Oporavak litij-ionskih baterija: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ako ste poput mene, onda uvijek tražite izgovor za uštedu novca, petljanje ili dekonstrukciju nečega što vam se čini zanimljivim. Našao sam način da zadovoljim sve gore navedeno! Imam afinitet prema litij-ionskim baterijama. Dolaze u svim oblicima i veličinama, energetski su gusti (drže puno energije), imaju veći napon od NiCad ili NiMH baterija i mogu izdržati velika potrošnja pojačala. Osim toga, ne razvijaju "memoriju" niti imaju visoko samopražnjenje pa ih možete pohraniti na duže vrijeme. Konačno, oni se mogu prilagoditi višećelijskim konfiguracijama. Još bolje, oni su posvuda i mogu se dobiti besplatno. U ovom vodiču ću vam dati kratak tečaj o pronalaženju, vađenju i spašavanju litij-ionskih baterija, pa počnimo! Dolje su navedene veze do nekih alata i predmeta koje sam koristio!

iMax B6 LiPo punjač:

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

Zanflare C4 punjač/analizator:

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

4S ploča za upravljanje/zaštitu baterija:

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

Alati:

Komplet alata za prskanje

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

Rezači za ispiranje

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

Bočni rezači

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

Pomoćni nož

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

Korak 1: Litij-ionska baterija 101

Kao što sam rekao, punjive litij-ionske baterije su posvuda! Zbog toga je jeftino nabaviti ove baterije jer ljudi često bacaju staru elektroniku koja se pokvari ili jednostavno prestane raditi, ali ostave bateriju unutra. Ja svoje obično dobivam iz dućana za sitne novce ili od starih igračaka koje ljudi poklanjaju ili se lome i doniraju za znanost. Ono što treba potražiti su sljedeći: ručni uređaji, mobiteli, digitalni fotoaparati ili videokamere, prijenosni DVD ili video uređaji za reprodukciju i meni osobno najdraže baterije za prijenosno računalo. Postoje različite kemije povezane s punjivim litij-ionskim ćelijama, kao što su litijev kobaltov oksid (ICR-tip), litij-željezni fosfat ili LiFePO4 ((nećete naići na to da se često bacaju), litijev manganov oksid (IMR), litij mangan nickle (INR) i litij nick mangan kobalt oksid (NCA ili hibrid). NAJČEŠĆI koje ćete pronaći su litij-kobaltov oksid ICR tipa. To je najbolje za gustoću energije i snagu, ali ima prosječnu do nisku struju pražnjenja i temperaturni prag. Maksimalna struja pražnjenja za njih jednaka je ili najmanje dvostruko veća od kapaciteta. Osim toga, oni su manje stabilni (čitaj: opasni) od ostalih vrsta i trebaju imati neku vrstu zaštitnog kruga. Nemojmo sada miješati litij-ionske baterije s litij-ionskim polimernim baterijama ili LiPo baterijama. U LiPo baterijama elektrolit, anoda i katoda, pozitivni i negativni priključci, smješteni su u polimerne vrećice. Unutarnja kemija slična je litij-ionskim stanicama. Ovisno o uređaju, baterija će biti različitog oblika ili veličine, ali obično su pravokutne i tanke za mobitele ili kompaktne uređaje, ili cilindrične poput 18650 (uobičajene u baterijama za prijenosna računala) ili 18500 uobičajenih u grbačama za fotoaparate ili videokamere.

