DIY lithium-iontová baterie. DIY lithium iont

To, co bude popsáno v tomto článku, pomůže mnohým porozumět napájení samostatně vyrobených zařízení. Obsahuje techniku, podle jejíhož návodu seženete lithium-iontové baterie jakákoliv velikost. To víme z učebnic fyziky jednoduchá baterie je zařízení sestávající z měděnozinkových desek, mezi kterými je elektrolytický roztok. Takové zařízení vytvořil Volta (ačkoli je tato otázka kontroverzní, Luigi Galvani byl první, kdo tento efekt objevil, ale nedokázal dát logické vysvětlení tohoto jevu).

Od té doby uplynulo více než 200 let, nyní žijeme v době digitálních technologií, ale baterie stále zůstává nenahraditelným zdrojem energie, bez kterého nemůže fungovat nejedno autonomní zařízení. Moderní lithiové baterie jsou široce používány v moderní technologie Důvodů je mnoho – nízká hmotnost, dlouhá životnost, velká kapacita a mnoho dalších parametrů činí baterie v přenosných zařízeních nepostradatelné.

Postupem času se však zhorší i lithium-iontová baterie. Onehdy se to samé stalo s baterií mého telefonu. Baterie je od licencovaného výrobce, takže sloužila velmi dlouho a mohla by stále věrně sloužit, nebýt mého špatného nápadu ji propíchnout. Faktem je, že časem baterie nabobtnala, ale s třeskem fungovala dál, takže bylo rozhodnuto ji propíchnout. Po malém provozu už baterie není co bývala, prudký pokles kapacity za pouhý týden.


Byla nahrazena jinou baterií a je škoda ji vyhodit (a není to nutné, škodí životnímu prostředí!), Tak co s ní? Bylo rozhodnuto vytvořit novou baterii založenou na té staré. Před prací vás chci varovat - některé sloučeniny lithia jsou toxické, proto je vhodné používat rukavice a dělat práci na čerstvém vzduchu. No jako vždy porušuji všechna bezpečnostní pravidla, bez jakýchkoliv rukavic byla baterie rozebrána přímo v obýváku. Jako vždy je cítit zvláštní zápach lithiových zdrojů, které nelze s ničím zaměnit. K řezání hliníkového těla byl použit běžný řezací nůž a kleště.


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


Tady začíná ta nejšpinavější práce, je potřeba rozebrat baterii. Lithiové baterie, stejně jako jakýkoli jiný zdroj napětí, se skládají z kladně a záporně nabitých desek, mezi nimiž je vrstva izolace. Nyní vezmeme pastu z heliového pera a jakoby „namotáme“ na pastu.




Je třeba dbát zvýšené opatrnosti, aby nedošlo ke zkratování desek. V procesu navíjení desek můžete pozorovat uvolňování tepla, nelekejte se, jak by mělo být. Dále byste měli obrobek zabalit páskou, ale musíte předem vyčistit desky.


Na očištěná místa připájeme vodiče kontaktů. Můžete jednoduše vzít dva měděné dráty (splétané) a jednoduše je přilepit ke kontaktům pomocí stejné pásky.


Jeden z kontaktů byl připájen k pouzdru, druhý vyveden. Tělo by mělo být utěsněno, k tomu jsem použil univerzální lepidlo "moment". Ihned po vytvoření takové baterie změříme napětí, leží v rozmezí 2,2-2,8 voltu, v případě, že je již 2,8-3,3 voltu. Druhý den ráno je napětí již v oblasti 3,6-3,65 voltů.


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 určení hodnoty napětí a požadavků na dobu provozu. Poté se specifikují charakteristiky nákladu, prostředí, rozměry a hmotnost. Moderní přenosná zařízení budou mít zvýšené požadavky na tloušťku baterie, proto bude preferována volba hranolových nebo dokonce bezrámečkových formátů. Pokud tloušťka není rozhodujícím faktorem, pak volba válcových článků velikosti 18650 jako konstrukčních dílů umožní nižší náklady a lepší výkon(z hlediska měrné energetické náročnosti, bezpečnosti a životnosti). (Viz také BU-301a: Různé formy elektrických baterií).

Většina baterií používaných v lékařských zařízeních, elektrickém nářadí, elektrokolech a dokonce i elektrických vozidlech používá články 18650. Zdálo by se, že použití tohoto válcového článku není příliš praktické kvůli velkému objemu, který zabírá, ale silné stránky, jako je vyvinutá a masová výrobní technologie, stejně jako nízké náklady na watthodinu, tvrdí opak.

Jak bylo uvedeno výše, válcový tvar prvku není ideální, protože vede k vytváření prázdného prostoru ve víceprvkových systémech. Pokud ale problém zvážíme z hlediska potřeby chlazení, pak se tato nevýhoda mění ve výhodu. Například v elektromobilu Tesla S85 je použito 18650 článků, kde jejich celkový počet dosahuje 7000 kusů. Těchto 7000 článků tvoří komplexní bateriový systém, který využívá jak sériové zapojení pro zvýšení napětí, tak paralelní zapojení pro zvýšení proudu. V případě výpadku jednoho prvku v sériovém zapojení bude ztráta výkonu minimální a v paralelním zapojení bude takový prvek vyřazen systémem ochrany. V souladu s tím neexistuje žádná závislost celé baterie na jednotlivých článcích, což umožňuje stabilnější provoz.

