как сделать 12-вольтовый аккумуляторный блок из батарей 18650

Как сделать аккумуляторный блок из 12 В 18650 с нуля

/в /от

Создание собственного индивидуального аккумулятора на 12 В литий-ионной батареи 18650 может показаться сложным. Но я проведу вас через весь процесс шаг за шагом.

Будь то создание компактного аккумулятора на 12 В для вашего последнего проекта DIY или необходимость заменить старый SLA-аккумулятор, сборка собственного блока 18650 удивительно проста.

В этом руководстве вы узнаете такие вещи, как:

  • Как рассчитать необходимое количество элементов 18650
  • Выбор подходящих элементов 18650
  • Варианты держателей для аккумуляторов
  • Конфигурации проводки
  • Добавление системы управления аккумулятором (BMS)
  • Зарядка и разрядка вашего нового аккумулятора

И многое другое.

Так что надевайте защитные очки и приступим к работе!

как сделать 12-вольтовый аккумуляторный блок из батарей 18650

Почему стоит сделать свой собственный аккумуляторный блок на 12 В?

Прежде чем мы начнем, вам может показаться — зачем заморачиваться и собирать свой собственный литий-ионный аккумулятор на 12 В?

Вот основные причины, по которым мастера DIY собирают свои собственные блоки:

Экономия денег

Готовые литий-ионные аккумуляторы на 12 В могут стоить от 1 000 до 3 000+ рублей.

Путем приобретения отдельных элементов 18650 и простого держателя вы можете создать индивидуальную батарею за небольшую часть стоимости.

Индивидуальные характеристики

При покупке стандартной 12-вольтовой аккумуляторной батареи SLA, скорее всего, она не будет точно соответствовать вашим требованиям по напряжению и емкости.

Но с помощью DIY-наборa из 18650 вы можете определить напряжение, емкость, скорость разряда и многое другое.

Компактные размеры и вес

Батарейный блок из 12 В 5 Ач на базе 18650 занимает значительно меньше места, чем аналогичный свинцово-кислотный блок. И он в разы легче.

Идеально подходит, когда важны размер и вес (например, для портативных аккумуляторных корпусов, дронов, робототехнических проектов и т.д.).

Многократное использование

Когда аккумулятор SLA выходит из строя, обычно это конец пути. Но с индивидуальным набором из 18650 вы можете заменить изношенные элементы и продолжать работу.

Хорошо, с преимуществами разобрались, приступим к подготовке к сборке нашей батареи!

Как сделать аккумуляторный блок из 12 В 18650?

Шаг 1: Расчет количества элементов для 12 В

Основой любой DIY-литий-ионной батареи являются отдельные элементы 18650.

Итак, прежде чем задумываться о конфигурации проводки или защите батареи, нам нужно знать, сколько элементов потребуется для нашего 12-вольтового блока.

Вот простая формула:

Общее напряжение ÷ Напряжение элемента = Количество элементов в серии

Теперь подставим числа.

Стандартный диапазон напряжения элемента 18650 составляет:

  • 3.6 В (номинальное)
  • 4.2 В (максимальный заряд)
  • 2.5В (отключение при разряде)

Для аккумуляторной сборки на 12В мы будем использовать номинальное значение 3.6В для наших расчетов:

12В ÷ 3.6В = 3.33

Округляя вверх, получаем 4 элемента в серии.

Однако мы можем получить немного больше емкости, запустив 3 элемента в серии (примерно 10.8В). Это дает нам небольшой запас перед полным отключением питания системой управления аккумулятором.

Итак, вердикт…3 литий-ионных элемента, соединенных последовательно дает нам необходимое напряжение.

Теперь пора искать наши 18650!

Шаг 2: Выбор качественных элементов 18650

Не все литий-ионные элементы созданы одинаковыми.

Рынок аккумуляторов 18650 переполнен ультра-дешевыми элементами, которые кажутся выгодной покупкой. Но поверьте, эти низкокачественные элементы принесут вам только головную боль.

Вместо этого вы хотите высокопроизводительные элементы от ведущих брендов, таких как:

Samsung

Samsung производит одни из лучших литий-ионных элементов на планете. Их ярко-зеленые 18650 — мой выбор #1.

Samsung INR18650 35E — очень популярный выбор, сочетающий производительность и стоимость.

LG

Известные своими мощными батареями для вейпинга, линейка 18650 от LG не разочарует.

LG MH1 предлагает надежную емкость в 3000 мАч.

Sony

Вы всегда можете рассчитывать на Sony за надежные технологии. И их батареи VTC 18650 оправдывают ожидания.

Я являюсь поклонником элемента Sony VTC6 — с высоким лимитом в 30 ампер и рейтингом 3000 мАч.

