Gendannelse af litiumionbatterier: 8 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Hvis du er som mig, leder du altid efter en undskyldning for at spare penge, tinker eller dekonstruere noget, der virker interessant. Jeg fandt en måde at tilfredsstille alt det ovenstående! Jeg har en affinitet til lithium-ion batterier. De findes i alle former og størrelser, er energitætte (holder meget energi), har en højere spænding end NiCad eller NiMH-batterier og kan modstå høje forstærkerstrækninger. Plus, de udvikler ikke en 'hukommelse' eller har høj selvudladning, så du kan gemme dem længe. Endelig egner de sig til multicellede konfigurationer. Endnu bedre, de er overalt og kan fås gratis. I denne vejledning giver jeg dig et crash-kursus i, hvordan du finder, udtrækker og redder lithium-ion-batterier, så lad os komme i gang! Nedenfor er linkene til nogle af de værktøjer og genstande, jeg brugte!

iMax B6 LiPo oplader:

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

Zanflare C4 oplader/analysator:

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

4S batteristyring/beskyttelseskort:

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

Værktøjer:

Spudger/lirke værktøjssæt

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

Skyl kuttere

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

Sidekuttere

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

Schweizer kniv

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

Trin 1: Lithium-ion-batteri 101

Som jeg sagde, er genopladelige lithium-ion-batterier overalt! Det er det, der gør at få disse batterier billige, fordi folk har en tendens til at smide gammel elektronik, der går i stykker eller bare holder op med at fungere, men efterlader batteriet indeni. Jeg får normalt mit fra genbrugsbutikken for øre eller fra gammelt legetøj, folk giver væk eller går i stykker og donerer til videnskab. Dem, der skal kigge efter, er som følger: håndholdte enheder, mobiltelefoner, digitale kameraer eller videokameraer, bærbare DVD- eller videoafspillere og min personlige favorit, bærbare batterier. Der er forskellige kemikalier forbundet med genopladelige lithiumionceller såvel som lithiumkoboltoxid (ICR-type), lithiumjernphosphat eller LiFePO4, (du vil ikke støde på, at disse bliver smidt ofte), lithiummanganoxid (IMR), lithium mangan nikkel (INR) og lithium nikkel mangan koboltoxid (NCA eller hybrid). Det MEST almindelige, du finder, er lithium-koboltoxid af ICR-typen. Det er det bedste for energitæthed og effekt, men har gennemsnitlig til lav udladningsstrøm og temperaturgrænse. Den maksimale afladestrøm for disse er ens eller mindst dobbelt så høj som kapaciteten. Plus, de er mindre stabile (læs: farlige) end de andre typer og skal have en form for beskyttelseskredsløb. Lad os nu ikke forveksle lithium-ion-batterier med lithium-ion-polymerbatterier eller LiPo-batterier. I LiPo -batterier er elektrolytten, anoden og katoden, positive og negative terminaler, placeret i polymerposer. Den interne kemi ligner lithiumionceller. Afhængigt af enheden vil batteriet være forskellig i form eller størrelse, men de er normalt rektangulære og tynde til mobiltelefoner eller kompakte enheder eller cylindriske som 18650 (almindelige i bærbare batterier) eller 18500 almindelige i pukkelpakker til kameraer eller videokameraer.

