Weldless Lithium Battery Pack: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Kung ikaw ay nasa electronics kung gayon ang isang karaniwang hamon upang mapagtagumpayan ay upang makahanap ng angkop na mapagkukunan ng kuryente. Totoo ito lalo na para sa lahat ng mga portable device / proyekto na maaaring gusto mong buuin, at doon, isang baterya ang malamang na iyong pinakamahusay na mapagpipilian para sa mapagkukunan ng kuryente. Kung nagtatayo ka ng isang aparato na may mababang kapangyarihan pagkatapos ay mayroon kang maraming mga pagpipilian upang pumili mula sa ngunit kung ang iyong proyekto ay isang gutom na maliit na bugger pagkatapos ay maaaring ikaw ay limitado sa mga baterya ng lithium. Sa maraming mga paraan ang mga baterya ng lithium ay isang kahanga-hangang regalo sa sangkatauhan mula sa mga taong matalinong siyentista ng baterya at bata ay nagpapasalamat ako sa mga regalong ito.

Kailangan ang mga pack ng baterya para sa isang buong hanay ng mga produkto na may mataas na pangangailangan ng lakas. Maaari itong maging portable speaker, e-bikes, electric-skateboards, power bank, flashlight, RC-bagay at marami pa.

Ang nag-iisang problema sa mga baterya na ito (ganap na hindi pinapansin ang kanilang pagpili ng singil / paglabas at pagkahilig na mag-apoy kapag ginagampanan) ay ang mga ito ay masyadong mahal kung ihahambing sa iba pang mga mas mababang teknolohiya ng baterya. Kaya't ang kakayahang lumikha ng iyong sariling mga pack ng baterya para sa murang ay isang mahusay na tagapagbigay para sa mga seryosong proyekto.

Sa kabutihang-palad para sa amin ang mga baterya ng lithium ay napakapopular sa lahat ng nasa paligid natin. Kaya't sa itinuturo na ito, gagabayan kita sa pamamagitan ng proseso ng paglikha ng iyong sariling baterya pack mula sa 18650 na baterya ng Lithium, na-scavenged mula sa mga lumang laptop na maaari mong gamitin upang mapalakas ang iyong mga proyekto na nagugutom ng lakas.

Hakbang 1: Bakit Ito Maituturo?

Kaya't ano ang nagtatakda ng itinuturo na ito bukod sa maraming iba pang mga tagubilin tungkol sa pagbuo ng isang baterya pack? Sa gayon, napansin ko na kapag naghahanap ng isang paraan upang makabuo ng isang pack ng baterya, karaniwang dalawang pagpipilian ang ibinibigay. Ito ay upang magwelding ng mga cell kasama ang isang spot welder o upang maghinang ang mga cell nang magkasama. Nang hindi napupunta sa labis na detalye, may mga kurso na ilang mga kalamangan at kahinaan sa mga pagpipiliang ito. Ang pro na may spot welding ay nagbibigay ito ng isang maaasahang bono na may kaunting pinsala sa baterya. Ang con gayunpaman ay nangangailangan ito ng isang spot welder na maaaring medyo magastos. Ang paghihinang ay mas mura at lilikha ng isang mas mahusay na koneksyon ngunit sa gastos ng pagkasira ng baterya dahil sa paglipat ng init sa cell. Ang isa pang sagabal na kapwa sa mga pamamaraang ito ay pinagdudusahan ay na sila ay lubos na permanente, na nangangailangan ng pagkasira o pagputol ng mga tab upang pahintulutan ang mga pagbabago sa pagsasaayos ng baterya. Kaya't pumipili ako para sa isang pangatlong pagpipilian na kung saan ay isang hindi welding at potensyal na solderless baterya pack.

Dinisenyo ko ang mga may hawak ng modular cell na nagbibigay-daan para sa pagbuo ng anumang grid na laki ng baterya pack nang walang paggamit ng mamahaling mga spot welder, na walang pinsala sa mga baterya at may kalayaan na mai-configure muli ang baterya pack o palitan ang mga solong cell sa anumang oras nang madali.

