Khôi phục pin Lithium-Ion: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Nếu bạn giống tôi, thì bạn luôn tìm kiếm một cái cớ để tiết kiệm tiền, mày mò hoặc giải mã một thứ gì đó có vẻ thú vị. Tôi đã tìm thấy một cách để đáp ứng tất cả những điều trên! Tôi rất thích pin lithium-ion. Chúng có đủ hình dạng và kích cỡ, đậm đặc năng lượng (chứa nhiều năng lượng), có điện áp cao hơn pin NiCad hoặc NiMH và có thể chịu được mức khuếch đại cao. Thêm vào đó, chúng không phát triển 'trí nhớ' hoặc có khả năng tự phóng điện cao nên bạn có thể lưu trữ chúng trong thời gian dài. Cuối cùng, họ cho vay các cấu hình đa ô. Tốt hơn nữa, chúng ở khắp mọi nơi và có thể được sử dụng miễn phí. Trong hướng dẫn này, tôi sẽ cung cấp cho bạn một khóa học sơ lược về cách tìm, trích xuất và sử dụng pin lithium-ion, vì vậy hãy bắt đầu! Dưới đây là các liên kết cho một số công cụ và mặt hàng tôi đã sử dụng!

Bộ sạc iMax B6 LiPo:

www.ebay.com/itm/New-Imax-B6-RC-Lipo-NiMh-…

Bộ sạc / phân tích Zanflare C4:

www.amazon.com/gp/aw/d/B07428G1G2/ref=mp_s…

Bảng quản lý / bảo vệ pin 4S:

m.ebay.com/itm/4S-10A-18650-Li-ion-Lithium…

Công cụ:

Bộ công cụ Spudger / pry

www.amazon.com/gp/aw/d/B00PHNMEMC/ref=mp_s…

Máy cắt tuôn ra

www.amazon.com/gp/aw/d/B002SZVE8M/ref=mp_s…

Máy cắt bên

www.amazon.com/gp/aw/d/B0733NRF2C/ref=mp_s…

Dao tiện ích

www.amazon.com/dp/B00002X203/ref=dp_cerb_1

Bước 1: Pin Lithium-Ion 101

Như tôi đã nói, pin lithium-ion có thể sạc lại ở khắp mọi nơi! Đây là lý do khiến việc mua những loại pin này trở nên rẻ tiền bởi vì mọi người có xu hướng ném các thiết bị điện tử cũ đã hỏng hoặc chỉ ngừng hoạt động, nhưng vẫn để pin bên trong. Tôi thường lấy đồng xu từ cửa hàng tiết kiệm, hoặc từ những món đồ chơi cũ mà mọi người cho đi hoặc bị hỏng và quyên góp cho khoa học. Những thứ cần tìm như sau: thiết bị cầm tay, điện thoại di động, máy ảnh hoặc máy quay phim kỹ thuật số, đầu đĩa DVD hoặc video di động và yêu thích cá nhân của tôi, pin máy tính xách tay. Có các hóa chất khác nhau liên quan đến các tế bào lithium-ion có thể sạc lại cũng như oxit lithium coban (loại ICR), lithium iron phosphate hoặc LiFePO4, (bạn sẽ không gặp phải tình trạng chúng bị vứt bỏ thường xuyên), lithium mangan oxit (IMR), niken mangan liti (INR) và oxit liti niken mangan coban (NCA hoặc hybrid). Loại phổ biến nhất mà bạn sẽ tìm thấy là oxit lithium coban loại ICR. Nó là tốt nhất cho mật độ năng lượng và công suất, nhưng có ngưỡng nhiệt độ và dòng điện từ trung bình đến thấp. Dòng phóng điện tối đa cho những thứ này bằng hoặc ít nhất là gấp đôi công suất tối đa. Thêm vào đó, chúng kém ổn định hơn (đọc là: nguy hiểm) so với các loại khác và cần phải có một số loại mạch bảo vệ. Bây giờ, chúng ta đừng nhầm lẫn giữa pin lithium-ion với pin lithium-ion polymer hoặc pin LiPo. Trong pin LiPo, chất điện phân, cực dương và cực âm, cực dương và cực âm, được đặt trong các túi polyme. Hóa học bên trong tương tự như tế bào lithium-ion. Tùy từng thiết bị, pin sẽ có hình dạng hoặc kích thước khác nhau, nhưng chúng thường có hình chữ nhật và mỏng đối với điện thoại di động hoặc các thiết bị nhỏ gọn, hoặc hình trụ như 18650 (phổ biến ở pin máy tính xách tay) hoặc 18500 phổ biến trong các loại ốp lưng dành cho máy ảnh hoặc máy quay phim.

