Obnova lithium-iontových baterií: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Pokud jste jako já, pak vždy hledáte výmluvu, jak ušetřit peníze, vrtat se nebo dekonstruovat něco, co vypadá zajímavě. Našel jsem způsob, jak uspokojit všechny výše uvedené! Mám afinitu k lithium-iontovým bateriím. Přicházejí ve všech tvarech a velikostech, jsou energeticky husté (pojmou hodně energie), mají vyšší napětí než baterie NiCad nebo NiMH a vydrží vysoké odběry zesilovačů. Navíc nevyvíjejí „paměť“ani nemají vysoké samovybíjení, takže je můžete dlouho skladovat. Nakonec se hodí pro konfigurace s více buňkami. Ještě lépe, jsou všude a lze je získat zdarma. V tomto tutoriálu vám poskytnu rychlý kurz, jak najít, extrahovat a zachránit lithium-iontové baterie, takže pojďme začít! Níže jsou odkazy na některé nástroje a položky, které jsem použil!

Nabíječka LiPo iMax B6:

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

Nabíječka/analyzátor Zanflare C4:

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

Deska pro správu/ochranu baterie 4S:

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

Nástroje:

Sada nástrojů pro spudger/páčení

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

Splachovací frézy

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

Boční řezačky

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

Nástrojový nůž

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

Krok 1: Lithium-iontová baterie 101

Jak jsem řekl, nabíjecí lithium-iontové baterie jsou všude! Díky tomu jsou tyto baterie levné, protože lidé mají tendenci házet starou elektroniku, která se rozbije, nebo prostě přestanou fungovat, ale nechají baterii uvnitř. Svůj obvykle dostávám ze spořitelny za haléře nebo ze starých hraček, které lidé rozdávají nebo se lámou a darují na vědu. Hledat je třeba následující: ruční zařízení, mobilní telefony, digitální fotoaparáty nebo videokamery, přenosné přehrávače DVD nebo video a moje osobní oblíbená baterie do notebooků. S dobíjecími lithium-iontovými články jsou spojeny různé chemikálie, jako například oxid lithný kobaltu (typ ICR), fosforečnan lithno-železitý nebo LiFePO4 (s tím, jak se často vyhazují, se nesetkáte), oxid lithný mangan (IMR), lithium manganový nikl (INR) a lithium nikl manganičitý oxid kobaltu (NCA nebo hybridní). NEJběžnější, co najdete, jsou oxid lithný kobaltu typu ICR. Je to nejlepší pro energetickou hustotu a výkon, ale má průměrný až nízký vybíjecí proud a prahovou teplotu. Maximální vybíjecí proud pro ně je stejný nebo minimálně dvojnásobný. Navíc jsou méně stabilní (čti: nebezpečné) než ostatní typy a potřebují mít nějaký druh ochranných obvodů. Nepleťme si lithium-iontové baterie s lithium-iontovými polymerovými bateriemi nebo LiPo bateriemi. V LiPo bateriích je elektrolyt, anoda a katoda, kladný a záporný pól, uložen v polymerových sáčcích. Vnitřní chemie je podobná lithium-iontovým článkům. V závislosti na zařízení se baterie bude lišit tvarem nebo velikostí, ale obvykle jsou obdélníkové a tenké pro mobilní telefony nebo kompaktní zařízení, nebo válcovité jako 18650 (běžné v bateriích pro notebooky) nebo 18500 běžné v hrbových balíčcích pro fotoaparáty nebo videokamery.

