La costruzione di un pacco batteria 18650 consente di creare una fonte di alimentazione personalizzata per i progetti, risparmiando rispetto all'acquisto di pacchi batteria preconfezionati. Ma per costruire un pacco sicuro e ad alte prestazioni occorrono conoscenze e attenzione.
In questa guida definitiva, come professionista Produttore di batterie 18650Vi illustrerò passo dopo passo tutto ciò che è necessario per costruire un pacco batteria 18650. Diventerete esperti di queste meraviglie agli ioni di litio!
Perché scegliere le batterie 18650?
18650 si riferisce alle dimensioni di queste celle cilindriche: sono larghe 18 mm e alte 65 mm. Sono quindi un po' più grandi delle comuni batterie AA.
All'interno di questo fattore di forma, tuttavia, si nasconde un'enorme versatilità. Rispetto alle celle AA, le 18650 offrono:
- Tensioni più elevate, in genere da 3,6 a 3,7 volt. Questo riduce il numero di celle necessarie in serie.
- Resistenza interna più bassa, quindi meno celle necessarie per un determinato assorbimento di corrente.
- Densità di energia molto più elevata: immagazzina circa 3 volte la potenza delle alcaline AA.
Con il giusto circuito di protezione, le celle 18650 possono essere configurate in pacchi batteria per qualsiasi cosa, dai computer portatili alle biciclette, fino alle auto elettriche! La produzione di massa rende queste celle molto convenienti.
Per i costruttori o gli appassionati del fai-da-te, le celle 18650 sono una porta d'accesso alla creazione di soluzioni energetiche personalizzate.
Parti di un pacco batteria 18650
Per costruire un pacco 18650 sicuro non basta un mucchio di celle infilate in un contenitore. Diversi componenti lavorano insieme per rendere queste batterie pratiche e utilizzabili:
Celle 18650 - Celle di marca di alta qualità, come Panasonic, Samsung o LG. Evitare le celle di marca.
Strisce di nichel - Le strisce di nichel puro, non di acciaio, uniscono elettricamente le celle. Lo spessore di 0,15 mm è comune.
Sistema di gestione della batteria (BMS) - Il BMS è il cervello che mantiene le celle in equilibrio e impedisce il sovraccarico o la sovrascarica.
Portacelle - I portacelle in plastica allineano le celle in modo ordinato e offrono uno spazio di ventilazione per il raffreddamento.
Involucro - Ospita celle, BMS e periferiche isolandole elettricamente. La stampa 3D è un'opzione.
Terminali e interruttori a filo - I fili collegano le celle ai dispositivi da alimentare, con interruttori che controllano la connettività.
Combinati in modo intelligente, questi componenti consentono agli autocostruttori di creare batterie agli ioni di litio personalizzate a un prezzo inferiore rispetto ai pacchi commerciali, consentendo al contempo configurazioni che i pacchi commerciali non offrono.
Come realizzare un pacco batteria 18650?
Passo 1 - Determinazione della configurazione del pacchetto
Con le celle sciolte, il primo passo è decidere la forma del pacco: quanti gruppi di celle in parallelo e quante celle in serie in ciascun gruppo. Questo determina la tensione e la capacità complessive.
Configurazione della serie
I collegamenti in serie aggiungono le tensioni delle celle. La tensione nominale delle 18650 è di 3,6-3,7V.
Per 12 V, collegare 3 celle in serie (3 x 3,7 V = 11,1 V). 4 celle per 14,8V, 5 celle per 18,5V, ecc. Questa singola "stringa" in serie è 1S.
Configurazione parallela
I collegamenti in parallelo aggiungono le capacità delle celle (mAh). Se una cella è da 2500 mAh, due celle da 2500 mAh in parallelo formano un gruppo da 5000 mAh.
Il nostro pacco da 12 V ha bisogno di 100Ah (amp-ora) e, utilizzando celle da 3,4Ah, 100Ah / 3,4Ah = 30 gruppi in parallelo. Questo è 30P.
La combinazione di celle in serie e in parallelo dà la forma del pacco: per un pacco da 12V 100Ah che utilizza celle da 3,4Ah, è 3S30P. 90 celle in totale.
Gli strumenti di "pack planner" online semplificano questi calcoli. Inoltre, garantiscono l'acquisto di un numero sufficiente di celle e componenti.
Fase 2 - Selezione di celle 18650 di qualità
Una volta decisa la forma, è il momento di acquistare le celle. Le celle dei portatili usati possono funzionare se si verificano le loro condizioni. Per l'affidabilità, tuttavia, vale la pena acquistare celle nuove di marche di qualità.
Controllare le schede tecniche dei venditori per le specifiche delle celle, confermando la capacità, la velocità di scarica massima, ecc. Confrontare le opzioni di marca prima di decidere su quale cella 18650 puntare.
Conservare le celle in modo sicuro in attesa dell'assemblaggio del pacco, lasciandole nell'imballaggio ed evitando il contatto con il metallo. Un'opzione economica è rappresentata da una valigetta di plastica per munizioni.
Fase 3 - Saldatura delle celle con la striscia di nichel
Per unire elettricamente le celle, il nastro di nichel puro è superiore all'acciaio. Lo spessore di 0,15 mm è comune.
