วิธีทำแบตเตอรี่แพ็ค 18650 ด้วยตัวเอง

การทำแบตเตอรี่แพ็ค 18650 ด้วยตัวเองอาจดูน่ากลัว แต่จริงๆ แล้วเป็นโครงการ DIY ที่ง่ายถ้าคุณมีชิ้นส่วน เครื่องมือ และความรู้ที่ถูกต้อง ในคู่มือฉบับครอบคลุมนี้ ในฐานะมืออาชีพ ผู้ผลิตชุดแบตเตอรี่ 18650, ฉันจะพาคุณไปทีละขั้นตอนทุกอย่างที่คุณจำเป็นต้องรู้เพื่อประกอบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ทรงพลังและหลากหลายของคุณเอง

ทำไมต้องสร้างแบตเตอรี่แพ็คเอง?

ก่อนที่เราจะเริ่มกัน คุณอาจสงสัยว่าทำไมคุณถึงอยากสร้างแพ็ค 18650 แทนที่จะซื้อหนึ่งอัน นี่คือข้อดีหลักๆ:

การประหยัดค่าใช้จ่าย – การทำแพ็คของคุณเองจากเซลล์ 18650 แต่ละอันนั้นถูกกว่าการซื้อแพ็คสำเร็จรูปที่มีความจุเท่ากันมาก การประหยัดเงิน 50% หรือมากกว่านั้นเป็นเรื่องปกติ

การปรับแต่ง – คุณสามารถเลือกจำนวนเซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนานให้ตรงกับแรงดัน ความจุ อัตราการปล่อยกระแส และขนาดทางกายภาพที่คุณต้องการ มันเหมือนเล่นเลโก้สำหรับแบตเตอรี่!

การรีไซเคิล – วิธีง่ายๆ ในการหาเซลล์ 18650 คือการนำเซลล์จากแบตเตอรี่แล็ปท็อปเก่าๆ ที่จะถูกทิ้งในหลุมฝังกลบ การให้เซลล์เหล่านี้มีชีวิตใหม่เป็นเรื่องดีต่อสิ่งแวดล้อม

การศึกษา – การสร้างแพ็คของคุณเองเป็นประสบการณ์เรียนรู้แบบลงมือปฏิบัติที่ให้ความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม คุณจะได้ทักษะเชิงปฏิบัติและอาจพบงานอดิเรกใหม่ด้วย

วิธีทำแบตเตอรี่แพ็ค 18650 ด้วยตัวเอง

สิ่งที่คุณจะต้องใช้

การสร้างแพ็คแบตเตอรี่ต้องใช้เครื่องมือที่เหมาะสมและทักษะ DIY นี่คือภาพรวมของสิ่งที่คุณจะต้องมี:

ชิ้นส่วน

• เซลล์ 18650
• ที่ใส่แบตเตอรี่
• แถบเงินนิกเกิล
• สายไฟ
• หัวต่อ
• BMS (วงจรป้องกันแบตเตอรี่)
• ฉนวนและหุ้ม

เครื่องมือ

• มัลติมิเตอร์
• เครื่องเชื่อมจุด (หรือเตารีดบัดกรี)
• ปืนกาวร้อน
• คีมตัดสายไฟ/เครื่องแกะสายไฟ
• ปืนความร้อน
• อุปกรณ์ความปลอดภัย (ถุงมือ, แว่นตา)

ฉันจะอธิบายแต่ละชิ้นส่วนเหล่านี้ในรายละเอียดเพิ่มเติมตลอดบทความเพื่อให้คุณรู้ว่าควรจะหาอะไรบ้าง

เลือกเซลล์ 18650

แกนหลักของแต่ละแพ็ค 18650 คือ – คุณเดาได้ – เซลล์แบตเตอรี่ 18650 แต่ก็มีตัวเลือกมากมายสำหรับเซลล์ลิเธียมไอออนในตลาด:

รูปแบบของเซลล์แบตเตอรี่

ขนาดเซลล์ Li-ion ที่พบได้บ่อยที่สุดคือ:

• 18xxx (18650, 18700, ฯลฯ)
• 26xxx
• 21700

เคมีของเซลล์

ความแตกต่างในเคมีของแคโทดมีผลต่อประสิทธิภาพของเซลล์ลิเธียม:

• NMC (นิกเกิล แมงกานีส โคบอลต์ออกไซด์)
• NCA (นิกเกิล โคบอลต์ อะลูมิเนียมออกไซด์)
• LFP (ลิเธียม ฟอสเฟต เหล็ก)

สเปคของเซลล์

สเปคหลักที่ควรพิจารณาคือ:

• แรงดันไฟฟ้าชื่อ (3.6-3.7V เป็นค่าปกติ)
• ความจุ (mAh rating)
• อัตราการปล่อยกระแสสูงสุดต่อเนื่อง (แอมป์)