Hvis du nogensinde har spekuleret på, indeholder batteriets navn dets dimensioner. "18650" betyder, at batteriet er 18 mm i diameter og 65 mm langt. "0" hænger bare ud. Uanset type eller størrelse kan disse have en enkelt celle eller flere celler. Flere celler er enten i serie eller parallelle eller en blanding af begge. Selv små batterier kan have to små celler indeni forbundet i serie eller serie/parallel. Dette skyldes det faktum, at nogle enheder har øget spændingsbehov mere end en enkelt celle kan levere, eller for at tilføje kapacitet. Serieforbindelser øger spændingen, og parallelle forbindelser øger pakningens kapacitet. I modsætning til NiMH- eller NiCad-batterier har lithium-ion-batterier en slags beskyttelsesenhed i sig som et batteristyringssystem bestående af IC'er og MOSFET'er eller modstande, der regulerer strøm, spænding, detekterer kortslutninger, omvendt polaritet og temperatur. Nogle har en ekstra funktion til at balancere cellerne, hvis der er flere celler. Hvorfor har de brug for dette? Det er fordi litiumcellens kemi gør den følsom over for overopladning, overladning (dræning, indtil spændingen bliver for lav), kortslutning og endda over temperatur. Enhver af dem kan skade cellen eller værre, forårsage brand. Flere cellebatterier i serie har brug for balancefunktionen, der sikrer, at hver enkelt celle modtager den samme mængde strøm og spænding som de andre celler. Hvis en celle får mere ladning end en anden, kan den slides hurtigere eller blive beskadiget. Pakningens kapacitet reduceres også. Disse typer batterier kræver også særlige opladningsprocedurer, som NiMH eller NiCad ikke gør. Mere om det senere!

Trin 2: Sikkerhed

Nu, før vi begynder at grave i batteripakker, vil jeg berøre nogle sikkerhedselementer, der er specifikke for litiumionceller. Hvis du er til RC og har elektriske køretøjer og har erfaring med LiPo-batterier, kan du springe dette over, men hvis ikke, er det vigtigt at forstå, at rod med lithium-ion-batterier kan være farligt. Jeg lærte dette på den hårde måde!

Hvorfor? På grund af deres kemi rummer en enkelt 18650 celle meget energi. Rem 6 eller flere sammen, og du har en masse lagret energi. Sikkerhedshensynet kommer, hvis de er kortsluttet, overopladet eller under opladet eller overladet, den mest almindelige type lithiumbatteri opvarmes, svulmer op og kan eksplodere eller forårsage brand ved at blive så varm, som vi ikke vil.

Måden at undgå dette på er at håndtere og oplade dem korrekt. De fleste alle lithium-ion-batteripakker eller enkeltbatterier har en form for beskyttelseskredsløb indbygget i dem for at beskytte cellen mod at blive overopladet, kortsluttet eller overladet. Multicellepakker har en ekstra funktion kaldet et batteristyringssystem med en balancefunktion, der overvåger og distribuerer ladestrøm og spænding på tværs af hver celle, hvilket sikrer, at hver bliver ladet med den samme mængde strøm og spænding. Når det er sagt, skal du bruge en passende oplader, enten til enkeltceller eller en, der understøtter flere celler i en pakke, f.eks. En balanceoplader. Brug af en hvilken som helst anden oplader kan få lithiumioncellerne til at overlade og resultere i brand.

Trin 3: Værktøjer

Udtrækning af celler er ret ligetil. Du har brug for nogle grundlæggende værktøjer, så her er de væsentlige:

Flade skruetrækkere. Det er godt at have forskellige størrelser, men generelt er 3 mm (1/8 ") op til 5 mm (eller 1/4") alt hvad du behøver. Undgå tykkere vinger, da de er for store til at passe ind i små rum.

Spudger (valgfrit). En robust en eller stærk plastik til at adskille kasser.

Sidekuttere eller skylleskærere. Til skæring af tapper eller ledninger eller afskæring af batterikassen. Begge virker, men jeg kan godt lide mine skylskærere, fordi de kommer bedre ind i små rum.

Schweizer kniv. Fungerer bedre end en spudger, men mere farligt! Spørg mine fingre og hænder, hvordan jeg ved dette 8)

Multimeter. Har ikke brug for en Fluke eller noget fancy til dette. Det er bare for at måle cellespændingen for at se, om de kan reddes.

Handsker (valgfrit). Jeg siger valgfrit, fordi praktiske handsker til denne opgave sandsynligvis ikke vil stoppe et skarpt skruetrækkerblad eller et knivblad, der er gledet ud af en samling ved høj hastighed.

