מארז סוללת ליתיום נטול ריתוך: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

אם אתה עוסק באלקטרוניקה אז האתגר הנפוץ שצריך להתגבר עליו יהיה למצוא מקור כוח מתאים. זה נכון במיוחד לכל המכשירים/פרויקטים הניידים שתרצו לבנות, ושם סביר להניח שסוללה תהיה ההימור הטוב ביותר עבור מקור החשמל הזה. אם אתה בונה מכשיר בעל צריכת חשמל נמוכה, יש לך אפשרויות רבות לבחירה, אך אם הפרויקט שלך הוא באגר קטן רעב חשמל, ייתכן שאתה מוגבל לסוללות ליתיום. במובנים רבים סוללות ליתיום הן מתנה נפלאה לאנושות מאנשי מדען סוללות חכמים וילד אני מודה על המתנות האלה.

יש צורך בחבילות סוללה למגוון שלם של מוצרים עם דרישות הספק גבוהות. אלה יכולים להיות רמקולים ניידים, אופניים אלקטרוניים, סקייטבורדים חשמליים, בנקים חשמליים, פנסים, דברים RC ועוד הרבה, הרבה יותר.

הבעיה היחידה עם הסוללות הללו (התעלמות מוחלטת של בררנות הטעינה/פריקה והנטייה לעלות בלהבות כאשר מתייחסים אליהן) היא שהן יקרות למדי בהשוואה לטכנולוגיות סוללה נחותות אחרות. אז היכולת ליצור מארזי סוללות משלכם בזול היא אפשרות מצוינת לפרויקטים רציניים.

למזלנו סוללות הליתיום כל כך פופולריות שהם מסביבנו. אז במדריך זה אני אלווה אותך בתהליך יצירת מארז הסוללות שלך מ -18650 סוללות ליתיום, שנמחקו ממחשבים ניידים ישנים שבהם תוכל להשתמש בכדי להניע פרויקטים רעבים.

שלב 1: מדוע זה ניתן להוראה?

אז מה מייחד את זה להוראה מההנחיות הרבות האחרות בנושא בניית מארז סוללות? ובכן, שמתי לב שכאשר מחפשים דרך לבנות מארז סוללות, בדרך כלל ניתנות שתי אפשרויות. אלה נועדו לרתך את התאים יחד עם רתך נקודתי או להלחם את התאים יחד. מבלי לפרט יותר מדי, יש כמובן כמה יתרונות וחסרונות עם האפשרויות הללו. המקצוען בריתוך נקודתי הוא שהוא נותן קשר אמין עם מעט נזק לסוללה. החיסרון הוא שזה דורש רתך נקודתי שיכול להיות די יקר. הלחמה זולה בהרבה ותיצור חיבור טוב יותר אך במחיר של פגיעה בסוללה עקב העברת החום לתא. חסרון נוסף ששתי השיטות הללו סובלות ממנו הוא שהן די קבועות, הדורשות הלחמה או חיתוך של לשוניות כדי לאפשר שינויים בתצורת הסוללה. אז אני בוחר באפשרות שלישית שהיא מארז סוללות ללא ריתוך ואולי ללא הלחמה.

תכננתי את מחזיקי התאים המודולריים האלה המאפשרים בנייה של כל סוללה בגודל רשת ללא שימוש בריתכי נקודה יקרים, ללא פגיעה בסוללות ועם החופש להגדיר מחדש את מארז הסוללות או להחליף תאים בודדים בכל עת בקלות.

שלב 2: כתב ויתור

אולם לפני שנתחיל אני חייב להודיע לך שסוללות ליתיום, תהיינה נפלאות ככל שיהיו, הן מסוכנות למדי אם אינן מטופלות כראוי. אלה פתיתי השלג של הסוללות ויתפוצצו/יתפרצו ללהבות גיהינום אם יתייחסו אליהם בצורה לא נכונה, והורדים את הפרויקט, המכונית, הבית או כל דבר שעשוי להיות דליק בהישג ידו. תכולת האנרגיה הגבוהה של סוללות אלה יכולה גם ליצור נזק רציני במידה ויקצרה. אני לא לוקח אחריות על כל רכוש פגום, יצור חי או ישות רוחנית/נפשית כתוצאה ממשהו משתבש בעקבות ההנחיה. עליך לעשות זאת רק אם יש לך ידע הולם בסוללות ליתיום ונקטת באמצעי הזהירות הנדרשים.

