Bộ pin Lithium không hàn: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Nếu bạn đam mê điện tử thì một thách thức chung cần vượt qua sẽ là tìm một nguồn điện phù hợp. Điều này đặc biệt đúng với tất cả các thiết bị / dự án di động mà bạn có thể muốn xây dựng và ở đó, pin rất có thể sẽ là lựa chọn tốt nhất của bạn cho nguồn điện đó. Nếu bạn đang chế tạo một thiết bị tiêu thụ điện năng thấp thì bạn có nhiều tùy chọn để lựa chọn nhưng nếu dự án của bạn là một thiết bị kích hoạt nhỏ đói điện thì bạn có thể bị giới hạn ở pin lithium. Theo nhiều cách, pin lithium là một món quà tuyệt vời cho nhân loại từ những nhà khoa học pin thông minh và cậu bé tôi rất biết ơn những món quà này.

Bộ pin là cần thiết cho toàn bộ các sản phẩm có nhu cầu điện năng cao. Đó có thể là loa di động, xe đạp điện, ván trượt điện, pin sạc dự phòng, đèn pin, thiết bị RC và nhiều hơn thế nữa.

Vấn đề duy nhất với những loại pin này (hoàn toàn bỏ qua sự kén chọn sạc / xả và xu hướng bốc cháy khi bị xử lý sai) là chúng khá đắt so với các công nghệ pin kém hơn khác. Vì vậy, có thể tạo các bộ pin của riêng bạn với giá rẻ là một điều kiện tuyệt vời cho các dự án nghiêm túc.

Thật may mắn cho chúng ta, pin lithium rất phổ biến, chúng ở xung quanh chúng ta. Vì vậy, trong phần hướng dẫn này, tôi sẽ hướng dẫn bạn quy trình tạo bộ pin của riêng bạn từ pin Lithium 18650, được nhặt từ các máy tính xách tay cũ mà bạn có thể sử dụng để cung cấp năng lượng cho các dự án đói điện của mình.

Bước 1: Tại sao điều này lại có thể giảng dạy?

Vậy điều gì đặt ra hướng dẫn này ngoài nhiều hướng dẫn khác về việc xây dựng một bộ pin? Chà, tôi nhận thấy rằng khi tìm cách chế tạo một bộ pin, thường có hai lựa chọn được đưa ra. Đây là để hàn các tế bào với nhau bằng máy hàn điểm hoặc hàn các tế bào với nhau. Không đi vào quá nhiều chi tiết, tất nhiên có một số ưu và nhược điểm với các tùy chọn này. Điểm chuyên nghiệp với hàn điểm là nó tạo ra một liên kết đáng tin cậy mà ít làm hỏng pin. Tuy nhiên, vấn đề là nó yêu cầu một thợ hàn điểm có thể khá tốn kém. Hàn rẻ hơn nhiều và sẽ tạo ra kết nối tốt hơn nhưng phải trả giá là làm hỏng pin do nhiệt truyền vào tế bào. Một nhược điểm khác mà cả hai phương pháp này đều mắc phải là chúng khá lâu dài, yêu cầu giải nhiệt hoặc cắt các tab để cho phép thay đổi cấu hình pin. Vì vậy, tôi đang chọn tùy chọn thứ ba là bộ pin không hàn và có khả năng không hàn.

Tôi đã thiết kế các giá đỡ di động mô-đun này cho phép xây dựng bất kỳ bộ pin nào có kích thước dạng lưới mà không cần sử dụng máy hàn điểm đắt tiền, không làm hỏng pin và có thể tự do định cấu hình lại bộ pin hoặc thay thế các tế bào đơn lẻ bất cứ lúc nào một cách dễ dàng.

Bước 2: Tuyên bố từ chối trách nhiệm

Tuy nhiên, trước khi chúng ta bắt đầu, tôi phải thông báo với bạn rằng pin Lithium, dù tuyệt vời đến đâu, nhưng chúng khá nguy hiểm nếu không được xử lý đúng cách. Đây là những bông tuyết của pin và sẽ phát nổ / bùng phát thành ngọn lửa địa ngục nếu bị ngược đãi, phá hủy dự án, xe hơi, ngôi nhà của bạn hoặc bất cứ thứ gì có thể dễ cháy trong tầm với của nó. Hàm lượng năng lượng cao của những loại pin này cũng có thể tạo ra một số hư hỏng nghiêm trọng nếu bị chập. Tôi không chịu bất kỳ trách nhiệm nào đối với bất kỳ tài sản, sinh vật sống hoặc thực thể tinh thần / tinh thần nào bị hư hỏng do có sự cố xảy ra theo hướng dẫn này. Bạn chỉ nên làm điều này nếu bạn có đủ kiến thức về pin lithium và đã thực hiện các biện pháp phòng ngừa cần thiết.

