В этой статье мастер-самодельщик проведет нас по всем этапам сборки батареи, от выбора материала до окончательной сборки. Радиоуправляемые игрушки, батареи ноутбуков, медицинские приборы, электровелосипеды и даже электромобили используют аккумуляторы в основе которых элемент питания 18650.

Батарея 18650 (18*65 мм) - это размер литий-ионной батареи. Для сравнения обычные батарейки формата АА имею размер 14*50 мм. Конкретно эту сборку автор делал для замены свинцово-кислотного аккумулятора в изготовленной им ранее самоделки .

Видео:

Инструменты и материалы:
- ;
- ;
- ;
- ;
-Выключатель;
-Разъем;
- ;
-Винты 3M x 10 мм;
-Аппарат точечной контактной сварки;
-3D-принтер;
-Стриппер (инструмент для снятия изоляции);
-Фен;
-Мультиметр;
-Зарядное устройство для литий-ионных батарей;
-Защитные очки;
-Диэлектрические перчатки;

Некоторые инструменты можно заменить на более доступные.

Шаг первый: выбор аккумуляторов
Первым делом нужно выбрать правильные аккумуляторы. На рынке представлены разные батареи от $ 1 до $ 10. По утверждению автора лучшие аккумуляторы фирм Panasonic , Samsung , Sanyo и LG. По цене они дороже других, но зарекомендовали себя хорошим качеством и характеристиками.
Не советует автор покупать батареи с названиями Ultrafire, Surefire и Trustfire. Это батареи которые не прошли контроль качества на заводе и были куплены по бросовой цене и перепакованы под новым названием. Как правило в таких батареях отсутствует заявленная емкость и есть риск возгорания при заряде-разряде.
Для своей самоделки мастер использовал аккумуляторы фирмы Panasonic емкостью 3400 мАч.

Шаг второй: выбор никелевой полосы
Для соединения аккумулятор нужны никелевые полосы. На рынке представлены два продукта: никелированные металлические и никелевые полосы. Автор советует использовать никелевые полосы. Они подороже, но имеют низкое сопротивление и значит меньше греются, что влияет на срок службы батарей.

Шаг третий: точечная сварка или пайка
Для соединения батарей есть два способа пайка и точечная сварка. Лучший выбор точечная сварка. При точечной сварке батарея не перегревается. Но аппарат для сварки (такой, как у автора) стоит ок. 12 т.р. в зарубежном интернет-магазине и ок. 20 т.р. в российском интернет-магазине. Сам автор использует сварку, но подготовил несколько рекомендаций и для пайки.
При пайке к минимуму сведите контакт паяльника с батареей. Лучше использовать мощный паяльник (от 80 Вт) и быстро припаять, чем разогревать место припоя.

Шаг четвертый: проверка батарей
Перед соединением батарей нужно проверить отдельно каждую из них. Напряжение на батареях должно быть примерно одинаково. У новых качественных батарей напряжение составляет 3,5 В - 3,7 В. Такие батареи можно соединять, но лучше выравнять напряжение с помощью зарядного устройства. У б\у батарей разница напряжений будет еще больше.

Шаг пятый: расчет батарей
Для проекта мастеру нужна батарея с напряжением 11,1 В и емкостью 17000 мАч.
Емкость батареи 18650 составляет 3400 мАч. При параллельном соединении пяти аккумуляторов получаем емкость равную 17000 мАч. Обозначают такое соединение Р, в данном случае 5Р

Одна батарея имеет напряжения 3,7 В. Что бы получить 11,1 В нужно соединить последовательно три батареи. Обозначение S, в данном случае 3S.

Итак для получения нужных параметров нужно три секции, состоящих каждая из пяти параллельно соединенных аккумуляторов, соединить последовательно. Пакет 3S5P.

Шаг шестой: сборка батареи
Для сборки батареи мастер использует специальные пластиковые ячейки. Пластиковые ячейки обладают рядом преимуществ перед соединением их например, с помощью клеевого пистолета.
1.Легкая сборка любого количества.
2. Между аккумуляторами остается пространство для вентилирования.
3.Вибро и ударо прочность.

Собирает две ячейки 3*5. Устанавливает, в ячейку, первый пакет аккумуляторов 5S плюсом в верх,следующие пять минусом вверх и последний пять аккумуляторов снова плюсом вверх (см. фото).

Сверху устанавливает вторую ячейку.

Шаг седьмой: сварка
Отрезает четыре никелевые полосы, для параллельного соединение, с запасом в 10 мм. Отрезает десять полосок для последовательного соединения.