בקיצור אתה עושה את זה על אחריותך בלבד ואני לא לוקח אחריות על כל דבר שיכול להשתבש עם זה. אם אתה לא רוצה להסתכן בשום דבר אז אני מציע לך לקנות חבילה מוגמרת המיוצרת על ידי אנשי מקצוע.

מגבלות:

ההוראות כאן יתמקדו בעיקר ביצירת מארז סוללות לא מוגן, ולכן לא יתחשב בשום סוג של BMS או מדידות בטיחות אחרות שיאפשרו לנו לנצל את מארז הסוללות בצורה בטוחה. זה נותר למי שרוצה לבנות את זה כדי לפתור.

שלב 3: רכישת תאי סוללה 18650

אם כבר יש לך 18650 סוללות ואתה רק מעוניין בתהליך יצירת מארז הסוללות, תוכל לעבור לשלב "בניית האריזה".

אחד מסוגי הסוללות הנפוצים ביותר בהם תתקלו יהיה תא הסוללה 18650 (מכונה מעכשיו תא) שהוא סוג הסוללה הנפוץ ביותר במחשבים ניידים. (עובדה, 18650 מתאר למעשה את גודל התא שהוא בקוטר 18 מ"מ ואורך 65 מ"מ). ישנם כמובן תאים אחרים כמו 21700 ו- 26650 אבל בגלל הפופולריות שלהם ההנחיה הזו תתמקד רק בסוג התא של 18650.

המקור העיקרי לציון 18650 חינם הוא ללא ספק מחשבים ניידים ישנים. אלה בדרך כלל מחזיקים 6-9 תאים בהתאם לסוג המחשב הנייד. אפילו מסוללות מחשבים ניידים לא טובים רוב הסיכויים שרק חלק מהתאים יהיו גרועים בעוד שהשאר עדיין יהיה שמיש. מקומות נוספים בהם ניתן להשיג תאים הם מחבילות סוללות לאופניים, בנקים כוחיים וגם חנויות מקוונות כמו eBay ואמזון, אם כי אלה כמובן לא יהיו בחינם.

לאחר שתחזיק בסוללת מחשב נייד הגיע הזמן לחטט אותה. זהירות אולם מכיוון שאינך רוצה לנקב או לקצר אף אחת מהסוללות. ההמלצה שלי היא להשתמש בכלי פלסטיק לחלק החטטני. אם אתה עדיין משתמש בחפץ מתכת, כמו מברג, הקפד לעשות זאת בעדינות כדי לא לגרום לתקלות.

ברגע שיש לך את התאים שלך הגיע הזמן לבדוק את יכולתם. לשם כך אני ממליץ להשתמש במטען/בודק סוללות כמו OPUS BT-C3100 (קישור שותף). המכשירים הקטנים והנוחים האלה יטענו/יפרקו, יבדקו וישמרו בשבילכם את תאי הליתיום שלכם, וזה מצוין אם אתם מתכננים להשתמש בתאי ליתיום לפרויקטים.

שלב 4: חבילות סוללה

מארזי סוללות בנויים משתי סיבות עיקריות: להגדיל את המתח או/ולהגדיל את הקיבולת. תא הוא סוללה בודדת באריזה וכאשר תאים מחוברים בסדרה המתח מתווסף. כאשר תאים מחוברים במקביל קיבולת התאים מתווספת במקום זאת ובכך מחקה סוללה בעלת קיבולת גבוהה יותר. התצורה של מארז סוללות מתוארת בדרך כלל כ- XsYp כאשר X מציין את מספר התאים בסדרה ואת Y, מספר התאים במקביל. על ידי הכפלת אלה אנו מקבלים את המספר הכולל של התאים הדרושים לחפיסה שלנו.

טווח המתח של 18650 טיפוסי הוא בין 4.2V ל ~ 2.5V ולכן אם היית רוצה מארז סוללות 12V המחבר שלושה תאים בסדרה 3s1p ייתן 12.6V טעון במלואו עד 7.5V ריק לחלוטין (אם כי לא מומלץ תאי פריקה מתחת 3V).

הקיבולת בתאים משתנה מאוד בין הדגם ליצרן. אך מהכמות העצומה שבדקתי, הקיבולת הצפויה לסוללות מחשבים ניידים משומשים נעה בין 2000mAh ל- 3000mAh. כמובן שתמצאו סוללות בעלות קיבולת נמוכה מזה ואלו שאני בדרך כלל זורק.

