Как сделать собственный аккумуляторный блок 18650

Создание собственного аккумуляторного блока из 18650 может показаться сложным, но на самом деле это простая 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, чтобы собрать свой мощный и универсальный литий-ионный аккумулятор.

Зачем делать собственный аккумуляторный блок?

Прежде чем мы начнем, вам может быть интересно, почему стоит создавать аккумуляторный блок из 18650 вместо того, чтобы просто купить готовый. Вот некоторые ключевые преимущества:

Экономия средств – Создание собственного блока из отдельных элементов 18650 гораздо дешевле, чем покупка заранее собранного блока той же емкости. Экономия составляет 50% или более.

Настройка – Вы можете выбрать точное количество элементов, соединенных 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 ноутбучных аккумуляторов, предназначенных для утилизации. Второе использование этих элементов отлично для 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 подробнее расскажу о каждом из этих компонентов в течение статьи, чтобы вы точно знали, что нужно приобрести.

Выбирайте элементы 18650

В основе каждого блока из 18650 лежат — вы угадали — аккумуляторные элементы 18650. Но на рынке существует множество различных вариантов литий-ионных элементов:

Форматы аккумуляторных элементов

Наиболее распространенные размеры литий-ионных элементов, с которыми вы столкнетесь, 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 элементов следующий шаг — понять, как соединить их в один блок. Это 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 аккумуляторный блок на 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 элементы 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 понадобится:

• 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 ваш мощный аккумулятор, важно изолировать и защитить элементы 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 пойдет хорошо, у вас теперь есть надежный самодельный блок из 18650 для питания проектов на многие годы! Создание собственного аккумулятора — это очень удовлетворительно, плюс приобретенные навыки пригодятся при сборке всевозможных устройств на аккумуляторах.

Надеюсь, это руководство по DIY аккумулятору из 18650 было полезным — дайте знать, если у вас есть другие вопросы о литий-ионных аккумуляторах!