Придерживайтесь одного из крупных брендов, и вы сделаете отличный старт.

Теперь перейдём к следующему шагу…

Шаг 3: Купите держатель для батареек 18650

Как только у вас появятся ваши элементы 18650, вам понадобится что-то для их физического соединения.

У вас есть два варианта:

Пайка никелевых полос

Пайка с помощью специальной сварочной машины для соединения тонких никелевых полос с положительными и отрицательными клеммами элемента 18650.

Это создает очень надежное соединение. Но оборудование для сварки стоит $200+.

Использование пластикового держателя для батареек

Для большинства любителей DIY пластиковый держатель для батареек 18650 — лучший выбор.

Эти держатели позволяют вставлять несколько элементов и имеют пружинные концы для поддержания натяжения на элементе. Два провода с разъемом JST подключаются к клеммам первого и последнего элементов.

Мне нравятся эти держатели, потому что они просты в использовании. Не нужны продвинутые навыки пайки!

Вы можете приобрести качественные держатели для 18650 за менее чем $10 на Amazon или сайтах вроде Banggood. Просто убедитесь, что ваш держатель соответствует количеству необходимых элементов (в нашем случае, 3 элемента последовательно).

Шаг 4: Соедините элементы последовательно

Чтобы получить 12 В (или примерно столько же), элементы нужно соединить последовательно, концы к концам.

Это соединяет их вместе так, чтобы напряжение суммировалось.

Вот как правильно расположить элементы:

Положительный терминал первого элемента обращен вверх, отрицательный — вниз.

Положительный терминал второго элемента обращен вниз, отрицательный — вверх.

Положительный терминал третьего элемента обращен вверх, отрицательный — вниз.

Как только ячейки вставлены в пластиковый держатель, они автоматически соединяются последовательно.

Эти пружинные клеммы обеспечивают плотное соединение.

Затем вы просто подключаете красный и черный провода держателя к вашему проекту, и у вас есть примерно 12 В постоянного тока!

Но прежде чем начать зарядку, есть важный шаг по безопасности…

Шаг 5: Установка системы управления батареей (BMS)

Система управления батареей (BMS) имеет решающее значение при сборке литий-ионных аккумуляторных блоков из голых ячеек 18650.

Вот несколько критических задач, которые выполняет BMS:

  • Предотвращает переразряд ячеек
  • Останавливает переразряд
  • Уравновешивает все ячейки до одинакового напряжения
  • Отключает питание, если температура ячейки становится слишком высокой

Без системы управления батареей литий-ионные аккумуляторы могут быть чрезвычайно опасными. Они могут перегреться, загореться или даже взорваться.

Отсутствие BMS означает отсутствие безопасности. Я не могу это подчеркнуть достаточно.

К счастью, небольшие платы BMS, предназначенные для сборки из 3-4 ячеек, недороги (около $5).

Для подключения просто подключаете провода от BMS к положительным и отрицательным клеммам первой и последней ячейки.

Большинство BMS также требуют подключения небольшого балансировочного провода. Но схема проводки на плате делает установку простой.

Теперь давайте рассмотрим, как использовать и ухаживать за вашим новым самодельным аккумулятором-шедевром.

Советы по зарядке и разрядке

Правильная зарядка и разрядка — ключ к тому, чтобы получить максимальный срок службы вашего самодельного 12-вольтового блока.

Вот некоторые быстрые рекомендации по использованию:

  • Используйте зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов – CC/CV идеально подходит для максимизации количества циклов. Зарядка через солнечный контроллер также работает.
  • Не разряжайте слишком низко – Оставайтесь выше 2,5 В на ячейку минимум. BMS, скорее всего, отключит питание примерно в этом диапазоне.
  • Контролируйте напряжение ячеек – Периодически проверяйте напряжение каждой ячейки, чтобы убедиться, что они правильно балансируются.
  • Держите в прохладе – Тепло убивает аккумуляторы! Не закрывайте плотно и избегайте больших токовых нагрузок.

И вот у вас есть — всё, что нужно знать, чтобы создать собственную 12-вольтовую литий-ионную мощность!

Хотя для этого требуются некоторые специализированные детали и знания электроники, сборка индивидуального аккумуляторного блока не так сложна, как кажется.

Это стоит того, чтобы получить ультралёгкий, высокопроизводительный, многоразовый 12-вольтовый аккумулятор.

Теперь ваша очередь. Возьмите несколько ячеек 18650 и начинайте сборку!