Det er alle de værktøjer, du har brug for!

Trin 4: Dekonstruktion

Du har batteriet, værktøjerne, og nu er det tid til at grave i. Jeg adskiller to batteripakker i denne vejledning. Den ene er en generisk 6-cellet pakke til en HP Pavilion Dv 5 til Dv 6-serie bærbar computer og en pakke fra et gammelt (2004 årgang) digitalkamera med en værdi på 7,4 volt og 1500 mAh. Jeg tror, den har to celler indeni, men vi finder ud af det.

Afhængigt af batteritypen vil det grundlæggende design være stort set det samme, bestående af et plastik ydre kabinet, der indeholder en foring til isolering eller dæmpning (skum, silastik, tape eller papir), cellen (e), en beskyttelsesenhed/-kort med dets interne forbindelser, enten ledninger, faner eller ledninger og faner. I øvrigt har jeg bemærket ringe eller ingen forskel i konstruktionen mellem generisk (som laptopbatteriet) og ægte OEM (som kameraets batteri). Nogle gange er sagen svejset eller limet, men andre gange er den bare holdt sammen med faner. Du finder hurtigt ud af hvilken metode producenten bruger. OEM -batterier limes/svejses normalt, og billigere limes eller klippes ind.

Jeg kan godt lide at starte i hjørnerne af sagen med værktøjskniven først. Find sømmen mellem de to saghalvdele. Indsæt kniven langs kanten. Vip det frem og tilbage for at få det til at gå i sagen. Det skal synke ind, så pas på ikke at gå for dybt og skære cellerne eller kortslutte noget. Når du får gang i det og har åbnet et lille hul, er det tid til at gå efter skruetrækkeren. Brug den mindre skruetrækker til at åbne hullet yderligere ved at dreje det. Når du får den åbnet mere, skal du gå efter den større skruetrækker og gentage. Du bør begynde at få store folder i sagen. Flyt skruetrækkeren op på sømmen på kassen, vrid undervejs. Hvis du ikke kommer nogen vegne, skal du gå tilbage til kniven og gentage det første trin. Jeg tror ikke, jeg skal minde dig om at være forsigtig her.

Hvis du sidder fast, skal du modstå trangen til at bruge en hammer eller bryde dit Dremel -værktøj ud med et afskæringshjul. Hvis du er ligesom mig og utålmodig, så vær super forsigtig! Batterier kan ikke lide at blive skåret op. For ordens skyld har jeg aldrig haft brug for min.

Bliv ved med at arbejde med skruetrækkeren op ad sømmen, og adskil kabinettets halvdele. Du kan bruge en robust spudger her som en kile for at holde halvdelene spredte åbne, mens du arbejder med skruetrækkeren. Vær tålmodig! Det vil give op før dig! Vær ikke bange for at være fysisk med det. Lirk kassen fra hinanden, hvis det er nødvendigt, og grave godterne ud indeni.

Trin 5: Du er med

Efter lidt finaggling skal du have sagen helt eller for det meste adskilt og kan se godterne indeni! Dette er den anden sjove del, at finde ud af hvad du har indeni.

Mine to batterier har tilfældigvis cylindriske celler, men jeg inkluderer en flad, så du kan se forskellen.

Den bærbare pc-pakke har nogle ret anstændige Moli Energy (nu kaldet E-One) mærker ICR-18650J celler. Disse er et mindre kendt mærke, der engang var placeret i Canada (nu i Taiwan), men findes i en række forskellige enheder. Jeg tjekkede databladet, og de er på 2400 mAh kapacitet og vurderet til maksimalt 4000 mA afladningsstrøm, 4,2 volt fuld opladning og 3,75 volt nominel opladning og 3 volt afladet. Den anden pakke indeholder nogle mystiske celler, der er pakket ind i plastovertrukket papir, men jeg målte dem, og de kommer ud som 49 mm lange og 18 mm brede. Jeg tror, de er 18500-størrelse lithium-ion-celler. Batterikassen sagde 1500 mAh for dem og 7,4 volt, så der er to celler i serie. Jeg kan forestille mig, at de er celler af god kvalitet, da dette er en OEM-pakke, men hvem ved?

