بسته باتری لیتیوم یون DIY 18650

- Aug 18, 2020-

منبع: instrtables.com



DIY Professional 18650 Battery Pack
DIY Professional 18650 Battery Pack
DIY Professional 18650 Battery Pack


جهان از سوخت های فسیلی دور شده و روزی کاملاً الکتریکی خواهد شد. در دنیای کنونی ، یون لیتیوم نویدبخش ترین شیمی در بین باتری ها است. اکثر بسته های باتری مورد استفاده در لپ تاپ ها ، اسباب بازی های RC ، هواپیماهای بدون سرنشین ، تجهیزات پزشکی ، ابزارهای برقی ، دوچرخه های الکترونیکی و اتومبیل های الکتریکی (EV) بر اساس مدل 18650 ساخته شده اند. این یکی از بالاترین قالب های موجود در لیتیوم یون است ، تولید می شود در حجم بالا و از هزینه کم هر Wh برخوردار است.

باتری 18650 (قطر 18 میلی متر و طول 65 میلی متر) یک دسته بندی از اندازه باتری های یون لیتیوم است. این همان شکل است ، اما کمی بزرگتر از یک باتری AA است. در مقایسه باتری های AA گاهی اوقات باتری 14500 نامیده می شوند ، زیرا دارای قطر 14 میلی متر و ارتفاع 50 میلی متر هستند.

اوایل من ساخته شده استژنراتور برق خورشیدیکه تا کنون بسیار خوب کار می کند. اما مشکل اصلی وزن آن است ، بسیار سنگین است. وزن اصلی ژنراتور خورشیدی به دلیل وجود باتری سنگین اسید سرب در داخل آن است. بنابراین من تصمیم گرفتم یک 18650 لیتر سبک و جمع و جور بسازم بسته باتری یونی

در این Instructionable ، من به شما نشان خواهم داد که چگونه یک بسته باتری 18650 برای برنامه هایی مانند: پاور بانک ، ژنراتور خورشیدی ، دوچرخه الکترونیکی ، دیواره برق و غیره تهیه کنید. اساسی بسیار ساده است: فقط برای ترکیب تعداد 18650 سلول در سری و موازی برای ساختن بسته بزرگتر و در نهایت ایجاد ایمنی با افزودن BMS به آن.

در پایان این پروژه ، من یک محفظه چاپ 3D سفارشی برای بسته باتری درست کردم.

سلب مسئولیت:در صورت بروز مسئولیت ، من نمی توانم در قبال از دست دادن دارایی ، خسارت یا از دست دادن جان مسئولیت داشته باشم. این آموزش برای کسانی نوشته شده است که در زمینه فن آوری یون لیتیوم قابل شارژ دانش دارند. لطفاً اگر تازه کار هستید این کار را نکنید. ایمن بمانید


مرحله 1: قطعات و ابزار لازم است

قطعات مورد نیاز:

1. باتری 18650 (GearBest/آمازون)

2. BMS (بانگود/آمازون)

3. Ni Strips (بانگود/آمازون)

4. نشانگر سطح باتری (بانگود)

5. سوئیچ راکر (آلی اکسپرس/بانگود)

6. جک DC (بانگود/آلی اکسپرس)

7. دارنده باتری 18650 (بانگود)

8. پیچ های 3M x 10mm (بانگود/آلی اکسپرس)

ابزار مورد استفاده

1. جوشکار نقطه ای (بانگود/آمازون)

2. چاپگر سه بعدی (خلاقیت CR10S)

2. سیمی / برش سیم (آمازون)

3. دمنده هوای گرم (GearBest)

3. مولتی متر (آمازون)

5. شارژر لی یونی (GearBest)

تجهیزات ایمنی :

1. گوگل ایمنی (آمازون)

2. دستکش برقی (آمازون)


