Obnovitev litij-ionskih baterij: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Če ste podobni meni, potem vedno iščete izgovor, da prihranite denar, odmislite ali dekonstruirate nekaj, kar se vam zdi zanimivo. Našel sem način, kako zadovoljiti vse našteto! Imam afiniteto do litij-ionskih baterij. Prihajajo v vseh oblikah in velikostih, so energijsko gosto (zadržijo veliko energije), imajo višjo napetost kot baterije NiCad ali NiMH in lahko prenesejo velike porabe ojačevalnika. Poleg tega ne razvijajo "spomina" ali imajo visoko samopraznjenje, zato jih lahko shranite dlje časa. Nazadnje se prilagodijo večceličnim konfiguracijam. Še bolje, povsod so in jih je mogoče dobiti brezplačno. V tej vadnici vam bom predstavil hitri tečaj, kako najti, izvleči in rešiti litij-ionske baterije, zato začnimo! Spodaj so povezave do nekaterih orodij in predmetov, ki sem jih uporabil!

polnilnik iMax B6 LiPo:

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

Polnilnik/analizator Zanflare C4:

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

4S baterija za upravljanje/zaščito:

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

Orodja:

Komplet orodja Spudger/pry

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

Rezalniki za izpiranje

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

Stranski rezalniki

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

Pomožni nož

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

Korak: Litij-ionska baterija 101

Kot sem rekel, litij-ionske baterije za polnjenje so povsod! Zaradi tega je pridobivanje teh baterij poceni, ker ljudje običajno vržejo staro elektroniko, ki se pokvari ali pa preprosto preneha delovati, a baterijo pustijo v notranjosti. Svojega običajno dobim v trgovini z blagajnami za drobiž ali pa iz starih igrač, ki jih ljudje podarijo ali se zlomijo in darujejo za znanost. Poiskati je treba naslednje: ročne naprave, mobilne telefone, digitalne fotoaparate ali videokamere, prenosne DVD ali video predvajalnike in moje osebno najljubše baterije za prenosnike. Z litij-ionskimi celicami za ponovno polnjenje so povezane različne kemijske snovi, kot so litijev kobaltov oksid (ICR-tip), litijev železov fosfat ali LiFePO4 (teh ne boste srečali pogosto), litijev manganov oksid (IMR), litijev manganov nickle (INR) in litijev nickle manganov kobaltov oksid (NCA ali hibrid). Najpogostejši, ki ga boste našli, je litijev kobaltov oksid tipa ICR. To je najboljše za gostoto energije in moč, vendar ima povprečen do nizek tok praznjenja in temperaturni prag. Največji izpustni tok je enak ali vsaj dvakrat večji od zmogljivosti. Poleg tega so manj stabilne (beri: nevarne) kot druge vrste in morajo imeti nekakšno zaščitno vezje. Ne zamenjujmo litij-ionskih baterij z litij-ionskimi polimernimi baterijami ali LiPo baterijami. V LiPo baterijah so elektrolit, anoda in katoda, pozitivni in negativni priključki, nameščeni v polimernih vrečkah. Notranja kemija je podobna litij-ionskim celicam. Odvisno od naprave se bo baterija razlikovala po obliki ali velikosti, vendar so običajno pravokotne in tanke za mobilne telefone ali kompaktne naprave ali cilindrične, na primer 18650 (pogoste pri baterijah prenosnih računalnikov) ali 18500 običajnih v paketih za fotoaparate ali videokamere.

