Сборка аккумулятора из 18650 12v: Как сделать аккумулятор на 12В из аккумуляторов 18650

Как сделать аккумулятор на 12В из аккумуляторов 18650

Статья обновлена: 2022-09-30

Аккумуляторные батареи номинальным напряжением 12 вольт используют в подводных камерах, шуруповертах, радиоуправляемых моделях, медицинских приборах и других устройствах. Как и другие АКБ, такие источники питания можно купить в готовом виде или собрать своими руками из отдельных элементов.

Принцип сборки Li-ion батареи на 12 В

Единичный аккумулятор Li-ion типа имеет номинальное напряжение 3,6 или 3,7 В, а модели с типом химии LiFePO4 – 3,2 В. Для получения большего вольтажа ячейки соединяются последовательно. Например, для сборки аккумуляторной батареи на 12 В нужно соединить последовательно 3–4 литиевых элемента. Чтобы получить увеличенный запас емкости, нужно вначале соединить «банки» параллельно. Аккумуляторы используются незащищенные, а для защиты от перенапряжения, глубокого разряда и других вредных факторов батарея оснащается БМС платой.

Схемы сборки

Для сборки литиевых батарей номинальным напряжением 12 В из аккумуляторов 18650 и других типоразмеров используют схемы:

• 3S1P, 3S2P, 3S3P, 3S4P, …, 3S15P, 3S16P;
• 4S1P, 4S2P, 4S3P, 4S4P, …, 4S15P, 4S16P и т. д.

Количество последовательных соединений указывается коэффициентов при букве S, а параллельных – коэффициентом при букве P. Схема сборки выбирается в зависимости от параметров соединяемых элементов питания и характеристик, которые нужно получить в итоге.

Характеристики аккумуляторов 18650

В таблице приведены технические параметры популярных аккумуляторов форм-фактора 18650:

Чтобы собрать батарею напряжением ≈12 вольт, нужно последовательно соединить 3 или 4 литий-ионных аккумулятора. Количество параллелей выбирается в зависимости от необходимой емкости и допустимых размеров АКБ. Например, по схеме 3S3P из Li-ion ячеек типоразмера 18650 получим батарею с размерами 70х75х75 мм. Ее номинальное напряжение составит 11,1 В, а емкость – от 7500 до 9900 мАч, в зависимости от параметров выбранных ячеек.

Из таблицы видно, что у одних элементов питания выше емкость, а у других – допустимые токовые нагрузки. Это связано с различиями в химическом составе. Для питания устройств с интенсивным потреблением энергии (например, для шуруповертов и других видов портативного электроинструмента) нужны высокотоковые элементы. Хоть запас емкости у них и ниже, такие ячейки обеспечат стабильно высокую токоотдачу и не будут ощутимо нагреваться при работе.

Как сделать АКБ?

Аккумуляторные батареи собираем по заранее выбранной схеме из идентичных ячеек 18650 – одного бренда и серии. В таком случае легче отобрать элементы с полностью совпадающими значениями емкости и внутреннего сопротивления. Перед сборкой напряжение на «банках» выравниваем зарядкой. Ячейки соединяем параллельно, а затем последовательно.

Для этого применяем аппарат контактной сварки и никелевую ленту. Ее нарезаем на отрезки с запасом длины 1 см, накладываем на контакты и привариваем с соблюдением используемой схемы. К полученной батарее припаиваем BMS плату и силиконовые AWG провода с разъемами ХТ60. Они будут использоваться для зарядки батареи и подключения к ней нагрузки. Дополнительно можно установить на АКБ индикатор заряда и его выключатель.

Готовую батарею проверяем в цикличном режиме – поочередно разряжаем под нагрузкой и заряжаем током 0,5С. Например, для батареи емкостью 7800 мАч и используем зарядный ток 3,9 А. Если АКБ работает хорошо (нормально питает нагрузку и принимает заряд, не греется), ее можно упаковывать в стеклотекстолит и термоусадочную трубку подходящих размеров. После нагрева феном она плотно покроет поверхность АКБ и обеспечит ей необходимую изоляцию.