Hakbang 2: Pagwawaksi

Bago tayo magsimula subalit kailangan kong ipaalam sa iyo na ang mga baterya ng Lithium, gaano man kahusay ang mga ito, ay mapanganib kung hindi maayos ang paghawak. Ito ang mga snowflake ng baterya at sasabog / sasabog sa mga apoy na mala-api kung maltratuhin, ibababa ang iyong proyekto, kotse, bahay o kung ano man ang maaaring sunugin sa abot nito. Ang nilalaman ng mataas na enerhiya ng mga baterya na ito ay maaari ring lumikha ng ilang mga seryosong pinsala kung maikli. Hindi ako kumukuha ng anumang responsibilidad para sa anumang nasirang pag-aari, nabubuhay na nilalang o spiritual / mental na nilalang bilang isang resulta ng isang maling nangyayari sa pagsunod sa itinuturo na ito. Dapat mo lamang gawin ito kung mayroon kang sapat na kaalaman sa mga baterya ng lithium at nagsagawa ng mga kinakailangang pag-iingat.

Sa madaling salita ginagawa mo ito sa iyong sariling peligro at wala akong responsibilidad sa anumang maaaring maging mali dito. Kung hindi mo nais na ipagsapalaran anumang bagay iminumungkahi ko na bumili ka ng isang tapos na pack na ginawa ng mga propesyonal.

Mga Limitasyon:

Ang mga tagubilin dito ay higit na tututuon sa paglikha ng isang walang proteksyon na baterya ng baterya, samakatuwid ay hindi isasaalang-alang ang anumang uri ng BMS o iba pang mga sukat sa kaligtasan na magpapahintulot sa amin na magamit ang baterya pack sa isang ligtas na pamamaraan. Naiiwan ito sa sinumang nais na buuin ito upang malutas.

Hakbang 3: Pag-Sourcing ng 18650 Mga Cell ng Baterya

Kung mayroon ka nang 18650 na mga baterya at interesado ka lang sa proseso ng paglikha ng isang baterya pack pagkatapos ay maaari kang lumaktaw sa hakbang na "Pagbubuo ng pack".

Ang isa sa mga pinaka-karaniwang uri ng baterya na mahahanap mo ay ang 18650 na cell ng baterya (tinutukoy bilang cell mula ngayon) na kung saan ay ang uri ng baterya na karaniwang ginagamit sa mga laptop. (Katunayan, talagang inilalarawan ng 18650 ang laki ng cell na 18mm diameter at 65.0mm ang haba). Mayroong syempre iba pang mga cell tulad ng 21700 at 26650 ngunit dahil sa kanilang katanyagan ang itinuturo na ito ay magtutuon lamang sa uri ng 18650 na cell.

Ang pangunahing mapagkukunan para sa pagmamarka ng libreng 18650 ay walang alinlangan na mga lumang laptop. Karaniwan itong mayroong 6-9 na mga cell depende sa uri ng laptop. Kahit na mula sa hindi magagandang laptop ng baterya ay may pagkakataon lamang na ang ilan sa mga cell ay magiging masama habang ang natitira ay maaaring magamit pa rin. Ang iba pang mga lugar upang makakuha ng mga cell ay mula sa mga e-bike pack ng baterya, mga power bank at pati na rin mga online na tindahan tulad ng eBay at amazon, bagaman ang mga ito ay syempre hindi magiging malaya.

Kapag nakuha mo na ang isang hawakan ng isang laptop na baterya oras na upang mabuksan ito. Mag-ingat gayunpaman dahil hindi mo nais na mabutas o maiikli ang alinman sa mga baterya. Ang aking rekomendasyon ay ang paggamit ng isang plastic tool para sa bahagi ng prying. Kung gumagamit ka pa rin ng isang metal na bagay, tulad ng isang distornilyador, pagkatapos ay siguraduhing gawin mo ito nang marahan upang hindi maging sanhi ng anumang mga hindi magandang nangyari.

Kapag mayroon ka ng iyong mga cell oras na upang subukan ang kapasidad ng mga ito. Para sa mga iyon inirerekumenda ko ang paggamit ng isang charger / tester ng baterya tulad ng OPUS BT-C3100 (link ng kaakibat). Ang mga madaling gamiting maliit na aparato ay sisingilin / maglalabas, susubukan at mapanatili ang iyong mga cell ng lithium para sa iyo, na mahusay kung balak mong gumamit ng mga lithium cell para sa mga proyekto.