مرحله 2: انتخاب سلولهای مناسب 18650 برای باتری

Selecting the Right 18650 Cells for the Battery Pack
Selecting the Right 18650 Cells for the Battery Pack
Selecting the Right 18650 Cells for the Battery Pack
Selecting the Right 18650 Cells for the Battery Pack

انواع مختلفی از 18650 سلول را در بازار با بازه قیمت 1 تا 10 دلار پیدا خواهید کرد ، اما کدام یک بهترین هستند؟ من بسیار توصیه می کنم که 18650 سلول را از شرکت های مارک دار مانند خریداری کنیدپاناسونیک,سامسونگ,سانیووال جی. این سلول ها که دارای ویژگی های عملکرد مستند و کنترل کیفیت عالی هستند. سلول های معروف 18650 مارک معمولاً هزینه بر هستند ، اما اگر استفاده طولانی مدت را در نظر بگیرید ، ارزش داشتن آن را دارد.

Don&# 39 ؛ سلولهای دارای کلمه FIRE را در نام مانند Ultrafire ، Surefire و Trustfire خریداری نکنید. در واقع ، این سلول ها فقط کارخانه ها را رد می کنند ، که توسط شرکت هایی مانند Ultrafire خریداری شده و در پوشش مارک خود دوباره بسته بندی می شوند. بسیاری از باتری های استفاده شده به عنوان جدید و برچسب سفید بسته بندی می شوند. آنها با علامت گذاری تا 5000mAh باتری را می فروشند ، اما در واقع ظرفیت آنها بین 1000 تا 2000 میلی آمپر است. مشکل عمده دیگر این سلولهای ارزان قیمت 18650 این است که خطر بالای انفجار هنگام گرم شدن بیش از حد در هنگام شارژ یا تخلیه وجود دارد.

در این پروژه ، من از سلولهای سبز Panasonic 18650B با ظرفیت 3400 میلی آمپر ساعت استفاده کرده امGearBest.


مرحله 3: انتخاب نوارهای باتری مناسب

Choosing the Right Battery Strips

برای ساختن بسته باتری ، باید سلولهای 18650 را با استفاده از نوارهای نیکل یا سیم ضخیم به یکدیگر متصل کنید. به طور کلی از نوارهای نیکل به طور گسترده ای برای این کار استفاده می شود. به طور کلی دو نوع نوار نیکل در بازار موجود است: نوارهای فولادی اندود نیکل و نوارهای نیکل خالص. من پیشنهاد می کنم نیکل خالص بخرید. کمی کم هزینه تر از فولاد نیکل است ، اما مقاومت بسیار کمتری دارد. مقاومت کم یعنی تولید حرارت کمتر در هنگام شارژ و تخلیه ، که منجر به ماندگاری مفیدتر باتری می شود.

نوارهای نیکل دارای ابعاد و طول متفاوت هستند. نوارها را با توجه به درجه بندی فعلی انتخاب کنید.


مرحله 4: جوشکاری نقطه ای در مقابل لحیم کاری

Spot Welding Vs Soldering

شما دو گزینه دارید که دو سلول 18650 را به هم متصل کنید: 1. لحیم کاری 2. جوشکاری نقطه ای

همیشه بهترین انتخاب جوشکاری نقطه ای است ، اما اسپید جوشکار بسیار گرانتر از آهن لحیم کاری با کیفیت خوب است.

لحیم کاری:

باید بدانید که چرا جوشکاری نقطه ای به لحیم کاری ترجیح داده می شود ، مشکل لحیم کاری این است که گرمای زیادی به سلول می زنید و خیلی زود پراکنده نمی شود. این باعث افزایش واکنش شیمیایی در سلول می شود که به عملکرد سلول&# 39 آسیب می رساند. در نهایت شما مقداری از ظرفیت را از دست داده و سلول ها را زنده نگه دارید.