Mezi výrobci elektromobilů nepanuje shoda na používání standardních velikostí, ale trendem je používání větších formátů, protože se tím snižuje celkový počet článků v baterii, a tudíž se snižují náklady na ochranný systém. Úspory mohou být až 20-25 procent. Ale na druhou stranu použití velkých prvků vede ke zvýšení celkových nákladů na kW * h. Podle údajů z roku 2015 má právě Tesla S85 s 18650 články nižší náklady na watthodinu ve srovnání s elektromobily využívajícími velké prizmatické baterie. Tabulka 1 porovnává náklady na kWh různých elektrických vozidel.

Tabulka 1: Porovnání nákladů na watthodinu různé modely elektrická vozidla. Hromadná výroba 18650 článků zlevňuje baterie, které je používají.

* 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, a to nejen kdy standardní práce, ale i v případě neúspěchu. Všechny zdroje energie a elektrické baterie nejsou výjimkou, časem vyčerpají své zdroje a stanou se nepoužitelnými. Existují také případy předčasného, ​​nepředvídatelného selhání. Například po některých incidentech je palubní lithium-iontová baterie Boeingu 787 umístěna do speciálního kovového kontejneru s ventilací směrem ven. Ve vozidlech Tesla je prostor baterie navíc chráněn ocelovou deskou, aby se zabránilo poškození proniknutím.

Velké bateriové systémy pro vysoce zatěžované systémy mají nucené chlazení. Může být realizován formou odvodu tepla radiátorem, nebo může obsahovat ventilátor pro přívod studeného vzduchu. Existují také kapalinou chlazené systémy, ale ty jsou poměrně drahé a obvykle se používají v elektrických vozidlech.

1. Bezpečnostní aspekty

Renomovaní výrobci elektrických článků nedodávají lithium-iontové články necertifikovaným bateriovým společnostem. Toto opatření je plně oprávněné, protože ochranný obvod v navržené baterii může být nesprávně nastaven z důvodu nadhodnocení indikátorů a články se budou nabíjet a vybíjet v nebezpečném rozsahu napětí.

Náklady na certifikovaný bateriový systém pro leteckou dopravu nebo jiné komerční využití se mohou pohybovat od 10 000 do 20 000 USD. vysoká cena je znepokojující, zejména s vědomím, že výrobci pravidelně mění elektrické součásti používané v takových systémech. Bateriový systém s takovými novými prvky, přestože je uveden jako přímá náhrada za starší, bude opět vyžadovat nové certifikace.

Často je kladena otázka: "Proč potřebujete certifikaci baterie, když prvky, které ji tvoří, jsou již schváleny?" Odpověď je celkem jednoduchá – koncové zařízení, baterie, musí být také zkontrolováno z hlediska dodržování bezpečnostních norem a správné montáže. Například porucha stejného ochranného obvodu může vést k požáru nebo dokonce výbuchu a jeho testování je možné pouze v hotové baterii.

Výroba lithium-iontové baterie
Přečtěte si o požadavcích na design lithium-iontového elektrochemického zdroje napájení.


Proč to sbírat sám? Kromě toho jsou baterie oblastí, kde je hotový výrobek vždy nepořádek. Jsou vždy nepřiměřeně drahé. Nikdy není k dispozici správná velikost, což je samozřejmě u každého zařízení jedinečné. Vždy není požadovaná kapacita, ale existují pouze ty, které jsou navrženy tak, aby běžely od outletu k outletu v rámci města.

Zvlášť hlasitě začnete nadávat výrobcům, když se ocitnete v situaci vyšší moci. Zůstanete bez komunikace, protože komunikátor je v mrazu mrtvý. Nemůžete zachytit dobrý okamžik, protože nativní baterie fotoaparátu se vybila a náhradní od společnosti stojí 50 dolarů. Nebo sedíte a nudíte se, protože notebook vystačil na hodinu.

Sami si ale můžete sestavit baterii, která bude omezena pouze dvěma parametry: cenou za watthodinu a hustotou energie. Všechny ostatní vlastnosti si zvolíte sami.

Článek je psán pro amatéry a od amatérů.

Pouze jedno "ale". Tento článek NENÍ o bateriích výkonnějších než několik kilowatthodin.

Teorie na prstech

Živel, buňka, "sklenice", "baterie"- co hromadí a vydává energii. Všechny vlastnosti baterie závisí na dobíjecích článcích.

baterie- to je již soubor mnoha prvků. Pokud jsou charakteristiky jednoho článku malé, je spojeno několik článků, aby vytvořily baterii. Při sériovém zapojení se napětí zvyšuje. Je-li paralelně, kapacita baterie se zvyšuje. Může zahrnovat nejen banky, ale i libovolnou řídicí elektroniku.

Napětí- tak silně může baterie šokovat spotřebitele. Je to pouze charakteristika baterie, nezávisí na spotřebiteli. 7 Měřeno ve voltech (V).