сделайте свой собственный аккумуляторный блок 18650

Как сделать собственный аккумуляторный блок 18650

/в /от

Создание собственного аккумуляторного блока 18650 может показаться сложным, но на самом деле это простое DIY-проект, если у вас есть правильные детали, инструменты и знания. В этом подробном руководстве, как профессионал производитель аккумуляторных блоков 18650, я расскажу вам все, что нужно знать для сборки мощного и универсального литий-ионного аккумулятора.

сделайте свой собственный аккумуляторный блок 18650

Зачем делать собственный аккумуляторный блок?

Прежде чем начать, вам может быть интересно, почему стоит собирать блок 18650 вместо того, чтобы просто купить готовый. Вот некоторые ключевые преимущества:

Экономия средств – Создание собственного блока из отдельных элементов 18650 значительно дешевле, чем покупка предварительно собранного блока такой же емкости. Экономия в 50% или более является обычным явлением.

Настройка – Вы можете выбрать точное количество элементов, соединённых последовательно и параллельно, чтобы достичь желаемого напряжения, емкости, тока разряда и физических размеров. Это как Лего для аккумуляторов!

Переработка – Легкий способ получить 18650 — извлечь их из старых аккумуляторов ноутбуков, предназначенных для утилизации. Дать этим элементам вторую жизнь — отличный вклад в охрану окружающей среды.

Образование – Создание собственного блока — это познавательный практический опыт в области технологий литий-ионных аккумуляторов. Вы приобретете практические навыки и, возможно, найдете новое хобби.

Как сделать собственный аккумуляторный блок 18650

Что вам понадобится

Создание аккумуляторного блока требует правильного оборудования и некоторых навыков DIY. Вот обзор того, что вам понадобится:

Детали

  • элементы 18650
  • Крепления для аккумуляторов
  • Никелевая лента
  • Провода
  • Разъёмы
  • BMS (схема защиты аккумулятора)
  • Изоляторы и обертки

Инструменты

  • Мультиметр
  • Паяльник (или точечный сварщик)
  • Горячий клеевой пистолет
  • Кусачки/обжимки для проводов
  • Тепловая пушка
  • Средства индивидуальной защиты (перчатки, очки)

Я подробно расскажу о каждой из этих частей в течение статьи, чтобы вы точно знали, что нужно приобрести.

Выбирайте элементы 18650

В основе каждого комплекта 18650 — вы правильно догадались — аккумуляторные элементы 18650. Но на рынке представлено множество различных вариантов литий-ионных элементов:

Форматы аккумуляторных элементов

Самые распространённые размеры литий-ионных элементов, с которыми вы столкнётесь, это:

  • 18xxx (18650, 18700 и т.д.)
  • 26xxx
  • 21700

Химия элементов

Вариации химии катода влияют на характеристики литий-ионных элементов:

  • NMC (оксид никель-марганец-кобальт)
  • NCA (оксид никель-кобальт-алюминий)
  • LFP (Литий-Фосфат Железа)

Технические характеристики

Ключевые параметры, которые нужно учитывать, это:

  • Номинальное напряжение (обычно 3.6-3.7 В)
  • Ёмкость (мАч)
  • Максимальная непрерывная разрядная мощность (ампер)

Моя стандартная рекомендация для бюджетной, но надежной ячейки — Samsung 25R 18650. Эта ячейка NMC предлагает отличный баланс емкости, обработки тока и безопасности по разумной цене. LG, Sony, Panasonic и Sanyo также производят отличные ячейки.

Рассчитать конфигурацию батареи

После выбора ячеек следующий шаг — понять, как их соединить в блок. Всё сводится к пониманию последовательных и параллельных соединений.

Соединения батареи

Последовательные соединения увеличивают напряжение.

Параллельные соединения увеличивают емкость и ток разряда.

В сборках 18650 мы сначала соединяем ячейки в параллельные группы. Затем соединяем эти группы последовательно, чтобы достичь целевого напряжения блока.

Например, сборка «3S2P» означает 3 параллельных группы по 2 ячейки, соединённые последовательно.

Математика конфигурации

Давайте спроектируем аккумуляторную сборку 12В 10Ач из элементов Samsung 25R (3.6В, 2500мАч):

Целевая напряжение = 12В

Целевая емкость = 10Ач (или 10 000мАч)

Характеристики одного элемента:

  • Напряжение (номинальное) = 3.6В
  • Емкость = 2500мАч

Конфигурация:

Количество элементов последовательно: 12В / 3.6В на элемент = 3 элемента последовательно

Количество параллельных групп:
Целевая емкость 10000мАч / 2500мАч на элемент = 4 элемента параллельно

Нам нужна сборка 3 параллельных группы по 4 элемента подключенные последовательно = 3S4P

Итак, нам нужно всего 3 x 4 = 12 элементов 18650

Собрать держатели для элементов 18650

Чистый и безопасный способ сборки литий-ионных аккумуляторов — использование пластиковых держателей для элементов 18650. Эти держатели защелкиваются вместе, чтобы аккуратно выровнять и зафиксировать элементы. Они обеспечивают хороший поток воздуха для охлаждения и предотвращают короткие замыкания.