اما اگر علاقه ای به خرید یک جوشکار اسپات گران قیمت ندارید ، می توانید با رعایت برخی احتیاط ها و ترفندها ، زبانه های نیکل را به سلول لحیم کنید:

1. برای به حداقل رساندن زمان تماس آهن لحیم کاری خود بر روی سلول ، اطمینان حاصل کنید که سطح به اندازه کافی متلاشی شده است و از شار زیادی استفاده می کنید تا جریان لحیم کاری سریع فراهم شود.

2. بهتر است اتو با کیفیت بالا (حداقل 80 وات) با ظرفیت حرارتی خوب داشته باشید تا بتواند گرما را سریع به مفصل برساند بنابراین&# 39 را لازم ندارید ؛ مجبور نیستید آهن را برای سنین بالا باتری نگه دارید اجازه دهید گرما به درون آن نفوذ کند و باعث آسیب رساندن به باتری شود.

جوشکاری نقطه ای:

دلیل اینکه ما جوشکاری می کنیم ، به این دلیل است که سلولها بدون افزودن گرمای زیاد به سلولها به هم متصل می شوند. در حال حاضر دو درجه جوشکار نقطه ای در بازار موجود است: درجه سرگرمی و درجه حرفه ای. جوشکار اسپات اسپات درجه سرگرمی مناسب حدود 200 تا 300 دلار هزینه دارد ، در حالی که یک درجه حرفه ای خوب ممکن است حدود ده برابر هزینه داشته باشد. بنابراین پیشنهاد می کنم یک جوشکار نقطه ای سرگرمی را از هر فروشگاه آنلاین مانند Banggood ، Aliexpress یا eBay خریداری کنید. من هستم با استفاده ازجوشکار نقطه ای SUNKKO 709A 1.9kwاز بانگود


مرحله 5: ولتاژ سلول را بررسی کنید

Check the Cell Voltage
Check the Cell Voltage

قبل از اتصال سلولها به طور موازی ، ابتدا ولتاژهای سلول جداگانه را بررسی کنید. برای موازی سازی سلول ها ، ولتاژ هر سلول باید نزدیک به یکدیگر باشد ، در غیر این صورت مقدار زیادی جریان از سلول با ولتاژ بالاتر به سلول با پایین تر جریان می یابد ولتاژ. این می تواند به سلولها آسیب برساند و حتی در موارد نادر منجر به آتش سوزی شود.

اگر از سلولهای کاملاً جدیدی استفاده می کنید ، ولتاژ سلول نزدیک به 3.5 ولت تا 3.7 ولت است ، می توانید بدون نگرانی زیاد آنها را به هم متصل کنید. اما اگر می خواهید از باتری لپ تاپ قدیمی استفاده کنید ، مطمئن شوید که ولتاژ سلول تقریباً یکسان است ، با استفاده از یک شارژر خوب باتری Li Ion ، سلول ها را به همان سطح ولتاژ شارژ می کنید. من ازشارژر Nitecore SC4قبل از پیوستن به سلولهای 18650


مرحله ششم: ظرفیت و ولتاژ بسته باتری

Battery Pack Capacity and Voltage
Battery Pack Capacity and Voltage

برای ساختن بسته باتری ، ابتدا باید ولتاژ و ظرفیت اسمی بسته را نهایی کنید. یا در ولتاژ ، mAh / Ah یا Wh خواهد بود. شما باید سلول ها را به طور موازی وصل کنید تا به ظرفیت مورد نظر (میلی آمپر ساعت) برسید و چنین گروه موازی را به صورت سری وصل کنید تا به ولتاژ نامی (ولت) برسید.

برای این پروژه اجازه دهید:بسته باتری 11.1 ولت و 17 آه

مشخصات 18650 سلول استفاده شده:3.7 ولت و 3400 میلی آمپر ساعت

ظرفیت (میلی آمپر):

ظرفیت مورد نظر بسته باتری=17 AH یا 17000 میلی آمپر ساعت.