Če ste se kdaj vprašali, ime baterije vsebuje njene dimenzije. "18650" pomeni, da je baterija premera 18 mm in dolžina 65 mm. "0" se samo druži. Ne glede na vrsto ali velikost imajo lahko eno celico ali več celic. Več celic je zaporedno ali vzporedno ali pa je kombinacija obeh. Tudi majhne baterije imajo lahko dve majhni celici, povezani zaporedno ali zaporedno/vzporedno. To je posledica dejstva, da imajo nekatere naprave povečane potrebe po napetosti, ki jih lahko zagotovi ena sama celica, ali da povečajo zmogljivost. Serijske povezave povečujejo napetost, vzporedne povezave pa povečujejo zmogljivost paketa. Za razliko od baterij NiMH ali NiCad bodo imeli litij-ionski akumulatorji v sebi nekakšno zaščitno napravo, kot je sistem za upravljanje baterij, sestavljen iz IC-jev in MOSFET-ov ali uporov, ki uravnavajo tok, napetost, zaznavajo kratke stike, obratno polariteto in temperaturo. Nekateri imajo dodatno funkcijo uravnoteženja celic, če obstaja več celic. Zakaj to potrebujejo? Ker je litijeva celica zaradi kemije občutljiva na prekomerno polnjenje, prekomerno praznjenje (praznjenje, dokler napetost ne postane prenizka), kratek stik in celo na temperaturo. Vsak od teh lahko poškoduje celico ali še huje povzroči požar. Za več celičnih baterij v seriji je potrebna funkcija ravnotežja, ki zagotavlja, da vsaka posamezna celica prejme enako količino toka in napetosti kot druge celice. Če ena celica dobi večji naboj kot druga, se lahko hitreje obrabi ali poškoduje. Zmanjša se tudi zmogljivost pakiranja. Te vrste baterij zahtevajo tudi posebne postopke polnjenja, ki jih NiMH ali NiCad ne. Več o tem kasneje!

2. korak: Varnost

Preden se lotimo kopanja po akumulatorjih, se želim dotakniti nekaterih varnostnih elementov, značilnih za litij-ionske celice. Če se ukvarjate z RC in imate električna vozila ter imate izkušnje z LiPo baterijami, lahko to preskočite, če pa ne, je pomembno razumeti, da je motenje z litij-ionskimi baterijami lahko nevarno. Tega sem se naučil na težji način!

Zakaj? Zaradi njihove kemije ima ena sama celica 18650 veliko energije. Pripnite 6 ali več skupaj in imate veliko shranjene energije. Varnostni vidik pride v primeru kratkega stika, prenapolnjenosti, napolnjenosti ali izpraznjenosti, najpogostejša vrsta litijevih baterij se segreje, nabrekne in lahko eksplodira ali povzroči požar, ki se tako segreje, česar ne razumemo ne želim.

Način, da se temu izognete, je pravilno ravnanje in polnjenje. Večina vseh litij-ionskih baterij ali posameznih baterij ima vgrajeno nekakšno zaščitno vezje, ki ščiti celico pred prenapolnjenostjo, kratkim stikom ali prekomernim praznjenjem. Paketi z več celicami imajo dodatno funkcijo, imenovano sistem za upravljanje baterij, s funkcijo uravnoteženja, ki spremlja in razporeja tok in napetost polnjenja po vsaki celici, pri čemer poskrbi, da se vsak napolni z enako količino toka in napetosti. Kljub temu morate uporabiti ustrezen polnilec, bodisi za posamezne celice bodisi tistega, ki podpira več celic v kompletu, na primer polnilnika za ravnotežje. Uporaba katerega koli drugega polnilnika lahko povzroči prekomerno polnjenje litij-ionskih celic in požar.

3. korak: Orodja

Pridobivanje celic je precej preprosto. Potrebujete nekaj osnovnih orodij, zato so tukaj bistvena:

Izvijači z ravnim rezilom. Dobro je imeti različne velikosti, vendar na splošno potrebujete 3 mm (1/8 ") do 5 mm (ali 1/4"). Izogibajte se debelejšim rezilom, saj so prevelika, da se prilegajo majhnim prostorom.

Spudger (neobvezno). Robustna kovinska ali močna plastična za ločevanje kovčkov.

Stranski rezalniki ali rezalniki. Za rezanje jezičkov ali žic ali odpiranje ohišja baterije. Oboje deluje, a meni so všeč moji rezalniki, ker bolje vstopajo v majhne prostore.

Pomožni nož. Deluje bolje kot spidger, vendar bolj nevarno! Vprašajte moje prste in roke, kako to vem 8)

Multimeter. Za to ne potrebujete Flukeja ali česar koli domišljijskega. To je samo za merjenje napetosti celic, da se preveri, ali jih je mogoče rešiti.

Rokavice (neobvezno). Pravim neobvezno, ker praktične rokavice za to nalogo verjetno ne bodo ustavile ostrega rezila izvijača ali rezila noža, ki je z veliko hitrostjo zdrsnil iz spoja.