คำแนะนำเริ่มต้นของฉันสำหรับเซลล์ที่มีงบประมาณแต่เชื่อถือได้คือ ซัมซุง 25R 18650. เซลล์ NMC นี้ให้สมดุลที่ดีระหว่างความจุ การจัดการกระแส และความปลอดภัยในราคาที่เหมาะสม LG, Sony, Panasonic และ Sanyo ก็ผลิตเซลล์ที่ยอดเยี่ยมเช่นกัน

คำนวณการกำหนดค่าของแบตเตอรี่

เมื่อคุณเลือกเซลล์แล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการหาวิธีเชื่อมต่อพวกมันเข้าด้วยกันเป็นแพ็ค ซึ่งขึ้นอยู่กับความเข้าใจใน ชุดต่อเนื่อง และ ชุดขนาน การเชื่อมต่อ

การเชื่อมต่อแบตเตอรี่

ชุดต่อเนื่อง เชื่อมต่อแบบชุดต่อเนื่องจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้า

ชุดขนาน เชื่อมต่อแบบชุดขนานจะเพิ่มความจุและกระแสปล่อย

สำหรับชุด 18650 เราจะเชื่อมเซลล์เป็นกลุ่มขนานก่อน แล้วเชื่อมกลุ่มเหล่านั้นเข้าด้วยกันในชุดต่อเนื่องเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าของชุดเป้าหมาย

ตัวอย่างเช่น ชุด “3S2P” หมายถึงชุดที่มี 3 กลุ่มขนานของเซลล์ 2 เซลล์เชื่อมต่อในชุดต่อเนื่อง

คณิตศาสตร์การกำหนดค่าการเชื่อมต่อ

มาลองออกแบบแพ็ค 12V 10Ah จากเซลล์ Samsung 25R (3.6V, 2500mAh) กันเถอะ:

แรงดันไฟฟ้าตั้งเป้า = 12โวลต์

ความจุตั้งเป้า = 10Ah (หรือ 10,000mAh)

สเปคเซลล์เดียว:

• แรงดันไฟฟ้า (ประมาณ) = 3.6V
• ความจุ = 2500mAh

การกำหนดค่า:

จำนวนเซลล์ในซีรีส์: 12V / 3.6V ต่อเซลล์ = 3 เซลล์ในซีรีส์

จำนวนกลุ่มแบบขนาน:
ความจุตั้งเป้า 10000mAh / 2500mAh ต่อเซลล์ = 4 เซลล์ในขนาน

ชุดแบตเตอรี่ของเรา 3 กลุ่มแบบขนานของ 4 เซลล์ เชื่อมต่อในซีรีส์ = 3S4P

ดังนั้นเราต้องการทั้งหมด 3 x 4 = 12 เซลล์ 18650

ประกอบที่วางเซลล์ 18650

วิธีประกอบชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่สะอาดและปลอดภัยคือใช้ที่วางเซลล์พลาสติก 18650 ซึ่งสามารถคลิกเข้าด้วยกันเพื่อให้เซลล์เรียงตัวและเว้นระยะอย่างเป็นระเบียบ ช่วยให้ระบายอากาศได้ดีขึ้นเพื่อการระบายความร้อนและป้องกันการลัดวงจร

จัดวางที่จับให้ตรงกับการวางแผนแบบ 3S4P ของคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแนวทิศทางของเซลล์สลับกันเพื่อให้ขั้วบวกและขั้วลบตรงกัน หากต้องการสามารถกาวร้อนที่จับเข้าด้วยกันได้

จากนั้นใส่เซลล์ของคุณและเชื่อมต่อด้วย…

ตัวเลือกการเดินสายแบตเตอรี่

คุณจำเป็นต้องทำการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างเซลล์เพื่อให้วงจรสมบูรณ์ นี่คือสองตัวเลือก:

เชื่อมจุดด้วยแถบเงินนิกเกิล

การเชื่อมจุดด้วยการเชื่อมจุด ใช้แรงดันไฟฟ้าชั่วคราวที่ทรงพลังเพื่อหลอมแถบเงินนิกเกิลให้ติดกับขั้วเซลล์ มันสร้างการเชื่อมต่อที่แข็งแรงและเชื่อถือได้โดยไม่ปล่อยความร้อนมากเข้าสู่เซลล์

คุณจะต้อง:

• เครื่องเชื่อมจุด (~$250 สำหรับเครื่องระดับเริ่มต้น)
• แถบเงินนิกเกิลบริสุทธิ์
• แหล่งจ่ายไฟแบบโต๊ะ

ขั้นตอน:

1. ตัดแถบเงินนิกเกิล
2. ตั้งอุณหภูมิและระยะเวลาการเชื่อมของเครื่องเชื่อม
3. เชื่อมแถบระหว่างกลุ่มก่อน
4. จากนั้นเชื่อมแต่ละกลุ่มในแบบขนาน
5. ฉนวนกันความร้อนด้วยกระดาษปลาทู