ظرفیت هر سلول=3400 میلی آمپر ساعت

تعداد سلولهای مورد نیاز برای اتصال موازی=17000/3400=5 عدد

معمولاً سلولهای موازی با اصطلاح "P" مخفف می شوند ، بنابراین این بسته به عنوان "بسته 5P" شناخته می شود. هنگامی که 5 سلول به طور موازی متصل می شوند ، درعین حال شما یک سلول با ظرفیت بالاتر (یعنی 4.2V ، 17000 میلی آمپر ساعت) ایجاد می کنید )

ولتاژ (ولتاژ):

ولتاژ اسمی مورد نظر بسته باتری 11.1 ولت است.

ولتاژ اسمی هر سلول=3.7 ولت

تعداد سلولهای مورد نیاز برای اتصال سری=11.1 / 3.7=3 شماره وجود ندارد

معمولاً سلولهای سری با اصطلاح "S" مخفف می شوند ، بنابراین این بسته به عنوان "بسته 3S" شناخته می شود.

بنابراین ما باید 3 گروه موازی (5 سلول در هر گروه) را به صورت سری وصل کنیم تا بسته باتری ساخته شود.

پیکربندی بسته نهایی به عنوان "بسته 3S5P" با مشخصات نهایی 11.1V ، 17AH تعیین شده است.


مرحله 7: سلولهای 18650 را جمع کنید

Assemble the 18650 Cells
Assemble the 18650 Cells

از مرحله قبل مشخص است که بسته باتری ما از 3 گروه موازی متصل به هم تشکیل شده است (3 3. 3.7V=11.1V) و هر گروه موازی دارای 5 سلول (3400 میلی آمپر ساعت 5=17000 میلی آمپر ساعت) هستند. اکنون ما باید 15 سلول را به درستی برای ایجاد اتصال الکتریکی بین آنها و با برد BMS ترتیب دهید.

اولین گروه موازی سلولها را با سمت مثبت قرار دهید ، سپس گروه منفی دوم را با سمت منفی بالا قرار دهید و در آخر آخرین گروه مثبت را به سمت بالا قرار دهید. برای بهتر در حالت ایستاده ، تصویر بالا را می بینید.

شما می توانید سلول ها را برای ساخت بسته با استفاده از چسب گرم یا با استفاده از نگهدارنده پلاستیکی باتری 18650 مونتاژ کنید. من برای نگهداری 15 سلول از نگهدارنده / فاصله دهنده سلول پلاستیکی استفاده کردم. مزایای اصلی استفاده از این نگهدارنده های سلول عبارتند از:

1. بسته به نیاز خود می توانید بسته سفارشی را در هر اندازه تهیه کنید. این مانند حل یک معما است.

2. این فضای بین سلول ها را فراهم می کند ، که باعث می شود هوای تازه عبور کند و باتری به راحتی خنک شود.

3. باعث می شود بسته باتری شما محکم و قابل اعتماد باشد.

4. این سیستم ایمنی ضد لرزش را در بسته باتری شما ایجاد می کند


مرحله 8: نوارهای نیکل را جوش بزنید

Spot Weld the Nickel Strips
Spot Weld the Nickel Strips
Spot Weld the Nickel Strips
Spot Weld the Nickel Strips

اکنون وقت آن است که روش استفاده از جوشکار اسپات را بدانیم (من در مورد آن صحبت می کنم)جوشکار نقطهایجوشکار نقطه ای سه گزینه جوشکاری دارد: سر جوش ثابت ، سر جوش ثابت با سوئیچ پا ، قلم جوش نقطه ای متحرک با کلید پا. من ترجیح می دهم از گزینه دوم استفاده کنم. قبل از جوشکاری باید آماده شوید نوارهای نیکل و جوشکار

نوارهای نیکل را برش دهید:

نوار نیکل خود را در بالای 5 سلول قرار دهید (موازی) ، اطمینان حاصل کنید که تمام پایانه های سلول را پوشش می دهد ، نوارهای اضافی 10 میلی متر را برای اتصال آن به BMS بگذارید و سپس آن را برش دهید. برای اتصال سری ، نوارهای نیکل کوچک را برش دهید همانطور که در شکل نشان داده شده است. به چهار نوار بلند برای اتصال موازی و 10 نوار کوچک برای اتصالات سری احتیاج دارید.