אז נניח שאתה רוצה ליצור בנק כוח עם קיבולת של 10000mAh ויש לך חבורה של תאים של 2000mAh … אז, ניחשתם נכון, תצטרכו לחבר חמישה מהם בתצורת 1s5p במקביל כדי לקבל את אותו 10000mAh וכמובן ווסת DC-DC כדי להגיע ל- 5V.

אם אתה למשל רוצה 12V ולפחות 10000mAh התצורה תהיה 3s5p וזה אומר שכמות התאים הנדרשת תהיה 15 ליצירת החבילה הזו.

יצירת מארז סוללות משלך היא אכן שימושית מאוד ויש המון חומרי קריאה ברשת האינטרנט. אז אם אתה חדש ביצירת חבילות אני מציע שתעשי קצת מחקר על זה מכיוון שההוראה הזו לא תספק את כל הפרטים על חבילות סוללות ומגבלותיהן. רמזים לכמה דברים שכדאי לחפש הם תיקו הנוכחי וחלוקת הזרמים, BMS, מטען איזון, צניחת מתח, התנגדות פנימית של הסוללה, גדלי הכרטיסיות, כימיה של הסוללה והברחה תרמית.

שלב 5: בניית החבילה

ישנם שני דברים שיידרשו לנו לבניית מארז הסוללות הזה.

השלב הראשון בבניית מארז הסוללות הוא להחליט איזו תצורה אתה רוצה/צריך. זה נקבע על ידי המתח, הקיבולת והדרישות הנוכחיות. במדריך זה ניצור מארז סוללות 3s2p שאמור להביא לסוללה של 12V 4-5000mAh.

מכיוון שאנו נדפיס את מחזיקי התא שלנו, מדפסת תלת מימד תהיה שימושית להפליא. אז זה החלק שבו אתה אמור להוציא מדפסת תלת מימד מהכיס האחורי שלך או לבקש מחבר ידידותי עם מדפסת שיעזור לך. מחזיקי תאים אלה די קטנים, כך שכדי לקבל את הסובלנות הנכונה להצמדתם אני ממליץ להשתמש בזרבובית 0.4 מ מ או קטנה יותר. ניתן למצוא את קובצי ה- STL והדגם בקישור למטה, שם תמצא גם הוראות הדפסה.

ייתכן שיהיה צורך במקדח גם בהתאם לשיטת ההרכבה שנבחרה (עוד על כך בשקופיות מאוחרות יותר)

כפי שצוין קודם לכן, לא יהיה צורך בריתוך והלחמה תהיה אופציונלית. השימוש העיקרי במגהץ יהיה חיבור מוליכים לחבילת הסוללות. עם זאת ניתן להימנע מכך על ידי שימוש במסופי טבעת על חוטים במקום או פשוט לגרום לכרטיסיות לשמש כמוביל ולהתעלם מוביל תא בודד (איזון לידים).

קישור לקבצי stl: קבצי STL

שלב 6: דרושים חלקים

הדפס כמה מחזיקים לפי הצורך לאריזה שלך והתחל לרכוש את שאר החלקים הדרושים. לצורך בנייה זו נצטרך להדפיס בסך הכל שישה מחזיקי תאים. הדפס גם את המארז, המכסה ואופציונלי את התושבת כיוון שהמארז יהפוך את מארז הסוללות לעמיד ואמין הרבה יותר.

רשימת חלקים:

• לשונית ניקל (רוחב מקסימלי של 7, 5 מ"מ)
• 2x ברגים M5 (אורך לפחות 100 מ"מ)
• 2x אגוזי כנף M5
• 12x ברגים ואומים M3*
• מוליכי מסוף (אדום ושחור)
• איזון לידים*

*חלק אופציונלי

שלב 7: הרכיבו את החבילה

ברגע שיש לך את כל החלקים הגיע הזמן להרכיב את החבילה וזה די פשוט מכיוון שניתן לחבר את מחזיקי התא המודפס זה לזה כדי ליצור את גודל האריזה הנדרש.

מחזיקי התא מעוצבים בצורה כזו שישנן מספר דרכים להשתמש בהן לבניית מארז סוללות.