ต้องฝึกฝนเพื่อให้ได้การเชื่อมที่ดีและสม่ำเสมอ เริ่มจากเซลล์เก่าก่อน

การบัดกรีเซลล์

คุณสามารถบัดกรีเซลล์เข้าด้วยกันได้ แต่ต้องใช้ความอ่อนโยนมาก การใช้ความร้อนมากเกินไปอาจทำลายภายในของเซลล์ได้

อุปกรณ์ที่ต้องใช้:

• เตาย่างบัดกรีกำลังสูง
• สายทองแดงบริสุทธิ์หนา หรือสายบิด
• ตะกั่วบัดกรีไร้สารตะกั่วที่มีรอยโรซิน
• สารฟลักซ์จำนวนมาก

ขั้นตอน:

1. ทำความสะอาดปลายเซลล์และพื้นผิวสาย/สายบิด
2. ทาฟลักซ์อย่างเต็มที่
3. ให้ความร้อนและละลายตะกั่วบัดกรีให้ไหลเข้าสู่จุดเชื่อมต่อ
4. ค้างไว้เพียงพอให้ตะกั่วบัดกรีไหล
5. หลีกเลี่ยงการให้ความร้อนเซลล์โดยตรงเกินสองวินาที!

ระวังไม่ให้เซลล์ร้อนเกินไปหรือหายใจควันเมื่อบัดกรี

เพิ่มระบบบริหารจัดการแบตเตอรี่ (BMS)

ไม่มีชุดแบตเตอรี่ 18650 ที่สมบูรณ์แบบโดยไม่มี BMS, หรือระบบบริหารจัดการแบตเตอรี่ ระบบป้องกันสำคัญนี้จะตรวจสอบเซลล์ทั้งหมดในชุดและป้องกัน:

• การชาร์จเกิน
• การปล่อยไฟเกิน
• วงจรลัด
• กระแสเกิน
• ความไม่สมดุลของเซลล์

ดังนั้น BMS จึงช่วยให้การทำงานของชุดลิเธียมไอออน DIY ของคุณปลอดภัยและเชื่อถือได้

การเลือก BMS ต้องตรงกับ:

• จำนวนเซลล์ (12S, 10S, ฯลฯ)
• ความสามารถในการรับกระแสสูงสุด (สำหรับมอเตอร์, โหลดอินเวอร์เตอร์)
• มีหรือไม่มีพอร์ตชาร์จ

เชื่อมสายสมดุลกับแถบโนกเกิลระหว่างกลุ่ม ผูกสายด้วยสายรัดเคเบิลให้แน่นหนา เชื่อมสายปล่อยประจุไปยังเซลล์แรกและสุดท้าย ปรึกษาแผนภาพที่แนบมากับ BMS ของคุณเพื่อการเดินสายที่ถูกต้อง

ปิดและป้องกันชุดแบตเตอรี่

เกือบเสร็จแล้ว! เพื่อให้แบตเตอรี่ของคุณสมบูรณ์แบบ ควรฉนวนและป้องกันเซลล์และสายไฟจากการกระแทกหรือความชื้น:

ฉนวน โลหะที่เปิดเผยด้วยกระดาษปลาทูน่าและเทปคัปตัน

รองรับโครงสร้าง เซลล์ด้วยโฟมรองรับ

แยกไฟฟ้า BMS และขั้วต่อ

ฟิวส์ สายปล่อยประจุเพื่อป้องกันการลัดวงจร

ห่อหุ้ม ชุดแบตเตอรี่ทั้งหมดด้วยพลาสติกฉนวน

บรรจุ ในกล่องหรือกล่องแบตเตอรี่

เพื่อให้เสร็จสมบูรณ์แบบ ควรติดป้ายเตือนเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า ข polarity และความจุ เพิ่มสวิตช์เปิดปิด ช่องชาร์จ และอุปกรณ์ติดตั้ง

การทดสอบเบื้องต้น

ก่อนเปิดใช้งานอุปกรณ์ของคุณ ให้ทำการตรวจสอบความปลอดภัยขั้นสุดท้าย:

• ยืนยันความถูกต้องของข polarity ของการเชื่อมต่อสายไฟทั้งหมด
• ตรวจสอบฉนวนกันความร้อนทุกที่
• วัดและบันทึกแรงดันไฟฟ้าของกลุ่มแต่ละกลุ่ม
• ดูรอบชาร์จเริ่มต้นเพื่อหาปัญหา
• ใช้ที่ชาร์จลิเธียมแบบ CC/CV ที่เหมาะสมเท่านั้น

ถ้าทุกอย่างเป็นไปด้วยดี ตอนนี้คุณก็มีแพ็ค 18650 ที่แข็งแรงสำหรับทำโปรเจกต์ต่างๆ ไปอีกหลายปี การสร้างเองนั้นให้ความรู้สึกที่น่าพอใจมาก และทักษะที่คุณได้เรียนรู้ก็เป็นประโยชน์สำหรับการประกอบอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ในทุกประเภท

หวังว่าคู่มือ DIY แบตเตอรี่ 18650 นี้จะเป็นประโยชน์ – แจ้งให้ฉันทราบถ้าคุณมีคำถามเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นๆ!