Mit dem Bau eines 18650-Akkupacks können Sie eine maßgeschneiderte Energiequelle für Ihre Projekte schaffen und dabei im Vergleich zum Kauf vorgefertigter Akkupacks Geld sparen. Der Bau eines sicheren, leistungsstarken Akkus erfordert jedoch Wissen und Sorgfalt.
In diesem ultimativen Leitfaden finden Sie als Fachmann 18650 Akku HerstellerIn diesem Buch zeige ich Ihnen Schritt für Schritt alles, was Sie für den Bau eines 18650er-Akkus benötigen. Sie werden ein Experte für diese Lithium-Ionen-Wunder werden!
Warum 18650-Batterien wählen?
18650 bezieht sich auf die Größe dieser zylindrischen Zellen - sie sind 18 mm breit und 65 mm hoch. Damit sind sie ein wenig größer als herkömmliche AA-Batterien.
In diesem Formfaktor steckt jedoch eine enorme Vielseitigkeit. Im Vergleich zu AA-Zellen bieten 18650er:
- Höhere Spannungen - in der Regel von 3,6 bis 3,7 Volt. Dadurch wird die Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen reduziert.
- Geringerer Innenwiderstand - daher werden weniger Zellen für eine bestimmte Stromaufnahme benötigt.
- Weitaus höhere Energiedichte - speichert etwa die 3-fache Leistung von AA-Alkalinen.
Mit der richtigen Schutzschaltung können 18650-Zellen zu Akkupacks für Laptops, E-Bikes und sogar Elektroautos konfiguriert werden! Und ihre Massenproduktion macht diese Zellen sehr erschwinglich.
Für den Heimwerker oder Tüftler sind 18650er-Zellen der Einstieg in die Entwicklung individueller Energielösungen.
Teile eines 18650er-Akkupacks
Um einen sicheren 18650er-Akku zu bauen, braucht man mehr als nur einen Haufen Zellen, die in ein Gehäuse gestopft werden. Mehrere Komponenten wirken zusammen, um diese Akkus praktisch und brauchbar zu machen:
18650-Zellen - Hochwertige Markenzellen von Herstellern wie Panasonic, Samsung oder LG. Vermeiden Sie No-Name-Zellen.
Nickel-Streifen - Reine Nickelbänder, nicht Stahl, verbinden die Zellen elektrisch miteinander. Eine Dicke von 0,15 mm ist üblich.
Batterie-Management-System (BMS) - Die BMS ist das Gehirn, das die Zellen im Gleichgewicht hält und eine Überladung oder Überentladung verhindert.
Zellenhalterungen - Zellenhalter aus Kunststoff richten die Zellen sauber aus und bieten Platz für die Kühlung.
Gehege - Enthält Zellen, BMS und Peripheriegeräte und isoliert sie gleichzeitig elektrisch. Der 3D-Druck ist eine Möglichkeit.
Drahtklemmen und Schalter - Drähte verbinden die Zellen mit den Geräten, die mit Strom versorgt werden, wobei Schalter die Konnektivität steuern.
Durch eine intelligente Kombination dieser Teile können Heimwerker maßgeschneiderte Lithium-Ionen-Batterien herstellen, die billiger sind als handelsübliche Akkus und gleichzeitig Konfigurationen ermöglichen, die kommerzielle Akkus nicht bieten.
Wie baut man einen 18650-Akku?
Schritt 1 - Festlegen der Pack-Konfiguration
Bei losen Zellen ist der erste Schritt die Entscheidung über die Form des Akkus - wie viele parallele Gruppen von Zellen und wie viele Zellen in Reihe in jeder Gruppe. Dies bestimmt die Gesamtspannung und die Kapazität.
Serie Konfiguration
Reihenschaltungen erhöhen die Zellenspannung. Die Nennspannung der 18650 beträgt 3,6-3,7 V.
Für 12 V schalten Sie 3 Zellen in Reihe (3 x 3,7 V = 11,1 V). 4 Zellen für 14,8 V, 5 Zellen für 18,5 V, usw. Dieser einzelne "String" in Reihe ist 1S.