Hakbang 4: Mga Pack ng Baterya

Ang mga pack ng baterya ay itinayo para sa dalawang pangunahing kadahilanan: upang madagdagan ang boltahe o / at upang madagdagan ang kapasidad. Ang isang cell ay isang indibidwal na baterya sa isang pakete at kapag ang mga cell ay konektado sa serye ay idinagdag ang boltahe. Kapag ang mga cell ay naka-wire nang kahanay ang kapasidad ng mga cell ay idinagdag sa halip ay ginagaya ang isang mas mataas na baterya na may kapasidad. Ang pagsasaayos ng isang baterya pack ay karaniwang inilarawan bilang XsYp kung saan X ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga cell sa serye at Y, bilang ng mga cell sa parallel. Sa pamamagitan ng pagpaparami ng mga ito nakukuha natin ang kabuuang bilang ng mga cell na kinakailangan para sa aming pack.

Ang saklaw ng boltahe ng isang tipikal na 18650 ay nasa pagitan ng 4.2V at ~ 2.5V at kung gayon kung nais mo ang isang 12V na baterya pack na kumokonekta sa tatlong mga cell sa serye na 3s1p ay magbibigay sa 12.6V na ganap na sisingilin at pababa sa 7.5V na ganap na walang laman (Bagaman hindi ito inirerekumenda na naglalabas ng mga cell sa ibaba 3V).

Ang kapasidad sa mga cell ay magkakaiba-iba sa pagitan ng modelo at tagagawa. Ngunit mula sa malawak na dami ng mga baterya na nasubukan ko, ang inaasahang kapasidad para sa mga ginamit na baterya ng laptop ay mula 2000mAh hanggang 3000mAh. Siyempre mahahanap mo ang mga baterya na may mas mababang kapasidad kaysa sa ito at sa mga karaniwang tinatapon ko.

Kaya sabihin nating nais mong lumikha ng isang power bank na may kapasidad na 10000mAh at mayroon kang isang bungkos ng 2000mAh cells … kung gayon, nahulaan mo ito, kakailanganin mong ikonekta ang lima sa kanila sa parallel na pagsasaayos ng 1s5p upang makuha ang 10000mAh at syempre isang DC-DC regulator upang makuha ito sa 5V.

Kung ikaw, halimbawa, ay nais ng 12V at hindi bababa sa 10000mAh kung gayon ang pagsasaayos ay magiging 3s5p at nangangahulugan iyon na ang kinakailangang dami ng mga cell ay 15 upang likhain ang pack na iyon.

Ang paglikha ng iyong sariling pack ng baterya ay talagang kapaki-pakinabang at maraming toneladang materyal sa pagbabasa doon, sa interweb. Kaya't kung bago ka sa paglikha ng mga pack na iminumungkahi ko sa iyo na gumawa ng ilang pagsasaliksik dito dahil ang instratble na ito ay hindi nagbibigay ng lahat ng mga detalye tungkol sa mga pack ng baterya at kanilang mga limitasyon. Ang mga pahiwatig sa ilang mga bagay na titingnan ay kasalukuyang gumuhit at kasalukuyang paghahati, BMS, pagsingil ng balanse, boltahe sag, panloob na paglaban ng baterya, mga laki ng tab, kimika ng baterya at thermal runaway.

Hakbang 5: Pagbuo ng Pack

Mayroong isang pares ng mga bagay na kinakailangan para sa amin upang maitayo ang pack ng baterya na ito.

Ang unang hakbang ng pagbuo ng pack ng baterya ay upang magpasya kung anong pagsasaayos ang gusto mo / kailangan mo. Napagpasyahan ito ng boltahe, kakayahan at kasalukuyang mga kinakailangan. Sa itinuturo na ito ay lilikha kami ng isang 3s2p na baterya pack na dapat magresulta sa isang 12V 4-5000mAh na baterya.