Укладывает длинную полоску на + контакты первой (при переворачивании она так и останется первой) параллельной ячейки 5Р. Приваривает полосу. Приваривает полоски одним концом к + третей ячейки другим к - второй. Приваривает длинную полосу к + третей ячейки (поверх пластинок). Переворачивает блок. Приваривает пластинки с обратной стороны учитывая, что теперь параллельно соединяем третью, а параллельно-последовательно первую и вторую секции (учитывая что ее перевернули).

Шаг восьмой: BMS (Battery Management System)
Сначала немного разберемся что такое BMS.
BMS (Battery Management System) – это электронная плата, которая ставится на аккумуляторную батарею с целью контроля процесса её заряда/разряда, мониторинга состояния аккумулятора и его элементов, контроля температуры, количества циклов заряда/разряда, защиты составных аккумуляторной батареи. Система управления и балансировки обеспечивает индивидуальный контроль напряжения и сопротивления каждого элемента аккумулятора, распределяет токи между составными аккумуляторной батареи во время зарядного процесса, контролирует ток разряда, определяет потерю емкости от дисбаланса, гарантирует безопасное подключение/отключение нагрузки.

На основе получаемых данных BMS выполняет балансировку заряда ячеек, защищает аккумулятор от короткого замыкания, перегрузки по току, перезаряда, переразряда (высокого и чрезмерно низкого напряжения каждой ячейки), перегрева и переохлаждения. Функциональность BMS позволяет не только улучшить режим эксплуатации аккумуляторных батарей, но и максимально увеличить срок их службы.

Важными параметрами платы является количество ячеек в ряду, в данном случае 3S, и максимальный разрядный ток, в данном случае 25 А. Для данного проекта мастер использовал плату со следующими параметрами :
Модель : HX-3S-FL25A-A
Диапазон перенапряжения: 4,25 ~ 4,35 В ± 0,05 В
Диапазон разрядного напряжения: 2,3 ~ 3,0 В ± 0,05 В
Максимальный рабочий ток: 0 ~ 25 А
Рабочая температура: -40 ℃ ~ + 50 ℃
Припаивает плату к концам батареи согласно схеме.

Вам понадобится

• - стеклянная банка;
• - свинец:
• - глина;
• - серная кислота;
• - мерная химическая посуда;
• - источник постоянного тока;
• - ареометр;
• - тестер или мультиметр;
• - дистиллированная или дождевая вода;
• - провода;
• - электрическая лампочка на 2,5-3 В;
• - слесарные инструменты.

Инструкция

Аккумуляторная батарея состоит из отдельных элементов. Изготовьте один такой элемент. Возьмите листовой свинец толщиной 5-6 мм. Если у вас свинец только в виде слитков, сделайте из форму, высушите ее и отлейте пластины нужной вам толщины, разогрев свинец на плите или горелке. У пластин должны быть плечики, на которых они будут держаться на верхнем краю банки. Чтобы не заниматься пайкой, при отливке пластин можно сразу положить в форму куски зачищенного от изоляции медного провода, который в дальнейшем будет использоваться для соединения с зарядным устройством или потребителем энергии.

Установите отлитые пластины на верхних краях стеклянной банки. Банку лучше прямоугольную. Пластины не должны касаться друг друга и дна банки. Чтобы избежать замыкания, можно положить между пластинами стеклянные палочки или трубочки. Расстояние от одной пластины до другой не должно быть меньше 1 см.

Такой аккумулятор называется кислотным, поэтому в нем применяется электролит на основе серной кислоты. Электролит можно купить уже готовым, но при необходимости ничто не мешает его изготовить. Концентрированная серная кислота, которую можно найти в продаже, имеет удельный вес 1,08. Разведите ее следующим образом. На 3,5 объема воды берется 1 объем серной кислоты. В химическую посуду налейте воду, лучше всего дистиллированную. Ее можно купить в автомагазине. Подходит и дождевая профильтрованная вода. Тонкой струйкой при постоянном размешивании в воду добавьте серную кислоту. Не забывайте следить, чтобы раствор не разбрызгивался. Жидкости дайте остыть (серная кислота при растворении сильно разогревается). Плотность раствора по ареометру Боме должна составлять 21-22оС.

Подготовьте . Сразу после заливки аккумулятора его нужно будет . Залейте электролит так, чтобы уровень его был на 1 см ниже верхнего края банки и верхнего края пластин. Сразу приступите к первой зарядке, которая проводится только постоянным током. Отметьте полярность пластин знаками «+» и «-». Полностью заряженный кислотный аккумулятор должен показывать на пластинах напряжение 2,2 В.