Tóm lại, bạn tự chịu rủi ro khi làm điều này và tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ điều gì có thể xảy ra với việc này. Nếu bạn không muốn mạo hiểm thì tôi khuyên bạn nên mua một gói hoàn chỉnh do các chuyên gia làm.

Hạn chế:

Các hướng dẫn ở đây sẽ chủ yếu tập trung vào việc tạo một bộ pin không được bảo vệ, do đó sẽ không xem xét đến bất kỳ loại BMS nào hoặc các phép đo an toàn khác cho phép chúng tôi sử dụng bộ pin một cách an toàn. Điều này để lại cho bất cứ ai muốn xây dựng này để giải quyết.

Bước 3: Tìm nguồn cung ứng các tế bào pin 18650

Nếu bạn đã có 18650 pin và bạn chỉ quan tâm đến quá trình tạo một bộ pin thì bạn có thể bỏ qua bước "Xây dựng gói".

Một trong những loại pin phổ biến nhất mà bạn sẽ gặp sẽ là cell pin 18650 (từ nay được gọi là cell), đây là loại pin thường được sử dụng nhất trong máy tính xách tay. (Sự thật, 18650 thực sự mô tả kích thước của ô có đường kính 18mm và chiều dài 65,0mm). Tất nhiên còn có các ô khác như 21700 và 26650 nhưng vì sự phổ biến của chúng, bảng hướng dẫn này sẽ chỉ tập trung vào loại ô 18650.

Nguồn chính để chấm điểm 18650 miễn phí chắc chắn là máy tính xách tay cũ. Chúng thường chứa 6-9 ô tùy thuộc vào loại máy tính xách tay. Ngay cả khi pin máy tính xách tay kém thì cơ hội chỉ có một số tế bào bị hỏng trong khi phần còn lại vẫn có thể sử dụng được. Những nơi khác để lấy tế bào là từ bộ pin xe đạp điện, ngân hàng điện và cả các cửa hàng trực tuyến như eBay và amazon, mặc dù những thứ này tất nhiên sẽ không miễn phí.

Khi bạn đã cầm được pin máy tính xách tay, đã đến lúc cạy nó ra. THẬN TRỌNG tuy nhiên vì bạn không muốn làm thủng hoặc chập bất kỳ pin nào. Khuyến nghị của tôi là sử dụng một công cụ nhựa cho phần cạy. Nếu bạn vẫn sử dụng một vật bằng kim loại, chẳng hạn như tuốc nơ vít, hãy đảm bảo rằng bạn thực hiện nhẹ nhàng để không gây ra bất kỳ rủi ro nào.

Sau khi bạn có các tế bào của mình, đã đến lúc kiểm tra khả năng của chúng. Đối với điều đó, tôi khuyên bạn nên sử dụng bộ sạc / thử nghiệm pin như OPUS BT-C3100 (liên kết liên kết). Những thiết bị nhỏ gọn tiện dụng này sẽ sạc / xả, kiểm tra và duy trì các tế bào lithium cho bạn, điều này thật tuyệt nếu bạn định sử dụng các tế bào lithium cho các dự án.

Bước 4: Bộ pin

Bộ pin được chế tạo vì hai lý do chính: để tăng điện áp hoặc / và để tăng dung lượng. Tế bào là một pin riêng lẻ trong một gói và khi các tế bào được kết nối nối tiếp, điện áp sẽ được thêm vào. Khi các ô được nối dây song song, dung lượng của các ô sẽ được thêm vào, do đó bắt chước một pin dung lượng cao hơn. Cấu hình của một bộ pin thường được mô tả là XsYp trong đó X cho biết số ô mắc nối tiếp và Y, số ô song song. Bằng cách nhân chúng lên, chúng ta nhận được tổng số ô cần thiết cho gói của chúng ta.

Phạm vi điện áp của một 18650 điển hình là từ 4,2V đến ~ 2,5V và vì vậy nếu bạn muốn một bộ pin 12V kết nối ba tế bào trong loạt 3s1p sẽ cung cấp 12,6V được sạc đầy và xuống 7,5V hoàn toàn trống (Mặc dù không nên phóng điện ô xuống dưới 3V).

Dung lượng trong các ô rất khác nhau giữa kiểu máy và nhà sản xuất. Nhưng từ số lượng lớn pin mà tôi đã thử nghiệm, dung lượng dự kiến cho pin máy tính xách tay đã qua sử dụng nằm trong khoảng từ 2000mAh đến 3000mAh. Tất nhiên, bạn sẽ tìm thấy những viên pin có dung lượng thấp hơn mức này và những viên pin tôi thường bỏ đi.

