Construir um conjunto de baterias 18650 permite-lhe criar uma fonte de energia personalizada para projectos, poupando dinheiro em comparação com a compra de conjuntos de baterias pré-construídos. Mas para construir um pack seguro e de alto desempenho é necessário conhecimento e cuidado.
Neste guia definitivo, como profissional Fabricante de baterias 18650Neste artigo, vou explicar passo a passo tudo o que é necessário para construir uma bateria 18650. Tornar-se-á um perito nestas maravilhas de iões de lítio!
Porquê escolher as pilhas 18650?
18650 refere-se ao tamanho destas células cilíndricas - têm 18 mm de largura e 65 mm de altura. Isto torna-as um pouco maiores do que as pilhas AA comuns.
No entanto, este fator de forma oferece uma enorme versatilidade. Em comparação com as pilhas AA, as 18650 oferecem:
- Tensões mais elevadas - normalmente de 3,6 a 3,7 volts. Isto reduz o número de células necessárias em série.
- Resistência interna mais baixa - por isso são necessárias menos células para um determinado consumo de corrente.
- Densidade de energia muito mais elevada - armazenando cerca de 3x a potência das pilhas alcalinas AA.
Com o circuito de proteção adequado, as células 18650 podem ser configuradas em conjuntos de baterias para tudo, desde computadores portáteis, bicicletas eléctricas e até carros eléctricos! E a sua produção em massa torna estas células muito acessíveis.
Para o construtor de bricolage ou para os funileiros, as pilhas 18650 são uma porta de entrada para a criação de soluções energéticas personalizadas.
Partes de uma bateria 18650
Para construir uma bateria 18650 segura é necessário mais do que apenas um monte de células enfiadas numa caixa. Vários componentes trabalham em conjunto para tornar estas baterias práticas e utilizáveis:
Células 18650 - Pilhas de marca de alta qualidade, como Panasonic, Samsung ou LG. Evite pilhas sem marca.
Tiras de níquel - As tiras de níquel puro, não de aço, unem eletricamente as células. A espessura de 0,15 mm é comum.
Sistema de gestão da bateria (BMS) - O BMS é o cérebro que mantém as células equilibradas e impede a sobrecarga ou a descarga excessiva.
Suportes para células - Os suportes de plástico para células alinham as células corretamente e proporcionam espaço de ventilação para arrefecimento.
Invólucro - Aloja as células, o BMS e os periféricos, isolando-os eletricamente. A impressão 3D é uma opção.
Terminais de fios e interruptores - Os fios ligam as células aos dispositivos que estão a ser alimentados, com interruptores que controlam a conetividade.
Combinadas de forma inteligente, estas peças permitem que os amantes da bricolage criem baterias de iões de lítio personalizadas mais baratas do que as embalagens comerciais, permitindo ao mesmo tempo configurações que as embalagens comerciais não oferecem.
Como fazer uma bateria 18650?
Passo 1 - Determinar a configuração do pacote
Com células soltas, o primeiro passo é decidir a forma do conjunto - quantos grupos de células em paralelo e quantas células em série em cada grupo. Isto define a tensão e a capacidade globais.
Configuração da série
As ligações em série aumentam as tensões das pilhas. A tensão nominal das 18650 é de 3,6-3,7V.
Para 12V, ligue 3 células em série (3 x 3,7V = 11,1V). 4 células para 14,8V, 5 células para 18,5V, etc. Este "string" de série única é 1S.
Configuração paralela
As ligações em paralelo adicionam as capacidades das pilhas (mAh). Se uma célula tem 2500mAh, duas células de 2500mAh em paralelo formam um grupo de 5000mAh.
O nosso pack de 12V precisa de 100Ah (amperes-hora) e, utilizando células de 3,4Ah, 100Ah / 3,4Ah = 30 grupos paralelos. Isto é 30P.
Juntas em série e em paralelo dão a forma do pack - para um pack de 12V 100Ah com células de 3.4Ah, é 3S30P. 90 células no total.
As ferramentas online de "pack planner" simplificam estes cálculos. Garantem também a compra de células e peças suficientes.
Passo 2 - Seleção de pilhas 18650 de qualidade
Com a forma decidida, é altura de comprar pilhas. As pilhas usadas de computadores portáteis podem funcionar se o seu estado for verificado. No entanto, para maior fiabilidade, vale a pena comprar células novas de marcas de qualidade.
Verifique as fichas de dados do vendedor para obter as especificações da pilha, confirmando a capacidade, a taxa de descarga máxima, etc. Comparar as opções de marca antes de decidir qual a célula 18650 a utilizar.
Armazene as células em segurança enquanto aguarda a montagem da embalagem, deixando-as na embalagem e evitando o contacto com metais. Uma caixa de plástico para munições é uma opção de armazenamento económica.
