Сборка батарейного блока 18650 позволит вам создать индивидуальный источник питания для проектов и при этом сэкономить деньги по сравнению с покупкой готовых блоков. Но для создания безопасного и высокопроизводительного блока требуются знания и внимательность.
В этом руководстве вы, как профессионал 18650 аккумуляторный блок производительЯ расскажу обо всем, что требуется для изготовления батарей 18650, шаг за шагом. Вы станете экспертом по этим литий-ионным чудесам!
Почему стоит выбрать аккумуляторы 18650?
18650 обозначает размер этих цилиндрических элементов - они имеют ширину 18 мм и высоту 65 мм. Это делает их немного больше обычных батареек AA.
Однако в этом форм-факторе заложена огромная универсальность. По сравнению с элементами AA, 18650 предлагают:
- Более высокое напряжение - обычно от 3,6 до 3,7 вольт. Это позволяет уменьшить количество последовательно соединенных элементов.
- Низкое внутреннее сопротивление - поэтому для данного тока требуется меньше элементов.
- Гораздо более высокая плотность энергии - аккумулируется примерно в 3 раза больше энергии, чем в щелочных аккумуляторах AA.
При правильной схеме защиты элементы 18650 можно использовать в составе батарей для любых устройств - от ноутбуков, велосипедов и даже электромобилей! А массовое производство делает эти элементы очень доступными.
Для DIY-строителей и любителей мастерить ячейки 18650 - это путь к созданию индивидуальных энергетических решений.
Части аккумуляторного блока 18650
Для создания безопасного блока 18650 требуется нечто большее, чем просто куча элементов, помещенных в корпус. Несколько компонентов работают вместе, чтобы сделать эти батареи практичными и пригодными для использования:
Элементы 18650 - Высококачественные элементы питания известных брендов, таких как Panasonic, Samsung или LG. Избегайте элементов без названия.
Никелевые полоски - Полоски чистого никеля, а не стали, соединяют ячейки между собой электрически. Обычно толщина составляет 0,15 мм.
Система управления аккумулятором (BMS) - The BMS это мозг, поддерживающий равновесие в клетках и предотвращающий перезаряд или переразряд.
Держатели для клеток - Пластиковые держатели ячеек аккуратно размещают ячейки и обеспечивают вентиляционное пространство для охлаждения.
Шкаф - Размещает ячейки, BMS и периферийные устройства, изолируя их электрически. 3D-печать - один из вариантов.
Проволочные клеммы и переключатели - Провода соединяют ячейки с питаемыми устройствами, а переключатели управляют подключением.
При грамотном сочетании эти детали позволяют "самодельщикам" создавать литий-ионные батареи дешевле, чем коммерческие, и при этом обеспечивают конфигурации, которых нет у коммерческих батарей.
Как сделать аккумулятор 18650?
Шаг 1 - Определение конфигурации пакета
При использовании свободных ячеек первым шагом будет выбор формы блока - сколько параллельных групп ячеек и сколько последовательных ячеек в каждой группе. Это определяет общее напряжение и емкость.
Конфигурация серии
Последовательные соединения увеличивают напряжение элементов. Номинальное напряжение 18650 составляет 3,6-3,7 В.
Для 12 В соедините 3 ячейки последовательно (3 x 3,7 В = 11,1 В). 4 ячейки для 14,8 В, 5 ячеек для 18,5 В и т.д. Эта одиночная последовательная "нить" - 1S.
Параллельная конфигурация
Параллельные соединения увеличивают емкость ячеек (мАч). Если емкость одного элемента составляет 2500 мАч, то два параллельно соединенных элемента по 2500 мАч образуют группу емкостью 5000 мАч.
Нашему 12-вольтовому блоку требуется 100 Ач (ампер-часов), а при использовании ячеек 3,4 Ач, 100 Ач / 3,4 Ач = 30 параллельных групп. Это и есть 30P.
Последовательное и параллельное соединение дает форму блока - для блока 12В 100Ач, использующего ячейки 3,4Ач, это 3S30P. Всего 90 ячеек.
Онлайн-инструменты "планировщика сборок" упрощают эти расчеты. Они также гарантируют, что вы купите достаточное количество элементов и деталей.
Шаг 2 - Выбор качественных элементов питания 18650
С формой определились, пора покупать ячейки. Подержанные элементы могут подойти, если их состояние проверено. Однако для надежности стоит приобрести новые элементы от качественных брендов.
Проверьте технические характеристики элементов, подтверждающие их емкость, максимальную скорость разряда и т.д. Сравните варианты брендов, прежде чем решить, на каком элементе 18650 остановиться.
Храните ячейки в безопасном месте в ожидании сборки, оставляя их в упаковке и избегая контакта с металлом. Пластиковый ящик для патронов - один из недорогих вариантов хранения.