Inde i sagen har vi de samme grundlæggende funktioner. Begge har et batteristyringskort, der består af beskyttelses- og balancekredsløb. Det bærbare batteri tilføjer en anden vigtig funktion, en termistor til overvågning af batteriets temperatur. Disse er designet til maksimal kapacitet og lavt afløb, så du finder ingen tunge komponenter som med andre beskyttelseskredsløb.

Når man ser på arrangementet af batterierne, har det bærbare batteri 6 celler i et serie/parallelt arrangement, så 3 celler i serie for at generere 11,1 volt og 2 celler parallelt for at fordoble kapaciteten til 4800 mAh. Kamerabatteriet har 2 celler i serie, så kapaciteten er den samme, men spændingen fordobles.

Selvom det er i orden at holde cellerne tilsluttet, vil du gerne adskille dem til opladning og analyse. Litiumceller i batteripakker er altid forbundet med punktsvejsede faner, der forbinder de positive og negative terminaler, og du skal være forsigtig, når du skærer dem. Brug sideskærerne eller skylleskærerne til forsigtigt at skære tapperne mellem cellerne og undgå at kortslutte på tværs af terminalerne. Vær forsigtig med ikke at beskadige eller fjerne beskyttelsesfolien på ydersiden af cellen, da du også kan kortslutte metallegemet, mens du skærer tapperne. Vi vil ikke have nøgne batterier. Brug nålestangen til at fjerne tapperne ved at trække dem af. Vær forsigtig. De afskårne kanter på fanerne er knivskarpe!

Trin 6: Bjærgning

Nu har du dine batterier, var dit hårde arbejde det værd? Problemet med at redde batterier er, at du ikke ved, hvor godt de blev passet eller hvor gamle de er. Lithium-ion-batterier er følsomme for over- og underafladning. Hver gang de bliver afladet for dybt og derefter fuldt opladet, mister de kapacitet. Du kan kontrollere batteriets alder og måle spændingen (hvis det er muligt) eller kontrollere datokoder på printkortet indeni. For det meste vil disse batterier være døde, og jeg mener, at de er døde. Litiumionceller kan ikke lide at blive afladet under deres overladningsspænding, normalt højst mellem 2,5 og 2,75 volt. Under det og cellen går i "søvn" eller er så død, tager det ikke længere en opladning, og hvis du formår at få ladning i den, vil kapaciteten være så lav, at den er ubrugelig. Hvis du kan måle batteriet, før du skiller det ad (som vores kamerabatteri med udsatte terminaler), leder du efter 4,2 til 3 volt for en enkelt celle, så vores laptop -batteri er fuldt opladet, 12,6 volt og 9 volt afladet. Jeg målte det, efter at jeg dissekerede det, og det var en temmelig død 5,6 volt med hver celle på omkring 1,8 volt.

Kamerabatteriet er i meget bedre form, idet pakken viser et fuldt opladet 7,9 volt og hver celle på 3,9 volt, men vi ved ikke, hvor sunde de er, eller hvor meget af deres kapacitet der er gået tabt i årenes løb.

Hvis dine batterier læser under 2 volt, er de "døde". Hvis de læser 0 volt, så er de gået i en slags dvaletilstand og er sandsynligvis ikke værd at beholde, selvom du genopliver dem, vil de være blevet beskadiget. Genbrug dem korrekt. Du kan redde cellerne med meget lav spænding, men du har brug for en speciel oplader, der kan 'genoplive' døde batterier eller bruge nogle teknikker, der kan bringe dem tilbage til livet.

