18650 litio - celda de iones y paquete de baterías de bricolaje

Se requieren piezas:

1. 18650 batería (Mejor / Amazonas )

2. BMS (Banggood / Amazonas)

3. Ni tiras (Banggood / Amazonas )

4. Indicador de nivel de batería (Banggood )

5. Rocker Switch (Aliexpress / Banggood )

6. DC Jack (Banggood /Aliexpress )

7. 18650 soporte de batería (Banggood )

8. 3 m x 10 mm tornillos (Banggood / Aliexpress )

Herramientas utilizadas

1. Soldador spot (Banggood /Amazonas)

2. 3 D impresora (Crealidad CR10S )

2. Stripper/ cortador de alambre (Amazonas )

3. Soplador de aire caliente (Mejor )

3. Multímetro (Amazonas)

5. Li ión cargador (Mejor )

Equipo de seguridad:

1. GOOGLES DE SEGURIDAD (Amazonas )

2. Guantes eléctricos (Amazonas)

Encontrará muchos tipos de celdas 18650 en el mercado en el rango de precios de $ 1 a $ 10, pero ¿cuáles son los mejores? Recomiendo encarecidamente comprar celdas de 18650 de compañías de marca comoPanasónico , Samsung, SanyoyLg. Estas celdas que tienen características de rendimiento bien documentadas y un excelente control de calidad. Las células de la marca reputada 18650 son generalmente costosas, pero si considera durante mucho tiempo el uso, entonces vale la pena tenerlo.

No compre ninguna celda con la palabra fuego en el nombre como UltraFire, Surefire y Trustfire. En realidad, estas celdas son solo rechazos de fábrica, compradas por compañías como UltraFire y reempacadas en su propia cubierta de marca. Muchas baterías usadas están envueltas como nuevas y blancas - etiquetadas. Venden la batería al marcar la capacidad de hasta 5000 mAh, pero en su capacidad real están entre 1000 y 2000 Mah. Otro problema importante con estas células baratas de 18650 es un alto riesgo de explosión cuando se sobrecalienta durante la carga o descarga.

En este proyecto, he usado células verde Panasonic 18650B de capacidad 3400 mAh deMejor.

Para hacer la batería, debe conectar las celdas 18650 juntas mediante tiras de níquel o alambre grueso. Las tiras generales de níquel son ampliamente utilizadas para esto. En general, dos tipos de tiras de níquel están disponibles en el mercado: Níquel - tiras de acero plateadas y tiras de níquel puro. Sugeriré comprar el níquel puro. Es un poco más costoso que el acero níquel plateado, pero tiene una resistencia mucho menor. Medios de baja resistencia, menos generación de calor durante la carga y descarga, lo que conduce a una mayor duración útil de la batería.

Las tiras de níquel vienen con diferentes dimensiones y longitud. Elija las tiras de acuerdo con la calificación actual.

Tiene dos opciones que dos conectan las celdas 18650 juntas: 1. Soldadura 2. Soldadura por manchas

La mejor opción es siempre soldadura en manchas, pero el soldador spot es mucho más costoso que un soldador de buena calidad.

Soldadura:

Debe saber por qué se prefiere la soldadura sobre la soldadura, el problema con la soldadura es que aplica mucho calor a la celda y no se disipa muy rápidamente. Esto mejora la reacción química en la célula que daña el rendimiento de la célula. En última instancia, perderá algo de capacidad y vida de las células.

Pero si no está interesado en comprar un soldador spot costoso, puede soldar las pestañas de níquel a la celda siguiendo algunas precauciones y trucos:

1. Para minimizar el tiempo de contacto de su soldador en la celda, asegúrese de que la superficie esté lo suficientemente desplazada y use mucho flujo para permitir un flujo de soldadura rápida.

2. Es mejor tener un hierro de alta calidad (min 80W) de hierro con buena capacidad térmica para que pueda administrar el calor a la junta rápidamente para que no tenga que sostener el hierro en la batería durante años y dejar que el calor se filtre en ella, causando daños a la batería.

Soldadura en la mancha:

La razón por la que vamos a la soldadura, porque se une de forma segura a las celdas sin agregarles mucho calor. Hay dos grados de soldadores spot actualmente disponibles en el mercado: grado de pasatiempo y grado profesional. Un soldador spot de calificación de pasatiempo decente cuesta alrededor de $ 200 a $ 300, donde, como buena calificación profesional, puede costar alrededor de diez veces más. Por lo tanto, sugeriré comprar un soldador spot de pasatiempo de cualquier tienda en línea como: Banggood, Aliexpress o eBay. Estoy usando elSUNKKO 709A 1.9kW soldador spotde Banggood.

Antes de conectar las células en paralelo, primero verifique los voltajes de las celdas individuales. Para paralelas a las células, el voltaje de cada células debe estar cerca entre sí, de lo contrario una gran cantidad de corriente fluirá desde la celda con un voltaje más alto a la celda con un voltaje más bajo. Esto puede dañar las células e incluso dar como resultado fuego en ocasiones raras.

