Oporavak litij-ionskih baterija: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

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 litijum-jonskim baterijama. Dolaze u svim oblicima i veličinama, energetski su gusti (drže puno energije), imaju veći napon od NiCad ili NiMH baterija i mogu izdržati velike napone pojačala. Osim toga, ne razvijaju "memoriju" ili imaju visoko samopražnjenje pa ih možete pohraniti na duže vrijeme. Na kraju, oni se podvrgavaju višećelijskim konfiguracijama. Još bolje, oni su svuda i mogu se dobiti besplatno. U ovom vodiču ću vam dati kratak kurs o tome kako pronaći, izvaditi i spasiti litijum-jonske baterije, 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…

Sekači 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: Litijum-jonska baterija 101

Kao što sam rekao, punjive litijum-jonske baterije su svuda! Zbog toga je jeftino nabaviti ove baterije jer ljudi bacaju staru elektroniku koja se pokvari ili jednostavno prestane raditi, ali ostavljaju bateriju unutra. Ja svoje obično dobivam iz blagajne za novčiće, ili od starih igračaka koje ljudi poklanjaju ili se lome i doniraju za nauku. Ono što treba potražiti su sljedeći: ručni uređaji, mobilni telefoni, digitalni fotoaparati ili kamkorderi, prijenosni DVD ili video uređaji za reprodukciju i meni lično omiljene baterije za prijenosno računalo. Postoje različite hemije povezane s punjivim litij-ionskim ćelijama, kao što su litij-kobaltov oksid (ICR-tip), litij-željezni fosfat ili LiFePO4 ((nećete naići na to da se često bacaju), litij-manganov oksid (IMR), litijum mangan nikl (INR) i litijum nikl mangan kobalt oksid (NCA ili hibrid). NAJČEŠĆE koje ćete pronaći su litijum-kobaltov oksid tipa ICR. Najbolji je 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 kola. 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. Unutrašnja hemija je slična litijum-jonskim ćelijama. 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 prijenosne računare) 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 dužine 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 oboje. 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 će u sebi imati neku vrstu zaštitnog uređaja, poput sustava za upravljanje baterijama koji se sastoji od IC i MOSFET-ova ili otpornika koji reguliraju struju, napon, otkrivaju kratke spojeve, obrnuti polaritet i temperaturu. Neki imaju dodatnu funkciju balansiranja ćelija ako postoji više ćelija. Zašto im ovo treba? To je zato što je hemija litijumske ćelije osjetljiva na prekomjerno punjenje, prekomjerno pražnjenje (pražnjenje sve dok napon ne padne prenisko), kratki spoj, pa čak i na visoku temperaturu. Bilo koji od njih može oštetiti ćeliju, ili još gore, izazvati požar. Za više 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. Kapacitet pakovanja se također smanjuje. Ove vrste baterija također zahtijevaju posebne postupke punjenja koje NiMH ili NiCad nemaju. 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, ovo možete 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. Vezajte 6 ili više zajedno i imate mnogo uskladištene energije. Razmatranje sigurnosti dolazi ako su u kratkom spoju, prenapunjeni, premalo napunjeni ili previše ispražnjeni, najčešći tip litijumske baterije se zagrijava, nabubri i može eksplodirati ili izazvati 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 pražnjenja. Paketi sa više ćelija imaju dodatnu funkciju koja se naziva sistem za upravljanje baterijom sa funkcijom ravnoteže koja prati i distribuira struju i napon punjenja po svakoj ćeliji, vodeći računa da se svaki napuni istom količinom struje i napona. Međutim, 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 ćelija je prilično jednostavno. Potrebni su vam neki osnovni alati, pa evo osnovnih:

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 (opcionalno). 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 šta drugo. To je samo za mjerenje napona ćelije da se vidi da li se mogu spasiti.

Rukavice (opciono). Kažem neobavezno jer praktične rukavice za ovaj zadatak vjerojatno neće zaustaviti oštro oštricu odvijača ili oštricu noža pomoćnog sredstva koje su velikom brzinom iskliznule iz spoja.

To su svi alati koji su vam potrebni!

Korak 4: Dekonstrukcija

Imate bateriju, alate i sada je vrijeme da se ukopate. U ovom vodiču odvajam dvije baterije. Jedan je generičko 6-ćelijsko pakiranje za prijenosno računalo HP Pavilion Dv 5 do Dv 6 serije i paket od drevnog (iz 2004. godine) digitalnog fotoaparata ocijenjenog na 7,4 volti i 1500 mAh. Mislim da ima dvije ćelije unutra, 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 sa svojim unutrašnjim vezama, bilo žicama, jezičcima ili žicama i jezičcima. Usput, primijetio sam malu ili nikakvu razliku u konstrukciji između generičkog (poput baterije prijenosnog računara) i originalnog OEM -a (poput baterije fotoaparata). Ponekad je kućište zavareno ili zalijepljeno, ali ponekad se samo drži zajedno sa jezičcima. Brzo ćete saznati koju metodu koristi proizvođač. OEM baterije se obično lijepe/zavaruju, a jeftinije se lijepe ili pričvršćuju.