Pokud vás někdy napadlo, název baterie obsahuje její rozměry. „18650“znamená, že baterie má průměr 18 mm a délku 65 mm. „0“právě visí. Bez ohledu na typ nebo velikost mohou mít jednu buňku nebo více buněk. Více buněk je buď v sérii, nebo paralelně, nebo jako kombinace obou. I malé baterie mohou mít uvnitř dva malé články zapojené do série nebo série/paralelně. To je způsobeno skutečností, že některá zařízení mají zvýšené potřeby napětí více, než může poskytnout jeden článek, nebo přidat kapacitu. Sériová připojení zvyšují napětí a paralelní připojení zvyšují kapacitu sady. Na rozdíl od baterií NiMH nebo NiCad budou mít lithium-iontové baterie nějaký druh ochranného zařízení, jako je systém správy baterií skládající se z integrovaných obvodů a MOSFETů nebo odporů, které regulují proud, napětí, detekují zkraty, obrácenou polaritu a teplotu. Některé mají přidanou funkci vyvažování buněk, pokud existuje více buněk. Proč to potřebují? Je to proto, že chemie lithiového článku ho činí citlivým na nadměrné nabíjení, nadměrné vybíjení (vybíjení, dokud napětí nebude příliš nízké), zkrat a dokonce i na teplotu. Kterýkoli z nich může poškodit celu nebo v horším případě způsobit požár. Vícečlánkové baterie v sérii vyžadují funkci vyvážení, která zajistí, že každý jednotlivý článek dostane stejné množství proudu a napětí jako ostatní články. Pokud se jeden článek nabije více než jiný, může se rychleji opotřebovat nebo poškodit. Snižuje se také kapacita balíčku. Tyto typy baterií také vyžadují speciální nabíjecí postupy, které NiMH nebo NiCad ne. Více o tom později!

Krok 2: Bezpečnost

Nyní, než začneme kopat do bateriových sad, se chci dotknout některých bezpečnostních položek specifických pro lithium-iontové články. Pokud máte rádi RC a máte elektrická vozidla a máte zkušenosti s LiPo bateriemi, můžete to přeskočit, ale pokud ne, je důležité pochopit, že manipulace s lithium-iontovými bateriemi může být nebezpečná. Naučil jsem se to tvrdě!

Proč? Díky jejich chemii obsahuje jedna buňka 18650 spoustu energie. Popruh 6 a více dohromady, a máte spoustu uložené energie. Zvažování bezpečnosti přichází v případě, že jsou zkratovány, přebité, nabité nebo vybité, nejběžnější typ lithiové baterie se zahřívá, bobtná a může explodovat nebo způsobit požár z tak horkého stavu, který nechci.

Způsob, jak tomu zabránit, je správně je zpracovat a nabít. Většina všech lithium-iontových baterií nebo samostatných baterií má v sobě zabudován nějaký druh ochranných obvodů, které chrání článek před přebitím, zkratem nebo vybitím. Balíčky s více články mají přidanou funkci nazývanou systém správy baterie s funkcí vyvážení, která monitoruje a distribuuje nabíjecí proud a napětí do každého článku, přičemž zajišťuje, že se každý nabije stejným množstvím proudu a napětí. To znamená, že musíte použít vhodnou nabíječku, buď pro jednotlivé články, nebo nabíječku, která podporuje více článků v balení, jako je nabíječka pro váhy. Použití jakékoli jiné nabíječky by mohlo způsobit přebití lithium-iontových článků a způsobit požár.

Krok 3: Nástroje

Extrahování buněk je docela jednoduché. Potřebujete několik základních nástrojů, takže zde jsou ty zásadní:

Ploché šroubováky. Je dobré mít různé velikosti, ale obecně stačí 3 mm (1/8 ") až 5 mm (nebo 1/4"). Vyhněte se silnějším čepelím, protože jsou příliš velké, aby se vešly do malých prostor.

Spudger (volitelně). Robustní kovový nebo silný plastový pro oddělení pouzder.

Boční frézy nebo splachovací frézy. Pro řezání jazýčků nebo drátů nebo řezání pouzdra baterie. Oba fungují, ale mám rád své splachovací frézy, protože se lépe dostanou do malých prostor.

Nástrojový nůž. Funguje lépe než spudger, ale nebezpečnější! Zeptejte se mých prstů a rukou, jak to vím 8)

Multimetr. K tomu nepotřebujete Fluke ani nic jiného. Je to jen pro měření napětí článku, aby se zjistilo, zda jsou zachránit.