Síla proudu- čím je větší, tím více konzument elektřiny sní. Měřeno v ampérech (A).

Kapacita- charakteristika baterie, měřená v ampérhodinách (Ah). Například kapacita 2Ah znamená, že baterie může dodávat 1A po dobu dvou hodin a 2A po dobu jedné hodiny.

Kapacita baterie závisí také na vybíjecím proudu. Obvykle platí, že čím větší, tím menší kapacita. Výrobci baterií obvykle udávají kapacitu získanou vybíjením nějakým slabým proudem 100 mA.

Vpravo jsou charakteristiky Li-ion baterie, která se vybíjí různou intenzitou proudu. Čím vyšší je proud, tím nižší je vybíjecí křivka.

C- písmeno latinské abecedy, které měří poměr síly proudu ke kapacitě baterie, tedy kolikrát proud převyšuje kapacitu. Pokud má baterie kapacitu 2Ah a vybíjí se 4A, pak můžeme říci, že se vybíjí 2C. Všechno je to o čem větší kapacitu baterie, tím snazší je dát proud, a proto je výhodnější použít takovou charakteristiku než jen ampéry.

Energie- charakteristika, která umožňuje porovnávat baterie s různým napětím. Měří se ve watthodinách a vypočítá se zhruba vynásobením napětí na baterii její kapacitou. Číselně se rovná ploše obrázku pod vybíjecí křivkou.

Kapacita papoušků a watthodiny energie

Předpokládejme, že máme dvě baterie stejné kapacity – 2200mAh. Ale jeden z nich je lithium-iontový a druhý je nikl-metal hydrid.

Otázka: Znamená to, že obě baterie mají stejné množství energie? Bude stejné zařízení fungovat na obou plechovkách stejně dlouho?

Ve skutečnosti, když se podíváme pouze na charakteristiku kapacity, nelze porovnávat energie které baterie může akumulovat a rozdávat. K tomu potřebujete znát jmenovité napětí na něm.

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

  • Pro NiMH: 1,2 voltu * 2,2 ampérhodiny = 2,64 watthodiny
  • Pro Li-ion: 3,7 V * 2,2 ampérhodiny = 8,14 watthodin

Že energie Li-ion baterie stejné kapacity je 3x větší než u NiMH.

Ale to je jen hrubý "odhad". Takže napětí 1,2 voltu na NiMH článku je maximální napětí odpovídající plnému nabití baterie. Při vybití bude pouze klesat a skutečná energie bude o něco méně než 2,64 watthodiny. Přesto tuto metodu výpočtu energie baterie použijeme k porovnání jejich charakteristik.

Jak sestavit baterii
Jak sestavit baterii Proč ji skládat sami? Kromě toho jsou baterie oblastí, kde je hotový výrobek vždy nepořádek. Jsou vždy nepřiměřeně drahé. Vždy ne


Motocykl Suzuki SV400S ’98, který jsem koupil loni na podzim, chtěl téměř okamžitě novou baterii – tu, která byla okamžitě vybitá, ne vždy zapnula 35wattový xenon a startér se točil jaksi liknavě a neochotně. Po dalším ostudném startu „z tlačáku“ jsem vylezl na stránky a hledal novou baterii. A skoro hned se to roztočilo - nová baterie pro mou Susu od každého slušného výrobce vyšla minimálně na 3 tr. A to pro prehistorické olověné baterie, nízkokapacitní, těžké, s nízkým proudovým výstupem! Mnoho lidí ví, že většina olověných akumulátorů má takovou nepříjemnou „vlastnost“ – s deklarovanou kapacitou 12 Ah lze bezpečně využít pouze polovinu kapacity, tzn. asi 6 Ah. Další vybíjení vede k urychlené degradaci baterie a její rychlé výměně. Výjimkou jsou baterie řady "Deep Cycle" - ale jak často jste viděli takový nápis?)))
Když jsem se trochu více zahrabal na internetu, našel jsem zajímavější možnost - baterie sestavené z článků LiFePo4.

Opatrně! Mnoho nesrozumitelných písmen a obrázků

Chemie lithium-železo je zcela bezpečná, prvky jsou prostorné a lehčí než olovo. Mnoho výrobců také hovoří o 3-4násobném zvýšení životnosti takových baterií, za předpokladu správné fungování... A kapacita článků je poctivá, dobré články lze vybít téměř úplně bez jejich poškození a bez poklesu proudu při vybíjení! Navíc je také mrazuvzdornější než olovo. Nalezena vhodná volba ve velikosti a parametrech - Shorai LFX12A1-BS12

tak co máme? Kapacita je uvedena v "ekvivalentu olova", tzn. číst 12 Ah - skladem máme všech stejných 6 Ah! Za takové peníze - nesouhlasím. Nepotěšilo ani rychlé vyhledávání informací od jiných výrobců podobných baterií – všude je malá kapacita, kde je to poctivě označeno, a kde je to zase půlené „PB EQ“.