Trong trường hợp bạn đã từng tự hỏi, tên của pin chứa các kích thước của nó. "18650" có nghĩa là pin có đường kính 18 mm và dài 65 mm. Số "0" chỉ là đi chơi. Bất kể loại hoặc kích thước, chúng có thể có một ô hoặc nhiều ô. Nhiều ô nằm trong chuỗi hoặc song song hoặc kết hợp cả hai. Ngay cả pin nhỏ cũng có thể có hai ô nhỏ bên trong được kết nối nối tiếp hoặc nối tiếp / song song. Điều này là do thực tế là một số thiết bị có điện áp tăng lên cần nhiều hơn mức mà một tế bào duy nhất có thể cung cấp hoặc để thêm dung lượng. Kết nối nối tiếp làm tăng điện áp và kết nối song song làm tăng dung lượng của gói. Không giống như pin NiMH hoặc NiCad, các bộ pin lithium-ion sẽ có một số loại thiết bị bảo vệ bên trong chúng như hệ thống quản lý pin bao gồm IC và MOSFET hoặc điện trở điều chỉnh dòng điện, điện áp, phát hiện ngắn mạch, phân cực ngược và nhiệt độ. Một số có thêm chức năng cân bằng các ô nếu có nhiều ô. Tại sao họ cần cái này? Đó là do tính chất hóa học của tế bào lithium khiến nó nhạy cảm với việc sạc quá mức, phóng điện quá mức (xả cho đến khi điện áp xuống quá thấp), đoản mạch và thậm chí là quá nhiệt độ. Bất kỳ điều gì trong số đó có thể làm hỏng tế bào, hoặc tệ hơn, gây ra hỏa hoạn. Nhiều cell pin mắc nối tiếp cần chức năng cân bằng để đảm bảo mỗi cell riêng biệt nhận được cùng một lượng dòng điện và điện áp như các cell khác. Nếu một ô được sạc nhiều hơn ô khác, nó có thể bị mòn nhanh hơn hoặc bị hỏng. Dung lượng của gói cũng bị giảm xuống. Những loại pin này cũng yêu cầu các quy trình sạc đặc biệt mà NiMH hoặc NiCad không có. Thêm về điều đó sau!

Bước 2: An toàn

Bây giờ trước khi chúng ta bắt đầu tìm hiểu về các bộ pin, tôi muốn đề cập đến một số mục an toàn dành riêng cho các tế bào lithium-ion. Nếu bạn thích RC và có xe điện và có kinh nghiệm với pin LiPo, bạn có thể bỏ qua điều này, nhưng nếu không, điều quan trọng là phải hiểu rằng việc lộn xộn với pin lithium-ion có thể nguy hiểm. Tôi học được điều này một cách khó khăn!

Tại sao? Do đặc tính hóa học của chúng, một tế bào 18650 chứa rất nhiều năng lượng. Kết hợp 6 hoặc nhiều hơn với nhau, và bạn có rất nhiều năng lượng được lưu trữ. Việc cân nhắc an toàn được đưa ra nếu chúng bị đoản mạch, sạc quá mức, sạc đầy hoặc phóng điện quá mức, loại pin lithium phổ biến nhất sẽ nóng lên, phồng lên và có thể phát nổ hoặc gây ra hỏa hoạn do quá nóng, điều mà chúng tôi không không muốn.

Cách để tránh điều này là xử lý và sạc chúng một cách chính xác. Hầu hết tất cả các bộ pin lithium-ion hoặc pin đơn đều có một số loại mạch bảo vệ được tích hợp bên trong chúng để bảo vệ tế bào khỏi bị sạc quá mức, đoản mạch hoặc xả quá mức. Các gói đa ô có một tính năng bổ sung được gọi là hệ thống quản lý pin với chức năng cân bằng theo dõi và phân phối dòng điện và điện áp trên mỗi ô, đảm bảo mỗi ô được sạc với cùng một lượng dòng điện và điện áp. Điều đó nói rằng, bạn phải sử dụng bộ sạc thích hợp, cho một ô hoặc một bộ hỗ trợ nhiều ô trong một gói, chẳng hạn như bộ sạc cân bằng. Sử dụng bất kỳ bộ sạc nào khác có thể khiến pin lithium-ion sạc quá mức và dẫn đến cháy.