Ako ste se ikada zapitali, naziv baterije sadrži njegove dimenzije. "18650" znači da je baterija promjera 18 mm i duljine 65 mm. "0" se samo druži. Bez obzira na vrstu ili veličinu, one mogu imati jednu ili više ćelija. Više ćelija je ili u nizu ili paralelno, ili u kombinaciji. Čak i male baterije mogu imati dvije male ćelije povezane serijski ili serijski/paralelno. To je zbog činjenice da neki uređaji imaju povećane potrebe za naponom više od jedne ćelije, ili da povećaju kapacitet. Serijske veze povećavaju napon, a paralelne veze povećavaju kapacitet pakiranja. Za razliku od NiMH ili NiCad baterija, litij-ionske baterije u sebi će imati neku vrstu zaštitnog uređaja poput sustava za upravljanje baterijama koji se sastoji od IC i MOSFET-ova ili otpornika koji reguliraju struju, napon, detektiraju kratke spojeve, obrnuti polaritet i temperaturu. Neki imaju dodatnu funkciju uravnoteženja stanica ako postoji više ćelija. Zašto im ovo treba? To je zato što ga kemija litijeve ćelije čini osjetljivom na prekomjerno punjenje, prekomjerno pražnjenje (pražnjenje sve dok napon ne padne prenisko), kratki spoj, pa čak i na temperaturu. Bilo što od toga može oštetiti ćeliju, ili još gore, izazvati požar. Za više baterijskih ćelija u seriji potrebna je funkcija ravnoteže koja osigurava da svaka pojedinačna ćelija prima istu količinu struje i napona kao i ostale ćelije. Ako jedna ćelija dobije više naboja od druge, može se brže istrošiti ili oštetiti. Također se smanjuje kapacitet pakiranja. Ove vrste baterija također zahtijevaju posebne postupke punjenja koje NiMH ili NiCad nemaju. Više o tome kasnije!

Korak 2: Sigurnost

Prije nego što počnemo kopati po baterijama, želim se dotaknuti nekih sigurnosnih stavki specifičnih za litij-ionske ćelije. Ako volite RC, imate električna vozila i imate iskustva s LiPo baterijama, možete to preskočiti, ali ako ne, važno je shvatiti da petljanje s litij-ionskim baterijama može biti opasno. Ovo sam naučio na teži način!

Zašto? Zbog njihove kemije, jedna ćelija od 18650 sadrži puno energije. Remen 6 ili više zajedno, a vi imate puno uskladištene energije. Razmatranje sigurnosti dolazi ako su kratko spojeni, prenapunjeni, napunjeni ili suviše ispražnjeni, najčešći tip litijevih baterija se zagrijava, nabubri i može eksplodirati ili uzrokovati požar koji se toliko zagrijao, što ne razumijemo ne želim.

Način da to izbjegnete je ispravno rukovanje i punjenje. Većina litij-ionskih baterija ili pojedinačnih baterija ima ugrađenu neku zaštitnu shemu koja štiti ćeliju od prekomjernog punjenja, kratkog spoja ili prekomjernog pražnjenja. Paketi s više stanica imaju dodatnu značajku koja se naziva sustav upravljanja baterijom s funkcijom ravnoteže koja nadzire i raspoređuje struju i napon naboja po svakoj ćeliji, pazeći da se svaki napuni istom količinom struje i napona. Ipak, morate koristiti odgovarajući punjač, za pojedinačne ćelije ili onaj koji podržava više ćelija u pakiranju, poput punjača za vagu. Korištenje bilo kojeg drugog punjača moglo bi uzrokovati prekomjerno punjenje litij-ionskih ćelija i uzrokovati požar.

Korak 3: Alati

Izvlačenje stanica prilično je jednostavno. Trebate neke osnovne alate, pa evo onih bitnih:

Odvijači s ravnim nožem. Dobro je imati različite veličine, ali općenito je sve što vam je potrebno od 3 mm (1/8 ") do 5 mm (ili 1/4"). Izbjegavajte deblje oštrice jer su prevelike da se uklope u male prostore.

Spudger (izborno). Čvrsti metalni ili čvrsti plastični za odvajanje kućišta.

Rezači sa strane ili u ravnini. Za rezanje jezičaka ili žica ili otvaranje kućišta baterije. Oboje rade, ali meni se sviđaju moji noževi za ispiranje jer bolje ulaze u male prostore.

Pomoćni nož. Radi bolje od spudera, ali opasnije! Pitaj moje prste i ruke kako to znam 8)

Multimetar. Za ovo vam ne treba Fluke niti bilo što drugo. To je samo za mjerenje napona ćelije kako bi se vidjelo jesu li spasive.

Rukavice (izborno). Kažem neobavezno jer praktične rukavice za ovaj zadatak vjerojatno neće zaustaviti oštru oštricu odvijača ili nož pomoćnog noža koja je velikom brzinom iskliznula iz spoja.

