بسته باتری لیتیوم بدون جوش: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

اگر به الکترونیک علاقه دارید ، یک چالش مشترک برای یافتن منبع تغذیه مناسب وجود دارد. این امر به ویژه در مورد همه دستگاهها/پروژه های قابل حمل که ممکن است بخواهید بسازید صادق است ، و در آنجا ، یک باتری به احتمال زیاد بهترین گزینه برای آن منبع قدرت خواهد بود. اگر شما در حال ساختن یک دستگاه کم مصرف هستید ، گزینه های زیادی برای انتخاب دارید ، اما اگر پروژه شما یک حشره کوچک تشنه انرژی است ، ممکن است محدود به باتری های لیتیوم باشید. از بسیاری جهات باتری های لیتیوم یک هدیه فوق العاده برای بشریت از طرف دانشمندان باتری هوشمند هستند و من از این هدایا سپاسگزارم.

بسته های باتری برای طیف وسیعی از محصولات با قدرت بالا مورد نیاز است. اینها می توانند بلندگوهای قابل حمل ، دوچرخه های الکترونیکی ، اسکیت بردهای برقی ، پاور بانک ها ، چراغ قوه ، وسایل RC و موارد دیگر باشند.

تنها مشکل این باتری ها (نادیده گرفتن کل میزان شارژ/تخلیه آنها و تمایل به شعله ور شدن در صورت بدرفتاری) این است که آنها در مقایسه با سایر فناوری های باتری پایین بسیار گران هستند. بنابراین این که بتوانید بسته های باتری خود را ارزان تهیه کنید ، یک توانایی عالی برای پروژه های جدی است.

خوشبختانه برای ما باتری های لیتیوم بسیار محبوب هستند و همه جا در اطراف ما هستند. بنابراین در این دستورالعمل شما را راهنمایی می کنم که چگونه می توانید بسته باتری خود را از 18650 باتری لیتیوم ایجاد کنید ، که از لپ تاپ های قدیمی حذف شده اند و می توانید از آنها برای تامین انرژی پروژه های خود استفاده کنید.

مرحله 1: چرا این دستورالعمل است؟

بنابراین چه چیزی این دستورالعمل را از دستورالعمل های دیگر در مورد ساخت یک باتری جدا می کند؟ خوب ، من متوجه شده ام که هنگام جستجوی راهی برای ساختن یک باتری ، معمولاً دو گزینه ارائه می شود. اینها برای جوش دادن سلولها به یکدیگر با جوشکار نقطه ای یا لحیم کردن سلولها به یکدیگر است. البته بدون پرداختن به جزئیات زیاد ، این گزینه ها دارای مزایا و معایبی هستند. حرفه ای با جوش نقطه ای این است که اتصال قابل اعتماد با آسیب کمی به باتری می دهد. اما نکته منفی این است که به جوشکار نقطه ای نیاز دارد که می تواند بسیار پرهزینه باشد. لحیم کاری بسیار ارزان تر است و اتصال بهتری ایجاد می کند اما به قیمت آسیب به باتری به دلیل انتقال حرارت به سلول. یکی دیگر از اشکالاتی که هر دوی این روش ها از آن رنج می برند این است که آنها کاملاً دائمی هستند و برای تغییر تنظیمات باتری نیاز به قالب گیری مجدد یا برش زبانه ها دارند. بنابراین من گزینه سوم را انتخاب می کنم که یک باتری بدون جوش و بالقوه بدون لحیم است.

من این نگهدارنده های سلولی مدولار را طراحی کردم که امکان ساخت هر بسته باتری در اندازه شبکه را بدون استفاده از جوشکارهای گران قیمت ، بدون آسیب به باتری ها و با آزادی پیکربندی مجدد بسته باتری یا تعویض تک سلولی در هر زمان با سهولت فراهم می کند.