Читайте в нашей предыдущей статье о том, как правильно заряжать аккумулятор шуруповерта.

2022-09-30

Комментарии: 0

Просмотры: 703

Комментарии

Сборка аккумуляторов

Собрать аккумуляторную батарею Li-ion типа можно из компонентов любого типоразмера и формы: цилиндрических ячеек, «пакетов», призматиков. Для сборки АКБ можно использовать любые компоненты: Li-ion ячейки с напряжением 3,6 или 3,7 В, аккумуляторы LiFePO4 с вольтажом 3,2 В, элементы Li-Po (3,7 В) или LTO (2,3–2,4 В).

Выбор типа химии зависит от параметров, которые должна иметь АКБ, и наиболее важных свойств. Например, аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата более приспособлены для использования на морозе и имеют увеличенный циклический ресурс. Но по удельной емкости они уступают «банкам» Li-ion и Li-Po.

Главное правило: в составе каждой аккумуляторной батареи должны быть ячейки одного типа с абсолютно одинаковыми параметрами.

Схема сборки АКБ

Аккумуляторные батареи собирают по заранее выбранным схемам (12S14P, 10S1P и т.д.). В их обозначении число перед буквой S указывает на количество последовательных соединений, а число перед буквой Р – на количество параллельных соединений в каждой серии. На выбор схемы сборки влияет 2 фактора:

1. Емкость и напряжение аккумуляторов, которые будут соединяться в единую батарею.
2. Необходимые характеристики создаваемой батареи: ее емкость, напряжение, оптимальные размеры и форма.

При параллельном соединении «банок» суммируется их емкость. Когда полученные серии соединяют последовательно, суммируется их напряжение. В результате можно получить АКБ практически с любыми характеристиками. Например, если соединить по схеме 10S3P литий-ионные аккумуляторы с емкостью 2,5 Ач и вольтажом 3,6 В, получим АКБ с напряжением 36 В и запасом емкости 7,5 Ач.

Принцип сборки

Литиевая батарея собирается из одинаковых ячеек: с равными величинами емкости, вольтажа и внутреннего сопротивления. Сборка выполняется по предварительно выбранной схеме, по методу последовательно-параллельного соединения. Для большинства Li-ion ячеек соединение осуществляется с применением контактной точечной сварки и отрезов никелевой ленты. Некоторые аккумуляторы LFP типа соединяются с помощью монтажных пластин и болтов.

Для зарядки и питания батарея оснащается силиконовыми AWG проводами с разъемами ХТ60-мама. Для поддержания оптимальных рабочих характеристик АКБ снабжается BMS платой. Она оберегает аккумуляторы от перезаряда, КЗ, критического разряда и других опасных состояний. Благодаря этому батарея работает в благоприятных условиях, и продлевается срок ее службы.

Необходимые комплектующие, материалы и инструменты

Чтобы сделать Li-ion АКБ своими руками, понадобятся:

• аккумуляторы, отобранные по внутреннему сопротивлению и емкости;
• никелевая лента;
• аппарат точечной сварки – при использовании такого оборудования элементы питания не перегреваются;
• БМС плата;
• принадлежности для пайки;
• разъем для подключения ЗУ или нагрузки;
• выключатель;
• индикатор уровня заряда АКБ;
• стеклотекстолит толщиной 1,5–2 мм;
• термоусадочная трубка большого диаметра;
• промышленный фен;
• корпус – его можно купить или сделать самостоятельно, например, на 3D принтере;
• мультиметр, тестер;
• зарядное устройство – предназначенное для Li-ion батарей или универсальное;
• средства защиты – диэлектрические перчатки, очки.

[products ids=’1903,1063,1528′]

Пошаговый алгоритм сборки

После расчета подходящей схемы сборки аккумуляторы проверяются на идентичность внутреннего сопротивления и емкости. На производствах для этих целей используются сортировочные машины. Напряжение на всех ячейках тоже должно быть одинаковым. Но даже у новых элементов питания наблюдается разбег 3,5–3,7 вольт. Нужно выровнять их вольтаж с помощью зарядки.