Parallele Konfiguration
Bei Parallelschaltungen werden die Zellkapazitäten (mAh) addiert. Wenn eine Zelle 2500 mAh hat, ergeben zwei 2500-mAh-Zellen in Parallelschaltung eine 5000-mAh-Gruppe.
Unser 12-V-Akku benötigt 100 Ah (Amperestunden), und bei Verwendung von 3,4-Ah-Zellen ergeben sich 100 Ah / 3,4 Ah = 30 parallele Gruppen. Dies ist 30P.
Zusammen in Reihe und parallel ergibt sich die Packungsform - für eine 12V 100Ah Packung mit 3,4Ah Zellen ist es 3S30P. Insgesamt 90 Zellen.
Online-Tools für die Packungsplanung vereinfachen diese Berechnungen. Sie stellen sicher, dass Sie auch genügend Zellen und Teile kaufen.
Schritt 2 - Auswahl von hochwertigen 18650er-Zellen
Wenn die Form feststeht, ist es an der Zeit, Zellen zu kaufen. Gebrauchte Laptop-Zellen können funktionieren, wenn ihr Zustand überprüft wird. Für die Zuverlässigkeit sind neue Zellen von Qualitätsmarken jedoch lohnenswert.
Informieren Sie sich in den Datenblättern des Verkäufers über Zellenspezifikationen, bestätigte Kapazität, maximale Entladungsrate usw. Vergleichen Sie die Markenoptionen, bevor Sie sich für eine 18650-Zelle entscheiden.
Bewahren Sie die Zellen sicher auf, während Sie auf den Zusammenbau des Pakets warten, lassen Sie sie in der Verpackung und vermeiden Sie den Kontakt mit Metall. Ein Plastikmunitionskoffer ist eine kostengünstige Aufbewahrungsmöglichkeit.
Schritt 3 - Schweißen der Zellen mit Nickelband
Für die elektrische Verbindung von Zellen ist reines Nickelband besser geeignet als Stahl. Eine Dicke von 0,15 mm ist üblich.
Parallele Schweißnähte - Legen Sie einen Streifen auf die Zellen, der so positioniert ist, dass er beim Schweißen alle positiven oder negativen Pole berührt. Eine Leitung hängt für die BMS-Verkabelung ab. Wiederholen Sie die Streifen für alle Gruppen.
Serie Schweißnähte - Kleine Bänder schweißen zwischen den Zellengruppen, wobei abwechselnd positive und negative Pole zur Erhöhung der Serienspannung verwendet werden.
Ein hochwertiges Punktschweißgerät (kein Lötkolben!) sorgt für zuverlässige, widerstandsarme Verbindungen. Üben Sie zuerst, wenn Sie neu im Schweißen sind. Arbeiten Sie vorsichtig - Zellschäden können gefährlich sein.
Schritt 4 - Konfigurieren des Schutzes mit einem BMS
Ein Batteriemanagementsystem (BMS) ist für sichere Lithium-Ionen-Akkus zwingend erforderlich. Das BMS:
- Überwacht die Gruppenspannungen beim Laden/Entladen
- Gleicht ungleiche Gruppenspannungen aus
- Verhindert das Aufladen mit zu hoher Spannung oder die Überentladung
Wählen Sie ein BMS, das der Akkuspannung und dem maximalen Dauerentladestrom entspricht. Planen Sie einen gewissen Spielraum ein, wenn der Ladestrom ansteigen könnte.
Schraubklemmen ermöglichen eine saubere BMS-Verdrahtung im Gegensatz zum Löten. Zellen-"Ausgleichsleitungen" werden zwischen den Gruppen angebracht, um eine Spannungsüberwachung zu ermöglichen.
Schritt 5 - Sichern von Zellen und BMS
Bei angeschlossener Elektrik führt die physische Sicherung des Packs zu einer langfristig zuverlässigen Leistung.
