Come creare il proprio pacco batteria 18650

Realizzare il proprio pacco batteria 18650 può sembrare intimidatorio, ma in realtà è un progetto fai-da-te semplice se hai le parti, gli strumenti e le conoscenze giuste. In questa guida completa, come professionista produttore di pacchi batteria 18650, ti guiderò attraverso tutto ciò che devi sapere per assemblare la tua potente e versatile batteria agli ioni di litio.

Perché creare il proprio pacco batteria?

Prima di immergerci, potresti chiederti perché vorresti costruire un pacco da 18650 invece di comprarne uno. Ecco alcuni dei principali vantaggi:

Risparmio sui costi – Realizzare il proprio pacco con singoli celle 18650 è molto più economico rispetto all'acquisto di un pacco preassemblato della stessa capacità. Risparmi del 50% o più sono comuni.

Personalizzazione – Puoi scegliere il numero esatto di celle collegate in serie e in parallelo per ottenere la tensione, la capacità, la corrente di scarica e la dimensione fisica desiderate. È come il Lego per le batterie!

Riciclaggio – Un modo semplice per reperire le 18650 è recuperarle da vecchie batterie di laptop destinate alle discariche. Dare a queste celle una seconda vita è ottimo per l'ambiente.

Educazione – Costruire il proprio pacco è un'esperienza di apprendimento pratica e illuminante sulla tecnologia delle batterie agli ioni di litio. Acquisterai competenze pratiche e potresti anche scoprire un nuovo hobby.

Come creare il proprio pacco batteria 18650

Cosa vi serve

Costruire un pacco batteria richiede l'attrezzatura giusta e alcune competenze fai-da-te. Ecco una panoramica di ciò di cui avrai bisogno:

Componenti

• celle 18650
• Supporti per batterie
• Filo di nichel
• Filo
• Connettori
• BMS (circuito di protezione della batteria)
• Isolanti e rivestimenti

Strumenti

• Multimetro
• Saldatore a punti (o ferro da stagno)
• Pistola per colla a caldo
• Tagliacavi/Spellacavi
• Pistola termica
• Dispositivi di sicurezza (guanti, occhiali)

Esaminerò ciascuno di questi componenti in modo più dettagliato nel corso dell'articolo, così saprai esattamente cosa procurarti.

Scegli le celle 18650

Al centro di ogni pacco da 18650 ci sono – indovina – le celle della batteria 18650. Ma ci sono molte opzioni diverse di celle agli ioni di litio sul mercato:

Formati delle celle della batteria

Le dimensioni più comuni delle celle Li-ion che incontrerai sono:

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

Chemistry delle celle

Le variazioni nella chimica del catodo influenzano le prestazioni delle celle al litio:

• NMC (ossido di nichel manganese cobalto)
• NCA (ossido di nichel cobalto alluminio)
• LFP (Litio Ferro Fosfato)

Specifiche

Le caratteristiche principali da considerare sono:

• Tensione nominale (3,6-3,7V è normale)
• Capacità (valutazione mAh)
• Tasso massimo di scarica continua (ampere)

La mia raccomandazione predefinita per una cella economica ma affidabile è la Samsung 25R 18650. Questa cella NMC offre un ottimo equilibrio tra capacità, gestione della corrente e sicurezza a un costo ragionevole. LG, Sony, Panasonic e Sanyo producono anche celle eccellenti.

Calcola Configurazione Batteria

Una volta scelti i tuoi celle, il passo successivo è capire come collegarle tra loro in un pacco. Questo dipende dalla comprensione di serie e parallelo connessioni.

Connessioni Batteria

Connessioni in serie aumentano la tensione.

Connessioni in parallelo aumentano la capacità e la corrente di scarica.

Con i pacchi 18650 colleghiamo prima le celle in gruppi paralleli. Poi colleghiamo questi gruppi in serie per ottenere la tensione desiderata del pacco.

Ad esempio, un “3S2P” significa 3 gruppi paralleli di 2 celle collegati in serie.

Matematica della Configurazione

Progettiamo un pacco da 12V 10Ah con celle Samsung 25R (3,6V, 2500mAh):

Tensione target = 12V

Capacità target = 10Ah (o 10.000mAh)

Specifiche di una singola cella:

• Tensione (nominale) = 3,6V
• Capacità = 2500mAh

Configurazione:

Numero di celle in serie: 12V / 3,6V per cella = 3 celle in serie

Numero di gruppi in parallelo:
Capacità target di 10000mAh / 2500mAh per cella = 4 celle in parallelo

Il nostro pacco necessita di 3 gruppi in parallelo di 4 celle collegate in serie = 3S4P

Quindi abbiamo bisogno di un totale di 3 x 4 = 12 celle 18650

Assemblare i supporti per celle 18650

Un modo pulito e sicuro per assemblare pacchi Li-ion è usare supporti in plastica per celle 18650. Questi supporti si agganciano tra loro per mantenere le celle ben allineate e distanziate. Permettono un buon flusso d'aria per il raffreddamento e prevengono cortocircuiti.