Řekni přepadení. Ne pro kutily))
Dále zde bude spousta terminologie srozumitelné pro modeláře, elektrikáře a další kutily. Kdyby něco - zeptejte se mě v komentářích nebo potrápte Google.
Před dvěma lety jsem se vážně zajímal o možnost sestavení elektrické LED "od základu", sestavil jsem ji a rok a půl ji používám k zamýšlenému účelu. Trakční baterie byla sestavena z velkého množství prvků a elektroniky pro sledování jejího stavu. Takhle to vypadá bez obalu:

Počet drátů mě taky děsí, jo)
Dovednosti a informace získané v procesu velmi pomohly při sestavování nové baterie.

Takže na úvod: LiFePo4 články, maximální kapacita v rámci rozměrů olověné baterie, maximální proudový výkon, řídicí systém pro dlouhou spokojenou životnost, minimální cena.
Když jsem se znovu prohrabal divočinou sítě, našel jsem několik vhodných možností a dva z nich se stali finalisty:
A123 ANR26650M1A

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

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

Do objemu, který máme k dispozici, se vejde 24 článků A123 (obvod 4S6P, kapacita 13,8 Ah, nabíjecí proud až 138A, vybíjecí proud 414A / 828A, hmotnost 1680g) nebo 8 baterií Zippy (obvod 4S8P, kapacita 14,4 Ah, nabíjecí proud až 28 8A, vybíjecí proud 432A / 576A, hmotnost 2100g).
Všechno je skvělé a radostné, ale nyní začíná ovlivňovat tak důležitý faktor, jako je cena. 24 článků A123 bude stát asi 6000 rublů, 8 baterií Zippy na 5600 rublů, vše s dodávkou. Dofiga? Tak jsem si to myslel.
Proto jsem poněkud zkrotil své choutky a objednal 6 Zippy baterií, které mě stály 4200r. Parametry se samozřejmě ukázaly skromnější, ale přesto oku lahodící - obvod 4S6P, kapacita 10,8 Ah, nabíjecí proud až 21,6A, vybíjecí proud 324A / 432A, hmotnost 1570g.
A navíc je naštěstí vše v jednom obchodě, vzal jsem i takovou malou shnyagu, která se ve světě jmenuje Battery Checker & Balancer

Tato malá zbloudilka se bude zabývat zdravím baterie, jinými slovy vyrovnává napětí článků baterie vůči sobě navzájem. Jediné "ale" - tester je určen primárně pro LiPo baterie, nikoliv LiFePo4, takže nabití baterie v % bude nesprávné. Tím není narušeno vyvážení prvků. Proto jsem jen přelepil levý roh obrazovky indikátorem nabití baterie - není dobré si to plést)
No maličkosti - balanční kabely k testeru a ochranné krytky. Dobře vypadající! ©

Pak s pomocí Ruské pošty nastala krátká pauza - první balík putoval asi 1,5 měsíce, druhý 2,5 měsíce.

Nakonec vše dorazilo a všechny baterie jsem balancoval jednotlivě na nabíječce modelu. To proto, aby se při vzájemném propojení baterií nedostalo trochu „badabu“. Zároveň jsem zkontroloval kapacitu, stabilitu napětí na článcích při vybíjení a obecně ...

Dalším krokem je pájení a montáž:
1) Paralelně pájené 2 skupiny po 3 bateriích (2S6P + 2S6P)

z jiného úhlu

Po cestě jsem vše zafixoval vyztuženou páskou - takto je to bezpečnější a méně pravděpodobné, že se poškodí tenké polyetylenové pláště prvků.
2) Takto vypadá náplň baterie

K sériovému propojení částí baterie jsou potřeba dva silné vodiče s konektory. Viditelné jsou také 2S vyvažovací vodiče z každého dílu.
3) Plastový vzduchový kanál, rozřezaný na kusy, bude sloužit jako pevné pouzdro na baterii

5) K naprosté spokojenosti vše stáhl vyztuženou páskou a ze samotných závěrů navázal kontakty s „kroužky“ (nebyly po ruce žádné vhodné kontaktní kroužky)

6) Nastavte jej do rovnováhy, náběh mezi prvky je minimální

Po několika minutách se vše shodí se společným jmenovatelem

A usne, abych neplýtval svou novou baterií

Sobsno všechno, pak byla baterie nainstalována na správné místo a funguje jak má.
Tito. xenon se zapne rychle a bez ošklivého mrkání, startér se točí jako raněný a světlomety vydrží hodinu až dvě, aniž by vybily baterii na nulu. Když nasadím pojistku proti krádeži, můžete ji také nechat zapnutou mnohem déle. A taky miluji dobré světlo, takže brzy vyměním 35W xenonové výbojky za něco lepšího - 55 / 75W nebo i diody. Baterie umožňuje)

V příštím článku vám prozradím, jak jsem vyrobil obrysové / brzdové světlo z výkonných diod na výměnu halogenových žárovek.