Vì vậy, giả sử bạn muốn tạo một pin dự phòng có dung lượng 10000mAh và bạn có một loạt các tế bào 2000mAh… sau đó, bạn đoán xem, bạn sẽ cần kết nối 5 trong số chúng song song với cấu hình 1s5p để có được 10000mAh đó và tất nhiên Bộ điều chỉnh DC-DC để có được nó đến 5V.

Ví dụ: nếu bạn muốn 12V và ít nhất 10000mAh thì cấu hình sẽ là 3s5p và điều đó có nghĩa là số lượng tế bào yêu cầu sẽ là 15 để tạo gói đó.

Tạo bộ pin của riêng bạn thực sự rất hữu ích và có rất nhiều tài liệu đọc trên mạng. Vì vậy, nếu bạn chưa quen với việc tạo các gói, tôi khuyên bạn nên thực hiện một số nghiên cứu về nó vì tài liệu hướng dẫn này sẽ không cung cấp tất cả các chi tiết về các gói pin và những hạn chế của chúng. Gợi ý về một số điều cần tra cứu là dòng điện rút ra và phân chia dòng điện, BMS, điện tích cân bằng, độ võng điện áp, điện trở bên trong của pin, kích thước tab, hóa học của pin và quá trình chạy nhiệt.

Bước 5: Xây dựng gói

Có một số thứ cần thiết để chúng tôi xây dựng bộ pin này.

Bước đầu tiên của việc xây dựng bộ pin là quyết định cấu hình bạn muốn / cần. Điều này được quyết định bởi các yêu cầu về điện áp, công suất và dòng điện. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ tạo một bộ pin 3s2p sẽ tạo ra một pin 12V 4-5000mAh.

Vì chúng tôi sẽ in các ngăn chứa di động của mình, nên một máy in 3D sẽ vô cùng hữu ích. Vì vậy, đây là phần mà bạn phải lấy một máy in 3D từ túi sau của bạn hoặc nhờ một người bạn thân với máy in giúp bạn. Các ngăn chứa tế bào này khá nhỏ vì vậy để có được dung sai thích hợp cho việc ghép chúng lại với nhau, tôi khuyên bạn nên sử dụng một đầu phun 0,4mm hoặc nhỏ hơn. Các tệp STL và mô hình có thể được tìm thấy trên liên kết bên dưới, nơi bạn cũng sẽ tìm thấy hướng dẫn in.

Cũng có thể cần một mũi khoan tùy thuộc vào phương pháp lắp ráp được chọn (thêm về điều này trong các trang trình bày sau)

Như đã đề cập trước đây, không cần hàn và hàn sẽ là tùy chọn. Công dụng chính của mỏ hàn sẽ là gắn các dây dẫn vào bộ pin. Tuy nhiên, điều này có thể tránh được bằng cách sử dụng các đầu cuối vòng trên dây thay thế hoặc chỉ để các tab hoạt động như các dây dẫn và bỏ qua các dây dẫn tế bào riêng lẻ (dây dẫn cân bằng).

Liên kết đến các tệp stl: STL-files

Bước 6: Các bộ phận cần thiết

In bao nhiêu ngăn đựng nếu cần cho gói của bạn và bắt đầu tìm nguồn cung cấp các bộ phận khác cần thiết. Đối với bản dựng này, chúng tôi sẽ cần in tổng cộng sáu chủ sở hữu ô. Ngoài ra, hãy in vỏ, nắp và tùy chọn giá treo vì vỏ sẽ làm cho bộ pin bền và đáng tin cậy hơn nhiều.

Danh sách các bộ phận:

• Tab niken (chiều rộng tối đa là 7, 5mm)
• 2x vít M5 (dài ít nhất 100mm)
• 2x hạt dẻ M5
• 12x ốc vít và đai ốc M3 *
• Dây dẫn đầu cuối (Đỏ và Đen)
• Cân bằng khách hàng tiềm năng *

* Phần tùy chọn

Bước 7: Lắp ráp gói

Khi bạn đã có tất cả các bộ phận, đã đến lúc lắp ráp gói và việc này khá đơn giản vì các ngăn chứa ô đã in có thể được gắn vào nhau để tạo ra kích thước gói cần thiết.

Các giá đỡ di động được thiết kế theo cách có nhiều cách sử dụng chúng để xây dựng một bộ pin.

1. Tùy chọn đầu tiên là luồn các tab qua ngăn chứa ô để kết nối nhiều ô. Các giá đỡ được thiết kế với một số độ đàn hồi để đảm bảo tiếp xúc thích hợp với tế bào pin.
2. Tùy chọn thứ hai là sử dụng vít M3 làm tiếp điểm đầu cuối và siết chặt các mấu trên vít bằng đai ốc. Vì vậy, có thể hữu ích khi khoan lỗ trên các mấu để cho phép các vít M3 đi qua. Tôi đã cung cấp một đồ gá sẽ giúp tạo khoảng cách khi khoan những lỗ này. Có thể là khôn ngoan khi sử dụng đai ốc nylon hoặc loctite để ngăn không cho đai ốc vặn ra nếu pin sẽ bị rung.