مرحله 2: سلب مسئولیت

قبل از شروع ، باید به شما اطلاع دهم که باتری های لیتیوم ، هرچقدر هم که فوق العاده باشند ، اگر به درستی کار نکنند ، بسیار خطرناک هستند. اینها دانه های برف باتری ها هستند و اگر با آنها بدرفتاری شود ، پروژه ، ماشین ، خانه یا هر چیزی که ممکن است در دسترس باشد قابل خراب شدن باشد ، منفجر می شود/شعله های جهنمی می شود. میزان بالای انرژی این باتری ها نیز می تواند در صورت کوتاه شدن آسیب های جدی ایجاد کند. من هیچ مسئولیتی در قبال هیچ گونه اموال آسیب دیده ، موجودات زنده یا موجودات روحی/روانی در نتیجه مشکلی که به دنبال این دستورالعمل انجام می شود ، بر عهده نمی گیرم. این کار را تنها در صورتی انجام می دهید که از باتری های لیتیوم اطلاعات کافی داشته باشید و اقدامات احتیاطی لازم را انجام داده باشید.

به طور خلاصه شما این کار را با مسئولیت خود انجام می دهید و من هیچ مسئولیتی در قبال هر چیزی که ممکن است با این کار اشتباه شود بر عهده نمی گیرم. اگر نمی خواهید چیزی را به خطر بیندازید ، پیشنهاد می کنم یک بسته کامل ساخته شده توسط متخصصان بخرید.

محدودیت ها:

دستورالعمل های اینجا عمدتا بر ایجاد یک بسته باتری محافظت نشده تمرکز می کند ، بنابراین هیچ نوع BMS یا سایر اندازه گیری های ایمنی که به ما امکان می دهد از باتری به صورت ایمن استفاده کنیم ، در نظر گرفته نمی شود. این به کسی که می خواهد این را بسازد واگذار می شود تا حل شود.

مرحله 3: تامین 18650 سلول باتری

اگر قبلاً 18650 باتری دارید و فقط به روند ایجاد بسته باتری علاقه دارید ، می توانید به مرحله "ساخت بسته" بروید.

یکی از رایج ترین انواع باتری هایی که با آن روبرو می شوید سلول باتری 18650 است (که از این پس به آن سلول گفته می شود) که نوع باتری بیشتر در لپ تاپ ها استفاده می شود. (در حقیقت ، 18650 در واقع اندازه سلول را توصیف می کند که قطر آن 18 میلی متر و طول آن 65.0 میلی متر است). البته سلولهای دیگری مانند 21700 و 26650 وجود دارد ، اما به دلیل محبوبیت آنها ، این دستورالعمل تنها بر نوع سلول 18650 تمرکز می کند.

منبع اصلی امتیازدهی رایگان 18650 بدون شک لپ تاپ های قدیمی است. اینها بسته به نوع لپ تاپ معمولاً 6-9 سلول را در خود جای می دهند. حتی در صورت خرابی باتری های لپ تاپ ، فقط برخی از سلول ها خراب هستند و بقیه ممکن است هنوز قابل استفاده باشند. مکان های دیگر برای دریافت سلول ها از بسته های باتری دوچرخه الکترونیکی ، پاوربانک ها و همچنین فروشگاه های آنلاین مانند eBay و amazon است ، اگرچه این موارد رایگان نیستند.

وقتی باتری لپ تاپ را در دست گرفتید ، وقت آن است که آن را باز کنید. اما احتیاط کنید زیرا نمی خواهید هیچ یک از باتری ها را سوراخ یا کوتاه کنید. توصیه من این است که از ابزار پلاستیکی برای قسمت فضولی استفاده کنید. اگر هنوز از یک شیء فلزی مانند پیچ گوشتی استفاده می کنید ، مطمئن شوید که آن را به آرامی انجام می دهید تا هیچ گونه اتفاق بدی رخ ندهد.