Bước 3: Công cụ

Việc giải nén các ô khá đơn giản. Bạn cần một số công cụ cơ bản, vì vậy đây là những công cụ cần thiết:

Tua vít lưỡi dẹt. Thật tốt khi có nhiều kích cỡ khác nhau, nhưng nhìn chung 3 mm (1/8 ") đến 5 mm (hoặc 1/4") là tất cả những gì bạn cần. Tránh các lưỡi dày hơn vì chúng quá lớn để phù hợp với không gian nhỏ.

Spudger (tùy chọn). Một cái bằng kim loại chắc chắn hoặc một cái bằng nhựa chắc chắn để ngăn cách các trường hợp.

Máy cắt bên hoặc máy cắt phẳng. Để cắt tab hoặc dây, hoặc cắt mở hộp pin. Cả hai đều hoạt động, nhưng tôi thích máy cắt phẳng của tôi vì chúng đi vào không gian nhỏ tốt hơn.

Dao tiện ích. Hoạt động tốt hơn spudger, nhưng nguy hiểm hơn! Hỏi ngón tay và bàn tay làm sao tôi biết được điều này 8)

Đồng hồ vạn năng. Không cần Fluke hoặc bất cứ thứ gì lạ mắt cho việc này. Nó chỉ để đo điện áp của tế bào để xem liệu chúng có thể sử dụng được hay không.

Găng tay (tùy chọn). Tôi nói là tùy chọn vì găng tay thực tế cho công việc này có thể sẽ không ngăn được lưỡi tuốc nơ vít sắc bén hoặc lưỡi dao tiện ích bị trượt ra khỏi khớp ở tốc độ cao.

Đó là tất cả những công cụ bạn cần!

Bước 4: Giải cấu trúc

Bạn có pin, các công cụ và bây giờ là lúc để tìm hiểu. Tôi sẽ tháo rời hai bộ pin trong hướng dẫn này. Một là gói 6 cell chung cho máy tính xách tay HP Pavilion Dv 5 đến Dv 6-series và một gói từ máy ảnh kỹ thuật số cổ điển (2004) cổ điển được đánh giá ở mức 7,4 volt và 1500 mAh. Tôi nghĩ nó có hai ô bên trong, nhưng chúng ta sẽ tìm hiểu.

Tùy thuộc vào loại pin, thiết kế cơ bản sẽ khá giống nhau, bao gồm một vỏ bên ngoài bằng nhựa có chứa lớp lót để cách nhiệt hoặc đệm (bọt, silastic, băng hoặc giấy), (các) tế bào, thiết bị / bo mạch bảo vệ với các kết nối bên trong của nó, hoặc dây, tab hoặc dây và tab. Nhân tiện, tôi nhận thấy rất ít hoặc không có sự khác biệt về cấu tạo giữa loại chung (như pin máy tính xách tay) và OEM chính hãng (như pin máy ảnh). Đôi khi vỏ được hàn hoặc dán, nhưng những lần khác, nó chỉ được giữ với nhau bằng các mấu. Bạn sẽ nhanh chóng tìm ra phương pháp mà nhà sản xuất sử dụng. Pin OEM thường được dán / hàn và loại rẻ hơn được dán hoặc cắt vào.