Расположите держатели так, чтобы соответствовать запланированной раскладке 3S4P. Убедитесь, что ориентация ячеек чередуется, чтобы положительные и отрицательные клеммы совпадали. При желании склейте держатели горячим клеем.

Затем вставьте ваши ячейки и соедините их с помощью…

Варианты электропроводки батареи

Вам нужно сделать электрические соединения между ячейками для завершения цепи. Вот два варианта:

Точечная сварка никелевой полосы

Точечная сварка использует мощный импульс тока для расплавления никелевых полос к клеммам ячеек. Обеспечивает прочные надежные соединения без сильного нагрева ячейки.

Вам понадобятся:

  • Точечный сварочный аппарат (~$250 для начального уровня)
  • Чистая никелевая полоса
  • Настольный источник питания

Процедура:

  1. Вырежьте полосы никеля
  2. Установите температуру и длительность сварки
  3. Сначала сварите полосы МЕЖДУ группами
  4. Затем сварите каждую ГРУППУ параллельно
  5. Изолируйте сварные швы с помощью рыболовной бумаги

Для получения хороших стабильных сварных швов требуется практика. Начинайте с отходных ячеек.

Пайка ячеек

Вы можете паять ячейки вместе, но требуется очень аккуратное обращение. Слишком сильное тепло может повредить внутренности ячейки.

Необходимые материалы:

  • Паяльник с высокой мощностью
  • Толстый чистый медный провод или braid
  • Припой без свинца с канифольным сердечником
  • Много флюса

Шаги:

  1. Очистите конец ячейки и поверхность провода/ braid
  2. Нанесите щедрый слой флюса
  3. Нагрейте и расплавьте припой, чтобы он растекся по соединению
  4. Держите достаточно долго, чтобы припой растекся
  5. Избегайте прямого нагрева ячейки более нескольких секунд!

Примите меры предосторожности, чтобы не перегреть ячейку или не вдыхать пары при пайке.

Добавьте BMS

Ни один аккумуляторный блок 18650 не завершен без BMS, или системы управления аккумулятором. Эта важная защитная схема контролирует все ячейки в блоке и предотвращает:

  • Перезаряд
  • Переразряда
  • Коротких замыканий
  • Перенапряжение по току
  • Дисбаланс ячеек

Таким образом, BMS действительно помогает обеспечить безопасную и надежную работу вашего DIY литий-аккумулятора.

Выбор BMS требует соответствия:

  • Количество ячеек (12S, 10S и т.д.)
  • Максимальная номинальная сила тока (для мотора, инвертора)
  • С или без разъема для зарядки

Припаяйте балансные провода к никелевым полоскам между группами, закрепите их кабельными стяжками. Подключите разрядные провода к первой и последней ячейке. Ознакомьтесь с схемой, прилагаемой к вашему BMS, для правильной проводки.

Поместите и защитите аккумуляторный блок

Почти готово! Чтобы завершить сборку мощной батареи, важно изолировать и защитить ячейки и проводку от ударов или влаги:

Изолируйте открытые металлические части с помощью рыболовной бумаги и ленты Каптон

Структурно поддерживайте ячеек с помощью пенопластовой набивки

Электрически изолируйте BMS и клеммы

Предохранитель разрядные провода для защиты от коротких замыканий

Обмотайте весь блок изоляционной пластиковой пленкой

Поместите в корпус или аккумуляторный бокс

Для аккуратного вида нанесите предупреждающие ярлыки о напряжении, полярности и емкости. Добавьте выключатель питания, разъем для зарядки и крепежные элементы.

Начальные испытания

Перед включением вашей сборки выполните последние проверки безопасности:

  • Подтвердите правильность полярности всех проводных соединений
  • Проверьте изоляцию везде
  • Измерьте и зафиксируйте напряжение отдельных групп
  • Наблюдайте за начальным циклом зарядки на наличие проблем
  • Используйте только подходящий литий-ионный зарядное устройство CC/CV

Если все пройдет хорошо, у вас теперь есть надежный самодельный аккумуляторный блок 18650 для питания проектов на многие годы! Создавать свой собственный — очень приятно, плюс навыки, которые вы приобрели, полезны для сборки всевозможных устройств на батарейках.

Надеюсь, вы нашли это руководство по DIY аккумулятору 18650 полезным — дайте знать, если у вас есть другие вопросы по литий-ионным батареям!