0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Мощная li-ion батарея своими руками

Самая дешевая Li-ion батарея для электровелосипеда своими руками

Если вы уже практически переоборудовали свой байк в электровелосипед и дело осталось только за аккумулятором, то вариантов в принципе немного — купить готовый или сделать аккумулятор для велосипеда своими руками, собрав его из ячеек. Батарея является самым дорогим элементом при сборке электровелосипеда. Цены на качественные Li-ion батареи начинается от 15 тысяч рублей, и уходят в небеса. Если вы хотите порядочно сэкономить на стоимости батареи, получить новые навыки и знания — эта статья для Вас. Стоимость моей самодельной батареи на 36V 13Ач — около 6 тысяч рублей. Но она могла стоить почти вдвое меньше, так как я заказывал заводской корпус.

Статья не является прямым техническим руководством, показываю как сделал я, Li-ion батареи являются элементом повышенных требований безопасности, и Вы делаете все на свой страх и риск!

Этот способ подходит для тех, кто не торопится — например, сделать зимой батарею для летних покатушек.

Для начала нам нужно найти где продают старые аккумуляторы от ноутбуков. Я нашел компьютерный сервис, где их продавали 100 руб. за штуку. Многие сервисы их не собирают и просто выкидывают. Взял 20 штук батарей не глядя, можно не проверять. Фишка здесь в том, что обычно в батарее отказывает один, максимум два элемента 18650 из шести, остальные же находятся в рабочем состоянии.

Нещадно, но аккуратно разбираем корпуса, вытаскиваем элементы, разрезаем кусачками никелевую проволоку так, чтобы у каждого элемента оставался хвостик

1см с каждой стороны. Это поможет нам спаять батарею обычным паяльником.

Из 20 батарей от ноутбуков у меня получилось добыть 112 элементов 18650 — в одной батарее было только четыре элемента, а одна подошла к моему ноутбуку и была в хорошем состоянии, решил ее оставить 🙂

После разборки проверяем каждый элемент сначала вольтметром — в одну сторону откладываем условно рабочие годные элементы — те, где напряжение больше 3,5 вольт.

В другую кучку откладываем элементы напряжением от 3,4 до 2 вольт — они тоже возможно будут работать, но отложим их на вторую очередь проверки.

И откладываем в третью кучу элементы напряжением менее 2 вольт — скорее всего они уже не годны.

В первой кучке у меня получилось 64 элемента, во второй 32, в третьей 16 элементов. Неплохо.

Теперь наступает самый длительный процесс тестирования элементов по емкости. Для этого нужно будет приобрести зарядное устройство для Li-ion батарей с функцией проверки емкости. Это, конечно прибавит к общей стоимости батареи, но вещь безусловно удобная и нужная в хозяйстве. Я заказал liitokala engineer lii-500 на али, стоимость около 1 тысячи руб.

Сначала ставим условно рабочие элементы из первой группы, проверяем их в режиме NOR TEST, ток заряда лучше выставлять 500мА, так как на 1А зарядник сильно греется. Время теста четырех батарей около 6-8 часов, я ставил на ночь. Чтобы проверить все элементы нужно пару месяцев, но по другому никак=)

По результатам проверки так же разделяем несколько групп, но уже по емкости — в первой группе у меня были элементы с самой высокой емкостью, которые без проблем зарядились до 4,2 вольта и прошли тест заряд-разряд. Их мы и будем использовать в нашей батарее для электровелосипеда. Я отбрал элементы от 2500 до 2000мАч. Их у меня получилось 65 штук.

Во вторую группу перемещаем так же хорошие элементы, но с емкостью менее 2000мАч, их мы будем использовать для бытовых целей, фонариков и других самоделок. Это приятный бонус.

И в третью группу, на утилизацию, откладываем батареи которые не прошли цикл заряд-разряда.

Теперь остается выбрать тип батареи и распределить элементы по группам. Я решил делать батарею на 36 вольт, так батарея получиться более большая по емкости, чем если бы я делал ее на 48 вольт.

Для этого нужно последовательно соединить 10 групп по 6 соединенных параллельно элементов. Нужно так распределить элементы, чтобы емкость каждой из 10 групп примерно была одинаковой. Проще всего забить данные в таблицу в екселе и менять элементы местами.

Разбег по группам у меня составил около 30мАч, общая емкость батареи — чуть более 13Ач.

