Obnova lítium-iónových batérií: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Ak ste ako ja, vždy hľadáte výhovorku, ako ušetriť peniaze, drotárstvo alebo dekonštrukciu niečoho, čo sa zdá byť zaujímavé. Našiel som spôsob, ako uspokojiť všetky vyššie uvedené! Mám afinitu k lítium-iónovým batériám. Prichádzajú vo všetkých tvaroch a veľkostiach, sú energeticky husté (držia veľa energie), majú vyššie napätie ako batérie NiCad alebo NiMH a vydržia vysoké odbery ampérov. Navyše nevyvíjajú „pamäť“ani nemajú vysoké samovybíjanie, takže ich môžete dlho skladovať. Nakoniec sa hodia pre konfigurácie viacerých buniek. Ešte lepšie je, že sú všade a je ich možné získať zadarmo. V tomto návode vám poskytnem rýchly kurz o hľadaní, vyberaní a záchrane lítium-iónových batérií, takže začnime! Nasledujú odkazy na niektoré nástroje a položky, ktoré som použil!

Nabíjačka iMax B6 LiPo:

www.ebay.com/itm/New-Imax-B6-RC-Lipo-NiMh-…

Nabíjačka/analyzátor Zanflare C4:

www.amazon.com/gp/aw/d/B07428G1G2/ref=mp_s…

Doska na správu/ochranu batérie 4S:

m.ebay.com/itm/4S-10A-18650-Li-ion-Lithium…

Náradie:

Sada nástrojov na spudger/páčenie

www.amazon.com/gp/aw/d/B00PHNMEMC/ref=mp_s…

Splachovacie kliešte

www.amazon.com/gp/aw/d/B002SZVE8M/ref=mp_s…

Bočné frézy

www.amazon.com/gp/aw/d/B0733NRF2C/ref=mp_s…

Úžitkový nôž

www.amazon.com/dp/B00002X203/ref=dp_cerb_1

Krok 1: lítium-iónová batéria 101

Ako som povedal, nabíjateľné lítium-iónové batérie sú všade! Vďaka tomu sú tieto batérie lacné, pretože ľudia majú tendenciu hádzať starú elektroniku, ktorá sa pokazí, alebo prestanú fungovať, ale batériu nechajú vo vnútri. Svoje väčšinou dostávam z drobnosti v obchode so šetrnosťou alebo zo starých hračiek, ktoré ľudia rozdávajú alebo sa lámu a darujú na vedu. Hľadať sú nasledujúce: ručné zariadenia, mobilné telefóny, digitálne fotoaparáty alebo videokamery, prenosné prehrávače DVD alebo video a moje obľúbené obľúbené batérie do prenosných počítačov. S nabíjateľnými lítium-iónovými článkami sú spojené aj rôzne chemikálie, ako napríklad oxid lítno-kobaltový (typ ICR), fosforečnan lítno-železitý alebo LiFePO4 (s tým, že sa často vyhadzujú, sa nestretnete), lítium-mangánový oxid (IMR), lítium mangán nikel (INR) a lítium nikel mangán oxid kobaltu (NCA alebo hybridný). Najbežnejšími, ktoré nájdete, sú oxid lítno-kobaltový typu ICR. Je to najlepšie z hľadiska hustoty energie a výkonu, ale má priemerný až nízky prahový prúd a teplotný prah. Maximálny vybíjací prúd pre tieto je rovnaký alebo minimálne dvojnásobný. Navyše sú menej stabilné (čítaj: nebezpečné) ako ostatné typy a potrebujú mať nejaký ochranný obvod. Teraz si nemýľme lítium-iónové batérie s lítium-iónovými polymérovými batériami alebo batériami LiPo. V batériách LiPo je elektrolyt, anóda a katóda, kladný a záporný pól, uložené v polymérových vreckách. Vnútorná chémia je podobná lítium-iónovým článkom. V závislosti od zariadenia sa batéria bude líšiť tvarom alebo veľkosťou, ale zvyčajne sú obdĺžnikové a tenké pre mobilné telefóny alebo kompaktné zariadenia alebo valcovité ako 18650 (bežné v batériách do prenosných počítačov) alebo 18500, ktoré sa bežne dodávajú v puzdrách na fotoaparáty alebo videokamery.