Trin 7: Genoplivning

Du har dine batterier, men de er døde. Hvad nu? Alt er ikke tabt, fordi du kan genoplive dem. Hvis du har en balancelader designet til opladning af LiPo-batterier, er det sandsynligt, at den også genopliver dine litiumionceller. Eller hvis du har en digital multicharger, der har 'genoplive' funktionalitet, fungerer det også. Jeg bruger en kinesisk klon af en SkyRC iMax B6 oplader og en Zanflare C4 multicharger. Zanflare har evnen til at genoplive døde batterier og har en analysatorfunktion, men iMax gør det ikke.

For at bruge Zanflare skal du bare indsætte de døde batterier og lade opladeren gøre arbejdet. Start altid med den lavest mulige ladestrøm. Zanflare går ned til 300 mAh, så det er fint. Det vil tage et stykke tid, men vær tålmodig. Lad dem oplade helt, og tag dem af opladeren. Lad dem sidde natten over eller et par dage og se om de har mistet deres ladning. Hvis de har betydeligt selvudladning, så smid dem, men hvis de stadig holder kontakten, er chancerne for, at du har genoplivet dem, men tiden vil vise, når du bruger dem, om du lykkes. Du kan køre nogle testcyklusser på dem for at se, hvor meget liv de også har mistet ved at lave en ladningsudladningscyklus eller to og kontrollere kapaciteten. Du kan også måle cellens indre modstand, hvis din oplader har celleanalysatorfunktionen, hvilket Zanflare gør. Tag dette med et gran salt, fordi mange variabler påvirker intern modstand, men generelt er et tal omkring 230 miliohms et godt tal.

Hvis du ikke har en Zanflare eller anden oplader/analysator med genoplivningsfunktion, kan du bruge din LiPo -oplader. Som en sikkerhedsfunktion vil de fleste af disse opladere ikke oplade en celle under det 2,6 til 2,5 volt område, men der er en løsning. Bare vær forsigtig! Opladning af en lithium-ion-celle som en NiMH vil få dårlige ting til at ske! Indstil opladeren til NiMH -tilstand, hvor du manuelt kan vælge ladestrømmen. Indstil strømmen til noget som 200 mA, og start opladning. Overvåg spændingen, indtil den kommer over 2,8, og stop opladningsprocessen. Indstil opladeren til LiPo/Li-on-tilstand, og oplad ved lav strøm, f.eks. 200 til 300 mA. Lad det køre, indtil det er fuldt opladet. Aflad det derefter ved en lav indstilling, 500 mA. Lad det aflade fuldstændigt, og noter den opladte kapacitet og mængden af afladet kapacitet. Oplad cellen igen, og noter den opladede kapacitet, og du bør have en grundlinje for, hvor meget liv cellen har i den. Et tal tættere på den oprindelige kapacitet er godt, men hvis din celle udlades hurtigt, bliver varm eller varm og har lav kapacitet, er det tid til at genbruge den. De bærbare celler var gode, i gennemsnit omkring 2400 mAh, spot på deres oprindelige kapacitet til alle cellerne. Kameraets batteri klarede sig ikke så godt. Cellerne blev dårligt forringet, og deres kapacitet var nede på bare 550 og 660 mAh fuldt opladet, ned fra deres 1500 mAh nye kapacitet. Det giver dog mening, da dette er det originale batteri fra 14 år siden! Jeg vil sandsynligvis bruge dem i et andet projekt, der ikke er en høj-dræn-enhed, fordi disse 18500-størrelser ikke er lette at finde.

Trin 8: Afsluttende tanker

Jeg håber, at du fandt dette instruktivt oplysende og informativt. Du bør vide, hvad du skal kigge efter, når du søger efter batterier, hvordan du fjerner dem (sikkert!), Kontrollerer og genopliver bjærgede lithiumionceller. At høste disse batterier fra enheder eller batteripakker kan være sjovt, udfordrende og lærerigt på samme tid! Plus, du sparer $$$. Du kan finde en brugt, men stadig fuldt levedygtig lithiumioncelle (r) til en brøkdel af omkostningerne ved at købe ny.

Skål!