Si está utilizando celdas nuevas, el voltaje de la celda está cerca de 3.5 V a 3.7 V, puede unirse a ellas sin preocuparse mucho. Pero si va a usar una batería de computadora portátil vieja, asegúrese de que el voltaje de las celdas sea casi el mismo, otros sabios cargan las celdas al mismo nivel de voltaje utilizando un buen cargador de batería de ión. Usé miCargador nitecore sc4Para cargar todas las celdas de 18650 antes de unirlas.

Para hacer el paquete de baterías, primero debe finalizar el voltaje y la capacidad nominales del paquete. Ya sea que esté en términos de voltio, mAh/ AH o WH. Debe conectar las celdas en paralelo para alcanzar la capacidad deseada (MAH) y conectar dicho grupo paralelo en serie para lograr el voltaje nominal (voltio).

Para este proyecto, deje que el requisito sea:11.1 V y 17 AH Battery Pack

Especificación de las células de 18650 utilizadas:3.7V y 3400 mAh

Capacidad (MAH):

Capacidad deseada de la batería=17 ah o 17000 mAh.

Capacidad de cada celda=3400 mah

No de celdas requeridas para la conexión paralela=17000 / 3400=5 nos

Comúnmente, las células en paralelo se abrevian en un término de 'P', por lo que este paquete se conocerá como un "paquete 5p". Cuando 5 células están conectadas en paralelo, en última instancia, usted hizo una sola celda con mayor capacidad (es decir, 4.2V, 17000 mAh)

Voltaje (voltio):

El voltaje nominal deseado de la batería es de 11.1V.

Voltaje nominal de cada celda=3.7 V

No de las celdas requeridas para la conexión en serie=11.1 /3.7=3 nos

Comúnmente, las células en serie se abrevian en un término de 'S', por lo que este paquete se conocerá como un "paquete 3S".

Por lo tanto, tenemos que conectar los 3 grupos paralelos (5 celdas en cada grupo) en serie para hacer la batería.

La configuración final del paquete se designa como "paquete 3S5P" con una especificación final de 11.1V, 17AH.

Desde el paso anterior, está claro que nuestro paquete de baterías está compuesto por 3 grupos paralelos conectados en serie (3 x 3.7V=11.1 v) y cada grupo paralelo tiene 5 celdas (3400 mAh x 5=17000 mah). Ahora tenemos que organizar las 15 celdas correctamente para hacer la conexión electrical entre ellas y con el plomo BMS.

Coloque el primer grupo paralelo de células (5 NOS) del lado positivo hacia arriba, luego coloque el segundo grupo paralelo de lado negativo y luego, finalmente, el último grupo paralelo positivo hacia arriba. Para mejor estar en pie, puede ver la imagen anterior.

Puede ensamblar las celdas para hacer el paquete utilizando pegamento caliente o mediante el soporte de batería de plástico 18650. Usé soportes/espaciadores de plástico 18650 para ensamblar las 15 celdas. Las principales ventajas de usar estos soportes de celda son

1. Puede hacer el paquete personalizado de cualquier tamaño de acuerdo con sus requisitos. Es como resolver un rompecabezas.

2. Proporciona espacio entre las celdas, que permiten que pase el aire fresco y la batería se enfríe fácilmente.

3. Hace que su batería sea sólida y confiable.

4. Proporcione seguridad anti vibración a su paquete de baterías

Ahora es el momento de conocer el procedimiento para usar el soldador spot (estoy hablando de laSoldadorque he usado en este proyecto). El soldador spot tiene tres opciones de soldadura: cabezal de soldadura fijo, cabezal de soldadura fijo con interruptor de pie, bolígrafo de soldadura móvil con interruptor de pie. Prefiero usar la segunda opción. Antes de soldar debe preparar las tiras y soldador de níquel.

Corta las tiras de níquel:

Coloque su tira de níquel en la parte superior de las 5 celdas (paralelas), asegurando que cubra todas las terminales de celdas, deje exceso de 10 mm para conectarlo a los BMS y luego cortarlo. Para la conexión de la serie, corte pequeñas tiras de níquel como se muestra en la figura. Necesitará cuatro tiras largas para la conexión paralela y 10 tiras pequeñas para las conexiones de la serie.

Conecte el primer terminal negativo del primer grupo paralelo al terminal positivo del segundo grupo y luego el terminal negativo del segundo grupo al terminal positivo del tercer grupo.

Soldea las tiras de la batería:

Este soldador de manchas se puede usar para soldar el níquel puro y las tiras de acero de níquel. Debe ajustar el pulso del soldador y la perilla de corriente de acuerdo con el grosor de las tiras de níquel.

Para tiras de níquel de 0.15 mm, presione la perilla de pulso 4P y la perilla de corriente a 4-5.Emilariamente para una tira de níquel de 0.2 mm, presione la perilla de pulso 4P, 6P y la perilla de corriente a 7-8. Asegúrese de que la pluma de soldadura esté comprimida con la tira de níquel y el terminal de la batería, luego presione el interruptor del pie. Notará una pequeña chispas y dos dotes en la tira en la tira de la tira en la tira en la tira de la tira en la tira de la tira.