هنگامی که سلولهای خود را در اختیار دارید ، زمان آزمایش ظرفیت آنها است. برای این کار توصیه می کنم از شارژر/تستر باتری مانند OPUS BT-C3100 (پیوند وابسته) استفاده کنید. این دستگاههای کوچک مفید ، سلولهای لیتیوم شما را برای شما شارژ/تخلیه ، آزمایش و نگهداری می کنند ، که اگر قصد دارید از سلولهای لیتیوم برای پروژه ها استفاده کنید ، عالی است.

مرحله 4: بسته های باتری

بسته های باتری به دو دلیل اصلی ساخته می شوند: افزایش ولتاژ یا افزایش ظرفیت. سلول یک باتری جداگانه در یک بسته است و هنگامی که سلول ها به صورت سری وصل می شوند ولتاژ اضافه می شود. هنگامی که سلول ها به صورت موازی سیم کشی می شوند ، ظرفیت سلول ها اضافه می شود ، بنابراین باتری با ظرفیت بالاتر را تقلید می کند. پیکربندی یک بسته باتری معمولاً به عنوان XsYp توصیف می شود که در آن X تعداد سلولهای سری و Y ، تعداد سلولها را موازی نشان می دهد. با ضرب این تعداد کل سلولهای مورد نیاز برای بسته خود را بدست می آوریم.

محدوده ولتاژ 18650 معمولی بین 4.2 ولت و 2.5 ولت ~ است ، بنابراین اگر می خواهید یک باتری 12 ولت که سه سلول را در سری 3s1p متصل می کند ، 12.6 ولت را به طور کامل شارژ کرده و تا 7.5 ولت کاملاً خالی کند (اگرچه توصیه نمی شود تخلیه سلولها زیر 3 ولت).

ظرفیت در سلول ها بین مدل و سازنده بسیار متفاوت است. اما با توجه به حجم زیاد باتری هایی که آزمایش کرده ام ، ظرفیت مورد انتظار برای باتری های لپ تاپ مورد استفاده بین 2000 تا 3000 میلی آمپر ساعت متغیر است. البته باتری هایی با ظرفیت کمتر از این و باتری هایی که من عموماً آنها را دور می ریزم پیدا خواهم کرد.

بنابراین فرض کنید شما می خواهید یک پاور بانک با ظرفیت 10000 میلی آمپر ساعت ایجاد کنید و مجموعه ای از سلول های 2000 میلی آمپر ساعتی دارید … سپس ، حدس زده اید ، برای به دست آوردن آن 10000 میلی آمپر ساعت و البته تنظیم کننده DC-DC آن را به 5 ولت برساند.

به عنوان مثال ، اگر شما 12V و حداقل 10000mAh می خواهید ، پیکربندی 3s5p خواهد بود و این بدان معناست که مقدار مورد نیاز سلول ها 15 برای ایجاد آن بسته است.

ایجاد بسته باتری شخصی شما بسیار مفید است و تعداد زیادی مطالب خواندنی در اینترنت وجود دارد. بنابراین اگر تازه وارد بسته بندی می شوید پیشنهاد می کنم در مورد آن تحقیق کنید زیرا این دستورالعمل نمی تواند تمام جزئیات مربوط به بسته های باتری و محدودیت های آنها را ارائه دهد. نکاتی در مورد چند مورد برای بررسی عبارتند از: کشش و تقسیم جریان ، BMS ، میزان تعادل ، افت ولتاژ ، مقاومت داخلی باتری ، اندازه زبانه ها ، شیمی باتری و فرار حرارتی.

مرحله 5: ساخت بسته

برای ساختن این باتری چند مورد نیاز است.

اولین قدم برای ساخت بسته باتری این است که تصمیم بگیرید چه پیکربندی می خواهید/نیاز دارید. این با ولتاژ ، ظرفیت و الزامات فعلی تعیین می شود. در این قسمت ما یک بسته باتری 3s2p ایجاد می کنیم که باید یک باتری 12 ولت 4-5000 میلی آمپر ساعتی ایجاد کند.