Ak vás niekedy zaujíma, názov batérie obsahuje jej rozmery. „18650“znamená, že batéria má priemer 18 mm a dĺžku 65 mm. „0“práve visí. Bez ohľadu na typ alebo veľkosť môžu mať tieto bunky jednu bunku alebo viacero buniek. Viac buniek je buď v sérii, alebo paralelne, alebo je kombináciou oboch. Aj malé batérie môžu mať vo vnútri dva malé články zapojené do série alebo série/paralelne. Dôvodom je skutočnosť, že niektoré zariadenia majú zvýšené potreby napätia viac, ako môže poskytnúť jeden článok, alebo na zvýšenie kapacity. Sériové pripojenia zvyšujú napätie a paralelné pripojenia zvyšujú kapacitu balenia. Na rozdiel od batérií NiMH alebo NiCad budú mať lítium-iónové batérie určitý druh ochranného zariadenia, ako napríklad systém správy batérií pozostávajúci z integrovaných obvodov a MOSFET alebo rezistorov, ktoré regulujú prúd, napätie, detekciu skratov, obrátenú polaritu a teplotu. Niektoré majú pridanú funkciu vyváženia buniek, ak existuje viac buniek. Prečo to potrebujú? Je to preto, že chémia lítiového článku spôsobuje, že je citlivý na prebíjanie, nadmerné vybíjanie (vybíjanie, kým napätie nebude príliš nízke), skrat a dokonca aj na teplotu. Ktorýkoľvek z nich môže poškodiť bunku alebo v horšom prípade spôsobiť požiar. Viacčlánkové batérie v sérii vyžadujú funkciu vyváženia, ktorá zaisťuje, že každý jednotlivý článok dostane rovnaké množstvo prúdu a napätia ako ostatné články. Ak sa jeden článok nabije viac ako iný, môže sa rýchlejšie opotrebovať alebo poškodiť. Zníži sa aj kapacita balenia. Tieto typy batérií tiež vyžadujú špeciálne postupy nabíjania, ktoré NiMH alebo NiCad nepotrebujú. Viac o tom neskôr!

Krok 2: Bezpečnosť

Teraz, než začneme kopať do batériových balíkov, sa chcem dotknúť niektorých bezpečnostných položiek špecifických pre lítium-iónové články. Ak máte radi RC a máte elektrické vozidlá a máte skúsenosti s batériami LiPo, môžete to preskočiť, ale ak nie, je dôležité pochopiť, že manipulácia s lítium-iónovými batériami môže byť nebezpečná. Naučil som sa to tvrdo!

Prečo? Vďaka svojej chémii obsahuje jedna bunka 18650 veľa energie. Popruh 6 a viac dohromady a máte veľa uloženej energie. Bezpečnostné hľadisko prichádza v prípade, že sú skratované, prebité, nabité alebo vybité, najbežnejší typ lítiovej batérie sa zahrieva, napučiava a môže explodovať alebo spôsobiť požiar z takého tepla, ktoré nie nechcem.

Spôsobom, ako sa tomu vyhnúť, je zaobchádzať s nimi a správne ich nabíjať. Väčšina všetkých lítium-iónových batérií alebo samostatných batérií má v sebe zabudovaný nejaký ochranný obvod, ktorý chráni článok pred prebitím, skratom alebo vybitím. Balíky s viacerými článkami majú pridanú funkciu nazývanú systém správy batérií s funkciou vyváženia, ktorá monitoruje a rozdeľuje nabíjací prúd a napätie do každého článku a zaisťuje, aby sa každý nabíjal rovnakým množstvom prúdu a napätia. To znamená, že musíte použiť vhodnú nabíjačku, buď pre jednotlivé články, alebo nabíjačku, ktorá podporuje viac článkov v balení, ako je napríklad nabíjačka s vyvážením. Použitie akejkoľvek inej nabíjačky môže spôsobiť prebitie lítium-iónových článkov a spôsobiť požiar.

Krok 3: Nástroje

Extrahovanie buniek je veľmi jednoduché. Potrebujete niekoľko základných nástrojov, preto uvádzame tie najdôležitejšie:

Ploché skrutkovače. Je dobré mať rôzne veľkosti, ale spravidla stačí 3 mm (1/8 ") až 5 mm (alebo 1/4"). Vyhnite sa hrubším nožom, pretože sú príliš veľké na to, aby sa zmestili do malých priestorov.

Spudger (voliteľné). Robustný kovový alebo silný plastový na oddelenie puzdier.

Bočné frézy alebo zarovnávacie frézy. Na rezanie chlopní alebo drôtov alebo rezanie krytu batérie. Oba fungujú, ale páčia sa mi moje splachovače, pretože sa lepšie dostávajú do malých priestorov.