Etapa 3 - Soldar células com fita de níquel
Para unir as células eletricamente, a tira de níquel puro é superior ao aço. A espessura de 0,15 mm é comum.
Soldaduras paralelas - Coloque uma tira sobre os elementos, posicionada de forma a contactar todos os terminais positivos ou negativos quando soldada. Um fio fica pendurado para a cablagem do BMS. Repita as tiras para todos os grupos.
Série Soldas - Pequenas tiras são soldadas entre os grupos de células, alternando os terminais positivo e negativo para aumentar a tensão em série.
Um soldador por pontos de qualidade (não um ferro de soldar!) garante ligações fiáveis e de baixa resistência. Pratique primeiro se for novo na soldadura. Trabalhe com cuidado - os danos nas células podem ser perigosos.
Passo 4 - Configurar a proteção com um BMS
Um sistema de gestão de baterias (BMS) é obrigatório para a segurança das baterias de iões de lítio. O BMS:
- Monitoriza as tensões do grupo durante a carga/descarga
- Equilibra tensões de grupo desiguais
- Evita o carregamento com sobretensão ou a descarga excessiva
Selecione um BMS que corresponda à tensão do pack e à corrente máxima de descarga contínua. Permitir alguma sobrecarga se a corrente de carga puder aumentar.
Os terminais de parafuso permitem uma cablagem BMS mais limpa do que a soldadura. Os "cabos de equilíbrio" das células são ligados entre os grupos para permitir a monitorização da tensão.
Etapa 5 - Proteger as células e o BMS
Com os cabos eléctricos ligados, a fixação física do conjunto permite um desempenho fiável a longo prazo.
Os suportes de células em plástico proporcionam uma forma elegante de alinhar e espaçar as células, fixando-as firmemente no lugar, camada a camada, como tijolos. Isto melhora o arrefecimento ao mesmo tempo que protege as células em caso de quedas ou colisões.
Em alternativa, para embalagens rígidas, as pistolas de cola quente aderem rapidamente às células. Alguns construtores utilizam fibra de vidro à volta da embalagem para obter caixas rígidas. O vedante de silicone também ajuda.
Entretanto, o BMS é montado no topo do pacote ou ao lado dele dentro da caixa, se o espaço o permitir. Isto protege as placas de circuito delicadas de vibrações ou choques.
Passo 6 - Isolamento, cablagem e caixa
Quase completo! As caixas isolam agora a bateria, enquanto os interruptores e a cablagem oferecem conetividade de entrada/saída.
Isolamento - A fita Kapton, o papel de peixe e até o papel de cozinha proporcionam um isolamento simples e eficaz contra curtos-circuitos acidentais nas células.
Cablagem - O fio de calibre adequado passa dos terminais BMS para as tomadas DC, interruptores, etc. com base na corrente de carga prevista. Adicione também fusíveis em linha para segurança!
Caixas de proteção - É satisfatório fabricar ou imprimir em 3D um invólucro personalizado para a sua embalagem. Os tabuleiros para células permitem o acesso ao interior de caixas rígidas de fornecedores de drones/RC.
Certifique-se de que dimensiona os cabos, interruptores, tomadas, etc. de forma adequada à corrente de carga e isole-os completamente antes de os selar!
Passo 7 - Teste inicial, equilíbrio e carregamento
Antes de ligar a sua nova bateria a equipamentos importantes - teste-a!
Verifique as tensões dos grupos de células com um multímetro de qualidade. Os grupos devem estar muito próximos (dentro de alguns milivolts) se estiverem bem combinados e acabados de montar.
Se os grupos apresentarem uma maior variação, pare imediatamente e investigue as diferenças entre células ou problemas de ligação.
Idealmente, embora as ligeiras diferenças se auto-equilibrem nos ciclos iniciais de carga suave. Utilize um carregador de iões de lítio adequado, respeitando os limites da embalagem/célula... O BMS não o deixará sobrecarregar uma vez ligado.
Alimentar os seus projectos com baterias 18650!
Com uma construção inteligente e as devidas salvaguardas, a sua bateria de iões de lítio personalizada proporcionará anos de serviço. A modificação de células soltas numa bateria permite criar soluções energéticas exatamente para as suas necessidades.
Utilize células e peças 18650 de marcas de qualidade, faça a montagem passo a passo e teste cuidadosamente... e a sua bateria terá um excelente desempenho!
Quer seja para alimentar um projeto Arduino, para andar de bicicleta pela cidade ou para suavizar uma instalação solar - o seu pack 18650 DIY torna tudo possível. O conhecimento sobre baterias de construção também se revela muito útil à medida que o nosso mundo se torna elétrico.
Para ajudar com os detalhes do seu projeto, consulte os meus outros guias de baterias DIY que abrangem o planeamento de packs, aquisição de peças, opções de construção e muito mais. Informe-me também se tiver alguma dúvida - boa construção!