To su svi alati koji su vam potrebni!

Korak 4: Dekonstrukcija

Imate bateriju, alate i sada je vrijeme da se udubite. U ovom vodiču odvajam dvije baterije. Jedan je generički 6-ćelijski paket za prijenosno računalo HP Pavilion Dv 5 do Dv 6 serije i paket od drevnog (iz 2004. godine) digitalnog fotoaparata snage 7,4 V i 1500 mAh. Mislim da unutra ima dvije ćelije, ali saznat ćemo.

Ovisno o vrsti baterije, osnovni dizajn bit će približno isti, sastoji se od vanjskog plastičnog kućišta koje sadrži oblogu za izolaciju ili jastučiće (pjena, silastika, traka ili papir), ćelije, zaštitni uređaj/ploča s unutarnjim priključcima, bilo žicama, jezičcima ili žicama i jezičcima. Usput, primijetio sam malo ili nimalo razlike u konstrukciji između generičkog (poput baterije prijenosnog računala) i originalnog OEM -a (poput baterije fotoaparata). Ponekad je kućište zavareno ili zalijepljeno, ali ponekad se samo drži zajedno s jezičcima. Brzo ćete saznati koju metodu koristi proizvođač. OEM baterije obično su zalijepljene/zavarene, a jeftinije su zalijepljene ili pričvršćene.

Volim prvo početi s uglovima kućišta pomoćnim nožem. Pronađite šav između dvije polovice kućišta. Umetnite nož uz rub. Ljuljajte ga naprijed -natrag kako biste ga pokrenuli u kućištu. Trebao bi utonuti, stoga pazite da ne odete preduboko i izrežete ćelije ili nešto skratite. Kad ga pokrenete i otvorite mali razmak, vrijeme je da krenete na odvijač. Pomoću manjeg odvijača dodatno otvorite otvor tako što ćete ga uviti. Nakon što ga otvorite više, idite po veći odvijač i ponovite. U kućištu biste trebali početi dobivati velike nabore. Pomaknite odvijač prema šavu kućišta, uvijajući ga u hodu. Ako nigdje ne uspijevate, vratite se nožu i ponovite prvi korak. Mislim da vas ovdje ne moram podsjećati na oprez.

Ako ste zaglavili, odolite porivu da upotrijebite čekić ili razbijete alat Dremel s reznim kotačem. Ako ste poput mene i nestrpljivi, budite superoprezni! Baterije se ne vole otvarati. Za zapisnik, nikad nisam morao koristiti svoj.

Nastavite odvijačem po šavu i odvojite polovice kućišta. Ovdje možete koristiti čvrsti spužvač kao klin kako bi polovice bile otvorene dok radite odvijačem. Budi strpljiv! Odustat će prije vas! Ne bojte se biti fizički s tim. Odvojite kućište ako je potrebno i iskopajte dobrote iznutra.

Korak 5: Ulazite

Nakon što ste malo dovršili, trebali biste potpuno ili uglavnom odvojiti kućište i moći ćete vidjeti dobrote unutra! Ovo je drugi zabavni dio koji otkriva što imate unutra.

Moje dvije baterije imaju cilindrične ćelije, ali uključit ću i praznu kako biste vidjeli razliku.

Paket prijenosnih računala ima prilično pristojne ćelije Moli Energy (sada se naziva E-One) marke ICR-18650J. To su manje poznati brend koji se nekad nalazio u Kanadi (sada u Tajvanu), ali se nalazi u raznim uređajima. Provjerio sam tehnički list i oni imaju kapacitet od 2400 mAh i imaju maksimalnu struju pražnjenja 4000 mA, 4,2 volta pri punom punjenju i 3,75 volta pri nominalnom naboju te 3 volta pri pražnjenju. Drugo pakiranje sadrži neke tajanstvene ćelije umotane u plastificirani papir, ali izmjerio sam ih i izlaze 49 mm dugačke i 18 mm široke. Mislim da su to litij-ionske ćelije veličine 18500. U kućištu baterije pisalo je 1500 mAh za njih i 7,4 volti, tako da postoje dvije ćelije u nizu. Pretpostavljam da su to stanice dobre kvalitete budući da je ovo OEM paket, ali tko zna?