از آنجا که ما دارنده های سلول خود را چاپ می کنیم ، یک چاپگر سه بعدی فوق العاده مفید خواهد بود. بنابراین این قسمتی است که قرار است یک چاپگر سه بعدی را از جیب پشت خود بیرون بیاورید یا از یک دوست دوست با چاپگر بخواهید به شما کمک کند. این نگهدارنده های سلولی بسیار کوچک هستند بنابراین برای به دست آوردن تحمل مناسب برای اتصال آنها به یکدیگر ، توصیه می کنم از نازل 0.4 میلی متری یا کوچکتر استفاده کنید. فایل های STL و مدل را می توانید در پیوند زیر پیدا کنید که در آن دستورالعمل های چاپ را نیز خواهید یافت.

بسته به روش مونتاژ انتخاب شده ممکن است به مته نیز نیاز باشد (در اسلایدهای بعدی بیشتر در این مورد)

همانطور که قبلاً ذکر شد ، جوشکاری لازم نیست و لحیم کاری اختیاری است. استفاده اصلی از آهن لحیم کاری اتصال سرپوش به باتری است. با این حال می توان با استفاده از پایانه های حلقه ای روی سیم ها یا فقط از زبانه ها به عنوان سرنخ ها و نادیده گرفتن تک تک سلول ها (ایجاد توازن) جلوگیری کرد.

پیوند به فایل های stl: فایل های STL

مرحله 6: قطعات مورد نیاز

به تعداد مورد نیاز برای بسته خود چاپ کنید و منابع دیگر قطعات مورد نیاز را شروع کنید. برای این ساخت ، ما باید در مجموع شش دارنده سلول چاپ کنیم. همچنین محفظه ، درپوش و به صورت اختیاری پایه را به عنوان محفظه چاپ کنید ، باتری بسیار با دوام تر و قابل اطمینان تر می شود.

فهرست قطعات:

• زبانه نیکل (حداکثر عرض 7 ، 5 میلی متر)
• 2 عدد پیچ M5 (طول حداقل 100 میلی متر)
• 2 برابر M5 بال گردو
• 12 برابر پیچ و مهره M3*
• سرنخ های ترمینال (قرمز و سیاه)
• متعادل کردن سرنخ ها*

*قسمت اختیاری

مرحله 7: بسته را جمع کنید

هنگامی که همه قطعات را در اختیار دارید ، زمان جمع آوری بسته است و این بسیار ساده است زیرا نگهدارنده های سلول چاپ شده را می توان به یکدیگر متصل کرد تا اندازه بسته مورد نیاز را ایجاد کند.

نگهدارنده های سلول به گونه ای طراحی شده اند که روش های متعددی برای استفاده از آنها برای ساخت یک باتری وجود دارد.

1. اولین گزینه این است که زبانه ها را از طریق نگهدارنده سلول به هم متصل کنید تا چندین سلول متصل شوند. پایه ها با فنری طراحی شده اند که باید تماس مناسب با سلول باتری را تضمین کند.
2. گزینه دوم این است که از پیچ های M3 به عنوان اتصالات پایانه استفاده کنید و با استفاده از مهره ها زبانه ها را به پیچ ها محکم کنید. برای این کار می توانید سوراخ هایی در زبانه ها ایجاد کنید تا پیچ M3 از بین برود. من یک جیغ تهیه کرده ام که هنگام ایجاد این سوراخ ها به فاصله کمک می کند. استفاده از مهره های نایلونی یا لوکتیت برای جلوگیری از باز شدن مهره ها در صورت تحمل باتری ، عاقلانه است.

هرگونه لحیم کاری سیم و سیم (مانند تعادل سرب) و زبانه های اتصال (برای ایجاد اتصالات سری) باید در این مرحله انجام شود و مطمئن شوید که زبانه های مناسب به هم متصل شده اند.

پس از اتمام قسمت اول (بگذارید آن را قسمت پایینی بنامیم) و سیمهای سربی مناسب لحیم شده باشند ، می توان آن را در قسمت پایین محفظه قرار داد. تناسب تنگ خواهد بود. این کار عمداً برای ایجاد یک بسته قوی و کاهش هرگونه غوغای غیر ضروری در بسته است.