Volim prvo početi s uglovima kućišta pomoćnim nožem. Pronađite šav između dvije polovice kućišta. Umetnite nož uz rub. Ljuljajte ga naprijed -natrag da se pokrene u kućištu. Trebalo bi uroniti, pa pazite da ne odete preduboko i izrežete ćelije ili nešto skratite. Kad ga pokrenete i otvorite mali jaz, vrijeme je da krenete na odvijač. Upotrijebite manji odvijač kako biste dodatno otvorili otvor uvijanjem. Kad ga otvorite više, idite po veći odvijač i ponovite. U kućištu biste trebali početi dobivati velike nabore. Pomaknite odvijač prema šavu kućišta, uvijajući ga dok idete. Ako nigdje ne uspijevate, vratite se nožu i ponovite prvi korak. Mislim da vas ne moram podsjećati da ovdje budete oprezni.

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

Nastavite odvijačem po šavu i odvojite polovice kućišta. Ovdje možete koristiti čvrsti spužvač kao klin kako biste polovice raširili 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 pretukli, trebali biste potpuno ili uglavnom odvojiti kućište i moći ćete vidjeti dobrote unutra! Ovo je drugi zabavni dio, otkrivanje onoga što imate unutra.

Moje dvije baterije imaju cilindrične ćelije, ali uključit ću i praznu da vidite razliku.

Laptop sadrži neke prilično pristojne Moli Energy (sada se naziva E-One) ICR-18650J ćelije marke. Ovo su manje poznati brendovi koji su se nekada nalazili u Kanadi (sada na Tajvanu), ali se nalaze 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 punjenju te 3 volta pri pražnjenju. Drugo pakovanje sadrži neke misteriozne ćelije umotane u plastificirani papir, ali izmjerio sam ih i izlaze kao 49 mm dugačke i 18 mm široke. Mislim da su to litijum-jonske 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 ćelije dobre kvalitete budući da je ovo OEM paket, ali tko zna?

Unutar kućišta imamo iste osnovne karakteristike. Oboje imaju ploču za upravljanje baterijom koja se sastoji od zaštitnog i balansnog kruga. Baterija prijenosnog računara dodaje još jednu važnu značajku, termistor za praćenje temperature baterije. Dizajnirani su za maksimalni kapacitet i mali odvod, pa nećete pronaći nikakve komponente za teške uvjete rada kao kod nekih drugih zaštitnih kola.

Gledajući raspored baterija, baterija prijenosnog računara 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. Litijumske ćelije u baterijama uvijek su spojene tačkasto zavarenim jezičcima koji povezuju pozitivne i negativne priključke i morate biti oprezni pri njihovom rezanju. Pomoću bočnih rezača ili ispirača za ispiranje pažljivo izrežite jezičke između ćelija i izbjegnite kratki spoj na terminalima. Pazite da ne oštetite ili uklonite zaštitnu foliju s vanjske strane ćelije jer možete rezati i metalno tijelo dok režete jezičke. Ne želimo gole baterije. Kliještima za iglični nos uklonite jezičke povlačenjem. Budi pazljiv. Rezani rubovi jezičaka su oštri kao britva!

Korak 6: Operacija spašavanja

Sada imate baterije, da li se vaš trud isplatio? Problem sa spašavanjem baterija je u tome što ne znate koliko se o njima brinulo i koliko imaju godina. Litijum-jonske baterije su osetljive na prekomerno i 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. Litijum-jonske ćelije ne vole da se prazne ispod napona pražnjenja, obično između najviše 2,5 i 2,75 volti. Ispod toga ćelija prelazi u stanje mirovanja ili je toliko mrtva da više neće trebati punjenje, a ako uspijete napuniti bateriju, 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, tako da je baterija našeg prijenosnog računara 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 sa svakom ćelijom koja je čitala oko 1,8 volti.

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

Ako vaše baterije očitavaju ispod 2 volta, onda su "mrtve". Ako čitaju 0 volti, onda su ušli u neku vrstu hibernacije i vjerojatno ih ne vrijedi zadržati jer čak i ako ih oživite, bit će oštećeni. Pravilno 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. Šta 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 SkyRC iMax B6 punjača i Zanflare C4 višenapunjača. Zanflare ima mogućnost oživljavanja istrošenih baterija i ima funkciju analizatora, ali iMax to ne čini.

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. To će potrajati, 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 testne 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 od 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 oprezno! 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 osnovu o tome koliko ćelije ima života u njoj. Broj bliži izvornom kapacitetu je dobar, ali ako se vaša ćelija brzo prazni, zagrijava se ili zagrijava i ima mali kapacitet, vrijeme je da je reciklirate. Ćelije laptopa su bile dobre, u prosjeku oko 2400 mAh, uočavajući njihov prvobitni kapacitet za sve ćelije. Baterija kamere nije radila tako dobro. Ćelije su bile jako degradirane i njihov kapacitet se smanjio na samo 550 i 660 mAh potpuno napunjenih, u odnosu na njihov novi kapacitet od 1500 mAh. Ipak, ima smisla jer je ovo originalna baterija od prije 14 godina! Vjerojatno ću ih upotrijebiti u 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 ovo uputstvo poučno i poučno. Trebali biste znati na što trebate paziti pri traženju baterija, kako ih ukloniti (sigurno!), Provjeriti i oživjeti spašene litij-ionske ćelije. Prikupljanje ovih baterija s uređaja ili baterija može biti zabavno, izazovno i obrazovno u isto vrijeme! Osim toga, štedite $$$. Možete pronaći polovne, ali još uvijek potpuno održive litij-ionske ćelije za djelić cijene kupovine novih.

Živjeli!