18650 Lithium - Cèl·lula iònica i paquet de bateries de bricolatge

Parts necessàries:

1. 18650 bateria (Capçalera / Amazònon )

2. BMS (Banggood / Amazònon)

3.Banggood / Amazònon )

4. Indicador de nivell de bateria (Banggood )

5. Interruptor de balancí (Aliexpress / Banggood )

6. DC Jack (Banggood /Aliexpress )

7. 18650 suport de la bateria (Banggood )

8. 3 m x 10mm cargols (Banggood / Aliexpress )

Eines utilitzades

1. Selder Spot (Banggood /Amazònon)

2. 3 d Impressora (CRALALITAT CR10S )

2. Stripper/ tallador de filferro (Amazònon )

3. Bufador d'aire calent (Capçalera )

3. Multímetre (Amazònon)

5. Carregador de ions (Li Ion (Capçalera )

Equips de seguretat:

1. Seguretat Googles (Amazònon )

2. Guants elèctrics (Amazònon)

Trobareu molts tipus de cèl·lules de 18650 al mercat en el rang de preus d’1 a 10 dòlars, però quins són els millors? Us recomanaré molt comprar 18650 cèl·lules d’empreses de marca comPanasonic , Samsung, SanyoiLG. Aquestes cèl·lules tenen característiques de rendiment ben documentades i un excel·lent control de qualitat. Les cèl·lules de marca de 18650 són generalment costoses, però si es considera durant molt de temps, val la pena tenir -la.

No compreu cap cèl·lula amb la paraula foc amb el nom com UltraFire, SureFire i TrustFire. En realitat, aquestes cèl·lules són només rebutjos de fàbrica, comprades per empreses com Ultrafire i reembalades a la seva pròpia portada de marca. Moltes bateries usades estan embolicades com a noves i blanques - etiquetades. Venen la bateria marcant la capacitat de fins a 5.000mAh, però en realitat la seva capacitat està entre 1000 i 2000 mAh. Un altre problema important amb aquestes cèl·lules barates de 18650 és que un alt risc d’explosió quan s’escalfa durant la càrrega o la descàrrega.

En aquest projecte, he utilitzat Cèl·lules de capacitat de capacitat de Panasonic 18650B de 3400 mAhCapçalera.

Per fer el paquet de bateries, heu de connectar les cèl·lules de 18650 juntes mitjançant tires de níquel o filferro gruixut. En general, hi ha disponibles dos tipus de tires de níquel: níquel - tires d’acer xapat i tires de níquel pures. Suggeriré comprar el níquel pur. És poc costós que l’acer xapat de níquel, però té una resistència molt inferior. Baixa resistència significa, menys generació de calor durant la càrrega i la descàrrega, cosa que comporta una durada de la bateria més llarga.

Les tires de níquel inclouen diferents dimensions i longituds. Escolteu les tires segons la qualificació actual.

Teniu dues opcions dues connecteu les cèl·lules 18650 juntes: 1. Soldadura 2. Soldadura puntual

La millor opció és sempre soldadura puntual, però el soldador puntual és molt més costós que un ferro de soldadura de bona qualitat.

Soldadura:

Heu de saber per què es prefereix la soldadura puntual per la soldadura, el problema de la soldadura és que apliqueu molta calor a la cel·la i que no es dissipi molt ràpidament. Això millora la reacció química a la cèl·lula que perjudica el rendiment de la cèl·lula. En última instància, perdreu una mica de capacitat i vida a les cèl·lules.

Però si no us interessa comprar un soldador puntual costós, podeu soldar les pestanyes de níquel a la cel·la seguint una precaució i trucs:

1. Per minimitzar el temps de contacte del ferro de soldadura a la cel·la, assegureu -vos que la superfície s’enfonsi suficientment i utilitzeu un munt de flux per permetre un flux de soldadura ràpida.

2. És millor tenir un ferro de bona qualitat (min 80W) amb bona capacitat tèrmica, de manera que pot lliurar la calor a l’articulació ràpidament, de manera que no haureu de subjectar el ferro a la bateria durant edats i deixar que la calor s’enfonsi, provocant danys a la bateria.

Soldadura puntual:

La raó per la qual es troba la soldadura, perquè s’uneix de forma segura a les cèl·lules sense afegir -hi molta calor. Hi ha dues qualificacions de soldadors puntuals disponibles actualment al mercat: grau de hobby i grau professional. Un soldador digne de qualificació de grau de hobby costa al voltant de 200 a 300 dòlars, on com a bon grau professional pot costar al voltant de deu vegades més. Així que us recomano comprar un soldador de punt de grau de hobby de qualsevol botiga en línia com: Banggood, Aliexpress o eBay. Estic fent servir elSoldador de punts de 1,9kW de Sunkko 709Ade Banggood.

Abans de connectar les cèl·lules en paral·lel, comproveu primer les tensions de la cèl·lula individual. Per paral·lel a les cèl·lules, la tensió de cada cèl·lula hauria d’estar a l’altra, en cas contrari, una gran quantitat de corrent fluirà des de la cèl·lula amb una tensió més alta a la cèl·lula amb una tensió inferior. Això pot danyar les cèl·lules i fins i tot donar lloc a foc en rares ocasions.

Si utilitzeu cèl·lules noves, la tensió de la cel·la és de prop de 3,5 V a 3,7 V, podeu unir -les sense preocupar -vos gaire. Però si utilitzeu una bateria portàtil antiga, assegureu -vos que la tensió de les cèl·lules és gairebé la mateixa, que altres carreguen les cèl·lules al mateix nivell de tensió mitjançant un bon carregador de bateries de ions.Carregador Nitecore SC4per carregar totes les cèl·lules de 18650 abans de unir -les.

Per fer el paquet de bateries, primer heu de finalitzar la tensió i la capacitat nominals del paquet. Ja sigui en terme de volt, mah/ ah o wh. Heu de connectar les cèl·lules en paral·lel per arribar a la capacitat desitjada (MAH) i connectar aquest grup paral·lel en sèrie per aconseguir la tensió nominal (volt).

Per a aquest projecte, el requisit és:Paquet de bateries de 11,1 V i 17 AH

Especificació de 18650 cèl·lules utilitzades:3.7V i 3400 mAh

Capacitat (MAH):

Capacitat desitjada del paquet de bateries=17 AH o 17000 mAh.

Capacitat de cada cel·la=3400 mah

No es requereix cel·les per a la connexió paral·lela=17000 / 3400=5 NOS

Les cèl·lules comunament paral·leles s’abreuen en termes de “P”, de manera que aquest paquet es coneixerà com a "paquet de 5p". Quan es connecten 5 cèl·lules en paral·lel, alhora heu fet una sola cèl·lula amb una capacitat més elevada (és a dir, 4.2V, 17000 mAh)

Tensió (Volt):

La tensió nominal desitjada del paquet de bateries és de 11.1V.

Tensió nominal de cada cel·la=3.7 V

No es requereix cel·les per a la connexió en sèrie=11.1 /3.7=3 NOS

Les cèl·lules comunament de la sèrie s’abreuen en termes de “S”, de manera que aquest paquet serà conegut com a "paquet 3S".

Per tant, hem de connectar els 3 grups paral·lels (5 cel·les de cada grup) en sèrie per fer la bateria.

La configuració final del paquet està designada com a "paquet 3S5P" amb una especificació final de 11.1V, 17AH.

Des del pas anterior, és clar que el nostre paquet de bateries està format per 3 grups paral·lels connectats en sèrie (3 x 3.7V=11.1 V) i cada grup paral·lel tenen 5 cel·les (3400 mAh x 5=17000 mAH). Ara hem d’organitzar les 15 cèl·lules adequadament per fer la connexió elèctrica entre elles i amb el tauler BMS.

Col·loqueu el primer grup paral·lel de cèl·lules (5 núm) positiu cap amunt i, a continuació, poseu el segon grup negatiu paral·lel i, finalment, el darrer grup paral·lel al costat positiu cap amunt. Per millorar, podeu veure la imatge anterior.

Podeu muntar les cèl·lules per fer el paquet mitjançant cola calenta o mitjançant el suport de bater

1. Podeu fer el paquet personalitzat de qualsevol mida segons el vostre requisit. Com a resoldre un trencaclosques.

2. Proporciona espai entre les cèl·lules, que permeten que l’aire fresc passi i la bateria es refredi fàcilment.

3. Fa que el paquet de bateries sigui sòlid i fiable.

4. Proporciona una vibració contra la seguretat al paquet de bateries

Ara és hora de conèixer el procediment per utilitzar el soldador Spot (estic parlant delSoldador de taquesque he utilitzat en aquest projecte). El soldador Spot té tres opcions de soldadura: capçal de soldadura fixa, capçal de soldadura fixa amb interruptor de peu, ploma de soldadura per punts mòbils amb commutador de peu. Prefereixo utilitzar la segona opció.

Talleu les tires de níquel:

Col·loqueu la tira de níquel a la part superior de les 5 cèl·lules (paral·lel), assegurant -vos que cobreix tots els terminals de cèl·lules, deixa tires d’excés de 10 mm per connectar -la a la BMS i després talleu -la. Per a la connexió de la sèrie tallats de níquel petites tal com es mostra a la figura. Necessitareu quatre tires llargues per a connexió paral·lela i 10 petites tires de connexions en sèrie.

Connecteu el primer terminal negatiu del grup paral·lel al terminal positiu del segon grup i després el terminal negatiu del segon grup al terminal positiu del tercer grup.

Soldeu les tires de la bateria:

Aquest soldador de punts es pot utilitzar per soldar el níquel pur, així com les tires d’acer xapat en níquel. Heu d’ajustar el pols de soldador i el pom de corrent segons el gruix de les tires de níquel.

Per a les tires de níquel de 0,15 mm, premeu el pom de pols 4p i el pom actual a 4-5.Similarament per a la franja de níquel de 0,2 mm, premeu el pom de pols 4p, 6p i el botó actual a 7-8.Pereu segur que la ploma de soldadura es comprimeix amb la franja de níquel i el terminal de la bateria, i després premeu el commutador del peu.

Soldadura amb èxit:

Podeu comprovar la qualitat de la soldadura tirant la tira de níquel. Si no surt amb pressió de mà o requereix molta força, és una bona soldadura. Si podeu pelar -lo fàcilment, haureu d’augmentar el corrent.

Seguretat:Abans d’iniciar la soldadura puntual, porteu sempre ulleres de seguretat.

Un sistema de gestió de bateries (BMS) és qualsevol sistema electrònic que gestioni el paquet de bateries de liti i les principals funcionalitats

1. Supervisa tots els grups paral·lels de la bateria i desconnecteu -lo de la font d'energia d'entrada quan es carreguen completament (prop de 4.2V)

2. Equilibri tota la tensió de les cèl·lules per igual

3. No permet que el paquet de més - es descarregui.

Els dos paràmetres importants necessaris per comprar un BMS són: i) Nombre de cèl·lules de la sèrie - com 2s / 3s / 4s

ii). Corrent de descàrrega màxima - com 10a /20a /25a /30a

Per a aquest projecte, he utilitzat unJunta 3S i 25A BMSAquestes són les especificacions d'aquest BMS:

Range de tensió: 4,25 ~ 4,35V ± 0,05V

Sobre el rang de tensió de descàrrega: 2,3 ~ 3,0V ± 0,05V

Corrent màxim de funcionament: 0 ~ 25a

Temperatura de treball: -40 graus ~ +50 grau

Com connectar -se?

Connecteu el BMS tal com es mostra al diagrama de cablejat. Els BM tenen quatre pastilles de soldadura: B -, B1, B2 i B +. Heu de connectar el primer bus de terminal negatiu del grup paral·lel al B - i el bus del terminal positiu al B1. De la mateixa manera, el tercer grup de terminal negatiu del grup paral·lel al B2 i el bus terminal positiu al B +.

Podeu detectar les tires de níquel a la BMS o soldar -la al PCB Pad.A preferit soldar les tires de níquel al PCB per a una connexió robusta. En primer lloc, apliqueu el flux de soldadura a les pastilles PCB i l’extrem de les tires de níquel. Després que s’enllaça totes les pastilles aplicant poca quantitat de soldadura i després soldant -les.

Crèdit:El diagrama de cablejat es pren de la pàgina de productes de Banggood.

La bateria té totes les tires de níquel exposades, per evitar qualsevol escurçament accidental, he dissenyat un recinte per a això. Vaig utilitzar Autodesk Fusion 360 per dissenyar el recinte del meu paquet de bateries. El recinte té dues parts: el cos principal i la tapa superior. Podeu descarregar els fitxers .stl des deThingiverse.

Vaig utilitzar el meuCrealitat CR-10sImpressora 3D i un filament de PLA verd de 1,75 mm per imprimir les parts. Em van costar aproximadament 6,5 hores per imprimir el cos principal i al voltant de 1,2 hores per imprimir la tapa superior.

La meva configuració és:

Velocitat d'impressió: capa de 70 mm/s

Alçada: 0,3

Ompliu la densitat: 100%

Temperatura de l'extrusora: 205 deGC

Bed Temp: 65 deGC

Normalment, una bateria estàndard només té dos terminals per connectar la càrrega i per carregar la bateria. Apart a partir d’això, he afegit un indicador de nivell de bateria, per veure el nivell de la bateria quan sigui necessari. He utilitzat una presa de CC de 5 mm (12V/3a) per a l’entrada/sortida, el mòdul de nivell de bateria 3S per veure l’estat de la bateria i un interruptor de balancí a l’indicador de nivell de la bateria.

Ara passem al cablejat dels components. He preparat aquest simple diagrama de cablejat per a tots els components. És bastant senzill! Per aïllar les parts conductores, he utilitzat tubs reduïts de calor.

NOTA:No soldeu els cables (p+ i p -) al BMS abans d'instal·lar els components al recinte.

Primer instal·leu els components a les ranures respectives del recinte imprès 3D. Podeu veure la imatge anterior.

Soldeu el positiu (fil vermell) de la presa de corrent continu i el balancí a la P+ del BMS, cables negatius de la presa de corrent continu i indicador de nivell de bateria a la P - de BMS.

A continuació, apliqueu cola calenta a la base del compartiment de la bateria i, a continuació, fixeu -ne la bateria.

Finalment, cargoleu les tapes superiors al seu lloc! He utilitzat cargols de 3m x 10 per aconseguir la tapa. Ara el paquet de bateries està a punt per utilitzar -la.

Carregant el paquet de bateries:

Podeu carregar el paquet de bateries per un adaptador DC de 12,6 Vaquest. Espero que us hagi agradat llegir sobre el meu projecte tant com m’ha agradat construir -lo. Si esteu pensant a fer el vostre propi, us animaria a fer -ho, aprendreu molt. Si teniu algun suggeriment de millores, comenteu -ho a continuació.