Чтобы собрать из аккумулятор 18650 нужно:

1. Нарезать никелевые полосы с запасом по длине в 10 мм.
2. Наложить их на контакты ячеек и убедиться в правильности расположения.
3. Приварить полосы, соединяя элементы в соответствии с выбранной схемой.
4. Припаять к концам батареи БМС плату – для защиты батареи от опасных состояний и мониторинга ее рабочих параметров.
5. Установить индикатор заряда, выключатель индикатора, разъем для подсоединения зарядного устройства или нагрузки.
6. Выполнить проверку собранной АКБ – несколько раз разрядить ее под нагрузкой и снова зарядить током 0,5С. Убедиться в отсутствии нагрева и полной работоспособности батареи. На производстве для этих целей используется специальный нагрузочный стенд, и после испытаний по полученным результатам получают график разряда.
7. После успешных проверок – упаковать аккумуляторную батарею с помощью стеклотекстолита и термоусадки большого диаметра. Достаточно нагреть ее феном, и материал усядется, плотно облегая поверхность батареи.
8. Изготовить корпус или взять готовый. Поместить в него полученную батарею.

Этот метод подходит и для сборки аккумуляторной батареи другого типоразмера. 

[products ids=’1542,1112,1394′]

Выводы

По такому принципу можно изготовить аккумуляторную батарею для шуруповерта, е-байка, аккумуляторной электростанции, беспилотника и любых других устройств. Главное – использовать компоненты хорошего качества, соблюдать правила соединения элементов, быть внимательным и аккуратным.

Для сборки батареи желательно брать новые «банки», в идеале – из одной серии. При переделке старой АКБ от ноутбука или других устройств не стоит рассчитывать на эффективную работу батареи. Аккумуляторы, исчерпавшие свой ресурс, не способны полноценно принимать и отдавать заряд. Но из них можно сделать батарею, если вы хотите попрактиковаться и отточить свои навыки.

Если же вам нужна надежная АКБ с хорошими характеристиками, все ее компоненты и качество сборки должны быть безупречными. Лучше всего поручить сборку Li-ion батареи специалистам. Но если вы уверены в своих знаниях и навыках, имеете необходимое оборудование и все комплектующие, можете выполнить эту работу своими силами.

Ранее в блоге VirtusTec вышла статья об АКБ для автономной декоративной подсветки ландшафта.

 

Как собрать 12-вольтовый аккумулятор с использованием литий-ионных элементов

В этом посте мы будем делать 12-вольтовый литий-ионный аккумулятор емкостью 2000 мАч. Мы начнем с разработки аккумуляторной батареи 3s, а затем подключим к ней BMS для выполнения всех функций BMS. Литий-ионные элементы все чаще используются в качестве аккумуляторных батарей для многих приложений из-за их высокой плотности энергии и перезаряжаемых характеристик. Однако мы должны связать литий-ионный элемент с BMS, чтобы защитить схему от разрушения или сокращения срока службы элемента. В этом уроке мы создадим простую аккумуляторную батарею 3s и подключим ее к схеме BMS 3s 6Amps.

О литий-ионных элементах 18650

Аккумулятор 18650 представляет собой литий-ионный аккумулятор диаметром 18 мм и высотой 65 мм. Его высота и диаметр больше, чем размер AA. Они не совместимы с батареями размера AA или AAA. Из-за своих возможностей высокого уровня, таких как 250+ циклов зарядки и повышенная плотность энергии, тип батареи 18650 полезен в перезаряжаемых и сильноточных устройствах с разрядкой. Из-за своей универсальности литий-ионный аккумулятор 18650 можно найти в различных приложениях, включая электромобили/скутеры, блоки питания и вспомогательные устройства, такие как аварийное освещение, фонари и т. д.

Эта батарея известна в электронной промышленности благодаря своим характеристикам безопасности, высокому выходному току и энергоемкости.