باتری ها را وارد کنید ، مطمئن شوید که همه جفت های موازی در یک سطح ولتاژ هستند و ظرفیت سلول ها مشابه است. برای ایجاد اتصال سری ، جفت سلولی باید جهت متناوب داشته باشد به این معنی که جفت میانی باید روبروی دو زوج دیگر باشد.

نگهدارنده های بالای سلول را داخل بسته قرار دهید. این مرحله ممکن است نیاز به کمی تکان دادن و تکان دادن داشته باشد تا همه سلول ها به درستی در نگهدارنده بالا تراز شوند.

مهم!

• کاملاً مطمئن شوید که قطبیت و جهت گیری سلول ها را به درستی دریافت کرده اید ، در غیر این صورت خطر کوتاه شدن سلول ها و در نتیجه رها کردن پتانسیل کامل آنها وجود دارد که به ندرت چیز خوبی است.
• در صورت استفاده از سلول های پاک شده از باتری های قدیمی لپ تاپ یا سایر دستگاه های الکترونیکی ، مطمئن شوید که همه برچسب ها ، باقی مانده چسب یا هر چیز دیگری که ممکن است روی سلول باشد را بردارید ، مراقب باشید که بسته جمع کننده را جدا نکنید. شما می خواهید سلول آزادانه در دارنده سلول حرکت کند تا تماس خوبی با پایانه ها ایجاد شود.

مرحله 8: بسته را آزمایش کنید

روی درب را به آرامی پیچ کنید و ویولا کنید! امیدوارم یک بسته باتری در حال کار برای خود داشته باشید. البته اکنون زمان آن است که مولتی متر خود را بردارید و بسته را آزمایش کنید تا ولتاژ مورد انتظار را ارائه دهد.

همانطور که در تصاویر مشاهده می شود ، من چند بسته باتری با این نگهدارنده ها ایجاد کرده ام و باید بگویم که آنها واقعاً عالی هستند. در حال حاضر امکان ساخت بسته هایی وجود دارد که بتوانید سلول های بد را با سهولت جایگزین کنید ، پیکربندی را تغییر داده و سلول ها را به صورت جداگانه شارژ کنید.

با این حال مواردی وجود دارد که در مورد این روش ساخت بسته ها باید ذکر شود. از آنجا که اتصال به سلول ها متصل نیست ، باید مراقبت بیشتری انجام شود تا اطمینان حاصل شود که هر سلول در تماس مناسب است. اگر سلول ها تماس مناسبی برقرار نکنند ، ممکن است با تخلیه ناهموار باتری ها جرقه ایجاد شود. نکته دیگری که باید در نظر داشته باشید این است که این محلول در مقایسه با جوشکاری به عنوان یک باتری کم حجم تر عمل می کند. اشکال سوم این است که اگرچه ساختار ماژولار آن را انعطاف پذیر می کند ، اما هنوز به تنظیمات الگوی شبکه محدود شده اید و سفارشی کردن شکل بسته باتری سخت تر می شود.

اما اگر هیچ یک از اشکالات ذکر شده در بالا شما را ناراحت نمی کند ، تبریک می گوییم که این دستورالعمل ها را پشت سر گذاشته اید و ممکن است بتوانید همه چالش های قدرت آینده خود را حل کنید.

به یاد داشته باشید که استفاده از باتری های لیتیوم بدون هیچ گونه حفاظتی بسیار خطرناک است ، بنابراین توصیه می شود از BMS (سیستم نظارت بر باتری) مناسب برای محافظت از بسته در برابر شارژ/تخلیه بیش از حد و همچنین در صورت وجود ویژگی متعادل کننده ، از آن برای شارژ نیز استفاده کنید. بسته. پیوندهای زیر BMS پیشنهادی من را برای استفاده در بسته های کوچک مشاهده کنید.

12 ولت BMS (بسته 3 ثانیه)

16 ولت BMS (بسته 4 ثانیه)