Шаг 3 - Сварка ячеек с никелевой полосой
Для электрического соединения ячеек чистая никелевая лента лучше стальной. Обычно используется толщина 0,15 мм.
Параллельные сварные швы - Положите полоску на ячейки так, чтобы при сварке она соприкасалась со всеми положительными или отрицательными клеммами. С нее свисает провод для подключения BMS. Повторите укладку полос для всех групп.
Серия сварных швов - Небольшие полоски свариваются между группами ячеек, чередуя положительные и отрицательные клеммы для последовательного повышения напряжения.
Качественный аппарат точечной сварки (не паяльник!) обеспечивает надежные соединения с низким сопротивлением. Если вы новичок в сварке, сначала потренируйтесь. Работайте осторожно - повреждение клеток может быть опасным.
Шаг 4 - Настройка защиты с помощью BMS
Система управления батареей (BMS) является обязательным условием безопасности литий-ионных блоков. BMS:
- Контролирует напряжение в группе во время заряда/разряда
- Выравнивает неравномерное групповое напряжение
- Предотвращает зарядку или разрядку при повышенном напряжении
Выберите BMS, соответствующую напряжению блока и максимальному непрерывному току разряда. Оставьте немного накладок, если ток нагрузки может скакнуть.
Винтовые клеммы обеспечивают чистую проводку BMS по сравнению с пайкой. Балансировочные провода ячеек подключаются между группами для контроля напряжения.
Шаг 5 - Обеспечение безопасности клеток и BMS
При подключенном электричестве физическая фиксация упаковки обеспечивает надежную работу в течение длительного времени.
Пластиковые держатели ячеек обеспечивают аккуратное выравнивание и расположение ячеек, прочно фиксируя их слой за слоем, как кирпичи. Это улучшает охлаждение и защищает ячейки при падениях и ударах.
В качестве альтернативы для жестких корпусов можно использовать термоклеевые пистолеты, которые быстро склеивают ячейки. Некоторые производители используют стекловолокно вокруг упаковки для создания жестких корпусов. Силиконовый герметик тоже помогает.
При этом BMS крепится на блоке или рядом с ним в корпусе, если позволяет место. Это защищает хрупкие печатные платы от вибрации и ударов.
Шаг 6 - Изоляция, проводка и корпус
Почти готово! Корпуса теперь изолируют батарею, а переключатели и проводка обеспечивают возможность входа/выхода.
Изоляция - Каптоновая лента, рыболовная бумага и даже бумажное полотенце обеспечивают простую и эффективную изоляцию от случайных замыканий.
Проводка - Провода соответствующего калибра протяните от клемм BMS к разъемам DC, выключателям и т.д. в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Добавьте предохранители для безопасности!
Корпуса - Изготовить или напечатать в 3D для своего аппарата корпус на заказ не составит труда. Лотки для ячеек обеспечивают доступ внутрь жестких корпусов от поставщиков дронов/РК.
Убедитесь, что размеры проводов, выключателей, разъемов и т.д. соответствуют току нагрузки, и полностью изолируйте их перед герметизацией!
Шаг 7 - Первоначальное тестирование, балансировка и зарядка
Прежде чем подключать новый аккумулятор к важному оборудованию, проверьте его!
Проверьте напряжение в группах ячеек с помощью качественного мультиметра. Группы должны быть очень близки (в пределах пары милливольт), если они хорошо подобраны и только что собраны.
Если группы показывают большее расхождение - немедленно остановитесь и выясните разницу между клетками или проблемы с подключением.
В идеале, небольшие различия будут самоуравновешиваться в первых циклах бережного заряда. Используйте подходящее зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов, соблюдая ограничения по количеству ячеек... BMS не позволит вам перезарядить аккумулятор после подключения.
Питание ваших проектов с помощью аккумуляторов 18650!
При продуманной конструкции и соответствующих мерах предосторожности ваш литий-ионный аккумулятор прослужит вам долгие годы. Модификация свободных элементов в батарее позволяет создавать энергетические решения именно для ваших нужд.
Используйте качественные элементы и детали 18650 от известных брендов, выполняйте сборку шаг за шагом и тщательно тестируйте... и ваша батарея будет работать великолепно!
Питание для проекта Arduino, поездка на велосипеде по городу, работа на солнечных батареях - ваш DIY-аккумулятор 18650 делает это возможным. Ноу-хау в области создания аккумуляторов очень пригодится, поскольку наш мир становится все более электрическим.
Чтобы помочь с деталями для вашего проекта, ознакомьтесь с другими моими руководствами по батареям DIY, в которых рассказывается о планировании комплекта, поиске деталей, вариантах конструкции и многом другом. Дайте мне знать, если возникнут вопросы - счастливого строительства!