Все механические и химические работы над аккумулятором закончены, но емкость его еще мала. Чтобы ее увеличить, проведите формовку. Подсоедините к выходным проводам электрическую лампочку и дайте аккумулятору полностью разрядиться на эту нагрузку. Проконтролируйте разряд тестером или мультиметром.

После разрядки зарядите аккумулятор «наоборот», то есть поменяв местами провода, идущие к зарядному устройству, чтобы «+» стал «-» и наоборот. Снова разрядите аккумулятор через лампочку. Эту операцию желательно проделать 15-20 раз, чтобы увеличить емкость аккумулятора примерно вдвое. Больше формовать его не стоит.

Аккумулятор желательно снабдить крышкой для предохранения электролита от загрязнения. Крышку можно изготовить из любого диэлектрика, даже из дерева, пропитанного парафином. Выводы аккумулятора желательно оформить в виде клемм или зажимов. Обязательно отметьте их полярность по завершении последнего цикла формовки. При эксплуатации кислотного аккумулятора взамен испарившегося электролита новый не доливайте, добавляйте только воду до прежнего уровня. Если вы хотите сделать батарею, соедините несколько таких аккумуляторов последовательно.

23 августа 2017 в 15:38

Самодельные домашние батареи на 30-100 кВтч делают из аккумуляторов выброшенных ноутбуков

В мае 2015 года Илон Маск представил красивые домашние блоки Powerwall, чтобы хранить энергию от солнечных батарей с крыши - и снабжать бесплатным электричеством весь дом днём и ночью. Даже при отсутствии солнечных батарей такое резервное питание для дома особенно ценно, если в квартале отключили электричество. Компьютер и вся техника продолжат спокойно работать.

Вторая версия Powerwall хранит до 13,5 кВтч, чего должно хватить на несколько часов (стандартная мощность 5 кВт, а в пике 7 кВт). Проблема лишь в том, что оригинальная версия от Tesla стоит аж $5500 (плюс $700 за сопутствующее оборудование, итого $6200, плюс работы по установке стоят от $800 до $2000) - очень дорого. DIY-мейкеры решили эту проблему с помощью бэушных батареек, которые лежат бесплатно в выброшенных ноутбуках.

Своими руками можно собрать блок с лучшими характеристиками, чем у Tesla (например, на 30-100 кВтч) - и намного дешевле.

Энтузиасты DIY-сборки делятся опытом на специализированных форумах DIY Powerwalls , в группе на Facebook и на YouTube . Специальный раздел на форумах посвящён безопасности - это важный аспект, когда собираешь такую мощную штуку, которая может ещё и загореться на улице (их обычно устанавливают за пределами дома, чтобы не нарушать закон и из безопасности).

Для мейкеров сборка и подключение такого блока питания - не только интересное занятие и экономия денег, но ещё и возможность разобраться, как работает электрика в доме.

Практически все энтузиасты в комментарии Motherboard отметили, что их собственные системы получаются гораздо большей ёмкости, чем у Tesla. Вероятно, компания пожертвовала ёмкостью ради красивого тонкого дизайна блока питания и ради большей эффективности охлаждения и безопасности. Один из французских мейкеров с форума под ником Glubux собрал блок на 28 кВтч. Он говорит, что этого хватает для всего дома, и пришлось даже купить электрическую духовку и индукционную плиту, чтобы куда-то расходовать излишки энергии.

Австралийский мейкер Питер Мэтьюс собрал блок на 40 кВтч, который питается от 40 солнечных панелей на крыше, благо в Австралии нет недостатка солнечных дней.

Самый большой самодельный блок, который удалось найти Motherboard , собран из 22 500 ячеек от ноутбуков и имеет ёмкость более 100 кВтч. От такого блока маленький дом может работать несколько месяцев - например, всю зиму - даже если солнечные панели полностью вышли из строя или неактивны.

А калифорнийский блогер Джеху Гарсия намерен собрать из батареек ноутбука систему на 1 мегаватт, крупнейшую подобную систему частного хранения энергии в США.

Большинство энтузиастов использует при сборке литий-ионные аккумуляторы модели 18650. Они обычно упакованы в цветные пластиковые корпуса и устанавливаются в ноутбуки и другую электронику. Новые аккумуляторы 18650 стоят около $5 за штуку, так что система выйдет немногим дешевле модели от Tesla. Поэтому сборщики обычно скупают бэушные аккумуляторы и вынимают аккумуляторы из выкинутых сломанных ноутбуков. К сожалению, многие люди просто выкидывают аккумуляторы вместе со сломанным ноутбуком, хотя они ещё вполне рабочие. По словам директора крупнейшей в США компании по переработке батарей Call2Recycle, около 95% аккумуляторов не используются повторно, а заканчивают свой путь на свалке, хотя почти все типы батарей могут быть использованы повторно в том или ином виде.

