Реанимация старых батарей: как собрать рабочую АКБ из б/у элементов

Аккумуляторную батарею литиевого типа можно собрать из новых или из б/у аккумуляторов (элементов питания). Конечно, предпочтительно использовать новые ячейки, в которых еще не произошли естественные процессы старения и деградации. Такие элементы лучше накапливают и отдают энергию, без перегрева выдерживают номинальные нагрузки и в целом работают эффективнее.

Но иногда, если требования к собираемой батарее невысоки, можно использовать для ее изготовления б/у компоненты. Иногда Li-ion или LiFePO4 батареи выходят из строя не потому, что все «банки» в их составе дружно исчерпали свой ресурс. Порой АКБ перестает нормально работать из-за нескольких «слабых звеньев», которые преждевременно пришли в негодность, в то время как остальные ячейки в ее составе еще могут послужить. Поэтому сборка АКБ из б/у элементов питания – это распространенная практика.

Инструменты и комплектующие для восстановления старых АКБ

Чтобы заменить вышедшие из строя элементы в старой батарее или собрать из еще годных б/у ячеек рабочую АКБ, понадобятся:

1. Зарядное устройство и диагностические приборы, желательно – нагрузочный стенд. С его помощью можно проверить, как работает батарея при определенном токе разряда, какую емкость отдает в нагрузку, при каком напряжении БМС плата отключает АКБ от нагрузки. Также не лишним будет наличие контактного термометра, чтобы во время диагностики контролировать температуру батарейного корпуса. Диагностировать нужно и старые аккумуляторные сборки (чтобы проанализировать их состояние, возможность и целесообразность восстановления), и вновь собранные аккумуляторные батареи.
2. Отвертки, шуруповерт и другие инструменты для разборки старых батарей.
3. Мультиметр для замеров параметров ячеек, поиска среди них неисправных и рабочих. «Слабые звенья» легко определить по низкому напряжению.
4. Ячейки одинакового типоразмера и типа химии, с идентичными рабочими параметрами.
5. Никелевая лента подходящей толщины (в зависимости от будущих токовых нагрузок). Лента из чистого никеля отличается от никелированных аналогов малым электрическим сопротивлением, превосходной проводимостью и устойчивостью к токовым нагрузкам. Для токов до 6 А достаточно использовать ленту шириной 5 мм и толщиной 0,127. Никелевые полосы 5 мм х 0,15 мм рассчитаны на нагрузки до 8 А, а при величине токов 10–18 А понадобится лента шириной 6–10 мм и толщиной 0,2 мм.
6. Аппарат для контактной сварки.
7. БМС плата, соединительные провода, разъемы, электроизоляционные материалы.
8. Принадлежности для пайки.
9. Средства защиты для мастера – очки, диэлектрические перчатки, маска для лица.
10. Термоусадочная трубка большого диаметра и прочный корпус для размещения готовой аккумуляторной сборки.

Проверка ячеек после разборки АКБ

Иногда для восстановления старого аккумулятора (АКБ) достаточно заменить в нем несколько неисправных элементов. Но чаще бывают ситуации, когда в распоряжении мастера есть разнообразные б/у ячейки от разобранных аккумуляторных батарей. Можно ли собрать из них рабочую батарею и если да, то как это сделать? Ответ на этот вопрос во многом зависит от состояния элементов питания, уровня их химической деградации и остаточных технических характеристик.

Рабочий диапазон напряжений Li-ion элементов – от 2,5–3 В при допустимо разряженном состоянии до 4,2 В при полном заряде. У элементов подвида LiFePO4 рабочий диапазон более узкий – от 2,8 В при допустимо разряженном состоянии до 3,65 В при полном заряде.

Соответственно, измерив вольтаж, можно оценить состояние «банок». Если напряжение на каких-то из них упало ниже допустимого минимума, такие ячейки восстановлению не подлежат. Более того, заряжать их опасно из-за риска внутреннего короткого замыкания. Такие элементы питания остается только сдать в пункты приема на утилизацию или вторичную переработку. Зато из остальных банок, которые успешно прошли проверку вольтметром или мультиметром, можно попробовать собрать рабочую батарею.

Принцип сборки литиевой батареи из б/у элементов

Алгоритм действий примерно такой же, как и при использовании новых элементов. Только проверять б/у ячейки нужно еще тщательнее, и не так просто отобрать среди них элементы, идентичные по всем параметрам. Но в остальном при повторном использовании комплектующих актуальна стандартная инструкция:

1. В зависимости от характеристик необходимой аккумуляторной сборки определяем подходящую схему для ее реализации. Например, чтобы из литий-ионных «банок» напряжением 3,6 В получить АКБ вольтажом 36 В и утроить емкость (по сравнению с емкостью единичного элемента), выбираем схему 10S3P. Для ее реализации понадобится 10х3=30 элементов, одинаковых по типу химии, форм-фактору, внутреннему сопротивлению, емкости и напряжению.
2. Анализируем, подойдут ли имеющиеся б/у аккумы для сборки батареи под наши задачи. Это зависит от мощности будущей нагрузки, необходимого уровня автономности и других требований. Ячейки, оставшиеся после разборки старых АКБ, не годятся для создания батарей под сложные и ответственные задачи. Но «банки» в хорошем состоянии еще послужат, если не требовать от них многого.
3. Выбираем BMS плату – по числу последовательных соединений (в нашем примере – 10S), с учетом подходящих значений длительного и кратковременного тока нагрузки.
4. Готовим все необходимые инструменты и комплектующие, упорядоченно размещаем их на рабочем месте.
5. Продумываем оптимальный метод размещения элементов, позволяющий получить нужную форму и размеры батарейного блока.
6. Комплектуем батарею. В нашем примере – параллельно соединяем по 3 ячейки, и полученные 10 линий соединяем последовательно. Для электрического соединения используем никелевую ленту и аппарат точечной сварки.
7. К собранной АКБ присоединяем BMS плату, силиконовые AWG провода с разъемами для подключения зарядного устройства и нагрузки.
8. Заряжаем готовую батарею и проводим ее тестирование нагрузочном стенде – проверяем температуру, график разряда, значение отдаваемой в нагрузку емкости.
9. Проверенную АКБ упаковываем в термоусадку и корпус.
10. Выводим провода, устанавливаем желаемые индикаторы, штекеры, кнопку вкл./выкл. Герметизируем отверстия.

В интернет-магазине VirtusTec.ru можно купить по отличным ценам и всевозможные комплектующие для АКБ, и высококлассные литиевые батареи готовой сборки из новых элементов питания, в т. ч. для персонального электротранспорта, разнообразной техники и приборов.

Ранее в нашем блоге вышла статья о гибких батареях и перспективах их применения на носимой электронике.