18650 Размер ячейки

Стандартный размер батареи 18650 составляет 18×65 мм.

• Аккумулятор 18650 имеет длину 65 мм
• Аккумулятор 18650 имеет диаметр 18 мм

В частности, он имеет длину 65 мм и диаметр 18 мм; однако технически размер батареи 18650 допускается с некоторым допуском по длине и диаметру. В таблице данных и характеристиках литий-ионного элемента вы можете увидеть такие характеристики, как 18 ± 0,3 мм 65 ± 0,5 мм. Помните, что 18×65 мм — это стандартный размер, а остальными занимаются разработчики и производители устройств и аккумуляторов. Поскольку различные гаджеты или устройства ограничивают другие технологии, созданные на местном уровне, допускается размер батареи 18650. Возможно, это не позволит получить правильную длину и диаметр батарей или место для хранения батареи, чтобы соответствовать устройству или литиевой батарее 18650, соответственно.

О BMS

Система управления батареями (BMS) контролирует аккумуляторную батарею, набор элементов, электрически сгруппированных в матрицу столбцов и строк, для обеспечения определенного диапазона напряжения и тока в течение заданного периода времени в ответ на прогнозируемую нагрузку. сценарии. Контроль BMS часто включает в себя следующее:

• Расчет состояния заряда
• Защита ячейки от перенапряжения и понижения напряжения.
• Зарядка баланса.
• Управление зарядкой аккумуляторной батареи.
• Контроль температуры упаковки.

Название «батарея» относится ко всей упаковке. Тем не менее, функции контроля и управления применяются к отдельным ячейкам или группам ячеек, известным как модули во всей сборке аккумуляторной батареи. Литий-ионные перезаряжаемые элементы обеспечивают самую высокую плотность энергии и используются в аккумуляторных батареях для различных потребительских товаров, включая компьютеры и электромобили. Хотя они работают хорошо, они могут быть жесткими, если используются за пределами относительно узкой безопасной рабочей зоны (SOA), с последствиями, варьирующимися от снижения производительности батареи до прямой опасности. BMS имеет сложное описание работы, и ее общая сложность и объем контроля могут включать электрические, цифровые, контрольные, тепловые и т. д.

Дополнительные сведения о BMS см. в этой статье.

Теперь, когда у нас есть достаточная информация о литий-ионном элементе 18650 и BMS, давайте приступим к изготовлению аккумуляторной батареи.

Материал, необходимый для блока литий-ионных аккумуляторов 12 В

• 18650 Литий-ионные элементы x 3
• 3S 6Amp BMS (система управления батареями)
• Полоски из никеля с покрытием 0,15 мм
• Бараллельный соединитель
• JST XH 2,54 Розетка, 4-контактный разъем
• Термоусадочная трубка из ПВХ 100 мм

Соединения для аккумуляторной батареи 12 В с BMS

Каждая ячейка 18650 может заряжаться до 4,2 В; нам нужно три ячейки последовательно, чтобы сделать аккумуляторную батарею на 12,6 В. На рисунке выше показаны соединения.

Система BMS должна быть установлена, как указано выше.

Маркировка на BMS	Соединение с BMS
Р+	Подключение к положительной клемме аккумуляторной батареи для зарядки и подключения нагрузки
Р-	Подключение к отрицательной клемме аккумуляторной батареи для зарядки и подключения нагрузки
Б-	Минусовая клемма 1-й ячейки
В1	Положительная клемма 1-й ячейки
В2	Положительная клемма 2-й ячейки
В+/В3	Положительная клемма 3-й ячейки

Для балансировки заряда аккумуляторной батареи к аккумуляторной батарее необходимо подключить дополнительный набор проводов с гнездовым разъемом JST XH.

Для герметизации аккумуляторной батареи для обеспечения безопасности и прочности мы используем 100-миллиметровую термоусадочную трубку из ПВХ и сжимаем ее вокруг аккумуляторной батареи. После этого аккумуляторная батарея будет выглядеть так, как показано ниже.