DIY lithium-iontová baterie
Rozhodl jsem se, že svůj první příspěvek věnuji něčemu zajímavějšímu, než jak jsem k takovému životu přišel)) Motik. Jak a proč jsem vyrobil lithiovou baterii

Již několik desetiletí se šroubováky používají pro různé práce. Tato zařízení jsou napájena niklovými nebo kadmiovými bateriemi. Pokrok ale nestojí, vědci našli náhradu za takto zastaralé baterie. Byly nahrazeny lithiovými protějšky. Chcete-li použít takovou baterii, musíte šroubovák přepracovat. Lithiová baterie se zvýší Specifikace starý nástroj. Navíc je možné takovou změnu provést nezávisle, aniž byste se uchýlili ke službám speciálních firem.

Lithiová baterie šroubováku má řadu výhod, které chyběly u kadmiových protějšků.

Hustota energie Li-ion baterie šroubováku je mnohem vyšší. Baterie s lithiovými články je lehká, s napětím 12 voltů, stejně jako kapacita 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, k nabití nemusí být zcela vybité. Mezi pozitivní vlastnosti lithiové baterie je třeba vzít v úvahu řadu nevýhod:

  • Lithiové baterie by neměly být nabíjeny nad 4,2 V a vybíjeny nad 2,7 V. Ale to jsou teoretická data. V reálném životě se interval zhoršuje. Pokud nebudou nastavené hodnoty dodrženy, baterie jednoduše přestane fungovat. Abyste se takové situaci vyhnuli, musíte po přeměně šroubováku na lithium do šroubováku nainstalovat speciální regulátor vybíjení a také jej nabít.
  • 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-ion materiál způsobuje problémy spojené s procesem montáže baterie, která má jmenovité napětí 12 voltů. Tři lithiové plechovky zapojené do série dávají napětí 11,1 V, čtyři 14,8 V. Mezní hodnoty nabíjecího napětí se změní. Jinými slovy, přestavba baterie na šroubovák je spojena s vyřešením problému kompatibility nové baterie s nástrojem.
  • K výměně kadmiové baterie šroubováku řemeslníci používají lithiové plechovky 18650. Jejich rozměry se liší od niklových plechovek. Změna baterie pro šroubovák také vyžaduje instalaci ovladače, což bude vyžadovat další místo.
  • Po přepracování bude nutné nabíječku niklových baterií upravit, případně použít univerzální nabíječku.
  • Teploty pod nulou negativně ovlivňují výkon iontových baterií. Proto není vždy možné pracovat venku s takto upraveným šroubovákem.
  • Cena lithiových baterií je mnohem vyšší než u kadmiových protějšků.

Algoritmus pro převod baterie na lithium-iontovou baterii

Jak předělat šroubovák, aby měl co nejlepší výkon? To vyžaduje přísné dodržování určité technologické posloupnosti.

Nalezení správné baterie

Zapojení baterií je provedeno sériově, proto se jmenovité napětí každého článku sečte s následujícím. To znamená, že k získání 14,4 V potřebujete čtyři články s napětím 3,3 V.

Pro přestavbu akumulátorového šroubováku si stačí pořídit miniaturní baterie renomovaného výrobce... Například baterie LiFePO4 vyrobené společností Sistem A123. Kapacita článku dosahuje 2 300 mAh. Tato hodnota je dostatečná pro efektivní provoz elektrického nářadí. Levné baterie vyrobené v Číně toho moc neudělají. Rychle selžou.

Při výběru baterie pro přepracování je třeba na svorkách umístit měděné pásky. Pájení takových prvků je mnohem jednodušší.

Výběr nástrojů a materiálů

Technologie pájení se vyznačuje svou specifičností. Teplota hrotu páječky je neustále vysoká. Pokud je baterie ponechána dlouhou dobu pod takovým tepelným účinkem, rychle se znehodnotí. Proto by mělo být zahřívání páječky minimální.

Aby k tomu došlo, je nutné nahradit obyčejnou kalafunu kyselinou pájecí. Lze jej zakoupit v obchodě s rádiovými díly. Pro takový proces si také budete muset pořídit páječku s výkonem dostatečným k roztavení pájky na minimum krátká doba... Nejvhodnější je 65wattová páječka pro domácnost. Při 100 wattech se bude baterie neustále přehřívat.

Pájecí práce vyžaduje mnoho zkušeností. Například 40wattová páječka se bude dlouho zahřívat, můžete to jednoduše „přehnat“. Chcete-li začít s přestavbou iontových baterií, musíte si zakoupit následující díly:

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

Pár slov o desce BMS

Je určen k řízení nabíjení nebo vybíjení baterie. CF-4S30A-A je navržena pro čtyři sady 18650 dobíjecích baterií, které poskytují vybíjecí proud 30A. Deska je vybavena speciálním "balancerem". Provádí funkce řízení náboje každého prvku samostatně. Tím se zcela eliminuje možnost nerovnoměrného nabíjení. Pro správnou funkci desky musí mít baterie pro sestavení stejnou kapacitu. Je žádoucí, aby byly odebrány ze stejného bloku.

Průmysl vyrábí velké množství BMS desek, které se liší svými technologickými vlastnostmi. Pro předělávání šroubovákové baterie není deska pracující na proudové hodnotě menší než 30A příliš vhodná. Neustále bude zapínat ochranný režim.