Найти достаточное количество выброшенной техники не так просто, а в последнее время стало ещё труднее, потому что многие люди начали собирать из них собственные энергетические системы вроде Powerwall, а производители ноутбуков вообще не поощряют повторное использование их аккумуляторов в самодельной технике не их фирмы.

После находки батарей их тестируют, затем «обновляют» через cycling с полным разрядом. Потом батареи объединяет в «упаковки». Такие коробки для сотни батарей можно купить на рынке или собрать самостоятельно. Наверх прикрепляют электропроводящие медные «шины» (

Недавно один знакомый пришел в гости из деревни. Жаловался на все — власть, цены продуктов питания, цены на топливо, не забыл и про свой автомобильный аккумулятор. А ведь он был прав, автолюбители, которые живут в сельской местности (да и городские тоже) часто сталкиваются с проблемой такого рода.

Не каждый может заменить автомобильный аккумулятор вовремя, а срок службы современных авто аккумуляторов всего 2-3 года и то в лучшем случае, разумеется речь о бюджетных аккумуляторов с ценой 70-100 — запомните эту сумму.
Мы уже давно привыкли, что автомобильный аккумулятор свинцо-кислотный, а это означает, что он тяжелый, едкий и габаритный.

Неужели человечество за 100 лет автомобильной промышленности не придумало ничего получше этого? На самом деле это не так. ЛИТИЙ-ИОННЫЙ или ЛИТИЙ-ПОЛИМЕРНЫЙ аккумулятор — это революционные виды аккумуляторов с довольно большим сроком службы и большой энергоемкости.

Средний вес автомобильного аккумулятора с электролитом (кислотой) составляет в районе 30кг, довольно немало, многие автолюбители с трудом поднимают такую тяжесть, в том случае, когда есть необходимость зарядить аккумулятор от зарядного устройства.

Вернемся к литиевым аккумуляторам. Ученые придумали хороший стандарт 18650 — компактная гильза, с напряжением 3,7 Вольт и с емкостью от 1800 вплоть до 5000 мА/ч, иными словами до 5 ампер при напряжении 3,7 Вольт. Разумеется таким аккумулятором тачку не завести, а если много таких аккумуляторов?

Давайте сделаем расчет. средний автомобильный аккумулятор — 50Ампер часов, в большей степени применяют на 60Ампер при напряжении 12 Вольт. Сколько литиевых аккумуляторов нужно, чтобы получить полный аналог автомобильного аккумулятора?

Будем использовать последовательное соединение аккумуляторов, чтобы поднять напряжение, и параллельное — для увеличения емкости.

Для того, чтобы получить напряжение 12 Вольт, нам нужно 4х3,7Вольт — 14,8 Вольт, но в такое напряжение получить почти не реально, поскольку на литиевых банках больше 3,7 Вольт, следовательно итоговое напряжение 4-х банок будет 15-15,2 Вольт, много… 3х3,7Вольт — 11,1 Вольт в идеале и в районе 11,6-12 вольт на практике — то, что нужно! В качестве эталона в наших расчетах будем использовать аккумуляторы 5000 мА/ч.

В итоге 3-я последовательно соединенными аккумуляторами мы получили цельный аккумулятор на 12 Вольт 5 Ампер, но он далек от 60 Амперного, поэтому будем собирать несколько (даже пару десятков) таких сборок и подключим их параллельно.

6 Аккумуляторов (по 3 последовательно, и оба готовых блока параллельно) — 12 Вольт 10 Ампер
12 Аккумуляторов (4 блока параллельно) — 12 Вольт 20 Ампер.
24 Аккумулятора (8 блоков параллельно) 40 ампер — этого хватит, чтобы завести машину.
36 Аккумуляторов — 60 Ампер при напряжении 12 Вольт. Иными словами — получаем полный аналог автомобильного аккумулятора 36-ю li-ion аккумуляторами.

В итоге вопрос возникает — а что выйдет дешевле, надежней, покомпактней?

Ответ скрыт в недрах Китая, точнее в недрах AliExpress, штука такого аккумулятора стоит от 60 до 70 руб, думаю, за 60 вам уступят, если брать много.