To so vsa orodja, ki jih potrebujete!

4. korak: Dekonstrukcija

Imate baterijo, orodja in zdaj je čas, da se poglobite. V tej vadnici bom razstavil dva akumulatorja. Eden je splošni 6-celični paket za prenosni računalnik HP Pavilion Dv 5 do Dv 6 in paket iz starodavnega (letnik 2004) digitalnega fotoaparata z močjo 7,4 voltov in 1500 mAh. Mislim, da ima v sebi dve celici, vendar bomo izvedeli.

Odvisno od vrste akumulatorja bo osnovna zasnova približno enaka, sestavljena iz plastičnega zunanjega ohišja, ki vsebuje oblogo za izolacijo ali oblazinjenje (pena, silastic, trak ali papir), celico (e), zaščitno napravo/ploščo z notranjimi povezavami, bodisi žicami, jezički ali žicami in jezički. Mimogrede, opazil sem malo ali nič razlike v konstrukciji med splošnim (na primer baterijo prenosnega računalnika) in pristnim OEM (kot je baterija fotoaparata). Včasih je ohišje varjeno ali zlepljeno, včasih pa le skupaj z jezički. Hitro boste ugotovili, katero metodo uporablja proizvajalec. OEM baterije so običajno zlepljene/varjene, cenejše pa zlepljene ali zataknjene.

Rad bi najprej začel z vogali ohišja z nožem. Poiščite šiv med obema polovicama ohišja. Nož vstavite vzdolž roba. Nihaj naprej in nazaj, da bo šlo v ohišju. Moral bi potoniti, zato pazite, da ne greste preveč globoko in odrežete celice ali kaj skrajšate. Ko se lotiš in odpreš majhno vrzel, je čas, da se lotiš izvijača. Z manjšim izvijačem odprite vrzel tako, da jo zavrtite. Ko ga odprete, pojdite za večji izvijač in ponovite. V ohišju bi morali začeti dobivati velike gube. Izvijač premaknite navzgor po šivu ohišja in ga pri tem zavijte. Če nikamor ne pridete, se vrnite k nožu in ponovite prvi korak. Mislim, da te tukaj ni treba opominjati, da moraš biti previden.

Če ste obtičali, se uprejte želji po uporabi kladiva ali pa orodje Dremel polomite z rezalnim kolesom. Če ste kot jaz in nestrpni, bodite zelo previdni! Baterij ne maramo odpirati. Za zapisnik, nikoli mi ni bilo treba uporabljati svojega.

Izvijač nadaljujte po šivu in ločite polovice ohišja. Tukaj lahko uporabite trmast razpršilec kot klin, da ohranite odprte polovice, medtem ko delate z izvijačem. Bodi potrpežljiv! Pred vami bo obupal! Ne bojte se biti fizični s tem. Po potrebi razstavite ohišje in v njem izkopajte dobrote.

5. korak: Vstopili ste

Po nekaj zaključevanju bi morali ohišje v celoti ali večinoma ločiti in si ogledati dobrote v notranjosti! To je drugi zabavni del, ki ugotavlja, kaj imaš notri.

Moja dva akumulatorja imata cilindrične celice, vendar bom vključil ravno, da boste videli razliko.

Paket prenosnih računalnikov ima nekaj dokaj dostojnih celic znamke Moli Energy (zdaj imenovanih E-One) znamke ICR-18650J. To so manj znana blagovna znamka, ki se je nekoč nahajala v Kanadi (zdaj na Tajvanu), vendar je v različnih napravah. Preveril sem list z zmogljivostjo 2400 mAh in največjim izpraznjevalnim tokom 4000 mA, polno napolnjenostjo 4,2 V in nazivno napolnjenostjo 3,75 V ter razelektritvijo 3 V. Drugi paket vsebuje nekaj skrivnostnih celic, ki so zavite v plastificiran papir, vendar sem jih izmeril in izidejo 49 mm dolge in 18 mm široke. Mislim, da so to litij-ionske celice velikosti 18500. V ohišju baterije je bilo zanje 1500 mAh in 7,4 voltov, zato sta dve celici zaporedno. Predstavljam si, da so celice dobre kakovosti, saj je to paket OEM, toda kdo ve?