Zellenhalter aus Kunststoff bieten eine elegante Möglichkeit, Zellen auszurichten und zu platzieren, so dass sie wie Ziegelsteine Schicht für Schicht fest an ihrem Platz bleiben. Dies verbessert die Kühlung und schützt die Zellen bei Stürzen oder Zusammenstößen.
Bei starren Packungen können die Zellen auch mit Heißklebepistolen schnell verklebt werden. Einige Erbauer verwenden Glasfasern um die Packung herum, um sie fest zu verschließen. Auch Silikondichtmittel hilft.
Das BMS wird oben auf dem Akkupack oder neben dem Akkupack im Gehäuse montiert, wenn es der Platz erlaubt. Dadurch werden die empfindlichen Leiterplatten vor Vibrationen und Stößen geschützt.
Schritt 6 - Isolierung, Verkabelung und Gehäuse
Beinahe vollständig! Die Gehäuse isolieren jetzt die Batterie, während Schalter und Verkabelung die Ein- und Ausgänge verbinden.
Isolierung - Kaptonband, Fischpapier und sogar Papierhandtücher bieten eine einfache und wirksame Isolierung gegen versehentliche Kurzschlüsse in den Zellen.
Verkabelung - Verlegen Sie die Kabel von den BMS-Klemmen zu den Gleichstrombuchsen, Schaltern usw. entsprechend dem zu erwartenden Laststrom in geeigneter Stärke. Fügen Sie aus Sicherheitsgründen auch Inline-Sicherungen hinzu!
Anhänge - Ein kundenspezifisches Gehäuse ist zufriedenstellend, wenn man es selbst herstellt oder in 3D druckt. Zellentabletts bieten Zugang zu Hartschalengehäusen von Drohnen/RC-Anbietern.
Vergewissern Sie sich, dass Verkabelung, Schalter, Buchsen usw. für den Laststrom angemessen dimensioniert sind, und isolieren Sie vor dem Verschließen vollständig!
Schritt 7 - Erstes Testen, Ausgleichen und Aufladen
Bevor Sie Ihren neuen Akku an wichtige Geräte anschließen, sollten Sie ihn testen!
Prüfen Sie die Zellgruppenspannungen mit einem hochwertigen Multimeter. Die Gruppen sollten sehr nahe beieinander liegen (innerhalb von ein paar Millivolt), wenn sie gut aufeinander abgestimmt und frisch montiert sind.
Wenn die Gruppen eine größere Abweichung aufweisen, halten Sie sofort an und untersuchen Sie Zellunterschiede oder Verbindungsprobleme.
Im Idealfall gleichen sich leichte Unterschiede bei den ersten, sanften Ladezyklen von selbst aus. Verwenden Sie ein geeignetes Li-Ionen-Ladegerät, das die Grenzen der Akkus/Zellen respektiert... Das BMS lässt Sie nicht überladen, sobald es angeschlossen ist.
Stromversorgung für Ihre Projekte mit 18650 Akkus!
Mit einer intelligenten Konstruktion und angemessenen Sicherheitsvorkehrungen wird Ihr maßgeschneiderter Lithium-Ionen-Akku viele Jahre lang funktionieren. Die Modifizierung loser Zellen zu einer Batterie ermöglicht die Entwicklung von Energielösungen, die genau auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.
Verwenden Sie hochwertige 18650-Zellen und -Teile, führen Sie die Montage Schritt für Schritt durch und testen Sie sie gründlich... und Ihre Batterie wird wunderbar funktionieren!
Ob Sie ein Arduino-Projekt mit Strom versorgen, mit dem Fahrrad durch die Stadt fahren oder eine Solaranlage betreiben - Ihr DIY 18650-Akku macht es möglich. Das Know-how über den Bau von Batterien erweist sich als sehr nützlich, da sich unsere Welt auf Elektroantrieb umstellt.
Um Ihnen bei den Details Ihres Projekts zu helfen, sehen Sie sich meine anderen DIY-Batterieanleitungen an, die sich mit der Planung von Paketen, der Beschaffung von Teilen, Konstruktionsoptionen und mehr befassen. Lassen Sie mich auch wissen, wenn Sie Fragen haben - viel Spaß beim Bauen!