Теперь остается дело за малым, правильно, аккуратно и качественно спаять батареи. Если хочется максимально сэкономить, то можно склеить элементы друг к другу термоклеевым пистолетом. Но способ так себе, в идеале элементы не должны соприкасаться. Я заказывал себе на али бокс для батарей, в него входит две сетки с отсеками, собирать и паять очень удобно.

Читать еще:  Как сделать фигурный стул своими руками

Закладываем в нижнюю яйчейку все элементы согласно таблице. Чтоб не запутаться, можно дополнительно подписать группы 1-10.

За имеющиеся хвостики никелевой ленты спаиваем группы элементов. Я паял медной проволокой из провода сечением 0,75мм. Для равномерного заряда и разряда всех элементов группе надо чтобы перемычек между батареями было как можно больше.

Не забываем про плату балансировки. Это обязательный элемент в аккумуляторной сборке. Она должна точно подходить под тип собранной батареи. Так как я собираюсь использовать ее с мотор — колесом на 350Ватт, взял недорогое BMS на 15 ампер разряда, около 900 рублей. Подключаем согласно схеме производителя.

После сборки еще раз все проверяем, на выходе батареи должно быть 42 вольта.

Готовую батарею плотно оборачиваем мягкой упаковочной пленкой заматываем скотчем, и засовываем в корпус. Нужно чтобы она заходила в корпус с некоторым натягом.

Готовая батарея получиться ничем не хуже заводской, в случае выхода из строя какого -то элемента его всегда можно будет заменить своими руками. К тому же собранное своими руками изделие всегда приятней эксплуатировать)

По этой же схеме можно спаять аккумуляторную сборку из новых элементов, на али сейчас 40шт 18650 с емкостью 2600 мАч можно купить за 4 с небольшим тысячи рублей. Это тоже будет намного дешевле, чем покупать готовую батарею в магазине.

Как сделать аккумулятор

Всегда можно получить постоянное напряжение для питания небольших электронных устройств, если знать, как сделать аккумулятор своими руками. Аккумуляторы отличаются от батареек обратимостью своих химических реакций. Это значит, что они не только вырабатывают электрический ток и со временем разряжаются, а также обладают способностью восстанавливаться. Для этого нужно выполнить заряд, пропуская через аккумулятор ток от внешнего источника.

Как сделать аккумулятор своими руками

Химический источник тока (двухполюсник), способный после разряда восстанавливаться, можно выполнить своими руками. Любой химический источник тока, имеющий периодический режим работы (разряд – заряд), состоит из следующих основных элементов:

  • электроды: анод и катод;
  • электролит;
  • разделительные пластины (сепараторы);
  • корпус;
  • контактные клеммы (выводы).

В качестве анода и катода используются различные пары химических элементов. Анод имеет отрицательный заряд – восстановитель, катод положительный заряд – окислитель.

Оба электрода погружены в электролит. Это водные растворы солей и кислот, проводящие электричество. Когда происходит разряд аккумулятора (двухполюсника) на нагрузку, анод окисляется и вырабатывает электроны, которые через электролит движутся к катоду. На катоде происходит процесс восстановления окислителя.

Важно! При работе на нагрузку ток через двухполюсник течёт от минуса к плюсу, при зарядке от постороннего источника тока (ИТ) – от плюса к минусу.

Для создания одной банки простейшего аккумулятора из меди и цинка понадобятся следующие детали:

  • медная проволока длиной 100 мм;
  • оцинкованная пластина размерами 25 * 50 мм;
  • прокладка – вырезанная из москитной полиэтиленовой сетки полоска;
  • электролит – соляной раствор;
  • корпус из непрозрачного материала – герметичный стаканчик из-под кофе с крышкой.

Необходимо, чтобы ёмкость для аккумулятора была непрозрачной.

Сборка элемента производится в следующей последовательности:

  • медная проволока скручивается спиралью, для увеличения площади рабочей поверхности к верхнему концу припаивается отвод;
  • оцинкованная пластина также скручивается по окружности, к верхней части пластины припаивается отвод;
  • в крышке баночки делается два отверстия для выводов: в центре – для медной проволоки и ближе к краю – для вывода цинкового электрода;
  • медную спираль располагают по центру, вокруг неё размещают цинковую трубку, между ними вставляют изолирующую прокладку;
  • заливают электролит: солёную воду (1л воды на 5 ст. л. соли) или уксус 15%;
  • неплотно прикрывают крышку, предварительно продев в неё выводы.

К полученной банке подключают источник тока для зарядки самодельного аккумулятора. При этом нельзя плотно закрывать крышку. Или для выхода газов при заряде в ней проделывается множество мелких отверстий (кроме отверстий для выводов). У самодельного элемента плюс – на медном электроде, минус – на цинковом.