Tôi muốn bắt đầu từ các góc của hộp với con dao tiện ích trước. Tìm đường nối giữa hai nửa hộp. Đặt dao dọc theo cạnh. Hãy lắc nó qua lại để làm cho nó hoạt động trong trường hợp. Nó sẽ chìm vào trong, vì vậy hãy cẩn thận không đi quá sâu và cắt các tế bào hoặc làm ngắn cái gì đó ra ngoài. Một khi bạn đã bắt đầu và đã mở ra một khoảng trống nhỏ, đã đến lúc bạn phải sử dụng tuốc nơ vít. Sử dụng tuốc nơ vít nhỏ hơn để mở thêm khe hở bằng cách vặn nó. Khi bạn đã mở được nhiều hơn, hãy chuyển sang tuốc nơ vít lớn hơn và lặp lại. Bạn sẽ bắt đầu có những nếp nhăn lớn trong hộp đựng. Di chuyển trình điều khiển vít lên đường nối của vỏ, xoắn khi bạn di chuyển. Nếu bạn không đi đến đâu, hãy quay lại con dao và lặp lại bước đầu tiên. Tôi không nghĩ rằng tôi cần phải nhắc bạn cẩn thận ở đây.

Nếu bạn đang bị mắc kẹt, hãy chống lại ham muốn sử dụng búa hoặc phá bỏ công cụ Dremel của bạn bằng một bánh xe cắt. Nếu bạn giống tôi và thiếu kiên nhẫn, thì hãy siêu cẩn thận! Pin không thích bị cắt mở. Đối với hồ sơ, tôi chưa bao giờ phải sử dụng của tôi.

Tiếp tục vặn tuốc nơ vít lên đường may và tách hai nửa vỏ. Bạn có thể sử dụng một chiếc spudger chắc chắn ở đây như một cái nêm để giữ cho hai nửa mở ra trong khi bạn làm việc với tuốc nơ vít. Kiên nhẫn! Nó sẽ bỏ cuộc trước bạn! Đừng sợ thể chất với nó. Nạy vỏ hộp ra nếu cần và khám phá những món quà bên trong.

Bước 5: Bạn đang tham gia

Sau khi xử lý tài chính, bạn nên tách hoàn toàn hoặc gần hết vỏ và có thể nhìn thấy những món quà bên trong! Đây là phần thú vị khác, tìm ra những gì bạn có bên trong.

Hai pin của tôi có các tế bào hình trụ, nhưng tôi sẽ bao gồm một pin phẳng để bạn có thể thấy sự khác biệt.

Gói máy tính xách tay có một số tế bào ICR-18650J nhãn hiệu Moli Energy (bây giờ được gọi là E-One) khá tốt. Đây là một thương hiệu ít được biết đến hơn đã từng được đặt tại Canada (nay thuộc Đài Loan), nhưng có nhiều loại thiết bị. Tôi đã kiểm tra bảng dữ liệu và chúng có dung lượng 2400 mAh và được đánh giá ở mức xả tối đa 4000 mA, sạc đầy 4,2 volt và sạc danh định 3,75 volt, và xả 3 volt. Gói kia chứa một số tế bào bí ẩn được bọc trong giấy tráng nhựa, nhưng tôi đã đo chúng và chúng có chiều dài 49 mm và rộng 18 mm. Tôi nghĩ chúng là những tế bào lithium-ion có kích thước 18500. Hộp đựng pin cho biết 1500 mAh cho chúng và 7,4 vôn, vì vậy có hai tế bào mắc nối tiếp. Tôi sẽ tưởng tượng chúng là những tế bào chất lượng tốt vì đây là gói OEM, nhưng ai biết được?

Bên trong trường hợp chúng ta có các tính năng cơ bản giống nhau. Cả hai đều có một bảng quản lý pin bao gồm các mạch bảo vệ và cân bằng. Pin máy tính xách tay có thêm một tính năng quan trọng, một điện trở nhiệt để theo dõi nhiệt độ của pin. Chúng được thiết kế cho công suất tối đa và tiêu hao thấp, vì vậy bạn sẽ không tìm thấy bất kỳ thành phần nặng nào như với một số mạch bảo vệ khác.

Nhìn vào cách sắp xếp của pin, pin máy tính xách tay có 6 ô theo cách sắp xếp nối tiếp / song song, vì vậy 3 ô mắc nối tiếp để tạo ra 11,1 vôn và 2 ô song song để tăng gấp đôi dung lượng lên 4800 mAh. Pin máy ảnh mắc nối tiếp 2 cell nên dung lượng như nhau nhưng hiệu điện thế tăng gấp đôi.