ترمینال منفی گروه اول موازی را به ترمینال مثبت گروه دوم و سپس ترمینال منفی گروه دوم را به ترمینال مثبت گروه سوم متصل کنید.

نوارهای باتری را جوش دهید:

از این جوشکار نقطه ای می توان برای جوشکاری نوارهای فولادی نیکل خالص و همچنین نیکل استفاده کرد. شما باید پالس و دکمه جریان جوشکار را با توجه به ضخامت نوارهای نیکل تنظیم کنید.

برای نوارهای نیکل 0.15 میلی متری ، دکمه پالس 4P و دکمه جریان را به 4/5 فشار دهید. به طور مشابه برای نوار نیکل 0.2 میلی متر ، دکمه پالس 4P ، 6P و دکمه جریان را به 7-8 فشار دهید. اطمینان حاصل کنید که قلم جوش با آن فشرده شده است نوار نیکل و ترمینال باتری ، سپس سوئیچ پا را فشار دهید. شما یک جرقه کوچک و دو نقطه روی نوار مشاهده خواهید کرد.

جوشکاری موفق:

با کشیدن نوار نیکل می توانید کیفیت جوشکاری را بررسی کنید. اگر با فشار دست از بین نرود ، یا نیاز به مقاومت زیادی داشته باشد ، جوشکاری خوبی است. اگر می توانید به راحتی پوست آن را جدا کنید ، باید جریان را افزایش دهید.

ایمنی:قبل از شروع جوشکاری نقطه ای ، همیشه عینک ایمنی استفاده کنید


مرحله 9: افزودن BMS

Adding the BMS
Adding the BMS
Adding the BMS
5 تصویر بیشتر

سیستم مدیریت باتری (BMS) به هر سیستمی الکترونیکی گفته می شود که بسته باتری لیتیوم را مدیریت کند و ویژگیهای اصلی آن نیز باشد

1. تمام گروه های موازی موجود در بسته باتری را کنترل کرده و هنگام شارژ کامل آن را از منبع برق ورودی جدا کنید (نزدیک 4.2 ولت)

2. تمام ولتاژ سلول ها را به یک اندازه متعادل کنید

3. اجازه نمی دهد&# 39 بسته بیش از حد تخلیه شود.

دو پارامتر مهم مورد نیاز برای خرید BMS عبارتند از: 1) تعداد سلولهای سری - مانند 2S / 3S / 4S

ii) حداکثر جریان تخلیه - مانند 10A / 20A / 25A / 30A

برای این پروژه ، من ازبرد 3S و 25A BMSاین مشخصات آن BMS است:

بیش از دامنه ولتاژ: 4.25 ~ 4.35V ± 0.05V

بیش از دامنه ولتاژ تخلیه: 2.3 ~ 3.0V ± 0.05V

حداکثر جریان کاری: 0 ~ 25A

دمای کار: -40 ℃ ~ +50

چگونگی اتصال ؟

همانطور که در نمودار سیم کشی نشان داده شده است ، BMS را وصل کنید. BMS دارای چهار پد لحیم کاری است: B- ، B1 ، B2 و B +. شما باید اولین گذرگاه ترمینال منفی گروه موازی را به گذرگاه انتهایی B و مثبت متصل کنید به B1 به همین ترتیب سومین گذرگاه ترمینال منفی گروه موازی به B2 و گذرگاه ترمینال مثبت به B +.