Производительность

Чтобы проверить производительность аккумуляторной батареи, мы подключили ее к нагрузке постоянного тока постоянного тока, сведения о которой можно найти здесь.

Выставляем ток на постоянный 1 Ампер, и ниже результат для теста.

• Напряжение разряженной батареи — 12,45 В
• Напряжение батареи при нагрузке 1 А – 12,20 В

На приведенном выше графике видно, что при подключении к аккумуляторной батарее нагрузки 1 А напряжение падает с 12,45 В до 12,20 В. Он продолжает падать до 90,2 В до того, как BMS выключит аккумулятор, чтобы предотвратить чрезмерную разрядку элементов.

Часто задаваемые вопросы

В. Как долго служат литиевые батареи?

По мнению большинства производителей, срок службы литий-ионных аккумуляторов составляет не менее 5 лет или 2000 циклов зарядки. С другой стороны, литий-ионные батареи могут работать до 3000 циклов при правильном уходе и использовании.

В. Разряжаются ли литиевые батареи, когда они не используются?

Даже когда батарея не используется, она разряжается, независимо от типа или вещества. Литий-ионные батареи тоже разряжаются, когда они не используются.

В. Что такое усилители в BMS?

Номинал BMS указан в амперах (единица силы тока/расхода), тогда как емкость батареи указана в ампер-часах (единица емкости/запасенной энергии). BMS заботится исключительно о максимальных амперах, протекающих через него, а не о ампер-часах.

Аккумуляторная батарея 12 В 18650 способ сборки

Аккумулятор 12 В 18650 Способ сборки

В настоящее время многие перезаряжаемые электроприборы в быту используют литиевые батареи, такие как мягкие аккумуляторы, цилиндрические, прямоугольные и так далее.

Среди них цилиндрические литиевые батареи делятся на различные модели в зависимости от их размера, такие как наиболее распространенные 18650, 22650, 32650 и так далее. Число 18 в модели типа 18650 — это диаметр батареи, 65 — длина батареи, а 0 означает, что батарея представляет собой цилиндр.

Напряжение одной литиевой батареи 18650 обычно составляет от 3,2 В до 3,7 В, а напряжение, используемое многими электронными устройствами, составляет 12 В, поэтому нам нужно использовать несколько литиевых батарей, чтобы сформировать группу для достижения 12 В, и литиевая батарея в сборе. также должен быть оснащен защитной платой.

Основная цель платы защиты — защита от перегрузки, защита от короткого замыкания, защита от перегрева, защита от низкого напряжения, защита от перенапряжения, баланс батареи, защита от перезарядки и т. Д., В основном для защиты батареи от повреждения.

Поскольку емкость одноэлементной батареи 18650 относительно невелика, мы подготовили 12 литиевых батарей 32650, чтобы заменить батарею 18650 на этот раз, четыре последовательно, чтобы сформировать группу 12 В, а затем три группы 12 В параллельно, емкость и напряжение повышены.

Для сборки батареи необходимо использовать никелевую ленту, термостойкую ленту и кронштейны для батареи.

Как правило, соединение литиевых аккумуляторов заключается в использовании точечной сварки, чтобы довести никель до точки. Если нет аппарата для точечной сварки, можно наждачной бумагой отшлифовать оба конца батареи, а затем сварить электрическим паяльником. На следующем рисунке показан способ подключения аккумулятора и платы защиты. Хотя картинка проста, ее легко понять.

Возьмите цепь батареи, измерьте напряжение, чтобы убедиться, что емкость одинакова, если емкость отличается, не спаивайте их вместе

Затем соедините батарею и держатель батареи и расположите их по закону одного положительного и один отрицательный.

Затем оберните его термостойкой лентой.

Аккумуляторы соедините никелевой лентой, паяльник обойдется без точечной сварки. Кстати, поверх скотча наклейте защитную пластину.

Для эффекта точечной сварки никелевых полос необходимо различать какая с какой соединена, иначе произойдет короткое замыкание.