So stellst du dein eigenes 18650-Batteriepack her

Das eigene 18650-Akkupack zu bauen mag einschüchternd erscheinen, aber es ist tatsächlich ein unkompliziertes DIY-Projekt, wenn man die richtigen Teile, Werkzeuge und Kenntnisse hat. In diesem umfassenden Leitfaden werde ich als professioneller Hersteller von 18650-Akkupacks, dir alles erklären, was du wissen musst, um deine eigene leistungsstarke und vielseitige Lithium-Ionen-Batterie zusammenzustellen.

Warum ein eigenes Batteriepack herstellen?

Bevor wir loslegen, fragst du dich vielleicht, warum du ein 18650-Paket bauen solltest, anstatt einfach eines zu kaufen. Hier sind einige der wichtigsten Vorteile:

Kosteneinsparungen – Das eigene Pack aus einzelnen 18650-Zellen zu bauen ist viel günstiger als der Kauf eines vorgefertigten Packs mit derselben Kapazität. Einsparungen von 50% oder mehr sind üblich.

Anpassung – Du kannst die genaue Anzahl der in Serie und parallel geschalteten Zellen wählen, um die gewünschte Spannung, Kapazität, Entladestromrate und Größe zu erreichen. Es ist wie Lego für Batterien!

Recycling – Eine einfache Möglichkeit, 18650-Zellen zu beschaffen, besteht darin, sie aus alten Laptop-Akkus zu salvageieren, die sonst auf Mülldeponien landen. Dies gibt diesen Zellen ein zweites Leben und ist umweltfreundlich.

Bildung – Der Bau eines eigenen Packs ist eine lehrreiche praktische Erfahrung über Lithium-Batterietechnologie. Du wirst praktische Fähigkeiten erwerben und vielleicht sogar ein neues Hobby entdecken.

So stellst du dein eigenes 18650-Batteriepack her

Was Sie brauchen

Der Bau eines Batteriepacks erfordert die richtige Ausrüstung und einige DIY-Fähigkeiten. Hier ist eine Übersicht, was du brauchst:

Teile

• 18650-Zellen
• Batteriehalter
• Nickelstreifen
• Draht
• Steckverbinder
• BMS (Batterieschutzschaltung)
• Isolatoren und Ummantelungen

Werkzeuge

• Multimeter
• Punktschweißgerät (oder Lötkolben)
• Heißklebepistole
• Drahtschneider/Abisolierzangen
• Heißluftgebläse
• Sicherheitsausrüstung (Handschuhe, Schutzbrille)

Ich werde jeden dieser Teile im Verlauf des Artikels genauer erklären, damit du genau weißt, was du besorgen musst.

Wählen Sie 18650-Zellen

Im Kern jedes 18650-Packs stehen – du hast es erraten – 18650-Batteriezellen. Aber es gibt eine Vielzahl verschiedener Optionen für Lithium-Ionen-Zellen auf dem Markt:

Batteriezellformate

Die gängigsten Li-Ionen-Zellgrößen, die du antreffen wirst, sind:

• 18xxx (18650, 18700, usw.)
• 26xxx
• 21700

Zellchemien

Variationen in der Kathodenzusammensetzung beeinflussen die Leistung von Lithium-Zellen:

• NMC (Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid)
• NCA (Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid)
• LFP (Lithium-Eisenphosphat)

Spezifikationen

Die wichtigsten Spezifikationen, die zu beachten sind, sind:

• Nennspannung (3,6-3,7V ist normal)
• Kapazität (mAh-Bewertung)
• Maximale Dauerentladespannung (Ampere)

Meine Standardempfehlung für eine budgetfreundliche, aber zuverlässige Zelle ist die Samsung 25R 18650. Diese NMC-Zelle bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Kapazität, Stromaufnahme und Sicherheit zu einem vernünftigen Preis. LG, Sony, Panasonic und Sanyo stellen ebenfalls ausgezeichnete Zellen her.

Batteriekonfiguration berechnen

Nachdem du deine Zellen ausgewählt hast, besteht der nächste Schritt darin, herauszufinden, wie man sie zu einem Pack verbindet. Das hängt davon ab, Reihenschaltung und Parallelschaltung Verbindungen.

Batterieanschlüsse

Reihenschaltung Verbindungen erhöhen die Spannung.

Parallelschaltung Verbindungen erhöhen die Kapazität und den Entladestrom.

Bei 18650-Packs verbinden wir Zellen zunächst in Parallelen. Dann verbinden wir diese Gruppen in Reihe, um die gewünschte Packspannung zu erreichen.

Zum Beispiel, ein „3S2P“ Pack bedeutet 3 Parallele Gruppen von 2 Zellen, die in Serie verschaltet sind.

Konfigurationsmathematik

Lass uns ein 12V 10Ah-Pack aus Samsung 25R Zellen (3,6V, 2500mAh) entwerfen:

Zielspannung = 12V

Zielkapazität = 10Ah (oder 10.000mAh)

Spezifikationen einzelner Zelle:

• Spannung (nominal) = 3,6V
• Kapazität = 2500mAh

Konfiguration:

Anzahl der Zellen in Serie: 12V / 3,6V pro Zelle = 3 Zellen in Serie

Anzahl der Parallelen Gruppen:
Zielkapazität von 10000mAh / 2500mAh pro Zelle = 4 Zellen in Parallele

Unser Pack benötigt 3 Parallele Gruppen von 4 Zellen in Serie verschaltet = 3S4P

Also benötigen wir insgesamt 3 x 4 = 12 18650 Zellen

18650 Zellenhalter zusammenbauen

Eine saubere und sichere Methode zum Zusammenbauen von Li-Ion-Packs ist die Verwendung von Kunststoff-18650-Zellenhaltern. Diese Halter lassen sich einrasten, um die Zellen ordentlich auszurichten und zu trennen. Sie ermöglichen eine gute Luftzirkulation zur Kühlung und verhindern gleichzeitig Kurzschlüsse.