Znotraj ohišja imamo enake osnovne lastnosti. Oba imata ploščo za upravljanje baterij, ki je sestavljena iz zaščitnega in ravnotežnega vezja. Baterija prenosnega računalnika dodaja še eno pomembno lastnost, termistor za spremljanje temperature baterije. Ti so zasnovani za največjo zmogljivost in nizek odtok, zato ne boste našli nobenih težkih komponent, kot pri nekaterih drugih zaščitnih vezjih.

Če pogledamo razporeditev baterij, ima baterija prenosnega računalnika 6 celic v zaporedni/vzporedni razporeditvi, torej 3 celice v seriji za ustvarjanje 11,1 voltov in 2 celici vzporedno za podvojitev zmogljivosti na 4800 mAh. Baterija fotoaparata ima dve celici zaporedno, zato je zmogljivost enaka, vendar se napetost podvoji.

Čeprav je v redu, da celice ostanejo povezane, jih boste želeli ločiti za polnjenje in analizo. Litijeve celice v baterijskih paketih so vedno povezane s točkovno varjenimi jezički, ki povezujejo pozitivne in negativne sponke, zato morate biti pri rezanju previdni. S stranskimi rezalniki ali splakovalnimi rezalniki previdno prerežite jezičke med celicami in se izognite kratkim stikom na sponkah. Pazite, da ne poškodujete ali odstranite zaščitnega ovoja na zunanji strani celice, saj lahko tudi pri rezanju jezičkov skrajšate kovinsko ohišje. Ne želimo golih baterij. S pomočjo klešč za nos odstranite jezičke tako, da jih povlečete. Bodi previden. Rezani robovi jezičkov so ostri kot britva!

Korak 6: Operacija reševanja

Zdaj imate baterije, ali se je vaše trdo delo splačalo? Težava pri reševanju baterij je v tem, da ne veste, kako dobro so skrbeli za njih in koliko so stari. Litij-ionske baterije so občutljive na preveliko in premalo praznjenje. Vsakič, ko se izpraznijo preveč globoko, nato pa popolnoma napolnijo, izgubijo zmogljivost. Preverite lahko starost baterije in izmerite napetost (če je možno) ali pa preverite datumske kode na vezju v notranjosti. Večino časa bodo te baterije prazne in mislim, prazne. Litij-ionske celice se ne marajo izprazniti pod prekomerno napetostjo, običajno med 2,5 in 2,75 voltov. Pod tem celica preide v "spanje" ali pa je tako mrtva, da je ne bo več napolnila, in če vam jo uspe napolniti, bo zmogljivost tako nizka, da je neuporabna. Če lahko baterijo izmerite, preden jo razstavite (na primer baterijo fotoaparata z izpostavljenimi sponkami), iščete od 4,2 do 3 voltov za eno celico, zato je baterija našega prenosnika popolnoma napolnjena 12,6 voltov in prazna 9 voltov. Izmeril sem ga, potem ko sem ga seciral, in to je bilo precej mrtvih 5,6 voltov, pri čemer je vsaka celica odčitala okoli 1,8 volta.

Baterija fotoaparata je v veliko boljšem stanju, pri čemer je v paketu prikazanih popolnoma napolnjenih 7,9 voltov, vsaka celica pa pri 3,9 volta, vendar ne vemo, kako zdravi so in koliko se je njihova zmogljivost z leti izgubila.

Če vaše baterije odčitavajo pod 2 volti, so "prazne". Če so prebrali 0 voltov, so vstopili v nekakšno stanje mirovanja in jih verjetno ni vredno ohraniti, saj bi bili poškodovani, tudi če jih oživite. Pravilno jih reciklirajte. Lahko rešite zelo nizkonapetostne celice, vendar potrebujete poseben polnilec, ki lahko "oživi" prazne baterije, ali uporabite nekatere tehnike, ki jih lahko oživijo.