Mặc dù không sao để duy trì kết nối các tế bào, nhưng bạn sẽ muốn tách chúng ra để sạc và phân tích. Các tế bào Lithium trong bộ pin luôn được kết nối với nhau bằng các mấu hàn tại chỗ kết nối cực dương và cực âm và bạn cần phải cẩn thận khi cắt chúng. Sử dụng máy cắt bên hoặc máy cắt phẳng để cắt cẩn thận các mấu giữa các ô và tránh cắt ngắn các đầu cuối. Hãy cẩn thận không làm hỏng hoặc tháo lớp bọc bảo vệ bên ngoài ô vì bạn có thể làm ngắn thân kim loại trong khi cắt các mấu. Chúng tôi không muốn pin trần. Sử dụng kìm mũi kim để loại bỏ các mấu bằng cách kéo chúng ra. Hãy cẩn thận. Các cạnh cắt của các tab rất sắc bén!

Bước 6: Hoạt động cứu hộ

Bây giờ bạn đã có pin, công việc khó khăn của bạn có xứng đáng không? Vấn đề với việc tận dụng pin là bạn không biết chúng đã được chăm sóc tốt như thế nào hoặc tuổi của chúng như thế nào. Pin Lithium-ion rất nhạy cảm với việc phóng điện quá mức và dưới mức. Bất cứ lúc nào chúng được xả quá sâu, sau đó được sạc đầy, chúng sẽ mất công suất. Bạn có thể kiểm tra tuổi của bộ pin và đo điện áp (nếu có thể) hoặc kiểm tra mã ngày trên bảng mạch bên trong. Hầu hết thời gian, những viên pin này sẽ chết, và tôi có nghĩa là đã chết. Các tế bào lithium-ion không thích bị phóng điện dưới điện áp phóng điện quá mức của chúng, thường tối đa là từ 2,5 đến 2,75 vôn. Dưới mức đó và tế bào chuyển sang trạng thái "ngủ" hoặc đã chết, nó sẽ không sạc nữa và nếu bạn quản lý để sạc, dung lượng sẽ thấp đến mức không thể sử dụng được. Nếu bạn có thể đo pin trước khi tháo nó ra (chẳng hạn như pin máy ảnh của chúng tôi với các đầu nối tiếp xúc), bạn đang tìm kiếm 4,2 đến 3 volt cho một tế bào, vì vậy pin máy tính xách tay của chúng tôi được sạc đầy là 12,6 volt và 9 volt đã xả. Tôi đã đo nó sau khi tôi mổ xẻ nó và nó là khá nhiều 5,6 volt với mỗi tế bào đọc khoảng 1,8 volt.

Pin máy ảnh có hình dạng tốt hơn nhiều, với gói hiển thị 7,9 volt được sạc đầy và mỗi tế bào ở mức 3,9 volt, nhưng chúng tôi không biết chúng khỏe mạnh như thế nào hoặc dung lượng của chúng đã bị mất đi bao nhiêu năm.

Nếu pin của bạn đọc dưới 2 vôn, thì chúng đã "chết". Nếu chúng đọc 0 vôn, thì chúng đã chuyển sang trạng thái ngủ đông và có lẽ không đáng để lưu giữ vì ngay cả khi bạn hồi sinh chúng, chúng sẽ bị hỏng. Tái chế chúng đúng cách. Bạn có thể cứu những tế bào điện áp rất thấp, nhưng bạn cần một bộ sạc đặc biệt có thể 'hồi sinh' những viên pin đã chết hoặc sử dụng một số kỹ thuật có thể làm chúng hoạt động trở lại.

Bước 7: Hồi sinh

Bạn có pin của mình, nhưng chúng đã chết. Giờ thì sao? Tất cả đều không mất đi vì bạn có thể hồi sinh chúng. Nếu bạn có bộ sạc cân bằng được thiết kế để sạc pin LiPo, rất có thể nó cũng sẽ hồi sinh các tế bào lithium-ion của bạn. Hoặc, nếu bạn có một bộ sạc đa năng kỹ thuật số có chức năng 'hồi sinh', điều đó cũng sẽ hoạt động. Tôi đang sử dụng bộ sạc SkyRC iMax B6 nhái của Trung Quốc và bộ sạc đa năng Zanflare C4. Zanflare có khả năng hồi sinh pin đã chết và có chức năng phân tích, nhưng iMax thì không.