Unutar kućišta imamo iste osnovne značajke. Oboje imaju ploču za upravljanje baterijom koja se sastoji od zaštitnih i ravnotežnih krugova. Baterija prijenosnog računala dodaje još jednu važnu značajku, termistor za praćenje temperature baterije. Dizajnirani su za najveći kapacitet i mali odvod, pa nećete pronaći nikakve komponente za teške uvjete rada kao kod nekih drugih zaštitnih krugova.

Ako pogledamo raspored baterija, baterija prijenosnog računala ima 6 ćelija u nizu/paralelnom rasporedu, dakle 3 ćelije u seriji za generiranje 11,1 volti, i 2 ćelije paralelno za udvostručenje kapaciteta na 4800 mAh. Baterija fotoaparata ima 2 ćelije u nizu, pa je kapacitet isti, ali napon se udvostručuje.

Iako je u redu zadržati ćelije povezane, htjet ćete ih odvojiti za punjenje i analizu. Litijske ćelije u baterijama uvijek su spojene točkasto zavarenim jezičcima koji povezuju pozitivne i negativne priključke i morate biti oprezni pri njihovom rezanju. Pomoću bočnih rezača ili rezača u ravnini pažljivo izrežite jezičke između ćelija i izbjegnite kratki spoj na stezaljkama. Pazite da ne oštetite ili uklonite zaštitni omot s vanjske strane ćelije jer možete rezati i metalno tijelo tijekom rezanja jezičaka. Ne želimo gole baterije. Kliještima za iglični nos uklonite jezičke povlačeći ih. Budi oprezan. Rezani rubovi jezičaka oštri su kao britva!

Korak 6: Operacija spašavanja

Sada imate baterije, je li se vaš trud isplatio? Problem s spašavanjem baterija je što ne znate koliko se o njima brinulo i koliko imaju godina. Litij-ionske baterije osjetljive su na prekomjerno i nedovoljno pražnjenje. Svaki put kada se isuše duboko, a zatim potpuno napune, gube kapacitet. Možete provjeriti starost baterije i izmjeriti napon (ako je moguće) ili provjeriti ima li datuma na pločici unutar. Većinu vremena ove će baterije biti prazne, a mislim i mrtve. Litij-ionske ćelije ne vole da se prazne ispod napona pražnjenja, obično između najviše 2,5 i 2,75 volti. Ispod toga ćelija odlazi u "san" ili je toliko mrtva da više neće trebati punjenje, a ako uspijete u nju unijeti kapacitet, kapacitet će biti toliko nizak da je neupotrebljiv. Ako možete izmjeriti bateriju prije nego što je odvojite (poput baterije našeg fotoaparata s izloženim priključcima), tražite 4,2 do 3 volta za jednu ćeliju, pa je baterija našeg prijenosnog računala potpuno napunjena 12,6 volti i ispražnjena 9 volti. Izmjerio sam ga nakon što sam ga secirao i bio je prilično mrtvih 5,6 volti pri čemu je svaka ćelija očitavala oko 1,8 volti.

Baterija fotoaparata je u mnogo boljem stanju, pakiranje prikazuje potpuno napunjenih 7,9 volti, a svaka ćelija na 3,9 volta, ali ne znamo koliko su zdrave ili koliko im se kapacitet izgubio tijekom godina.

Ako vaše baterije čitaju ispod 2 volta, onda su "mrtve". Ako čitaju 0 volti, onda su ušli u svojevrsno stanje hibernacije i vjerojatno ih nije vrijedno zadržati jer čak i ako ih oživite, bit će oštećeni. Ispravno ih reciklirajte. Možete spasiti ćelije vrlo niskog napona, ali potreban vam je poseban punjač koji može 'oživjeti' mrtve baterije ili upotrijebiti neke tehnike koje ih mogu oživjeti.