Úžitkový nôž. Funguje lepšie ako spudger, ale nebezpečnejšie! Opýtajte sa mojich prstov a rúk, ako to viem 8)

Multimeter. Na to nepotrebujete Fluke ani nič podobné. Je to len na meranie napätia článku, aby sa zistilo, či sú záchranné.

Rukavice (voliteľné). Hovorím nepovinné, pretože praktické rukavice na túto úlohu pravdepodobne nezastavia ostrý nôž skrutkovača alebo nôž, ktorý vykĺzol z kĺbu vysokou rýchlosťou.

To sú všetky nástroje, ktoré potrebujete!

Krok 4: Dekonštrukcia

Máte batériu, nástroje a teraz je čas sa do toho pustiť. V tomto návode rozoberám dve batérie. Jeden je všeobecný 6-článkový balíček pre prenosný počítač HP Pavilion Dv 5 až Dv 6 a balík zo starodávneho (2004) digitálneho fotoaparátu s napätím 7,4 voltov a 1 500 mAh. Myslím, že má vo vnútri dve bunky, ale zistíme to.

V závislosti od typu batérie bude základná konštrukcia do značnej miery rovnaká. Bude sa skladať z plastového vonkajšieho plášťa obsahujúceho vložku na izoláciu alebo odpruženie (pena, silikon, páska alebo papier), článok (články) a ochranné zariadenie/doska s vnútornými prepojeniami, buď drôtmi, štítkami alebo vodičmi a štítkami. Mimochodom, všimol som si malý až žiadny rozdiel v konštrukcii medzi generickými (napríklad batéria prenosného počítača) a originálnymi výrobcami OEM (napríklad batéria fotoaparátu). Niekedy je puzdro zvárané alebo prilepené, ale inokedy je držané spolu s uškami. Rýchlo zistíte, akú metódu výrobca používa. OEM batérie sú zvyčajne lepené/zvárané a lacnejšie sú lepené alebo pripínané.

Rád začínam v rohoch puzdra najskôr nožom. Nájdite šev medzi dvoma polovicami puzdra. Nôž zasuňte pozdĺž okraja. Roztočte to tam a späť, aby to v kufríku fungovalo. Mal by zapadnúť dovnútra, takže dávajte pozor, aby ste nezachádzali príliš hlboko a neprerezali cely alebo niečo nevybrali. Akonáhle sa do toho pustíte a otvoríte malú medzeru, je čas ísť na skrutkovač. Menším skrutkovačom otvorte medzeru ďalším otáčaním. Akonáhle sa otvorí viac, choďte na väčší skrutkovač a opakujte. V prípade by sa vám mali začať vytvárať veľké záhyby. Posuňte skrutkovač po šve puzdra a krútte sa za pochodu. Ak sa nikam nedostanete, vráťte sa k nožu a zopakujte prvý krok. Myslím, že ti nemusím pripomínať, aby si tu dával pozor.

Ak ste zaseknutí, odolajte nutkaniu použiť kladivo alebo vylomte nástroj Dremel pomocou rozbrusovacieho kolieska. Ak ste ako ja a netrpezliví, buďte veľmi opatrní! Batérie sa nepáčia rozrezávať. Na záznam, nikdy som nemusel použiť ten svoj.

Skrutkovačom pokračujte v práci vo šve a oddeľte polovice puzdra. Tu môžete použiť robustný spudger ako klin, aby boli polovice pri práci so skrutkovačom roztiahnuté. Buď trpezlivý! Vzdá to pred vami! Nebojte sa byť pri tom fyzický. V prípade potreby puzdro rozoberte a vyhrabte vnútri dobroty.

Krok 5: Ste v tom

Po troche dohadovania by ste mali mať puzdro úplne alebo väčšinou oddelené a vo vnútri môžete vidieť dobroty! Toto je ďalšia zábavná časť, keď zistíte, čo vo vnútri máte.

Moje dve batérie majú zhodou okolností valcové články, ale uvediem aj vybitú, aby ste videli rozdiel.