В итоге 60 рублей умножаем на 36 (39-40, с запасом пусть будет…) — 2400 рублей, округлим еще раз до 2500 руб, получим …. раза в два дешевле аккумулятор, который может заменить автомобильный. Притом у литий ионных аккумуляторов срок службы гораздо выше (до 5 лет, если правильно заряжать), а размеры и вес …на счет веса — 36х100 граммов (вес отдельно взятого аккумулятора) 3600 грамм или 3,6 килограмм — это в десять раз меньше веса автомобильного аккумулятора, плюс к этому — наш аккумулятор полностью герметичен и не содержит кислоту. Размеры… размеры будут тоже раза в 8-10 раз меньше.

После того, как была написана данная статья, решил полазить и найти некие архивы, неужели люди еще не применяют их. Оказалось, с их помощью собирают электромобили, впихая 70.000-100.000 ватт мощности в тачку, а это очень, очень и еще раз — очень серьезная мощность (подумать только — 100киловатт на литиевых аккумах этого стандарта)

Покопав еще немножко, стало ясно, что такие аккумуляторы для продажи уже есть, но стоят очень дорого, смысла нет покупать, сделать своими руками выходит намного дешевле.

В последнее время все недорогие радиоуправляемые модели стали оснащаться Ni-Cd АКБ (никель-кадмиевые аккумуляторные батареи), а точнее сборками этих батарей. Аккумуляторы этого типа имеют низкую рыночную стоимость, и на это есть ряд причин.

· Относительно простая и дешевая технология изготовления

· Обладают эффектом памяти

· Малое число перезарядов

· Малая удельная ёмкость

Рано или поздно любимая игрушка перестает включаться, АКБ приходит в негодное состояние, и встает вопрос где найти новый. Но вот где найти нужный по размерам, а главное с таким же типом разъема АКБ?!

Искать ничего не придется, если у вас есть паяльник, пара проводов, термоусадочная трубка, и 30 минут свободного времени.

Итак, допустим у вас есть игрушка питающаяся Ni-Mh или Ni-Cd аккумуляторной батареей на 7.2 В, емкостью 400 ma/h . Естественно мы хотим не только вернуть игрушку к жизни, но и продлить время игры на одном заряде. Поэтому увеличим емкость новых АКБ в несколько раз!

Повертев в руках старый аккумулятор и разрезав его оболочку вы легко можете убедиться в том, что собран он из обычных пальчиковых аккумуляторных батарей класса АА, методом последовательного соединения.

Поэтому нам потребуется,в нашем примере - это:

· 6 аккумуляторных батарей Ni-Mh класса АА, каждая батарея 1.2В, соответственно для получения 7.2В = 1.2В*6 , Одинаковой Ёмкости!

· Термоусадочная трубка

· Инвентарь для пайки: паяльник, флюс, припой

· Надфиль/шкурка

· Медный многожильный провод около

Вы могли заметить, что батареи в старом АКБ соединены не пайкой. И это сделано не зря, т.к при сильном нагреве можно повредить АКБ, но,как говорится "все хорошо в меру" . Мы будем соединять батареи пайкой, но по определенной технологии.

Для того, чтобы припой быстро «прилип» к контактной поверхности АКБ, предварительно зачистим поверхность надфилем. При обработке надфилем также создаются неровности и царапины которые создадут условия для надежного контакта.

Лично я использую обычную канифоль или паяльный жир в качестве флюса, и обычный оловянно-свинцовый припой, температура паяльника 450 градусов.

Залудим контактную площадку. Если припой не «прилипает» не стоит долго нагревать площадку АКБ, это может привести к выходу его из строя. В таком случае следует добавить флюса и припоя и повторить попытку.

Не советую использовать провода с изоляцией для соединения АКБ, т.к они сильно изменят размер АКБ, в отдельных случаях это очень важный фактор. Поэтому я обычно снимаю изоляцию и методом лужения оголенного провода делаю своеобразные плоские соединительные пластины.

Т.к контактные площадки АКБ мы заблаговременно залудили, то припаять соединительную пластинку у нас ни составит никакого труда.

Соединяем АКБ последовательно, то есть "+" одного АКБ соединяется к "-" другого, и так далее. Плюсовой контакт первого и минусовой контакт последнего соответственно будут давать суммарное выходное напряжение равное 7.2 Вольта.

Присоединив все необходимые провода, включая разъем под зарядку, вкладываем сборку в термоусадочную трубку и нагреваем (можно обычным феном для волос) .

Подведем итоги. Вы были обладателем слабенького АКБ с напряжением питания 7.2В,ёмкостью 400ma/h , в основе которого лежали 6 аккумуляторных Ni-Cd . Взяв со старого "мертвого" АКБ разъем и проделав всю выше описанную работу мы получили: аккумулятор ёмкостью 1800 ma/h , питающее напряжение 7.2 вольта, Ni-Mh без эфекта памяти.

Была ли полезна для Вас статья?