Rukavice (volitelné). Říkám nepovinné, protože praktické rukavice pro tento úkol pravděpodobně nezastaví ostrý šroubovák nebo nůž, který vyklouzl ze spoje vysokou rychlostí.

To jsou všechny nástroje, které potřebujete!

Krok 4: Dekonstrukce

Máte baterii, nástroje a teď je čas se do toho pustit. V tomto tutoriálu rozebírám dvě baterie. Jeden je obecný 6článkový balíček pro notebook řady HP Pavilion Dv 5 až Dv 6 a balíček ze starodávného (2004 vintage) digitálního fotoaparátu s hodnocením 7,4 voltů a 1 500 mAh. Myslím, že má uvnitř dvě buňky, ale zjistíme to.

V závislosti na typu baterie bude základní konstrukce do značné míry stejná a bude se skládat z plastového vnějšího obalu s vložkou pro izolaci nebo odpružení (pěna, silikon, páska nebo papír), článku (článků) a ochranné zařízení/deska s vnitřním připojením, buď vodiče, jazýčky, nebo vodiče a jazýčky. Mimochodem, všiml jsem si malého až žádného rozdílu v konstrukci mezi generickými (jako baterie notebooku) a originálními OEM (jako baterie fotoaparátu). Někdy je pouzdro svařeno nebo lepeno, ale jindy je drženo pohromadě s poutky. Rychle zjistíte, jakou metodu výrobce používá. OEM baterie jsou obvykle lepené/svařované a levnější se lepí nebo připínají.

Ráda začínám v rozích pouzdra nejprve užitkovým nožem. Najděte šev mezi oběma polovinami pouzdra. Nůž zasuňte podél okraje. Roztočte to tam a zpět, aby to v kufru fungovalo. Měl by zapadnout dovnitř, takže dávejte pozor, abyste nešli příliš hluboko a neřezali cely nebo něco nevybrali. Jakmile to rozjedete a otevřete malou mezeru, je čas jít na šroubovák. Menším šroubovákem mezeru dále otevřete kroucením. Jakmile to otevřete více, přejděte na větší šroubovák a opakujte. V pouzdře byste měli začít dělat velké záhyby. Posuňte šroubovák po švu pouzdra a otáčejte se za pochodu. Pokud se nikam nedostanete, vraťte se k noži a zopakujte první krok. Myslím, že ti nemusím připomínat, abys tady dával pozor.

Pokud jste uvízli, odolajte nutkání použít kladivo nebo vylomte nástroj Dremel ořezávacím kolečkem. Pokud jste jako já a netrpěliví, buďte velmi opatrní! Baterie nemají rády rozřezávání. Pro záznam, nikdy jsem nemusel použít ten svůj.

Šroubovákem pokračujte ve švu a oddělte poloviny pouzdra. Zde můžete použít robustní spudger jako klín, aby se poloviny rozprostřely při práci se šroubovákem. Buď trpělivý! Před vámi to vzdá! Nebojte se s tím být fyzický. V případě potřeby pouzdro oddělte a vykopejte uvnitř dobroty.

Krok 5: Jsi in

Po nějaké finaggling byste měli mít případ zcela nebo většinou oddělen a můžete vidět dobroty uvnitř! Toto je další zábavná část, zjišťování, co máte uvnitř.

Mé dvě baterie mají shodou okolností válcové články, ale já přidám plochou, abyste viděli rozdíl.

Balíček notebooků má docela slušné články ICR-18650J značky Moli Energy (nyní nazývané E-One). Jedná se o méně známou značku, která byla kdysi umístěna v Kanadě (nyní na Tchaj-wanu), ale jsou v různých zařízeních. Zkontroloval jsem datový list a mají kapacitu 2400 mAh a jsou dimenzovány na maximální vybíjecí proud 4000 mA, plné nabití 4,2 voltů a nominální nabíjení 3,75 voltů a vybité 3 volty. Druhé balení obsahuje několik záhadných buněk zabalených v papíře potaženém plastem, ale změřil jsem je a vyšly jako 49 mm dlouhé a 18 mm široké. Myslím, že jsou to lithium-iontové články o velikosti 18500. Pouzdro na baterie pro ně uvádělo 1 500 mAh a 7,4 voltů, takže v sérii jsou dva články. Představoval bych si, že jsou to kvalitní články, protože se jedná o OEM balíček, ale kdo ví?