Balíček prenosných počítačov obsahuje celkom slušné články ICR-18650J značky Moli Energy (teraz nazývané E-One). Jedná sa o menej známu značku, ktorá sa kedysi nachádzala v Kanade (teraz na Taiwane), ale je k dispozícii v rôznych zariadeniach. Skontroloval som údajový list a majú kapacitu 2 400 mAh a sú dimenzované na maximálny vybíjací prúd 4 000 mA, plné nabitie 4,2 voltov a nominálny náboj 3,75 voltu a vybité 3 volty. Druhé balenie obsahuje nejaké záhadné bunky, ktoré sú zabalené v papieri potiahnutom plastom, ale zmeral som ich a vychádzajú na dĺžku 49 mm a šírku 18 mm. Myslím, že sú to lítium-iónové články veľkosti 18500. Puzdro na batérie pre nich uviedlo 1 500 mAh a 7,4 voltov, takže v sérii sú dva články. Dokázal by som si predstaviť, že sú to bunky dobrej kvality, pretože toto je balík OEM, ale kto vie?

Vnútri kufra máme rovnaké základné vlastnosti. Oba majú dosku na správu batérie, ktorá pozostáva z obvodov ochrany a vyváženia. Batéria prenosného počítača dodáva ďalšiu dôležitú funkciu, termistor na monitorovanie teploty batérie. Tieto sú navrhnuté pre maximálnu kapacitu a nízky odtok, takže nenájdete žiadne ťažké súčiastky ako u niektorých iných ochranných obvodov.

Ak sa pozrieme na usporiadanie batérií, batéria prenosného počítača má 6 článkov v sérii/paralelnom usporiadaní, takže 3 články v sérii generujú 11,1 voltov a 2 články paralelne, aby sa zdvojnásobila kapacita na 4 800 mAh. Batéria fotoaparátu má 2 články v sérii, takže kapacita je rovnaká, ale napätie je dvojnásobné.

Aj keď je v poriadku ponechať články pripojené, budete ich chcieť oddeliť na nabíjanie a analýzu. Lítiové články v batériách sú vždy spojené bodovo zváranými výčnelkami, ktoré spájajú kladný a záporný pól a pri ich rezaní musíte byť opatrní. Pomocou bočných alebo zarovnávacích nožov opatrne odstrihnite úchytky medzi článkami a vyhnite sa skratovaniu svoriek. Dávajte pozor, aby ste nepoškodili alebo neodstránili ochranný obal na vonkajšej strane bunky, pretože pri rezaní úchytiek môžete skratovať aj kovové telo. Nechceme nahé batérie. Pomocou ihlových klieští odstráňte úchytky tak, že ich stiahnete. Buď opatrný. Odrezané okraje záložiek sú ostré ako britva!

Krok 6: Operácia záchrany

Teraz máte svoje batérie, stála vaša tvrdá práca za to? Problém pri záchrane batérií je, že neviete, ako dobre sa o ne starali a ako staré sú. Lítium-iónové batérie sú citlivé na nadmerné a nedostatočné vybíjanie. Kedykoľvek sú vybité príliš hlboko a potom úplne nabité, stratia kapacitu. Môžete skontrolovať vek batérie, zmerať napätie (ak je to možné) alebo vyhľadať kódy dátumu na doske s plošnými spojmi vo vnútri. Väčšinou budú tieto batérie vybité a myslím tým vybité. Lítium-iónové články nemajú radi vybitie pod svojim prebíjacím napätím, obvykle medzi 2,5 a 2,75 voltu. Pod tým sa bunka „uspí“alebo je taká mŕtva, že už nebude nabíjať, a ak sa vám v nej podarí nabiť, kapacita bude taká nízka, že je nepoužiteľná. Ak dokážete batériu zmerať predtým, ako ju rozoberiete (podobne ako batériu fotoaparátu s odhalenými svorkami), hľadáte 4,2 až 3 volty pre jeden článok, takže naša batéria notebooku je plne nabitá 12,6 voltov a 9 voltov vybitých. Zmeral som to potom, čo som to rozobral a bolo to dosť mŕtveho 5,6 voltov s každou bunkou odčítanou okolo 1,8 voltov.

Batéria fotoaparátu je v oveľa lepšom stave, pričom batéria ukazuje plne nabitých 7,9 voltov a každý článok 3,9 voltu, ale nevieme, ako sú zdravé ani koľko kapacity sa za tie roky stratilo.

Ak majú vaše batérie napätie pod 2 volty, potom sú „mŕtve“. Ak čítajú 0 voltov, vstúpili do akéhosi režimu hibernácie a pravdepodobne sa ich neoplatí udržiavať, pretože aj keď ich oživíte, budú poškodené. Recyklujte ich poriadne. Články veľmi nízkeho napätia môžete zachrániť, ale potrebujete špeciálnu nabíjačku, ktorá dokáže „oživiť“vybité batérie, alebo použite niektoré techniky, ktoré ich môžu vrátiť do života.