Saldature parallele - Posare una striscia sulle celle, posizionata in modo da contattare tutti i terminali positivi o negativi quando vengono saldati. Un cavo si stacca per il cablaggio del BMS. Ripetere le strisce per tutti i gruppi.
Serie Saldature - Piccole strisce si saldano tra i gruppi di celle, alternando i terminali positivi e negativi per aumentare la tensione in serie.
Un saldatore a punti di qualità (non un saldatore!) garantisce connessioni affidabili e a bassa resistenza. Se siete alle prime armi con la saldatura, fate prima pratica. Lavorate con attenzione: i danni alle cellule possono essere pericolosi.
Passo 4 - Configurazione della protezione con un BMS
Un sistema di gestione della batteria (BMS) è obbligatorio per garantire la sicurezza dei pacchi agli ioni di litio. Il BMS:
- Monitoraggio delle tensioni di gruppo durante la carica/scarica
- Bilancia le tensioni di gruppo non uniformi
- Impedisce la carica o la scarica eccessiva per sovratensione
Selezionare un BMS che corrisponda alla tensione del pacco e alla massima corrente di scarica continua. Lasciare un po' di margine se la corrente di carico potrebbe avere un picco.
I terminali a vite consentono un cablaggio pulito del BMS rispetto alle saldature. I "cavi di bilanciamento" delle celle si collegano tra i gruppi per consentire il monitoraggio della tensione.
Fase 5 - Fissare le celle e il BMS
Con i cavi elettrici collegati, il fissaggio fisico del pacco garantisce prestazioni affidabili a lungo termine.
I supporti per celle in plastica consentono di allineare e distanziare le celle, bloccandole saldamente in posizione strato per strato come se fossero dei mattoni. Questo migliora il raffreddamento e protegge le celle in caso di cadute o urti.
In alternativa, per i pacchi rigidi, le pistole per colla a caldo fanno aderire rapidamente le celle. Alcuni costruttori usano la fibra di vetro per la realizzazione di involucri rigidi intorno al pacco. Anche il sigillante siliconico è utile.
Nel frattempo, il BMS viene montato in cima al pacco o accanto ad esso all'interno dell'involucro, se lo spazio lo consente. In questo modo si proteggono le delicate schede dei circuiti dalle vibrazioni o dagli urti.
Fase 6 - Isolamento, cablaggio e involucro
Quasi completo! Le custodie isolano ora la batteria, mentre gli interruttori e il cablaggio offrono la connettività in/out.
Isolamento - Il nastro Kapton, la carta da pesce e persino la carta assorbente offrono un isolamento semplice ed efficace contro i cortocircuiti accidentali delle celle.
Cablaggio - I cavi di calibro adeguato vanno dai terminali del BMS ai jack CC, agli interruttori, ecc. in base alla corrente di carico prevista. Aggiungere anche dei fusibili in linea per sicurezza!
Recinzioni - Un involucro personalizzato è soddisfacente da realizzare o da stampare in 3D per il proprio pacchetto. I vassoi per celle consentono l'accesso all'interno delle custodie rigide dei fornitori di droni/RC.
Assicurarsi di dimensionare i cavi, gli interruttori, i jack ecc. in modo adeguato alla corrente di carico e di isolare completamente prima di sigillare!
Fase 7 - Test iniziale, bilanciamento e ricarica
Prima di collegare il nuovo pacco batteria a dispositivi importanti, testatelo!
Controllare le tensioni dei gruppi di celle con un multimetro di qualità. I gruppi dovrebbero essere molto vicini (entro un paio di millivolt) se ben accoppiati e appena assemblati.
Se i gruppi mostrano una maggiore varianza, fermarsi immediatamente e indagare sulle differenze di cella o sui problemi di connessione.
Idealmente, tuttavia, le lievi differenze si autobilanciano durante i primi cicli di carica. Utilizzare un caricabatterie per ioni di litio adeguato, rispettando i limiti del pacco/cella... Il BMS non vi permetterà di sovraccaricare una volta collegato.
Alimentate i vostri progetti con le batterie 18650!
Con una costruzione intelligente e le opportune protezioni, il vostro pacco agli ioni di litio personalizzato garantirà anni di servizio. La modifica di celle sciolte in una batteria consente di costruire soluzioni energetiche adatte alle vostre esigenze.
Utilizzate celle e componenti 18650 di qualità, eseguite l'assemblaggio passo dopo passo e testate accuratamente... e la vostra batteria funzionerà a meraviglia!
Che si tratti di alimentare un progetto Arduino, di attraversare la città in bicicletta o di regolare un impianto solare, il vostro pacco 18650 fai da te lo rende possibile. Le conoscenze in materia di batterie si rivelano molto utili man mano che il nostro mondo si trasforma in elettrico.
Per aiutarvi a definire i dettagli del vostro progetto, consultate le mie altre guide sulle batterie fai-da-te che trattano la pianificazione del pacco, l'approvvigionamento dei componenti, le opzioni di costruzione e altro ancora. Fatemi sapere se vi vengono in mente domande - buona costruzione!