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

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

Instalace lithium-iontové baterie

Každá instalace samozřejmě vyžaduje předběžnou přípravu. Zahrnuje několik velmi důležité body... Než začnete pájet díly, musíte určit, jak bude uspořádán prostor pro montáž baterie. Všechny potřebné prvky by se do něj měly snadno vejít.
Poté jsou nové lithiové baterie drženy pohromadě páskou. Protože kontakty časem oxidují, před pájením se očistí jemnozrnným brusným papírem.

Nuance procesu pájení

Nejprve se důkladně odmastí kontaktní část baterie. Poté se provede pocínování zahřátím nanesené pájky. Pro cínování je nejvhodnější pájka POS-40.

Kontakt páječky s kontaktem baterie by neměl přesáhnout 2 sekundy. Proces pájení baterie plus vyžaduje zvláštní pozornost. Za nejvhodnější propojky jsou považovány měděné dráty s průřezem větším než 2,5 mm. sq Všechny dráty jsou pokryty cambric, který hraje roli dobrého izolantu.

Připojení minibaterií by mělo být provedeno pomocí speciálních propojek podle vyvinutého schématu. Propojkami se mohou stát kovové proužky nebo tenké dráty.

Posledním krokem je připojení vodičů ke svorkám baterie vytvořeným v prostoru. Pokud je montáž prefabrikátu obtížná, je nutné odstranit výztuhy. Vzhledem k tomu, že jsou plastové, lze se do nich snadno zakousnout běžnými bočními řezáky.

Schéma zapojení kolíků

Chcete-li se připojit k nabíječce, musíte vybrat odpovídající konektory konkrétní model... Pájení propojovacích kabelů se provádí podle elektrického schématu:

Konektory pro připojení k nabíječce se vybírají v závislosti na jejím modelu. Oba propojovací kabely jsou připájeny podle schématu.

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

Samozřejmostí je instalace lithium-iontových baterií velké číslo pozitivní vlastnosti:

  • Nedostatek "paměti".
  • Minimální samonabíjení.
  • Nástroj můžete provozovat při teplotách pod nulou.
  • Dlouhá životnost (8 let).

Tyto baterie jsou však vysoce citlivé na technologický postup nabíjení. Napětí musí mít vždy minimální hodnotu, jinak se Li-ion baterie rychle stane nepoužitelnou. Ke splnění takových podmínek potřebujete další paměť, jejíž cena je řádově vyšší. Nativní nabíječka šroubováku nebude schopna nabíjet lithium-iontovou baterii.

Nedá se jednoznačně říci, která baterie do šroubováku je lepší. Jejich životnost závisí na šetrném zacházení, na přesném dodržování pokynů dodaných výrobcem.

Populární modely

Baterie dnes vyrábí mnoho výrobců. Mezi tak širokou škálou lithium-iontových systémů jsou nejžádanější: "Bosh" 10.8 s technickými vlastnostmi:

  • Kapacita - 1,3 A / hod.
  • Napětí - 10,8V.
  • Rozměry -110 x 54 x 52mm.
  • 1 rok záruka.
  • Výkon je průměrný.

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

  • "Bort".
  • Hitachi.

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

  • "Craton".
  • "ZAKB".

Závěr

Lithiové baterie byly vždy považovány za technologicky nejpokročilejší zařízení. Ale nástroj s takovými bateriemi je mnohem dražší. Svůj aparát můžete samozřejmě předělat a zbavit se kadmiových baterií. To však způsobí další problémy. Proto se každý rozhoduje o přeměně šroubováku na lithium sám podle okolností.

Zajímavá videa o výměně baterie šroubováku


Většina baterií používaných v lékařských zařízeních, elektrickém nářadí, elektrokolech a dokonce i elektrických vozidlech používá články 18650. Zdálo by se, že použití tohoto válcového článku není zvlášť praktické kvůli jeho velkému objemu, ale jeho přednosti, jako jsou vyvinuté a masové technologie výroby a nízké náklady na watthodinu svědčí o opaku.

Jak bylo uvedeno výše, válcový tvar prvku není ideální, protože vede k vytváření prázdného prostoru ve víceprvkových systémech. Pokud ale problém zvážíme z hlediska potřeby chlazení, pak se tato nevýhoda mění ve výhodu. Například v elektromobilu Tesla S85 je použito 18650 článků, kde jejich celkový počet dosahuje 7000 kusů. Těchto 7000 článků tvoří komplexní bateriový systém, který využívá jak sériové zapojení pro zvýšení napětí, tak paralelní zapojení pro zvýšení proudu. V případě výpadku jednoho prvku v sériovém zapojení bude ztráta výkonu minimální a v paralelním zapojení bude takový prvek vyřazen systémem ochrany. V souladu s tím neexistuje žádná závislost celé baterie na jednotlivých článcích, což umožňuje stabilnější provoz.

Mezi výrobci elektromobilů nepanuje shoda na používání standardních velikostí, ale trendem je používání větších formátů, protože se tím snižuje celkový počet článků v baterii, a tudíž se snižují náklady na ochranný systém. Úspory mohou být až 20-25 procent. Ale na druhou stranu použití velkých prvků vede ke zvýšení celkových nákladů na kW * h. Podle údajů z roku 2015 má právě Tesla S85 s 18650 články nižší náklady na watthodinu ve srovnání s elektromobily využívajícími velké prizmatické baterie. Tabulka 1 porovnává náklady na kWh různých elektrických vozidel.