Uvnitř pouzdra máme stejné základní funkce. Oba mají desku pro správu baterie, která se skládá z ochranných a vyvažovacích obvodů. Baterie do notebooku přidává další důležitou funkci, termistor pro sledování teploty baterie. Ty jsou navrženy pro maximální kapacitu a nízký odtok, takže nenajdete žádné těžké součásti jako u některých jiných ochranných obvodů.

Když se podíváme na uspořádání baterií, baterie notebooku má 6 článků v sérii/paralelní uspořádání, takže 3 články v sérii generují 11,1 voltů a 2 články paralelně pro zdvojnásobení kapacity na 4800 mAh. Baterie kamery má 2 články v sérii, takže kapacita je stejná, ale napětí je dvojnásobné.

I když je v pořádku nechat články připojené, budete je chtít oddělit pro nabíjení a analýzu. Lithiové články v bateriových soupravách jsou vždy spojeny bodově svařenými výčnělky, které spojují kladné a záporné póly a při jejich řezání musíte být opatrní. Pomocí bočních řezaček nebo splachovacích nožů opatrně ořízněte jazýčky mezi články a vyhněte se zkratování přes svorky. Dávejte pozor, abyste nepoškodili nebo neodstranili ochranný obal na vnější straně buňky, protože při řezání poutek můžete zkratovat i kovové tělo. Nechceme nahé baterie. Pomocí jehlových kleští vyjměte poutka jejich vytažením. Buď opatrný. Řezané okraje poutek jsou ostré jako břitva!

Krok 6: Operace záchrany

Nyní máte své baterie, stála vaše tvrdá práce za to? Problém při záchraně baterií je ten, že nevíte, jak dobře se o ně staralo a jak staré jsou. Lithium-iontové baterie jsou citlivé na nadměrné a nedostatečné vybíjení. Pokaždé, když jsou vybité příliš hluboko, pak plně nabité, ztratí kapacitu. Můžete zkontrolovat stáří baterie a změřit napětí (je -li to možné) nebo zkontrolovat kódy data na desce s plošnými spoji uvnitř. Většinu času budou tyto baterie mrtvé, a tím myslím mrtvé. Lithium-iontové články nemají rády vybíjení pod svým nadměrným vybíjecím napětím, obvykle mezi 2,5 a 2,75 volty. Pod tím se buňka „uspí“nebo je tak mrtvá, že už nebude nabíjet, a pokud se vám v ní podaří nabít, kapacita bude tak nízká, že je nepoužitelná. Pokud dokážete změřit baterii, než ji rozeberete (jako naše baterie fotoaparátu s odkrytými svorkami), hledáte 4,2 až 3 volty pro jeden článek, takže naše plně nabitá baterie notebooku je 12,6 voltů a 9 voltů vybitá. Změřil jsem to poté, co jsem to rozřezal, a bylo to docela mrtvé 5,6 voltů s každým článkem kolem 1,8 voltů.

Baterie fotoaparátu je v mnohem lepším stavu, přičemž balení ukazuje plně nabitých 7,9 voltů a každý článek 3,9 voltů, ale nevíme, jak jsou zdraví, ani kolik jejich kapacity se za ta léta ztratilo.

Pokud jsou vaše baterie pod 2 volty, jsou „mrtvé“. Pokud čtou 0 voltů, vstoupily do stavu hibernace a pravděpodobně nestojí za to je zachovat, protože i když je oživíte, budou poškozeny. Řádně je recyklujte. Můžete zachránit články velmi nízkého napětí, ale potřebujete speciální nabíječku, která dokáže „oživit“vybité baterie, nebo použít některé techniky, které je mohou přivést zpět k životu.