Dahil maipi-print namin ang aming mga may hawak ng cell, isang 3D printer ang magiging hindi kapani-paniwalang kapaki-pakinabang. Kaya't ito ang bahagi kung saan mo dapat hagupitin ang isang 3D printer mula sa iyong bulsa sa likuran o hilingin sa isang kaibigan na kaibigan sa isang printer na tulungan ka. Ang mga may hawak ng cell na ito ay medyo maliit upang makuha ang wastong pagpapaubaya sa pag-snap sa kanila nang magkasama Inirerekumenda ko ang paggamit ng isang 0.4mm na nguso ng gripo o mas maliit. Ang mga STL at modelo ng mga file ay matatagpuan sa link sa ibaba kung saan makikita mo rin ang mga tagubilin sa pag-print.

Maaaring kailanganin din ang isang drill depende sa napiling pamamaraan ng pagpupulong (higit dito sa mga susunod na slide)

Tulad ng nabanggit dati, walang kinakailangang hinang at ang paghihinang ay opsyonal. Ang pangunahing paggamit para sa isang panghinang na bakal ay upang ikabit ang mga lead sa pack ng baterya. Gayunpaman maiiwasan ito sa pamamagitan ng paggamit ng mga ring terminal sa mga wire sa halip o ang mga tab na kumilos bilang lead at hindi papansin ang mga indibidwal na lead ng cell (pagbabalanse ng mga lead).

Link sa mga stl file: STL-files

Hakbang 6: Kailangan ng Mga Bahagi

I-print ang maraming mga may hawak kung kinakailangan para sa iyong pack at simulan ang pagkuha ng iba pang mga bahagi na kinakailangan. Para sa pagbuo na ito kakailanganin naming mag-print ng isang kabuuang anim na mga may hawak ng cell. I-print din ang enclosure, takip at opsyonal na mai-mount ang enclosure na gagawing mas matibay at maaasahan ang pack ng baterya.

Listahan ng mga bahagi:

• Nickel tab (max na lapad ng 7, 5mm)
• 2x M5 screws (hindi bababa sa 100mm ang haba)
• 2x M5 wingnuts
• 12x M3 screws at nut *
• Mga lead ng terminal (Pula at Itim)
• Pagbabalanse ng mga lead *

* Opsyonal na bahagi

Hakbang 7: Ipunin ang Pack

Kapag mayroon ka ng lahat ng mga bahagi oras na upang tipunin ang pack at ito ay medyo prangka bilang ang mga naka-print na may hawak ng cell ay maaaring snapped sa bawat isa upang lumikha ng kinakailangang laki ng pack.

Ang mga may hawak ng cell ay idinisenyo sa isang paraan na maraming mga paraan ng paggamit sa mga ito upang makabuo ng isang pack ng baterya.

1. Ang unang pagpipilian ay upang i-thread ang mga tab sa pamamagitan ng may-hawak ng cell upang ikonekta ang maraming mga cell. Ang mga may hawak ay dinisenyo na may ilang pagiging madali na dapat masiguro ang wastong pakikipag-ugnay sa cell ng baterya.
2. Ang pangalawang pagpipilian ay ang paggamit ng mga M3 screws bilang mga contact sa terminal at higpitan ang mga tab sa mga turnilyo gamit ang mga nut. Para sa mga ito maaari itong maging kapaki-pakinabang upang mag-drill ng mga butas sa mga tab upang payagan ang M3 na mga tornilyo na dumaan. Nagbigay ako ng isang jig na makakatulong sa spacing kapag pagbabarena ng mga butas na ito. Maaaring maging matalino na gumamit ng mga nylon nut o loctite upang maiwasan ang mga nut na mag-unscrew kung magtiis ang baterya ng mga panginginig.

Ang anumang paghihinang ng mga lead at wire (tulad ng pagbabalanse ng mga lead) at pagkonekta ng mga tab (upang lumikha ng mga koneksyon sa serye) ay dapat gawin sa yugtong ito, tiyakin na ang mga tamang tab ay konektado.

Kapag ang unang bahagi (tawagan natin ito sa ilalim na bahagi) ay tapos na at ang tamang mga wire ng tingga ay na-solder / nakakabit, maaari itong mailagay sa ilalim ng enclosure. Ito ay magiging isang masikip na magkasya. Nilalayon nitong lumikha ng isang matatag na pack at bawasan ang anumang hindi kinakailangang paggulong sa loob ng pack.