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

* 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, a to nejen při standardním provozu, ale i v případě poruchy. Všechny zdroje energie a elektrické baterie nejsou výjimkou, časem vyčerpají své zdroje a stanou se nepoužitelnými. Existují také případy předčasného, ​​nepředvídatelného selhání. Například po některých incidentech je palubní lithium-iontová baterie Boeingu 787 umístěna do speciálního kovového kontejneru s ventilací směrem ven. Ve vozidlech Tesla je prostor baterie navíc chráněn ocelovou deskou, aby se zabránilo poškození proniknutím.

Velké bateriové systémy pro vysoce zatěžované systémy mají nucené chlazení. Může být realizován formou odvodu tepla radiátorem, nebo může obsahovat ventilátor pro přívod studeného vzduchu. Existují také kapalinou chlazené systémy, ale ty jsou poměrně drahé a obvykle se používají v elektrických vozidlech.

1. Bezpečnostní aspekty

Renomovaní výrobci elektrických článků nedodávají lithium-iontové články necertifikovaným bateriovým společnostem. Toto opatření je plně oprávněné, protože ochranný obvod v navržené baterii může být nesprávně nastaven z důvodu nadhodnocení indikátorů a články se budou nabíjet a vybíjet v nebezpečném rozsahu napětí.

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

Často je kladena otázka: "Proč potřebujete certifikaci baterie, když prvky, které ji tvoří, jsou již schváleny?" Odpověď je celkem jednoduchá – koncové zařízení, baterie, musí být také zkontrolováno z hlediska dodržování bezpečnostních norem a správné montáže. Například porucha stejného ochranného obvodu může vést k požáru nebo dokonce výbuchu a jeho testování je možné pouze v hotové baterii.

Předpisy OSN vyžadují, aby baterie prošla mechanickými a elektrickými testy, aby vyhověla požadavkům na leteckou přepravu. Tato pravidla (UN / DOT 38.3) fungují ve spojení s doporučeními Federální úřad Civil Aviation (FAA), Ministerstvo dopravy Spojených států amerických (US DOT) a Mezinárodní asociace leteckých dopravců (IATA) *. Certifikace se vztahuje na primární a sekundární lithiové baterie.

Předpis OSN 38.3 zahrnuje následující testy:

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

    T2 - Teplotní testy (primární a sekundární baterie)

    T3 - Vibrace (primární a sekundární baterie)

    T4 - Šok (primární a sekundární baterie)

    T5 - Externí zkrat (primární a sekundární baterie)

    T6 - Mechanický náraz (primární a sekundární baterie)

    T7 - Dobíjení (sekundární baterie)

    T8 - Nucené vybíjení (primární a sekundární baterie)

Testované elektrobaterie musí být testovány bez poškození okolního prostoru, jejich zachování výkonu po testech nehraje žádnou roli. Tyto testy jsou určeny výhradně pro testování bezpečnosti a nikoli pro testování výkonu. Autorizovaná laboratoř provádějící tyto testy vyžaduje 24 vzorků baterií, 12 nových a 12 posledních 50 nabíjecích/vybíjecích cyklů. Přítomnost již používaných baterií zaručuje realističtější kvalitu vzorkování.

Vysoké náklady na certifikaci jsou pro malé výrobce lithium-iontových baterií neúnosné, takže konečná cena certifikovaných modelů je poměrně vysoká. Spotřebitelé však mají na výběr - místo 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.

    Neumožňují zkrat, přebíjení, rozdrcení, pád, vniknutí cizích předmětů, použití obrácené polarity, vystavení baterie vysokým teplotám.

    Baterii nerozebírejte.

    Používejte pouze originální lithium-iontové baterie a nabíječky.

V dnešní době si lithiové baterie získávají stále větší oblibu. Zejména typ prstu 18650 , při 3,7 V 3000 mA. Nepochybuji, že za dalších 3-5 let zcela nahradí nikl-kadmium. Pravdou zůstává otevřená otázka o jejich zpoplatnění. Pokud je u starých baterií vše jasné - sbírejte je do baterie a přes odpor k jakémukoli vhodnému zdroji napájení, pak tento trik nefunguje. Jak ale nabíjet několik kusů najednou bez použití drahých značkových balančních nabíječek?

Teorie

Pro sériové připojení baterií, obvykle kladné elektrický obvod připojte kladný pól prvního sériového připojení baterie. Kladný pól druhé baterie je připojen k zápornému pólu atd. Záporný pól poslední baterie je připojen k mínusu jednotky. Výsledné sériové připojení akumulátorová baterie má stejnou kapacitu jako jedna 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 vynásobené počtem baterií v baterii.

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

Lithium-iontové baterie nelze jednoduše připojit k napájecí jednotce - je třeba vyrovnat nabíjecí proudy na každém prvku (baně). Balancování se provádí při nabíjení baterie, kdy je energie hodně a nelze s ní moc šetřit a proto bez zvláštních ztrát lze využít pasivního odvádění "přebytečné" elektřiny.

