Když je dosaženo této hodnoty, je mírně otevřen výkonný spínací tranzistor připojený paralelně k prvku, který prochází skrz většinu nabíjecího proudu a přeměňuje energii na teplo. V tomto případě banka sama přijme extrémně malou část proudu, která v praxi zastaví nabíjení, což sousedním umožňuje dobít. K vyrovnávání napětí na bateriových článcích s takovým vyvažovačem dochází až na konci nabíjení, když články dosáhnou prahové hodnoty.

Zjednodušené vyvažovací schéma pro baterii

Zde je zjednodušený diagram proudového balanceru založeného na TL431. Odpory R1 a R2 nastavují napětí na 4,20 V, nebo lze vybrat jiné, v závislosti na typu baterie. Referenční napětí pro regulátor je odstraněno z tranzistoru a již na hranici 4,20 V začne systém tranzistor mírně otevírat, aby se zabránilo překročení specifikovaného napětí. Minimální nárůst napětí způsobí, že tranzistorový proud stoupne velmi rychle. Během zkoušek, již při 4,22 V (překročení o 20 mV), byl proud vyšší než 1 A.

V zásadě je zde vhodný jakýkoli tranzistor PNP pracující v rozsahu napětí a proudů, které nás zajímají. Pokud je třeba baterie nabít 500 mA. Výpočet jeho výkonu je jednoduchý: 4,20 V x 0,5 A \u003d 2,1 V a tranzistor musí tolik ztratit, že bude pravděpodobně vyžadovat malé chlazení. Pro nabíjecí proud 1 A nebo více se úbytek energie odpovídajícím způsobem zvyšuje a je stále obtížnější zbavit se tepla. Během testu bylo testováno několik různých tranzistorů, zejména BD244C, 2N6491 a A1535A - všechny se chovají stejně.

Dělič napětí R1 a R2 by měl být zvolen tak, aby byl získán požadované napětí omezení. Pro lepší přehlednost uvádíme následující hodnoty po použití, které získáme následující výsledky:

  • R1 + R2 \u003d Vo
  • 22K + 33K \u003d 4,166V
  • 15 K + 22 K \u003d 4,244 V
  • 47K + 68K \u003d 4,227V
  • 27K + 39K \u003d 4,230V
  • 39K + 56K \u003d 4,241V
  • 33K + 47K \u003d 4,255V

Jedná se o analog silné Zenerovy diody zatížené nízkým odporem, jejíž roli zde hrají diody D2 ... D5. Mikroobvod D1 měří napětí na kladné i záporné části baterie a pokud stoupne nad prahovou hodnotu, otevře výkonný tranzistor, který prochází veškerý proud z nabíječky skrz sebe. Jak to vše spojuje dohromady a k napájení - viz níže.

Bloky jsou opravdu malé a můžete je bezpečně nainstalovat okamžitě na prvek. Nezapomeňte pouze na to, že na pouzdru tranzistoru vzniká potenciál záporného pólu baterie a při instalaci běžných systémů pro odvod tepla musíte být opatrní - musíte použít izolaci pouzder tranzistoru od sebe.

Testy

Okamžitě bylo potřeba 6 kusů vyrovnávacích bloků pro současné nabíjení 6 18650 baterií, prvky jsou vidět na fotografii níže.

Všechny prvky byly nabity přesně na 4,20 voltů (napětí bylo nastaveno potenciometry) a tranzistory se zahřívaly, i když bez nich další chlazení - nabíjení proudem 500 mA. Můžeme tedy bezpečně doporučit tento způsob pro současné nabíjení několika lithiových baterií ze společného zdroje napětí.

Diskutujte o článku NEJLEPŠÍ NABÍJENÍ NĚKTERÝCH BATERIÍ