Để sử dụng Zanflare, chỉ cần lắp pin đã chết và để bộ sạc hoạt động. Luôn bắt đầu ở mức sạc thấp nhất có thể. Zanflare giảm xuống còn 300 mAh, vậy là ổn. Sẽ mất một lúc, nhưng hãy kiên nhẫn. Hãy để chúng sạc đầy và tháo chúng ra khỏi bộ sạc. Hãy để họ ngồi qua đêm hoặc vài ngày và xem liệu họ có bị mất điện hay không. Nếu chúng đã tự xả đáng kể, thì hãy quăng chúng đi, nhưng nếu chúng vẫn giữ phí thì rất có thể bạn đã hồi sinh chúng, nhưng thời gian sẽ trả lời khi bạn sử dụng chúng liệu bạn có thành công hay không. Bạn có thể chạy một số chu kỳ thử nghiệm trên chúng để xem chúng đã mất đi bao nhiêu tuổi thọ bằng cách thực hiện một hoặc hai chu kỳ sạc - xả và kiểm tra dung lượng. Bạn cũng có thể đo điện trở bên trong của tế bào nếu bộ sạc của bạn có chức năng phân tích tế bào, mà Zanflare có. Hãy hiểu điều này với một chút muối vì rất nhiều biến ảnh hưởng đến sức đề kháng bên trong, nhưng nhìn chung một con số khoảng 230 miliohms là một con số tốt.

Nếu bạn không có Zanflare hoặc bộ sạc / máy phân tích khác có chức năng khôi phục, bạn có thể sử dụng bộ sạc LiPo của mình. Bây giờ là một tính năng an toàn, hầu hết các bộ sạc này sẽ không sạc một tế bào dưới phạm vi 2,6 đến 2,5 volt đó, nhưng có một cách giải quyết. Chỉ cần cẩn thận! Việc sạc pin lithium-ion như NiMH sẽ khiến những điều tồi tệ xảy ra! Đặt bộ sạc ở chế độ NiMH, nơi bạn có thể chọn dòng điện sạc theo cách thủ công. Đặt dòng điện thành 200 mA và bắt đầu sạc. Theo dõi điện áp cho đến khi nó vượt quá 2,8 và dừng quá trình sạc. Đặt bộ sạc ở chế độ LiPo / Li-on và sạc ở dòng điện thấp, như 200 đến 300 mA. Hãy để nó chạy cho đến khi nó được sạc đầy. Sau đó xả nó ở cài đặt thấp, 500 mA. Hãy để nó xả hết và ghi lại dung lượng đã sạc, và lượng dung lượng đã xả. Sạc lại pin và ghi lại dung lượng đã sạc và bạn nên có đường cơ sở về tuổi thọ của tế bào trong đó. Một con số gần với công suất ban đầu là tốt, nhưng nếu tế bào của bạn phóng điện nhanh, nóng hoặc nóng và có dung lượng thấp, thì đã đến lúc phải tái chế nó. Các tế bào máy tính xách tay tốt, trung bình khoảng 2400 mAh, đúng với dung lượng ban đầu của chúng cho tất cả các tế bào. Pin máy ảnh không hoạt động tốt. Các tế bào đã xuống cấp trầm trọng và dung lượng của chúng giảm xuống chỉ còn 550 và 660 mAh khi sạc đầy, giảm so với dung lượng mới 1500 mAh. Nó có ý nghĩa mặc dù vì đây là pin gốc từ 14 năm trước! Tôi có thể sẽ sử dụng chúng trong một dự án khác không phải là thiết bị tiêu hao cao vì các ô kích thước 18500 này không dễ tìm.

Bước 8: Kết luận

Tôi hy vọng bạn tìm thấy Tài liệu hướng dẫn này khai sáng và nhiều thông tin. Bạn nên biết những gì cần tìm khi tháo pin, cách tháo chúng ra (một cách an toàn!), Kiểm tra và hồi sinh các tế bào lithium-ion được tận dụng. Việc thu hoạch những viên pin này từ các thiết bị hoặc bộ pin có thể đồng thời rất thú vị, thử thách và mang tính giáo dục! Thêm vào đó, bạn tiết kiệm được $$$. Bạn có thể tìm thấy (các) tế bào lithium-ion đã qua sử dụng nhưng vẫn hoàn toàn khả thi với một phần nhỏ chi phí mua mới.

Chúc mừng!