Ipasok ang mga baterya, tinitiyak na ang lahat ng mga pares na parallel ay nasa parehong antas ng boltahe at ang mga cell ay may katulad na kapasidad. Upang lumikha ng koneksyon sa serye ang pares ng cell ay dapat na nakaharap sa alternating direksyon na nangangahulugang ang gitnang pares ay dapat na nakaharap sa tapat ng iba pang dalawang pares.

Ipasok ang mga nangungunang may hawak ng cell sa pack. Ang hakbang na ito ay maaaring mangailangan ng ilang wiggling at fiddling upang makuha ang lahat ng mga cell upang maayos na maayos sa pinakamataas na may hawak.

MAHALAGA!

• Siguraduhin na nakakuha ka ng polarity at orientation ng mga cell nang tama kung hindi mo tatakbo ang panganib na paikliin ang mga cell at kasama nito, palabasin ang kanilang buong potensyal na kung saan ay bihirang isang magandang bagay.
• Kung gumagamit ng mga scavenged cell mula sa mga lumang laptop na baterya o iba pang mga elektronikong aparato siguraduhing alisin ang lahat ng mga sticker, residue ng pandikit o anumang bagay na maaaring nasa cell, mag-ingat na huwag alisin ang shrink wrap. Nais mong ang cell ay malayang ilipat sa may hawak ng cell upang payagan ang mahusay na pakikipag-ugnay sa mga terminal.

Hakbang 8: Subukan ang Pack

Screw sa talukap ng banayad at voila! inaasahan kong mayroon kang isang gumaganang pack ng baterya. Siyempre ngayon ang oras upang ilabas ang iyong multimeter at subukan ang pack upang makita na naghahatid ito ng inaasahang boltahe.

Tulad ng makikita sa mga larawan na nilikha ko ng ilang mga pack ng baterya sa mga may hawak na ito at dapat kong sabihin na ang galing talaga nila. Posible ngayong bumuo ng mga pack kung saan maaari mong palitan nang mas madali ang mga masamang cell, baguhin ang pagsasaayos at i-charge ang mga cell nang paisa-isa.

Gayunpaman may ilang mga bagay na nagkakahalaga ng pagbanggit tungkol sa ganitong paraan ng pagbuo ng mga pack. Dahil ang koneksyon ay hindi nabuklod sa mga cell ang labis na pag-iingat ay kailangang gawin upang matiyak na ang bawat cell ay gumagawa ng wastong pakikipag-ugnay. Kung ang mga cell ay hindi gumagawa ng wastong contact sparks ay maaaring malikha habang ang mga baterya ay hindi pantay na naglalabas. Ang isa pang bagay na dapat tandaan ay ang solusyon na ito ay magreresulta sa isang mas kaunting compact pack ng baterya kumpara sa hinang halimbawa. Ang pangatlong sagabal ay na bagaman ginagawang kakayahang umangkop ng modular na konstruksyon ay limitado ka pa rin sa mga pagsasaayos ng pattern ng grid at pagpapasadya ng hugis ng baterya pack kaya't nagiging mas mahirap.

Ngunit kung wala sa nabanggit na mga drawbacks ang nakakaabala sa iyo pagkatapos ay binabati kita sa paggawa nito sa mga itinuturo at maaari mong malutas ang lahat ng iyong hinaharap na mga hamon sa kapangyarihan.

Tandaan na ang paggamit ng mga baterya ng lithium nang walang anumang proteksyon ay lubos na mapanganib kaya ang isang rekomendasyon ay ang paggamit ng isang naaangkop na BMS (Sistema ng pagsubaybay sa baterya) upang maprotektahan ang pack mula sa labis na pagsingil / paglabas at kung mayroon ding tampok na pagbabalanse kasama ito maaari mo ring magamit upang singilin ang pakete Tingnan ang mga link sa ibaba ng aking iminungkahing BMS na gamitin para sa maliliit na pack.

12V BMS (3s pack)

16V BMS (4s pack)