7. korak: Oživitev

Imate baterije, vendar so prazne. Kaj pa zdaj? Ni vse izgubljeno, ker jih lahko oživite. Če imate polnilnik za ravnotežje, namenjen polnjenju LiPo baterij, obstaja velika verjetnost, da bo oživil tudi vaše litij-ionske celice. Ali pa, če imate digitalni večnamenski polnilec, ki oživlja funkcionalnost, bo tudi to delovalo. Uporabljam kitajski klon polnilnika SkyRC iMax B6 in večnamenski polnilec Zanflare C4. Zanflare lahko oživi prazne baterije in ima funkcijo analizatorja, iMax pa ne.

Če želite uporabljati Zanflare, samo vstavite prazne baterije in pustite, da polnilec opravi delo. Vedno zaženite pri najnižjem možnem toku polnjenja. Zanflare pade na 300 mAh, zato je to v redu. To bo trajalo nekaj časa, vendar bodite potrpežljivi. Pustite jih, da se popolnoma napolnijo, in jih vzemite iz polnilnika. Pustite jih sedeti čez noč ali nekaj dni in preverite, ali so izgubili naboj. Če so se bistveno samopraznili, jih vrzite, če pa še vedno držijo obtožbo, obstaja velika verjetnost, da ste jih oživili, vendar bo čas pokazal, ali ste uspešni. Na njih lahko izvedete nekaj preskusnih ciklov, da vidite, koliko življenja so izgubili, tako da naredite en ali dva cikla polnjenja in praznjenja in preverite zmogljivost. Notranji upor celice lahko izmerite tudi, če ima vaš polnilnik funkcijo analizatorja celic, kar počne Zanflare. Vzemite to z rezervo, ker veliko spremenljivk vpliva na notranji upor, vendar je na splošno številka okoli 230 miliomov dobra številka.

Če nimate Zanflarejevega ali drugega polnilnika/analizatorja s funkcijo oživitve, lahko uporabite polnilec LiPo. Kot varnostna funkcija večina teh polnilnikov ne bo polnila celice pod tem razponom od 2,6 do 2,5 volta, vendar obstaja rešitev. Samo previdno! Polnjenje litij-ionske celice, kot je NiMH, bo povzročilo slabe stvari! Polnilnik nastavite na način NiMH, kjer lahko ročno izberete polnilni tok. Nastavite tok na 200 mA in začnite polniti. Spremljajte napetost, dokler ne preseže 2,8 in ustavite postopek polnjenja. Polnilnik nastavite na način LiPo/Li-on in polnite pri nizkem toku, na primer 200 do 300 mA. Pustite delovati, dokler se popolnoma ne napolni. Nato ga izpraznite pri nizki nastavitvi, 500 mA. Naj se popolnoma izprazni in zabeležite napolnjeno zmogljivost ter količino izpraznjene zmogljivosti. Ponovno napolnite celico in zabeležite napolnjeno kapaciteto. Morali bi imeti izhodišče o tem, koliko življenja ima celica v sebi. Številka, ki je bližje prvotni zmogljivosti, je dobra, če pa se vaša celica hitro izprazni, segreje ali segreje in ima nizko kapaciteto, je čas, da jo recikliramo. Celice prenosnih računalnikov so bile dobre, v povprečju okoli 2400 mAh, kar ustreza njihovi prvotni zmogljivosti za vse celice. Baterija fotoaparata ni delovala tako dobro. Celice so bile močno degradirane in njihova zmogljivost se je zmanjšala na samo 550 in 660 mAh, ki sta bili popolnoma napolnjeni, v primerjavi s svojo novo kapaciteto 1500 mAh. Je pa smiselno, saj je to originalna baterija izpred 14 let! Verjetno jih bom uporabil v drugem projektu, ki ni naprava z visokim odtokom, ker teh celic velikosti 18500 ni enostavno najti.

8. korak: Zadnje misli

Upam, da vam je bilo to navodilo poučno in poučno. Vedeti morate, kaj morate iskati pri iskanju baterij, kako jih odstraniti (varno!), Preveriti in oživiti rešene litij-ionske celice. Nabiranje teh baterij iz naprav ali baterijskih sklopov je lahko zabavno, zahtevno in poučno hkrati! Poleg tega prihranite $$$. Za del stroškov pri nakupu novih lahko najdete rabljene, a še vedno popolnoma sposobne litij-ionske celice.

Na zdravje!