Внимание! Чем меньше расстояние между элементами меди и цинка, и чем больше площадь поверхности электродов, тем большее напряжение выдаст подобная аккумуляторная ячейка.

В идеале такой элемент вырабатывает 0,7 вольта. Недостаток такой АКБ заключается в высоком внутреннем сопротивлении и быстром саморазряде.

Как сделать мощный аккумулятор своими руками

Для того чтобы самодельный аккумулятор выдавал на выходе более 3,6 В постоянного тока, нужно собирать самодельные банки в последовательно соединённую батарею. Можно единичные элементы помещать в общий корпус.

Качественные системы зарядки Li-ion 18650

Литий-ионные источники электричества этого типа широко эксплуатируются с различными устройствами. Для их продолжительной работы необходима постоянная подзарядка. При заряде напряжение на элементе достигает значения 4,2 В, после чего снижается до 2-3 В. При глубоких разрядах (ниже 3 В) срок службы Li-ion 18650 значительно сокращается.

Важно! На долговечность влияет количество циклов «заряд-разряд». Это оптимальное число циклов, при которых ёмкость батареи при первом заряде (номинальная), отличается от текущей ёмкости после заряда не более, чем на 20%. Нормальным считается показатель – 350-500 циклов «заряд-разряд».

Существуют специальные зарядные устройства для подобных аккумуляторов, но их можно сделать самостоятельно, используя схему.

Регулировка тока осуществляется подбором резистора R4 на первоначальное значение тока зарядки. Он зависит от емкости аккумулятора. Например, если ёмкость батареи 3000 мА/ч, то ток зарядки равен 2-3 А.

Читать еще:  Консоль и зеркало своими руками

Заводские системы контроля заряда самостоятельно делают регулировку этого параметра в рамках всего времени заряда.

Самодельная батарейка из подручных средств

Как можно сделать аккумуляторы, используя электролит и электроды, рассмотрено выше. Теперь о том, как быстро собрать источник тока однократного действия. Батарейка – это гальванический источник электричества, который не имеет способности восстанавливаться.

Способ первый: батарейка из лимона

Мякоть лимона содержит лимонную кислоту, она послужит электролитом. В качестве электрода выступают оцинкованный гвоздик и отрезок медной проволоки. Они втыкаются в лимон на расстоянии 50-100 мм друг от друга. Реакция окисления запускает движение электрического тока.

Способ второй: банка с электролитом

Литровую стеклянную банку используют в качестве ёмкости. В качестве электродов берутся цинковая и медная пластины. К пластинам прикрепляются провода, сами они опускаются в банку с электролитом. Им служит 20% раствор серной кислоты. Также можно использовать хлористый аммоний (нашатырь). На 100 мл воды берут 50 г. порошка. Уровень электролита не достигает края банки на 15-20 мм.

Осторожно! Работа с серной кислотой при приготовлении электролита подразумевает добавление воды в кислоту, а не наоборот. При приготовлении раствора необходимо использовать стеклянную посуду и стеклянную или деревянную палочку для перемешивания.

Способ третий: медные монеты

Принцип использования медного катода и алюминиевого анода рассмотрен в этом способе. Процесс изготовления источника тока следующий:

  • по форме медных монет одного размера (медный пятак) вырезают кружочки из алюминиевой фольги и плотного картона (обложка старой книги);
  • монеты очищаются путём погружения в уксус, им же пропитываются и кружочки картона;
  • картон вставляется между монетой и кружком фольги, которые служат катодом и анодом.

Собранная таким образом батарея будет работать до тех пор, пока не высохнет электролит, пропитавший картонные кружки.

Способ четвертый: батарейка в пивной банке

Сам корпус пивной банки (алюминиевый) служит анодом (минус), в качестве катода используют графит. При изготовлении выполняются следующие шаги:

  • удаляется верхняя часть банки;
  • пенопластовый кружок диаметром, равным внутреннему диаметру банки, и толщиной не менее 10 мм укладывается на дно банки;
  • в его центр вставляется графитовый стержень подходящего диаметра;
  • свободное пространство между ним и стенками банки заполняется угольной крошкой;
  • соляным раствором (5 ст. л. соли на 0,5 л воды) заполняется полученный элемент;
  • верхняя часть устройства заливается расплавленным парафином или стеарином (от свечи);
  • к стержню и корпусу банки с помощью зажимов «крокодил» присоединяются провода.