1. האפשרות הראשונה היא השחלת כרטיסיות דרך מחזיק התא כדי לחבר מספר תאים. המחזיקים מעוצבים בקפיצות מסוימת שאמורה להבטיח מגע תקין עם תא הסוללה.
2. האפשרות השנייה היא להשתמש בברגי M3 כמגעי מסוף ולהדק את הלשוניות לברגים באמצעות אגוזים. לשם כך זה יכול להיות שימושי לקדוח חורים בלשוניות כדי לאפשר לברגי M3 לעבור. סיפקתי ג'יג שיעזור עם המרווח בעת קידוח החורים האלה. זה יכול להיות חכם להשתמש באגוזי ניילון או בלוקייט כדי למנוע מהאומים להתברג אם הסוללה תסבול רעידות.

כל הלחמה של לידים וחוטים (כמו לידים מאזנים) ולשוניות לחיבור (ליצירת חיבורי סדרות) צריכה להיעשות בשלב זה, וודא שהכרטיסיות הנכונות מחוברות.

לאחר סיום החלק הראשון (נקרא לזה החלק התחתון) וחוטי ההובלה המתאימים מולחמו/מחוברים, ניתן למקם אותו בתחתית המארז. זה יהיה התאמה הדוקה. זה בכוונה ליצור חבילה חזקה ולצמצם כל רעש מיותר בתוך החפיסה.

הכנס את הסוללות, וודא שכל הזוגות המקבילים נמצאים באותה רמת מתח וכי לתאים יש קיבולת דומה. כדי ליצור חיבור סדרתי זוג התא צריך להיות פונה לכיוון לסירוגין, כלומר הצמד האמצעי צריך להיות הפוך לשני הזוגות האחרים.

הכנס את מחזיקי התא העליון לחפיסה. שלב זה עשוי לדרוש התנודדות והתעסקות בכדי לגרום לכל התאים להתיישר כראוי למחזיק העליון.

חָשׁוּב!

• וודא לחלוטין שאתה מקבל את הקוטביות והתמצאות של התאים נכון אחרת אתה מסתכן בקיצור התאים ועם זאת, תוציא את מלוא הפוטנציאל שלהם מה שלעיתים רחוקות הוא דבר טוב.
• אם אתה משתמש בתאים שנמחקו מסוללות מחשבים ניידים ישנים או מכשירים אלקטרוניים אחרים הקפד להסיר את כל המדבקות, שאריות דבק או כל דבר אחר שעלול להימצא בתא, היזהר שלא להסיר את העטיפה המתכווצת. אתה רוצה שהתא ינוע בחופשיות במחזיק התא כדי לאפשר מגע טוב של המסופים.

שלב 8: בדוק את החבילה

הברג את המכסה בעדינות וואלה! יש לקוות שיש לך חבילת סוללה תקינה. כמובן שעכשיו זה הזמן להוציא את המולטימטר שלך ולבדוק את החבילה כדי לראות שהוא מספק את המתח הצפוי.

כפי שניתן לראות בתמונות יצרתי כמה מארזי סוללות עם המחזיקים האלה ואני חייב לומר שהם באמת מעולים. כעת ניתן לבנות חבילות בהן תוכל להחליף בקלות תאים רעים, לשנות תצורה ולחייב תאים בנפרד.

עם זאת ישנם כמה דברים שראוי להזכיר לגבי דרך בניית חבילות זו. מכיוון שהחיבור אינו קשור לתאים, יש להקפיד במיוחד על מנת להבטיח שכל תא יוצר מגע תקין. אם התאים אינם יוצרים ניצוצות מגע תקינות כאשר הסוללות פורקות בצורה לא אחידה. דבר נוסף שכדאי לזכור הוא שפתרון זה יביא לחבילת סוללות פחות קומפקטית בהשוואה לריתוך למשל. החיסרון השלישי הוא שלמרות שהבנייה המודולרית גורמת לו להיות גמיש, אתה עדיין מוגבל לתצורות של תבניות רשת והתאמת צורת מארז הסוללות הופכת כך לקשה יותר.

אבל אם אף אחד מהחסרונות שהוזכרו לעיל לא מפריע לך אז ברכות על שהצלחת לעבור את ההוראות ואולי תוכל לפתור את כל אתגרי הכוח העתידיים שלך.

זכור כי שימוש בסוללות ליתיום ללא כל הגנה הוא מסוכן למדי ולכן המלצה היא להשתמש במערכת BMS מתאימה (מערכת ניטור סוללות) כדי להגן על האריזה מפני טעינה/פריקה יתר וגם אם כוללת תכונת איזון אז ניתן להשתמש בה גם לטעינה. החבילה. עיין בקישורים למטה של ה- BMS המוצע שלי לשימוש לאריזות קטנות.

12V BMS (חבילה של 3 שניות)

16V BMS (מארז 4s)