Ordnen Sie die Halter so an, dass sie Ihrem geplanten 3S4P-Layout entsprechen. Stellen Sie sicher, dass die Zellorientierung abwechselnd ist, sodass positive und negative Pole ausgerichtet sind. Bei Bedarf die Halter mit Heißkleber zusammenkleben.

Dann setze deine Zellen ein und verbinde sie mit…

Batterieverdrahtungsoptionen

Sie müssen elektrische Verbindungen zwischen den Zellen herstellen, um den Stromkreis zu vervollständigen. Hier sind zwei Optionen:

Stahlbandpunktschweißen

Punktschweißen verwendet einen starken Impuls aus Strom, um Nickelstreifen an den Zellenterminals zu verschmelzen. Es sorgt für starke, zuverlässige Verbindungen, ohne viel Wärme in die Zelle einzubringen.

Du brauchst:

• Punktschweißgerät (~$250 für Einsteigergeräte)
• Reines Nickelband
• Labornetzgerät

Vorgehensweise:

1. Streifen aus Nickel schneiden
2. Schweißgerät-Temperatur und Dauer einstellen
3. Streifen ZUERST zwischen den Gruppen schweißen
4. Dann jede GRUPPE parallel schweißen
5. Schweißstellen mit Fischpapier isolieren

Es braucht Übung, um gute und gleichmäßige Schweißnähte zu machen. Beginnen Sie zuerst mit Schrottzellen.

Zellen Löten

Sie können Zellen miteinander löten, aber es erfordert eine sehr vorsichtige Hand. Zu viel Hitze kann die Zellinnereien beschädigen.

Benötigte Materialien:

• Hochleistungs-Lötkolben
• Dicker reiner Kupferdraht oder -band
• Bleifreier Lötzinn mit Flussmittelkern
• Viel Flussmittel

Schritte:

1. Reinigen Sie das Zellenende und die Oberfläche des Drahts/Bands
2. Auftragen Sie großzügig Flussmittel
3. Erhitzen und schmelzen Sie das Lötzinn, sodass es auf die Verbindung fließt
4. Halten Sie nur so lange, bis das Lötzinn fließt
5. Vermeiden Sie es, die Zelle direkt mehr als ein paar Sekunden zu erhitzen!

Ergreifen Sie Vorsichtsmaßnahmen, um eine Überhitzung der Zelle zu vermeiden oder Dämpfe beim Löten einzuatmen.

Fügen Sie ein BMS hinzu

Kein 18650-Akkupack ist vollständig ohne ein BMS, oder Batteriemanagementsystem. Dieser entscheidende Schutzschaltkreis überwacht alle Zellen im Pack und verhindert:

• Überladung
• Entladung
• Kurzschlüssen
• Kurzschluss
• Zellenausgleich

Ein BMS hilft wirklich, einen sicheren und zuverlässigen Betrieb Ihres DIY-Lithium-Packs zu gewährleisten.

Die Wahl eines BMS erfordert die Abstimmung von:

• Anzahl der Zellen (12S, 10S usw.)
• Maximale Strombelastbarkeit (für Motor, Wechselrichterlasten)
• Mit oder ohne Ladeanschluss

Löten Sie die Balanckabel an Nickelstreifen zwischen den Gruppen, sichern Sie sie mit Kabelbindern. Verbinden Sie die Entladekabel mit der ersten und letzten Zelle. Konsultieren Sie das mit Ihrem BMS gelieferte Diagramm für die richtige Verkabelung.

Gehäuse und Schutz des Packs

Fast fertig! Um deine leistungsstarke Batterie abzuschließen, ist es wichtig, die Zellen und Verkabelung vor Stößen oder Feuchtigkeit zu isolieren und zu schützen:

Isolieren freiliegendes Metall mit Fischpapier und Kaptonband

Strukturell stützen Zellen mit Schaumstoffpolsterung

Elektrisch isolieren BMS und Anschlüsse

Sicherung Entladekabel zum Schutz vor Kurzschlüssen

Umwickeln das gesamte Pack in isolierenden Kunststoff

Enthalten in einem Gehäuse oder Batteriekasten

Für ein sauberes Finish, bringen Sie Warnhinweise für Spannung, Polarität und Kapazität an. Fügen Sie einen Netzschalter, einen Ladeanschluss und Befestigungsmaterial hinzu.

Ersttests

Bevor Sie Ihre Kreation einschalten, führen Sie einige letzte Sicherheitsprüfungen durch:

• Bestätigen Sie die richtige Polarität aller verkabelten Verbindungen
• Überprüfen Sie die Isolierung überall
• Messen und protokollieren Sie die einzelnen Gruppen-Spannungen
• Beobachten Sie den ersten Ladezyklus auf Probleme
• Verwenden Sie nur ein geeignetes CC/CV-Lithium-Ladegerät

Wenn alles gut läuft, hast du jetzt ein robustes selbstgebautes 18650-Pack, das jahrelang Projekte mit Energie versorgen kann! Der Eigenbau ist äußerst befriedigend, und die erlernten Fähigkeiten sind nützlich für den Zusammenbau aller Arten von batteriebetriebenen Geräten.

Ich hoffe, du hast diesen DIY-Leitfaden für 18650-Batterien nützlich gefunden – lass mich wissen, wenn du weitere Fragen zu Li-Ionen-Batterien hast!