Способ пятый: батарейка из картошки

Это вариант использования химической реакции окисления между медными и оцинкованными полосками, в качестве электролита используется мякоть картофеля.

Внимание! Полученные напряжения таких источников настолько малы, что подобные конструкции могут служить лишь в качестве опытов для изучения происхождения электричества.

Способ шестой: графитовый стержень

Графитовый сердечник обматывается пористой фибровой салфеткой. Поверх него наматывается по спирали алюминиевая проволока. Вся конструкция опускается в подходящий по размеру стакан, заполненный «Белизной». Водный раствор хлорки служит электролитом.

Несмотря на всё разнообразие способов и видов самодельных источников тока, все они работают, благодаря электролитическим процессам и химическим реакциям окисления. Правильно подобранные пары элементов для анода и катода, а также использование подходящего электролитического раствора дают реальные результаты. Можно сделать аккумулятор своими руками для питания гаджетов и малогабаритных устройств.

Видео

Как сделать аккумулятор из готовых элементов (5 фото)

Столкнулся я тут с проблемой, что нужно было подобрать аккумуляторную батарею для мощного светодиодного фонарика. Предыдущая аккумуляторная батарея с оранжево-желтого ресурса приказала долго жить, причем проработала она совсем немного. Покупать новую батарею у наших продавцов было бы просто разорением и глупостью. Сколько я не искал готовую собранную батарею –то нужных характеристик нет, то используют самые дешевые и поганые элементы, которые дохнут за пару месяцев (а берут, надо отметить, за них наши умельцы как за оригинальные элементы от Samsung).

Само собой, все мысли пришли к тому, что нужно сделать батарею самому. Благо навыки для этого есть.

Хочу поделиться с вами технологией сборки аккумуляторной батареи и методикой её расчёта. Если вы уже собирали батарею самостоятельно, то смело закрывайте эту статью :)…Ничего нового вы тут уже не найдете. Но если делаете аккумулятор первый раз в жизни, то читайте дальше, информация пригодится.

Речь пойдет про Li-ion аккумуляторы. Правда используемая логика подойдет и при сборке батарей любой химии.

Как устроено большинство аккумуляторных батарей

Все батареи состоят из элементов, которые объединены в ячейки, а ячейки собраны в готовую аккумуляторную систему.

Ячейка – это несколько параллельно соединенных элементов.

Для того, чтобы получить требуемые характеристики, нужно поиграть со смешанным соединением проводников (использовать параллельные и последовательные соединения) с целью получить нужные значения.

Элементы в данном случае (li-ion аккумулятора) – это банки 18650. Каждая банка обладает характеристиками. Она имеет ёмкость, допустимый ток разряда и вольтаж. Ёмкость и вольтаж элемента всегда указаны на самой банке (элементе). Но вот допустимые разрядные токи обычно не указаны и зависят от типа элемента. Обычно если изделие не совсем «паленое», эта информация есть в подробных характеристиках.

Если вы работает с Li-ion аккумулятором, то допустимый разрядный ток – это два значения ёмкости элемента. Лучше выдерживать примерно 1,7 от значения емкости. Например, если емкость одной банки составляет 1700 мАч, то разряжать её можно примерно на 2,9А. Важно, чтобы именно такие разрядные токи приходились на один элемент.

Читать еще:  Мишка своими руками - 5 умилительных игрушек

Параметр этот зависит от химии аккумулятора и если бы вы использовали кислотно-свинцовый аккумулятор, то там эти цифры значительно выше. У литий-железофосфатных тоже другое значение. Но вернемся к нашим баранам.

Вы уже узнали, что одна банка вашего аккумулятора имеет емкость пусть 1700 мАч и способна выдавать 3,7 В. Нужно понять, как объединить эти элементы в систему и сколько нужно элементов.
Количество элементов определяется исходя из необходимой мощности батареи и допустимых разрядных токов на один элемент. Давайте разберем всё это на простом примере.

Предположим, что есть у нас некоторый мнимый потребитель, мощность которого составляет 100 Вт, а для работы ему нужно 24 Вольта. Эти характеристики обычно указаны на корпусе самого объекта, который нужно запитать.

Рассчитываем батарею

Вспомним, что такое параллельное и последовательное соединения проводников. При параллельном соединении U = U1 = U2 и I = I1 + I2, а при последовательном всё наоборот. Ещё нужно помнить формулу электрической мощности P = U*I.

Известно, что наш потребитель кушает 100 Вт и работает при 24 В.