Soldadura exitosa:

Puede verificar la calidad de la soldadura tirando de la tira de níquel. Si no se desprende con presión manual o requiere mucha fuerza, entonces es una buena soldadura. Si puede despegarlo fácilmente, entonces debe aumentar la corriente.

Seguridad :Antes de comenzar la soldadura en la mancha, siempre use gafas de seguridad.

Un sistema de gestión de baterías (BMS) es cualquier sistema electrónico que administre el paquete de baterías de litio AA y las principales funcionalidades son

1. Monitorea a todos los grupos paralelos en el paquete de baterías y desconectarlo de la fuente de alimentación de entrada cuando está completamente cargado (cerca de 4.2V)

2. Equilibrar todo el voltaje de las celdas por igual

3. No permite el paquete de - descargado.

Los dos parámetros importantes necesarios para comprar un BMS son: i) número de celdas en las series - como 2S / 3S / 4S

ii). Corriente de descarga máxima - como 10a /20a /25a /30a

Para este proyecto, he usado unJunta de BMS 3S y 25A. Estas son las especificaciones de ese BMS:

Rango de sobre voltaje: 4.25 ~ 4.35V ± 0.05V

Rango de voltaje de descarga: 2.3 ~ 3.0V ± 0.05V

Corriente de operación máxima: 0 ~ 25a

Temperatura de trabajo: -40 grados ~ +50 grado

¿Cómo conectarse?

Conecte el BMS como se muestra en el diagrama de cableado. Los BM tienen cuatro almohadillas de soldadura: B -, B1, B2 y B +. Debe conectar el primer bus de terminal negativo del primer grupo paralelo al B -} y un bus terminal positivo al B1. Del mismo modo, el tercer grupo paralelo de bus de terminal negativo al B2 y el bus de terminal positivo al B +.

Puede ver la soldadura de las tiras de níquel al BMS o soldarlo a la almohadilla de PCB. Preferí soldar las tiras de níquel a la PCB para una conexión resistente. Primero aplique el flujo de soldadura a las almohadillas de PCB y al final de las tiras de níquel. Después de que remolcan todas las almohadillas aplicando poca cantidad de soldadura y luego los soldadores juntos.

Crédito :El diagrama de cableado se toma de la página de productos de Banggood.

La batería tiene tiras de níquel expuestas, para evitar cualquier cortocircuito accidental, diseñé un recinto para ella. Usé Autodesk Fusion 360 para diseñar el gabinete para mi batería. El recinto tiene dos partes: cuerpo principal y tapa superior. Puede descargar los archivos .stl deCostoso.

Yo usé miCreality CR-10sImpresora 3D y filamento de PLA verde de 1.75 mm para imprimir las piezas. Me llevó unas 6.5 horas imprimir el cuerpo principal y alrededor de 1.2 horas para imprimir la tapa superior.

Mi configuración es:

Velocidad de impresión: capa de 70 mm/s

Altura: 0.3

Densidad de relleno: 100%

Temperatura del extrusor: 205 DEGC

Temperatura de la cama: 65 DEGC

Normalmente, una batería estándar tiene solo dos terminales para conectar la carga y cargar la batería. Aparte de esto, he agregado un indicador de nivel de batería, para ver el nivel de la batería cuando se requiere. He usado un conector de CC de 5 mm (12V/3A) para entrada/salida, Módulo de indicador de nivel de batería 3S para ver el estado de la batería y un interruptor de rocker en el indicador de nivel de la batería.

Ahora pasemos al cableado de los componentes. He preparado este diagrama de cableado simple para todos los componentes. ¡Es bastante simple! Para aislar las partes conductoras, utilicé tubos de retiro de calor.

Nota :No suelte los cables (P+ y P -) al BMS antes de instalar los componentes en el recinto.

Primero instale los componentes en las ranuras respectivas en el recinto impreso 3D. Puede ver la imagen de arriba.

Suelte el positivo (cable rojo) del interruptor DC y el interruptor de balancín al P+ del BMS, los cables negativos del conector DC y el indicador de nivel de batería a la P - de BMS.

Luego aplique pegamento caliente en la base del compartimento de la batería, luego asegure la batería. Así que se asientos firmemente y evitará cualquier pérdida de conexiones de alambre.

¡Finalmente, atornille las tapas superiores en su lugar! Utilicé tornillos de 3M x 10 para asegurar la tapa. Ahora, la batería está lista para usar.

Carga de la batería:

Puede cargar la batería por un adaptador DC de 12.6V comoeste. Espero que hayas disfrutado leyendo sobre mi proyecto tanto como he disfrutado construirlo. Si estás pensando en hacer el tuyo, te animo a que lo hagas, aprenderás mucho. Si tiene alguna sugerencia de mejoras, comente a continuación.