Korak 7: Preporod

Imate baterije, ali one su prazne. Što sad? Nije sve izgubljeno jer ih možete oživjeti. Ako imate punjač za ravnotežu dizajniran za punjenje LiPo baterija, velike su šanse da će oživjeti i vaše litij-ionske ćelije. Ili, ako imate digitalni višenapunjač koji „oživljava“funkcionalnost, i to će raditi. Koristim kineski klon punjača SkyRC iMax B6 i višenapunjač Zanflare C4. Zanflare ima mogućnost oživljavanja istrošenih baterija i ima funkciju analizatora, ali iMax nema.

Da biste koristili Zanflare, samo umetnite ispražnjene baterije i pustite da punjač obavi posao. Uvijek počnite sa najnižom mogućom strujom punjenja. Zanflare se spušta na 300 mAh, pa je to u redu. Proći će neko vrijeme, ali budite strpljivi. Pustite ih da se potpuno napune i izvadite ih iz punjača. Pustite ih da sjede preko noći ili nekoliko dana i provjere jesu li izgubili naboj. Ako su se značajno sami ispraznili, bacite ih, ali ako i dalje drže optužbu, velika je vjerojatnost da ste ih oživjeli, ali vrijeme će pokazati kako ih koristite jeste li uspješni. Na njima možete pokrenuti neke ispitne cikluse kako biste vidjeli koliko su života izgubili tako što ćete napraviti jedan ili dva ciklusa punjenja i pražnjenja i provjeriti kapacitet. Također možete izmjeriti unutarnji otpor ćelije ako vaš punjač ima funkciju analizatora ćelija, što radi Zanflare. Uzmite ovo s rezervom jer mnoge varijable utječu na unutarnji otpor, ali općenito je brojka oko 230 miliohma dobra brojka.

Ako nemate Zanflare ili neki drugi punjač/analizator s funkcijom oživljavanja, možete upotrijebiti svoj LiPo punjač. Kao sigurnosna značajka, većina ovih punjača neće puniti ćeliju ispod tog raspona od 2,6 do 2,5 volta, ali postoji zaobilazno rješenje. Samo budi oprezan! Punjenje litij-ionske ćelije poput NiMH uzrokovat će loše stvari! Postavite punjač na NiMH način rada gdje možete ručno odabrati struju punjenja. Postavite struju na nešto poput 200 mA i počnite puniti. Pratite napon dok ne pređe 2,8 i zaustavite proces punjenja. Postavite punjač na LiPo/Li-on način rada i punite na niskoj struji, poput 200 do 300 mA. Pustite ga da radi dok se potpuno ne napuni. Zatim ga ispraznite na niskom položaju, 500 mA. Neka se potpuno isprazni i zabilježite napunjeni kapacitet i količinu ispražnjenog kapaciteta. Ponovno napunite ćeliju i zabilježite napunjeni kapacitet i trebali biste imati osnovicu o tome koliko ćelija ima života u njoj. Broj bliži izvornom kapacitetu je dobar, ali ako se vaša stanica brzo prazni, zagrijava se ili zagrije i ima mali kapacitet, vrijeme je da je reciklirate. Ćelije prijenosnih računala bile su dobre, u prosjeku oko 2400 mAh, uočavajući njihov izvorni kapacitet za sve ćelije. Baterija fotoaparata nije radila tako dobro. Stanice su bile jako razgrađene, a kapacitet im je pao na samo 550 i 660 mAh potpuno napunjenih, u odnosu na njihov novi kapacitet od 1500 mAh. Ima smisla jer je ovo originalna baterija od prije 14 godina! Vjerojatno ću ih koristiti u nekom drugom projektu koji nije uređaj s visokim protokom jer ove ćelije veličine 18500 nije lako pronaći.

Korak 8: Završne misli

Nadam se da vam je ovaj Instructable bio poučan i poučan. Trebali biste znati na što trebate paziti kada tražite baterije, kako ih ukloniti (sigurno!), Provjeriti i oživjeti spašene litij-ionske ćelije. Prikupljanje ovih baterija s uređaja ili baterija može biti zabavno, izazovno i poučno u isto vrijeme! Osim toga, štedite $$$. Možete pronaći polovne, ali još uvijek potpuno održive litij-ionske ćelije za dio troškova kupnje novih.

Živjeli!