1. Значит, сила тока, которую нам нужно обеспечить в цепи составляет 100 Вт / 24 В = 4,2 Ампера (I = P/U). Дальше нам известно, что каждый элемент даёт нам по 3,7В.
Чтобы выйти на нужные значения по напряжению, мы сначала должны «раскидать» 24 Вольта по элементам.

2. Очевидно, что элементы по 3,7 Вольта нужно соединять последовательно, чтобы выйти на суммарный показатель. Ведь при последовательном соединении напряжения складываются. Соедини мы их параллельно, общее напряжение батареи составило бы 3,7 Вольта.
Сколько нужно раз взять по 3,7 Вольта, чтобы получить 24 Вольта? Разделим 24 В (рабочее напряжение нашего потребителя из примера, смотрим его на корпусе)/ 3,7 В (напряжение нашего элемента). Получили 6,5. Округлим до 7.

Итак, нам нужно соединить 7 элементов последовательно, чтобы обеспечить вольтаж.

3. Теперь нам нужно проверить емкость. Нам известно, что каждый элемент может отдавать 1,7 А в течение одного часа. Значит, в батарее с 7 последовательно соединенными элементами мы имеем силу тока 1,7 Ампера. Ведь элементы соединены последовательно, а значит I=I1=I2. А нужно нам получить 4,2 ампера (нашли значение в пункте 1). Время работы имеющейся аккумуляторной системы сейчас составит 1,7 ампера/ 4,2 ампера = 0,4 часа. Маловато. Да и разрядный то на один элемент сейчас составляет 2,47, что на 0,47 больше, чем две емкости одного элемента. Значит банки будут сами себя губить.

4. Добавим в нашу сборку дополнительно к каждому последовательно соединенному элементу по одному параллельному элементу. Образуем бОльшую ячейку. Что получаем? Напряжение на выходе ячейки постоянное, а вот емкость подрастает. Теперь каждая ячейка отдает вместо 1,7А*ч по 1,7 * 2 = 3,4 А*ч. Проверим время работы такого аккумулятора с нашим стоваттным потребителем. 3,4 А / 4,2 А = 0,8 часа. Уже интереснее. Проверим, не убьются ли элементы. 4,2 А разделим на 3,4 А = 1,23 А. Сравниваем с емкостью одного элемента – у нас 1,7 А*ч, а получили 1,23 А. Замечательно. Элементы проживут долго, так как мы не вышли за границу 2С.

5. Остается подогнать значение под нужное время работы. Делается это также. Добавляем в каждую ячейку параллельную банку. Можно заложить в расчёт хоть 500 часов автономной работы 🙂 Только аккумулятор будет заряжаться 300 лет и весить 500 кг.

Соединение элементов

После расчёта батареи и приобретения всех нужных элементов, нужно собрать аккумулятор. На производстве элементы Li-ion аккумулятора соединяются с помощью специальной никелевой ленты. Мы же обойдемся обычным паяльником :)…Банки аккумулятора можно смело спаивать друг с другом, используя обычные соединительные провода. Очень важно не перегревать элементы при пайке. Для быстрого и качественного их соединения уместно использовать паяльный флюс для алюминия. Бытует мнение, что паяные аккумуляторы долго не служат. Но на своем опыте могу подтвердить обратное. Главное следить за температурой при пайке и прикасаться к торцам аккумулятора на самое минимальное время.

Сами элементы можно соединить хоть скотчем. Китайцы любят упаковывать батареи в термоусадку.

Плата BMS

Теперь ещё один важный момент. Все аккумуляторные батареи из Li-ion элементов имеют контроллер заряда-разряда. Он называется плата BMS. Его нужно купить отдельно, ориентируясь на характеристики нашего потребителя и химию аккумуляторов. Эта плата позволит управлять зарядом вашей аккумуляторной системы и контролировать её разряд. Сажаем её на вход аккумулятора и на каждую ячейку вешаем балансиры (это устройство для равномерного заряда всех ячеек. Выходы на них отмечены на плате. Нужно просто соединить каждую ячейку проводом с платой BMS) . Ещё бывают платы BMS, интегрированные прямо в элементы аккумулятора. Если в элементе уже есть плата BMS, то общая плата не нужна. Важно, чтобы BMS была в каждом элементе.

Заряжать полученную систему мы будем тем зарядником, который остался у нас от старого аккумулятора.
Таким образом, мы собрали аккумулятор из отличных элементов и сэкономили деньги. Помимо этого, наш аккумулятор гораздо лучше подходит под конкретные задачи.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector