Cilindrinės baterijos yra labiausiai paplitusi akumuliatoriaus forma. 18650 baterijos išpopuliarėjo XXI amžiaus pradžioje ir išlieka plačiai naudojamos mūsų kasdieniame gyvenime.
Šis INR 18650 33V ličio jonų įkraunama baterija siūlo 3300 mAh talpą, nominalią 3,6 V įtampą ir ciklo tarnavimo laiką iki 1000 kartų, tinkama elektrinėms transporto priemonėms, saulės energijos kaupimo sistemoms ir dar daugiau.
Raskite daugybę 18650 elementų tipų rinkoje, kurių kaina yra nuo 1 iki 10 USD, bet kurie yra geriausi? Aš labai rekomenduosiu nusipirkti 18650 elementus iš firminių kompanijų, pavyzdžiui, Panasonic, Samsung, Sanyo ar LG. Šios ląstelės, turinčios gerai dokumentuotas našumo savybes ir puikią kokybės kontrolę.
Nepirkite jokių elementų su „Word Fire“ vardu, pavyzdžiui, „Ultrafire“, „Surefire“ ir „Trustfire“. Realybėje šios ląstelės yra tik gamyklos atmetimai, kuriuos perka tokios kompanijos kaip „Ultrafire“ ir perpakavo savo firminiu dangteliu. Vandeniu naudotos baterijos yra pakartotinai suvyniotos kaip naujos ir baltos etiketės. Jie parduoda akumuliatorių žymėjimo talpa iki 5000mAh, tačiau iš tikrųjų jų talpa yra nuo 1000 iki 2000 mAh.
18650 akumuliatorių elementų sujungimas
Norėdami pagaminti akumuliatorių, turite sujungti 18650 elementus, naudodamiesi nikelio juostelėmis ar storomis vielomis. Generaliniu būdu nikelio juostelės yra plačiai naudojamos.
Apskritai rinkoje yra dviejų tipų nikelio juostelės: nikelis - padengtos plieninės juostelės ir grynos nikelio juostelės. Siūlysiu pirkti gryną nikelį. Jis yra šiek tiek brangesnis nei nikelio padengtas plienas, tačiau jis turi daug mažesnį pasipriešinimą.
Turite dvi galimybes sujungti 18650 elementus: litavimas arba taškinis suvirinimas. Turėtumėte žinoti, kodėl pirmenybė teikiama taškiniam suvirinimui, o ne litavimui. Litavimo problema yra ta, kad elementui tepate daug šilumos ir ji neišsisklaido labai greitai. Tai sustiprina cheminę reakciją ląstelėje, kuri kenkia ląstelės veikimui.
Geriau turėti geros kokybės aukštos galios (min. 35W) lituoklį, bet vis tiek nerekomenduojama lituoti 18650 elementų. Priežastis, dėl kurios mes pastebime suvirinimą, nes ji tvirtai prisijungia prie elementų kartu, jiems nepridedant daug šilumos.
Šiuo metu rinkoje yra dviejų klasių suvirintojai: hobio ir profesionalios klasės. Tinkamas hobio klasės suvirintojas kainuoja maždaug nuo 200 iki 300 USD, kur geras profesionalus laipsnis gali kainuoti maždaug dešimt kartų daugiau. Taigi aš siūlau pirkti hobio klasės suvirintoją iš bet kurios internetinės parduotuvės, pavyzdžiui, „Banggood“, „Aliexpress“ ar „eBay“.
Akumuliatorių elementų paruošimas ir sujungimas
Prieš sujungdami elementus lygiagrečiai, pirmiausia patikrinkite atskirų elementų įtampą. Lygiagrečiai sujungiamos elementų kiekvienos įtampa turėtų būti arti viena kitos, kitaip didelis srovės kiekis tekės iš elemento, esant didesnei įtampai į elementą, esant mažesnei įtampai.
Jei naudojate visiškai naujas baterijas, elementų įtampa yra arti 3,5 V iki 3,7 V, galite sujungti jas kartu, daug nesijaudindami. Bet jei ketinate naudoti seną nešiojamojo kompiuterio akumuliatorių, įsitikinkite, kad elementų įtampa yra beveik tokia pati, kitaip įkraukite elementus į tą patį įtampos lygį naudodami gerą ličio jonų akumuliatoriaus įkroviklį.
Norėdami pagaminti akumuliatorių, pirmiausia turite nustatyti pakuotės nominalią įtampą ir talpą. Tai bus Voltai, mAh/Ah arba Wh. Paprastai lygiagrečiai sujungiamos baterijos sutrumpintos pagal „p“ terminą, todėl ši pakuotė bus žinoma kaip „5p“ pakuotė.
Įdėkite pirmąją lygiagrečią elementų grupę (5 elementai) teigiama puse aukštyn, tada padėkite antrąją lygiagrečią grupę neigiama puse aukštyn, o tada galiausiai paskutinę paralelinę grupę teigiama puse aukštyn. Galite surinkti elementus, kad pagamintumėte pakuotę, naudodamiesi karštais klijais arba naudodami plastikinį 18650 akumuliatoriaus laikiklį. Aš naudojau plastikinius 18650 elementų laikiklius/tarpiklius, kad surinkčiau 15 elementų.
Galite pagaminti bet kokio dydžio pasirinktinę pakuotę pagal savo reikalavimus.
Taškinio suvirintojo naudojimo procedūra
Dabar laikas žinoti taškinio suvirintojo naudojimo procedūrą (aš kalbu apie taškinį suvirintoją, kurį aš naudojau šiame projekte). Taškinis suvirintojas turi tris suvirinimo pasirinkimus: fiksuota suvirinimo galvutė, fiksuota suvirinimo galvutė su pėdos jungikliu, kilnojamojo taškinio suvirinimo rašiklis su pėdos jungikliu. Man labiau patinka naudoti antrą variantą.
Padėkite nikelio juostelę ant 5 elementų viršaus (lygiagrečiai), užtikrindami, kad ji dengtų visus elementų gnybtus, palikite 10 mm perteklių juostelėms sujungti prie BMS ir tada supjaustykite serijos jungtį, supjaustykite mažas nikelio juosteles, kaip parodyta paveikslėlyje.
Šis taškinis suvirintojas gali būti naudojamas suvirinant gryną nikelį, taip pat nikelio padengtas plienines juosteles. Norėdami gauti 0,15 mm nikelio juosteles, paspauskite impulsų rankenėlę 4P ir srovės rankenėlę iki 4-5. Panašiai-0,2 mm nikelio juostelei, paspauskite impulsų rankenėlę 4P, 6P ir srovės rankenėlę iki 7-8.
Patikrinkite, ar suvirinimo rašiklis yra suspaustas ant nikelio juostos ir akumuliatoriaus gnybto, tada paspauskite pėdos jungiklį. Suvirinimo kokybę galite patikrinti, patraukdami nikelio juostelę. Jei jis neatsiranda su rankos slėgiu ar reikalauja daug jėgų, tai yra geras suvirinimas.
Baterijos valdymo sistemos (BMS) prijungimas
Šiam projektui aš naudojau a3S ir 25A BMS plokštę. Prijunkite BMS, kaip parodyta laidų diagramoje. BMS turi keturis litavimo trinkeles: B-, B1, B2 ir B+. Jūs turite sujungti pirmąją lygiagrečią neigiamą grupę terminalą prie B- ir teigiamos galinės magistralės prie B1.
Galite pastebėti nikelio juosteles prie BMS arba lituoti jas prie PCB padėklo. Aš labiau norėjau lituoti nikelio juosteles prie PCB, kad būtų tvirtas ryšys. Pirma, kad litavimo srautas būtų naudojamas ant PCB trinkelių ir nikelio juostelių galo.
Akumuliatoriaus pakete yra visur esančios atviros nikelio juostelės, kad išvengtumėte atsitiktinio trumpumo, aš suprojektavau gaubtą.
Akumuliatoriaus korpuso projektavimas ir spausdinimas
Aš naudojau „Autodesk Fusion 360“, kad suprojektuočiau mano akumuliatoriaus pakuotės gaubtą. Gaubtas turi dvi dalis: pagrindinis korpusas ir viršutinis dangtis. Aš naudojau savo „Creality CR-10s“ 3D spausdintuvą ir 1,75 mm žalios PLA gijos, kad būtų galima spausdinti dalis.
Komponentų laidų schema ir surinkimas
Paprastai standartinėje baterijoje yra tik du terminalai, skirti prijungti apkrovą ir įkrauti akumuliatorių. Dabar pereikime prie komponentų laidų. Aš paruošiau šią paprastą visų komponentų laidų schemą. Tai gana paprasta!
Pirmiausia įdiekite komponentus į atitinkamus plyšius 3D spausdintame korpuse. Tada užtepkite karštus klijus akumuliatoriaus skyriaus pagrindą, tada pritvirtinkite akumuliatorių. Galiausiai užsukite viršutinius dangtelius! Dangui pritvirtinti naudojau 3M x 10 varžtus.
Kaip sukurti 18650 ličio baterijų bloką su BMS.
Akumuliatorių galite įkrauti 12,6 V nuolatinės srovės adapteriu, pavyzdžiui, šiuo.
Ličio jonų akumuliatorių įkrovimo ir priežiūros pagrindai
Ličio jonų ir LiFePO4 akumuliatorių sandara ir veikimo principai: LiFePO4 akumuliatorius sudaro katodas (teigiamas elektrodas), anodas (neigiamas elektrodas) ir elektrolitas. Įkrovimo metu ličio jonai migruoja iš katodo į anodą per elektrolitą, kaupdami energiją. Katodas paprastai yra sudarytas iš ličio geležies fosfato (LiFePO4) medžiagos, žinomos dėl savo stabilumo ir saugumo.
Anodas dažniausiai gaminamas iš grafito, o elektrolitas yra ličio druskos tirpalas organiniame tirpiklyje. Separatorius, plona membrana, atskiria anodą ir katodą, apsaugodamas nuo trumpojo jungimo.
Ličio jonų akumuliatorių įkrovimo procesas paprastai susideda iš dviejų pagrindinių etapų: nuolatinės srovės (CC) etapas: Šiame pradiniame etape įkroviklis tiekia pastovią srovę į akumuliatorių, kol ji pasiekia iš anksto nustatytą įtampos slenkstį. Pastovios įtampos (CV) pakopa: Vėliau, pasiekus įtampos slenkstį, įkroviklis persijungia į pastovios įtampos režimą. Čia įkroviklis palaiko iš anksto nustatytą įtampą, palaipsniui mažindamas įkrovimo srovę, kol akumuliatorius visiškai įkraunamas.
LiFePO4 akumuliatoriai turi skirtingas įkrovimo charakteristikas, dėl kurių renkantis įkroviklį reikia atsižvelgti į konkrečias aplinkybes. Svarbu pasirinkti įkroviklį, kuris atitinka jūsų akumuliatoriaus įtampą, kad išvengtumėte per didelio ar per mažo įkrovimo. Įkrovimo srovė turėtų būti nuo 0.2 C iki 0.5 C akumuliatoriaus talpos (kur „C“ reiškia akumuliatoriaus talpą ampervalandėmis).
Optimali LiFePO4 akumuliatorių įkrovimo srovė priklauso nuo tokių veiksnių kaip akumuliatoriaus talpa, įkrovimo greitis ir gamintojo rekomendacijos. Paprastai LiFePO4 baterijas galima saugiai įkrauti 0.5-1 C greičiu. Svarbu: LiFePO4 akumuliatoriams įkrauti nerekomenduojama naudoti standartinio akumuliatoriaus įkroviklio, skirto kitoms akumuliatorių cheminėms medžiagoms, pvz., rūgštinei švino. Norint užtikrinti optimalų veikimą ir saugumą, LiFePO4 akumuliatoriams reikalingas specifinis įkrovimo profilis, įskaitant nuolatinės srovės pastovios įtampos (CC-CV) įkrovimą. LiFePO4 baterijas reikia įkrauti iki galo, o tai paprastai rodo, kai įkrovimo proceso metu pasiekia iš anksto nustatytą įtampos slenkstį.
| Baterijos chemija | Tipinė įkrovimo įtampa | Įtampos tolerancija |
|---|---|---|
| Standartinis ličio jonas (Li-ion) | 4.2 V | ± 0.05 V |
| Ličio geležies fosfatas (LiFePO4) | 3.6 V | ± 0.05 V |
| Ličio kobalto oksidas (LiCoO2) | 4.2 V | ± 0.05 V |
| Ličio mangano oksidas (LiMn2O4) | 4.1 V | ± 0.05 V |
| Ličio nikelio mangano kobalto oksidas (LiNiMnCoO2) | 4.2 V | ± 0.05 V |
| Ličio nikelio kobalto aliuminio oksidas (LiNiCoAlO2) | 4.2 V | ± 0.05 V |
| Ličio titanatas (Li2TiO3) | 2.4 V | ± 0.05 V |
Tinkama ličio jonų akumuliatorių įkrovimo srovė įvairioms reikmėms ir pačio akumuliatoriaus konstrukcijai parenkama skirtingai. Saugos ir efektyvumo gairės - įkrauti ne per dideliu, nei per mažu tarifu, kad būtų išvengta per didelio įkaitimo. Pavyzdžiui, didelio akumuliatoriaus įkrovimo srovė svyruoja nuo 0.5 C iki 1 C, kur C yra akumuliatoriaus talpa ampervalandėmis. Todėl 100 Ah talpos akumuliatoriaus įkrovimo srovė būtų nuo 50 iki 100 amperų.
Temperatūros ir akumuliatoriaus valdymo sistemų (BMS) svarba
Temperatūra yra pagrindinis elementas įkraunant ličio jonų baterijas. Įkrovimas per aukštoje temperatūroje gali pagreitinti akumuliatoriaus elementų degradaciją, o per žema temperatūra gali sulėtinti įkrovimo efektyvumą ir netgi sukelti anodo ličio dengimą, o tai yra nuolatinio akumuliatoriaus pažeidimo forma. Optimali įkrovimo temperatūra paprastai yra nuo 10°C iki 45°C. Temperatūros jutikliai kaip BMS (baterijos valdymo sistemos) dalis yra labai naudingi stebint ir kontroliuojant saugaus įkrovimo sąlygų temperatūrą.
Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS) yra būtina ličio jonų akumuliatorių paketų sveikatos ir saugos sąlyga. BMS stebi kiekvieno akumuliatoriaus elemento įtampą, srovę ir temperatūrą. Ji užtikrina, kad viena akumuliatoriaus ląstelė nebūtų per daug arba per mažai įkrauta, taip pat teikia svarbias saugos funkcijas, pvz., akumuliatoriaus atjungimą, kai BMS nustato sutrikimus.
Žingsnis po žingsnio įkrovimo vadovas
Teisingai įkraunant ličio jonų baterijas reikia atlikti kelis pagrindinius veiksmus:
- Pasirinkite suderinamą įkroviklį: Pasirinkite įkroviklį, kuris yra specialiai sukurtas ličio jonų baterijoms ir atitinka jūsų akumuliatoriaus įtampą ir srovės reikalavimus. Įsitikinkite, kad įkroviklis yra sertifikuotas ir atitinka būtinus saugos standartus.
- Prijunkite įkroviklį: Atsargiai prijunkite įkroviklį prie akumuliatoriaus bloko, užtikrindami teisingą poliškumą. Daugumoje įkroviklių yra aiškiai pažymėti teigiami ir neigiami gnybtai.
- Nustatykite įkrovimo parametrus: Jei jūsų įkroviklis leidžia reguliuoti nustatymus, nustatykite įkrovimo įtampą ir srovę pagal akumuliatoriaus gamintojo rekomendacijas.
- Pradėkite įkrovimo procesą: Įjunkite įkroviklį ir leiskite jam pradėti įkrovimo procesą.
- Stebėkite įkrovimo eigą: Stebėkite įkrovimo eigą, kurią paprastai rodo LED lemputės arba įkroviklio ekranas. Jei pastebite kokių nors sutrikimų, nedelsdami nutraukite įkrovimo procesą.
- Venkite per didelio įkrovimo: Kai akumuliatorius pasiekia pilną įkrovimo pajėgumą, įkroviklis turėtų automatiškai persijungti į techninės priežiūros arba trumpalaikio įkrovimo režimą. Tačiau rekomenduojama atjungti įkroviklį baigus įkrovimo procesą.
- Tinkamai laikykite akumuliatorių: Jei neketinate naudoti akumuliatoriaus iš karto po įkrovimo, laikykite jį vėsioje, sausoje vietoje, apsaugotoje nuo ekstremalių temperatūrų. Ličio jonų akumuliatoriai turėtų būti laikomi maždaug 50 % įkrovimo būsenoje, kad būtų optimalus ilgalaikis saugojimas.
Serijinių ir lygiagrečių konfigūracijų įkrovimas
Ličio jonų akumuliatoriai dažnai jungiami nuosekliai, lygiagrečiai arba abiejų konfigūracijų deriniu, kad būtų pasiekta norima įtampa ir talpa. Norint užtikrinti optimalų veikimą ir saugumą, įkraunant šias baterijas reikia ypatingų svarstymų.
Serijos įkrovimo svarstymai: Įkraunant ličio jonų baterijas nuosekliai, labai svarbu užtikrinti, kad kiekvienas serijos elementas pasiektų tą patį įtampos lygį. Jei vienas elementas įkraunamas greičiau arba lėčiau nei kiti, gali sutrikti pakuotės pusiausvyra. Tam naudojama akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS), kuri gali stebėti ir subalansuoti kiekvienos serijos eilutės elemento įtampą.
Lygiagretaus įkrovimo svarstymai:Lygiagrečiai kraunant ličio jonų baterijas, pagrindinis rūpestis yra užtikrinti, kad srovė būtų tolygiai paskirstyta tarp visų elementų. Norint išspręsti šią problemą, naudojamas įkroviklis, kuris gali tiekti pakankamai srovės, kad vienu metu būtų įkrauti visi lygiagrečios konfigūracijos elementai. Būtina naudoti elementus, kurių talpa ir vidinė varža yra labai suderinti.
Ličio jonų akumuliatorių įkrovimas ilgalaikiam saugojimui
Ruošiant ličio jonų baterijas ilgalaikiam saugojimui, svarbu jas įkrauti iki maždaug 50-60 % bendros talpos. Šis įkrovimo lygis padeda išlaikyti akumuliatoriaus būklę laikui bėgant ir apsaugo nuo gedimo. Laikykite baterijas vėsioje, sausoje vietoje, idealiu atveju stabilioje, maždaug 10-20°C temperatūroje.
Dažnai užduodami klausimai apie ličio jonų akumuliatorių įkrovimą
Kl.: Kaip dažnai turėčiau įkrauti ličio jonų bateriją?
A: Ličio jonų akumuliatorių galite įkrauti bet kada, nes jie nepatiria „atminties efekto“. Tačiau stenkitės vengti reguliaraus įkrovimo iki 100% arba mažesnio nei 20% iškrovimo, kad sumažintumėte akumuliatoriaus įtampą.
Kl.: Ar galiu įkrauti ličio jonų bateriją, kai ji nėra visiškai tuščia?
A: Taip, ličio jonų akumuliatorių galite įkrauti esant bet kokiai įkrovimo būsenai.
Kl.: Kiek laiko užtrunka ličio jonų akumuliatoriaus įkrovimas?
A: Įkrovimo laikas priklauso nuo akumuliatoriaus talpos ir įkrovimo srovės. Paprastai ličio jonų akumuliatoriaus įkrovimas 1C greičiu užtrunka apie 1-2 valandas.
Kl.: Ar galiu įkrauti ličio jonų akumuliatorių didesne srove, kad paspartinčiau įkrovimo procesą?
A: Nerekomenduojama įkrauti didesne srove, nei nurodyta gamintojo, nes tai gali sukelti perkaitimą ir sutrumpinti akumuliatoriaus veikimo laiką.
tags: #licio #akumuliatoriu #litavimas