Bất kỳ quá trình hàn dây dẫn và dây dẫn (như dây dẫn cân bằng) và các tab kết nối (để tạo kết nối nối tiếp) nên được thực hiện ở giai đoạn này, đảm bảo các tab phù hợp được kết nối.

Sau khi phần đầu tiên (chúng ta hãy gọi nó là phần dưới cùng) đã hoàn thành và các dây dẫn thích hợp đã được hàn / gắn, nó có thể được đặt ở dưới cùng của vỏ bọc. Nó sẽ là một phù hợp chặt chẽ. Điều này nhằm mục đích tạo ra một gói mạnh mẽ và giảm bất kỳ tiếng ồn ào không cần thiết nào bên trong gói.

Lắp pin vào, đảm bảo rằng tất cả các cặp song song ở cùng mức điện áp và các tế bào có dung lượng tương tự nhau. Để tạo kết nối nối tiếp, cặp ô phải quay mặt về hướng xen kẽ có nghĩa là cặp ô ở giữa phải đối diện với hai cặp còn lại.

Chèn các chủ sở hữu ô trên cùng vào gói. Bước này có thể yêu cầu một số thao tác lắc lư và nghịch ngợm để tất cả các ô được căn chỉnh đúng vào giá đỡ trên cùng.

QUAN TRỌNG!

• Hãy hoàn toàn đảm bảo rằng bạn nhận được đúng cực và hướng của các ô, nếu không, bạn có nguy cơ làm thiếu các ô và cùng với đó, giải phóng toàn bộ tiềm năng của chúng hiếm khi là một điều tốt.
• Nếu sử dụng các tế bào được nhặt rác từ pin máy tính xách tay cũ hoặc các thiết bị điện tử khác, hãy đảm bảo loại bỏ tất cả các nhãn dán, cặn keo hoặc bất kỳ thứ gì khác có thể có trên tế bào, cẩn thận không tháo màng bọc bị co lại. Bạn muốn ô di chuyển tự do trong ngăn chứa ô để cho phép các thiết bị đầu cuối tiếp xúc tốt.

Bước 8: Kiểm tra gói

Vặn nhẹ nắp và thì đấy! bạn hy vọng có cho mình một bộ pin hoạt động. Tất nhiên bây giờ là lúc để lấy đồng hồ vạn năng của bạn ra và kiểm tra gói để thấy rằng nó cung cấp điện áp dự kiến.

Như có thể thấy trong hình ảnh tôi đã tạo ra một vài bộ pin với những giá đỡ này và tôi phải nói rằng chúng thực sự tuyệt vời. Giờ đây, có thể xây dựng các gói mà bạn có thể hoán đổi các ô xấu một cách dễ dàng, thay đổi cấu hình và tính phí các ô riêng lẻ.

Tuy nhiên, có một số điều đáng nói về cách xây dựng gói này. Vì kết nối không được liên kết với các tế bào cần phải cẩn thận hơn để đảm bảo rằng mọi tế bào đang tiếp xúc thích hợp. Nếu các tế bào không tạo ra tia lửa tiếp xúc thích hợp có thể tạo ra do pin phóng điện không đều. Một điều khác cần lưu ý là giải pháp này sẽ dẫn đến một bộ pin kém nhỏ gọn hơn so với hàn chẳng hạn. Hạn chế thứ ba là mặc dù cấu trúc mô-đun làm cho nó linh hoạt nhưng bạn vẫn bị giới hạn trong các cấu hình dạng lưới và việc tùy chỉnh hình dạng của bộ pin do đó trở nên khó khăn hơn.

Nhưng nếu không có nhược điểm nào được đề cập ở trên làm phiền bạn thì xin chúc mừng bạn đã vượt qua được các hướng dẫn và có thể bạn sẽ giải quyết được tất cả các thách thức về quyền lực trong tương lai của mình.

Hãy nhớ rằng việc sử dụng pin lithium mà không có bất kỳ biện pháp bảo vệ nào là khá rủi ro, vì vậy khuyến nghị là sử dụng BMS (Hệ thống giám sát pin) phù hợp để bảo vệ pin khỏi sạc / xả quá mức và nếu có tính năng cân bằng thì nó cũng có thể được sử dụng để sạc gói. Xem các liên kết bên dưới của BMS được đề xuất của tôi để sử dụng cho các gói nhỏ.

12V BMS (gói 3 giây)

16V BMS (gói 4 giây)