Сделать литиевый аккумулятор

12.01.2020

Аккумуляторы в отличие от батареек имеют обратимые химические реакции и выдерживают множество циклов перезарядки. Чтобы восполнить заряд разрядившегося элемента питания, достаточно пропустить через него ток от расположенного извне источника. Теоретически можно сделать литиевый аккумулятор или другой двухполюсник самостоятельно.

Химический источник тока с циклическим режимом работы содержит:

  1. корпус;
  2. электроды – положительно заряженный катод (окислитель) и отрицательно заряженный анод (восстановитель) из паров разных химических элементов;
  3. электролит – электропроводящий раствор солей или кислот;
  4. сепараторы – пластины, разделяющие электроды;
  5. контактные клеммы.

Когда аккумулятор отдает накопленный заряд на нагрузку, происходит окисление анода и выработка электронов. Они через электролит следуют к катоду, где окислитель восстанавливается. При отдаче заряда на внешнюю нагрузку ток протекает от минусового контакта к плюсу аккумулятора, а при его последующей зарядке – в обратном направлении, от плюсового контакта к минусу.

Алгоритм создания элементарного медно-цинкового аккумулятора

Необходимые материалы:

  • 10 см проволоки из меди;
  • оцинкованная пластинка 50х25 мм;
  • небольшая полоса москитной ПЭ сетки;
  • соляной раствор в роли электролита;
  • непрозрачный кофейный стакан, закрывающийся крышкой, – в качестве корпуса.

Для изготовления простейшего медно-цинкового аккумулятора нужно скрутить медную проволоку спиралью и, чтобы увеличить площадь поверхности, припаять к верхнему краю отвод. Затем скрутить по окружности оцинкованную пластину и аналогично припаять к ней вверху отвод. В крышке закрываемого стакана выполнить 2 отверстия для выводов: в центральной части – для проволоки из меди, в стороне – для электрода из цинка.

Выполненную спираль из меди нужно разместить в центральной части, вокруг нее поместить трубку из цинка, и разделить их изолирующей пластинкой из москитной сетки. В полученную систему залить электролит из растворенных в литре воды 5 столовых ложек соли или 15% раствора уксуса. В крышку стаканчика нужно продеть выводы, затем прикрыть крышку, и подключить к самодельному аккумулятору источник тока для подзарядки. Крышку плотно не закрывать или сделать перфорированной, чтобы в процессе подзарядки через нее могли выходить газы.

У такого импровизированного аккумулятора плюс находится на электроде из меди, в минус – на электроде из цинка. Выдаваемое напряжение зависит от площади поверхности электродов и их близости друг к другу. Теоретически такой элемент питания способен выдавать напряжение 0,7 В. Его главные недостатки – большое внутреннее сопротивление и интенсивный саморазряд. Но на таком примере легко понять принцип работы простейшего аккумулятора.

Как самому сделать литиевый аккумулятор (батарею)

Литиевую аккумуляторную батарею нужных размеров, формы, емкости и напряжения можно собрать самостоятельно из готовых аккумуляторов цилиндрической или другой формы. Самые популярные аккумуляторы для сборки Li-ion батарей имеют формат 18650 (цилиндр диаметром 18 мм и высотой 65 мм).

Схема сборки аккумуляторной батареи зависит от необходимых значений емкости и напряжения. При последовательном соединении элементов питания их напряжение суммируется, а общая емкость соответствует емкости каждого элемента. При параллельном соединении ячеек, наоборот, суммируется емкость, а напряжение не меняется.

В схеме последовательное соединение обозначается буквой S, а параллельное – Р. Число возле буквы указывает на количество соединенных таким образом элементов. Например, в схеме 10S5P литий-ионные ячейки формата 18650 соединяются параллельно по 5 для набора нужной емкости (2,5 Ач х 5 = 12,5 Ач), а затем 10 таких пакетов соединяются последовательно для получения необходимого напряжения (3,6 В х 10 = 36 В).

Последовательность сборки литиевой батареи

Опишем пошаговый алгоритм, как сделать литиевый аккумулятор (АКБ) своими руками из литий-железо-фосфатных ячеек напряжением 3,2 В. Допустим, нам нужно собрать мощную батарею напряжением 48 В. Значит, для получения такого напряжения нужно соединить последовательно 16 ячеек (из расчета 3 В на 1 ячейку). Количество параллельно соединяемых ячеек зависит от нужной емкости, что в процессе эксплуатации АКБ будет определять время ее автономной работы и дальность поездок на 1 заряде.

Алгоритм сборки литиевой АКБ таков:

  1. Протестировать имеющиеся ячейки. Отобрать для сборки элементы с равным напряжением.
  2. Проверить выбранную схему сборки элементов. Убедиться, что она обеспечит нужные рабочие параметры батареи.
  3. Соединить ячейки параллельно для получения нужной емкости, а затем – последовательно для получения необходимого напряжения. Соединение желательно выполнять точечной сваркой. Последовательно соединенные элементы требуют балансировки, чтобы батарея работала безопасно и долго. Специальные балансиры входят в состав плат контроллера заряда.
  4. Присоединить к собранной батарее BMS плату, кабель для соединения с контроллером и зарядный штекер.

В процессе сборки АКБ важно соблюдать правила безопасности: работать в защитных очках, избегать замыкания клемм электродов и элементов питания. Ячейки желательно соединять в состоянии 20% заряда, чтобы минимизировать риски на случай короткого замыкания.

Принцип сборки АКБ из Li-ion элементов 18650

Для создания Li-ion батареи ячейки формата 18650 соединяются при помощи никелевой полосы и точечной сварки. Вначале отбираются ячейки с одинаковым напряжением. Определяется необходимая схема их соединения, в зависимости от нужных значений емкости и напряжения. Если каждая ячейка имеет вольтаж 3,7 В и емкость 2,5 Ач, то, например, для получения батареи с параметрами 48 В, 15 Ач подойдет схема соединения ячеек 13S6P. Т.е. нужно соединить последовательно 13 секций, каждая из которых состоит из 6 параллельно соединенных ячеек.

​Для сборки батареи удобно использовать пластиковые холдеры. Они позволяют собрать АКБ из любого количества элементов, а между ячейками остается пространство для вентилирования. После соединения всех ячеек сборки при помощи никелевой полосы и точечной сварки к батарее присоединяется BMS плата. Готовая батарея оснащается индикатором заряда, выключателем, штекером для подсоединения зарядки или нагрузки и помещается в корпус.

Резюме

Чтобы быть полностью уверенным, что собранная батарея будет работать эффективно и безопасно, лучше поручить ее сборку работникам специализированной мастерской. Их главные козыри – накопленный опыт, отточенные навыки и наличие всего необходимого оборудования для тестирования и соединения аккумуляторов. Ваши преимущества при обращении к специалистам – получение исправно работающей батареи и гарантии, экономия собственного времени и сил.

В нашей предыдущей статье описаны причины деградации Li-ion аккумуляторов и способы продления срока их службы.

payment visa payment qiwi payment yandex money payment mastercard payment maestro payment webmoney
Счет для юр. лиц Наличные Терминалы
Все права защищены virtustec.ru 2020 Создание интернет-мазагина:http://shopdev.biz