Nikl-kadmiové baterie nevyžadují další systémy, protože každý článek, když je dosaženo maximálního nabíjecího napětí, přestane přijímat energii. Známky plného nabití Ni-Cd jsou zvýšení napětí na určitou hodnotu a poté jeho pokles o několik desítek milivoltů a zvýšení teploty - takže přebytečná energie se okamžitě přemění na teplo.

U lithiových baterií je tomu naopak. Vybíjení na nízké napětí způsobuje chemickou degradaci a nevratné poškození prvku, s rostoucím vnitřní odpor... Obecně nejsou chráněny před přebíjením a může dojít k plýtvání spoustou přebytečné energie, čímž se drasticky sníží jejich životnost.

Pokud zapojíme několik lithiových článků za sebou a prostrčíme je svorkami na obou koncích bloku, pak nemůžeme kontrolovat nabíjení jednotlivých článků. Stačí, že jeden z nich bude mít o něco vyšší odpor nebo o něco nižší kapacitu a tento spoj dosáhne nabíjecího napětí 4,2 V mnohem rychleji, zatímco zbytek bude mít stále 4,1 V. A když napětí celého pouzdra dosáhne nabíjecím napětím, může se ukázat, že tyto slabé články jsou nabité na 4,3 V nebo dokonce více. S každým takovým cyklem se budou parametry zhoršovat. Kromě toho je Li-Ion nestabilní a při přetížení může dosáhnout vysokých teplot, a proto explodovat.

Nejčastěji je na výstupu zdroje nabíjecího napětí umístěno zařízení zvané „balancer“. Nejjednodušším typem balanceru je omezovač napětí. Jedná se o komparátor, který porovnává napětí na Li-Ion bance s prahovou hodnotou 4,20 V. Při dosažení této hodnoty se mírně otevře výkonný spínací tranzistor zapojený paralelně k prvku, který propustí většinu nabíjecího proudu přes sebe a přeměňuje energii na teplo. V tomto případě banka sama přijímá extrémně malou část proudu, což v praxi zastaví jeho nabíjení a umožní dobití sousedních. K vyrovnání napětí na článcích baterie u takového balanceru dochází až na konci nabíjení, kdy články dosáhnou prahové hodnoty.

Zjednodušené schéma balanceru pro baterii

Zde je zjednodušené schéma proudového balanceru založeného na TL431. Rezistory R1 a R2 nastavují napětí na 4,20 V, případně lze zvolit jiné v závislosti na typu baterie. Referenční napětí pro regulátor je z tranzistoru odstraněno a již na hranici 4,20 V systém začne otevírat tranzistor, aby nedošlo k překročení zadaného napětí. Nejmenší nárůst napětí způsobí velmi rychlý nárůst proudu tranzistoru. Během testů, již při 4,22 V (překročení o 20 mV), byl proud větší než 1 A.

Zde se hodí v zásadě jakýkoli PNP tranzistor pracující v rozsahu napětí a proudů, který nás zajímá. Pokud je třeba nabíjet baterie 500 mA. Výpočet jeho výkonu je jednoduchý: 4,20 V x 0,5 A = 2,1 V a tranzistor musí ztratit tolik, že bude pravděpodobně vyžadovat trochu chlazení. Při nabíjecím proudu 1 A nebo více se ztrátový výkon 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 získal požadované napětí omezení. Pro usnadnění uvádíme několik hodnot, po jejichž použití získáme následující výsledky:

  • R1 + R2 = Vo
  • 22K + 33K = 4,166V
  • 15K + 22K = 4,204V
  • 47K + 68K = 4,227V
  • 27K + 39K = 4,230V
  • 39K + 56K = 4,241V
  • 33K + 47K = 4,255V

Jedná se o analog výkonné zenerovy diody zatížené nízkoodporovou zátěží, jejíž roli zde hrají diody D2 ... D5. Mikroobvod D1 měří napětí v plusu a minusu baterie, a pokud stoupne nad prahovou hodnotu, otevře výkonný tranzistor, který prochází veškerým proudem z nabíječky. Jak to všechno spojuje dohromady a k napájení - viz níže.

Bloky jsou opravdu malé a můžete je bezpečně nainstalovat přímo na prvek. Jen je třeba mít na paměti, že potenciál záporného pólu baterie vzniká na skříni tranzistoru a při instalaci běžných systémů chladičů musíte být opatrní - musíte použít izolaci pouzder tranzistorů od sebe.

Testování

Okamžitě bylo potřeba 6 kusů vyvažovacích bloků pro současné nabíjení 6 baterií 18650. Prvky jsou vidět na fotografii níže.

Všechny prvky byly nabity přesně na 4,20 V (napětí bylo nastaveno potenciometry) a tranzistory se zahřívaly, i když se obešly bez dodatečné chlazení- nabíjení proudem 500 mA. Tento způsob tedy můžeme s klidem doporučit pro současné nabíjení několika lithiových baterií ze společného zdroje napětí.

Diskutujte o článku SOUČASNÉ NABÍJENÍ NĚKOLIKA BATERIÍ