Krok 7: Oživenie

Máte svoje batérie, ale sú vybité. Teraz čo? Nie je všetko stratené, pretože ich môžete oživiť. Ak máte balančnú nabíjačku určenú na nabíjanie batérií LiPo, je pravdepodobné, že oživí aj vaše lítium-iónové články. Alebo ak máte digitálnu viacnásobnú nabíjačku s funkciou „oživenia“, bude to fungovať tiež. Používam čínsky klon nabíjačky SkyRC iMax B6 a viacnásobnú nabíjačku Zanflare C4. Zanflare má schopnosť oživiť vybité batérie a má funkciu analyzátora, ale iMax nie.

Ak chcete použiť Zanflare, stačí vložiť vybité batérie a nechať nabíjačku pracovať. Začnite vždy s najnižším možným nabíjacím prúdom. Zanflare klesá na 300 mAh, takže je to v poriadku. Bude to chvíľu trvať, ale buďte trpezliví. Nechajte ich úplne nabiť a vyberte ich z nabíjačky. Nechajte ich sedieť cez noc alebo niekoľko dní a zistite, či nestratili náboj. Ak sa výrazne vybijú, potom ich zahoďte, ale ak si stále držia náboj, je pravdepodobné, že ste ich oživili, ale čas ukáže, ako ich použijete, či ste úspešní. Môžete na nich spustiť niekoľko testovacích cyklov a zistiť, koľko života stratili. Vykonajte jeden alebo dva cykly nabíjania a vybíjania a skontrolujte kapacitu. Môžete tiež zmerať vnútorný odpor článku, ak má vaša nabíjačka funkciu analyzátora článkov, čo Zanflare robí. Berte to s rezervou, pretože veľa premenných ovplyvňuje vnútorný odpor, ale vo všeobecnosti je číslo okolo 230 miliohmov dobrým číslom.

Ak nemáte nabíjačku/analyzátor Zanflare alebo inú nabíjačku/analyzátor s funkciou oživenia, môžete použiť nabíjačku LiPo. Teraz ako bezpečnostná funkcia väčšina týchto nabíjačiek nenabíja článok v rozsahu 2,6 až 2,5 voltov, ale existuje riešenie. Len buď opatrný! Nabíjanie lítium-iónového článku ako NiMH spôsobí, že sa stanú zlé veci! Nastavte nabíjačku na režim NiMH, kde môžete nabíjací prúd zvoliť ručne. Nastavte prúd na niečo ako 200 mA a začnite nabíjať. Monitorujte napätie, kým sa nedostane nad 2,8, a zastavte proces nabíjania. Nastavte nabíjačku na režim LiPo/Li-on a nabíjajte malým prúdom, napríklad 200 až 300 mA. Nechajte ho bežať, kým nebude úplne nabitý. Potom ho vybite na nízke nastavenie, 500 mA. Nechajte ho úplne vybiť a zaznamenajte nabitú kapacitu a množstvo vybitej kapacity. Znovu nabite článok a všimnite si nabitú kapacitu. Mali by ste mať základnú líniu, koľko života v ňom článok má. Číslo bližšie k pôvodnej kapacite je dobré, ale ak sa váš článok rýchlo vybíja, zahrieva alebo sa zahrieva a má nízku kapacitu, je čas ho recyklovať. Bunky prenosného počítača boli dobré, v priemere okolo 2 400 mAh, čo je pôvodná kapacita všetkých článkov. Batérii fotoaparátu sa až tak nedarilo. Články boli vážne degradované a ich kapacita bola znížená na iba 550 a 660 mAh, plne nabitých, a to z ich novej kapacity 1 500 mAh. Má to však zmysel, pretože ide o pôvodnú batériu spred 14 rokov! Pravdepodobne ich použijem v inom projekte, ktorý nie je zariadením s vysokým odtokom, pretože tieto bunky s rozmermi 1 500 000 nie je ľahké nájsť.

Krok 8: Záverečné myšlienky

Dúfam, že ste našli tento poučný poučný a poučný. Mali by ste vedieť, na čo sa zamerať pri hľadaní batérií, ako ich vybrať (bezpečne!), Kontrolovať a oživovať zachránené lítium-iónové články. Zber týchto batérií zo zariadení alebo batérií môže byť zábavný, náročný a zároveň poučný! Navyše ušetríte $$$. Použitý, ale stále plne životaschopný lítium-iónový článok (články) nájdete za zlomok nákladov na nákup nového.

Na zdravie!