Krok 7: Oživení

Máte své baterie, ale jsou vybité. Co teď? Vše není ztraceno, protože je můžete oživit. Pokud máte nabíječku určenou pro nabíjení LiPo baterií, je pravděpodobné, že oživí i vaše lithium-iontové články. Nebo pokud máte digitální multicharger s funkcí „oživit“, bude to fungovat také. Používám čínský klon nabíječky SkyRC iMax B6 a multicharger Zanflare C4. Zanflare má schopnost oživit vybité baterie a má funkci analyzátoru, ale iMax ne.

Chcete -li použít Zanflare, jednoduše vložte vybité baterie a nechte nabíječku pracovat. Vždy začněte s nejnižším možným nabíjecím proudem. Zanflare klesá na 300 mAh, takže je to v pořádku. Bude to chvíli trvat, ale buďte trpěliví. Nechte je plně nabít a vyjměte je z nabíječky. Nechte je sedět přes noc nebo několik dní a zjistěte, zda neztratili náboj. Pokud se výrazně samovybíjejí, pak je vyhoďte, ale pokud stále drží náboj, je pravděpodobné, že jste je oživili, ale čas ukáže, jak je používáte, zda jste úspěšní. Můžete na nich spustit několik testovacích cyklů, abyste zjistili, kolik životů ztratili, a to tak, že provedete jeden nebo dva cykly vybití a zkontrolujete kapacitu. Můžete také měřit vnitřní odpor článku, pokud má vaše nabíječka funkci analyzátoru článků, což Zanflare dělá. Berte to s rezervou, protože mnoho proměnných ovlivňuje vnitřní odpor, ale obecně je dobré číslo kolem 230 miliohmů.

Pokud nemáte nabíječku Zanflare nebo jinou nabíječku/analyzátor s funkcí oživení, můžete použít nabíječku LiPo. Nyní jako bezpečnostní funkce většina těchto nabíječek nenabíjí článek pod tímto rozsahem 2,6 až 2,5 voltů, ale existuje řešení. Jen buď opatrný! Nabíjení lithium-iontového článku jako NiMH způsobí, že se stanou špatné věci! Nastavte nabíječku na režim NiMH, kde můžete ručně vybrat nabíjecí proud. Nastavte proud na něco jako 200 mA a začněte nabíjet. Monitorujte napětí, dokud se nedostane nad 2,8, a zastavte proces nabíjení. Nastavte nabíječku na režim LiPo/Li-on a nabíjejte nízkým proudem, například 200 až 300 mA. Nechte jej běžet, dokud nebude plně nabitý. Poté vybijte při nízkém nastavení, 500 mA. Nechte jej zcela vybít a zaznamenejte nabitou kapacitu a množství vybité kapacity. Znovu nabijte článek a poznamenejte si nabitou kapacitu a měli byste mít základní linii, kolik života v něm článek má. Číslo blíže původní kapacitě je dobré, ale pokud se váš článek rychle vybíjí, zahřívá nebo zahřívá a má nízkou kapacitu, je čas jej recyklovat. Články notebooku byly dobré, v průměru kolem 2 400 mAh, což je místo pro jejich původní kapacitu pro všechny články. Baterie fotoaparátu si nevedla tak dobře. Články byly těžce degradovány a jejich kapacita se snížila na pouhých 550 a 660 mAh plně nabitých, oproti jejich nové kapacitě 1 500 mAh. Dává to smysl, protože se jedná o originální baterii před 14 lety! Pravděpodobně je použiji v jiném projektu, který není zařízení s vysokým odtokem, protože tyto články o velikosti 1 50000 nelze snadno najít.

Krok 8: Závěrečné myšlenky

Doufám, že jste tento Instructable našli poučné a informativní. Měli byste vědět, na co se zaměřit při shánění baterií, jak je vyjmout (bezpečně!), Zkontrolovat a oživit zachráněné lithium-iontové články. Sklizeň těchto baterií ze zařízení nebo sad baterií může být zábavná, náročná a zároveň vzdělávací! Navíc ušetříte $$$. Použitý, ale stále plně životaschopný lithium-iontový článek najdete za zlomek nákladů na nákup nového.

Na zdraví!