Disponi i supporti per corrispondere al layout 3S4P pianificato. Assicurati che l'orientamento delle celle alterni in modo che i terminali positivo e negativo siano allineati. Incolla i supporti con colla a caldo se desiderato.

Poi inserisci le tue celle e collegale con…

Opzioni di cablaggio della batteria

Devi effettuare connessioni elettriche tra le celle per completare il circuito. Ecco due opzioni:

Saldatura a punti con striscia di nichel

Saldatura a punti utilizza un impulso potente di corrente per fondere le strisce di nichel ai terminali delle celle. Crea giunzioni robuste e affidabili senza introdurre troppo calore nella cella.

Avrai bisogno:

• Saldatrice a punti (~$250 per macchina di livello base)
• Striscia di nichel puro
• Alimentatore da banco

Procedura:

1. Taglia le strisce di nichel
2. Regola la temperatura e la durata della saldatrice
3. Saldare le strisce TRA i gruppi prima
4. Poi salda ogni GRUPPO in parallelo
5. Isola le saldature con carta fish

Ci vuole pratica per fare saldature buone e coerenti. Inizia con celle di scarto.

Saldatura delle celle

Puoi saldare le celle insieme, ma serve un tocco molto delicato. Troppa calore può danneggiare l'interno della cella.

Materiali necessari:

• Saldatore a stagno ad alta potenza
• Filo o treccia di rame puro spesso
• Saldante senza piombo con anima in colofonia
• Tanta flussante

Passaggi:

1. Pulire l'estremità della cella e la superficie del filo/treccia
2. Applicare una generosa quantità di flussante
3. Scaldare e fondere lo stagno in modo che fluisca sulla giunzione
4. Tenere abbastanza a lungo affinché lo stagno fluisca
5. Evitare di riscaldare direttamente la cella più di un paio di secondi!

Prendere precauzioni per non surriscaldare la cella o respirare i vapori durante la saldatura.

Aggiungere un BMS

Nessun pacco di batterie 18650 è completo senza un BMS, o sistema di gestione della batteria. Questo circuito di protezione cruciale monitora tutte le celle del pacco e previene:

• Sovraccarico
• Sottodischarging
• Short circuit
• Sovracorrente
• Squilibrio delle celle

Quindi un BMS aiuta davvero a garantire un funzionamento sicuro e affidabile del tuo pacco di litio fai-da-te.

Scegliere un BMS richiede di abbinare:

• Numero di celle (12S, 10S, ecc.)
• Valutazione di corrente massima (per motore, carichi inverter)
• Con o senza porta di ricarica

Saldare i fili di bilanciamento alle strisce di nichel tra i gruppi, fissarli con fascette di plastica. Collegare i fili di scarica alla prima e all'ultima cella. Consultare il diagramma incluso con il vostro BMS per il cablaggio corretto.

Involucro e Protezione del Pacco

Quasi finito! Per completare la tua batteria potente, è importante isolare e proteggere le celle e i collegamenti da urti o umidità:

Isolare metallo esposto con carta di pesce e nastro Kapton

Supportare strutturalmente le celle con imbottitura in schiuma

Isolare elettricamente il BMS e i terminali

Fusibile i fili di scarica per proteggere da cortocircuiti

Avvolgere l'intero pacco in plastica isolante

Contenere in un involucro o scatola batteria

Per una finitura aerodinamica, applicare etichette di avvertimento per tensione, polarità e capacità. Aggiungere un interruttore di alimentazione, porta di ricarica e hardware di montaggio.

Test Iniziali

Prima di accendere la tua creazione, eseguire alcuni controlli di sicurezza finali:

• Confermare la polarità corretta di tutte le connessioni cablate
• Verifica l'isolamento ovunque
• Misura e registra le tensioni di ogni singolo gruppo
• Osserva il ciclo di carica iniziale per eventuali problemi
• Usa solo un caricabatterie al litio CC/CV appropriato

Se tutto va bene, ora hai un robusto pacco 18650 fatto in casa per alimentare progetti per molti anni! Costruire il proprio è molto gratificante, inoltre le competenze acquisite sono utili per assemblare ogni tipo di dispositivo alimentato a batteria.

Spero che questa guida fai-da-te sulle batterie 18650 ti sia utile – fammi sapere se hai altre domande sulle batterie agli ioni di litio!