می توانید نوارهای نیکل را به BMS جوش دهید یا آن را روی پد PCB لحیم کنید. من ترجیح دادم که نوارهای نیکل را برای اتصال محکم به PCB لحیم کنم. ابتدا شار لحیم کاری را روی پد های PCB و انتهای نوارهای نیکل قرار دهید. پس از آن قلع تمام لنت ها را با استفاده از مقدار کمی لحیم و سپس آنها را با هم لحیم کنید.

اعتبار :نمودار سیم کشی از صفحه محصول Banggood گرفته شده است.


مرحله 10: محفظه چاپ 3D

3D Printed Enclosure
3D Printed Enclosure
3D Printed Enclosure
3D Printed Enclosure

بسته باتری در اطراف نوارهای نیکل است که در معرض آن قرار گرفته است ، برای جلوگیری از هرگونه اتصال کوتاه تصادفی ، من یک محفظه برای آن طراحی کردم. من از Autodesk Fusion 360 برای طراحی محفظه بسته باتری خود استفاده کردم. محفظه دارای دو قسمت است: بدنه اصلی و درب بالا. می توانید فایل های .STL را از اینجا بارگیری کنیدکیهان.

من از خودم استفاده کردمCreality CR-10Sچاپگر سه بعدی و رشته PLA سبز 1.75 میلی متری برای چاپ قطعات. برای چاپ بدنه اصلی حدود 6.5 ساعت و برای چاپ درب بالایی حدود 1.2 ساعت طول کشید.

تنظیمات من عبارتند از:

سرعت چاپ: 70 میلی متر بر ثانیه لایه

قد: 0.3

تراکم پر: 100٪

دمای اکسترودر: 205 درجه سانتیگراد

دمای هوا: 65 درجه سانتیگراد


مرحله یازدهم: سیم کشی قطعات

Wiring the Components
Wiring the Components
Wiring the Components
Wiring the Components

به طور معمول یک باتری استاندارد فقط دو ترمینال برای اتصال بار و شارژ باتری دارد. جدا از این ، من یک نشانگر سطح باتری اضافه کردم تا سطح باتری را در صورت لزوم ببینم. من از جک 5 میلی متری DC (12 ولت / 3 آمپر) استفاده کرده ام ) برای ورودی / خروجی ، ماژول نشانگر سطح 3S باتری برای دیدن وضعیت باتری و سوئیچ راکر برای روشن یا خاموش کردن نشانگر سطح باتری.

حالا اجازه دهید&# 39 ؛ به سمت سیم کشی قطعات حرکت کند. من&# 39 ؛ این نمودار سیم کشی ساده را برای تمام اجزا آماده کرده ام.&# 39 ؛ بسیار ساده است! برای عایق بندی قطعات رسانا ، من از لوله های کوچک کننده حرارت استفاده کردم.

توجه داشته باشید :قبل از نصب اجزای سازنده داخل محفظه ، سیم&# 39 را سیم (P + و P-) به BMS لحیم نکنید.


مرحله 12: مونتاژ نهایی

Final Assembling
Final Assembling
Final Assembling
2 تصویر بیشتر

ابتدا اجزای سازنده را در شکاف های مربوطه در محفظه چاپ 3D نصب کنید. تصویر بالا را مشاهده می کنید.

مثبت (سیم قرمز) از جک DC و کلید Rocker را به P + BMS ، سیم های منفی از جک DC و نشانگر سطح باتری را به P- از BMS لحیم کنید.

سپس در پایه محفظه باتری چسب داغ بزنید ، سپس بسته باتری را محکم کنید. به طوری که محکم نشسته و از از بین رفتن اتصالات سیم جلوگیری می کند.

در آخر ، درب های بالایی را در جای خود پیچ ​​کنید! من از پیچ های 3M x 10 برای محکم کردن درب استفاده کردم. اکنون بسته باتری آماده استفاده است.

شارژ باتری:

می توانید بسته باتری را توسط یک آداپتور DC 12.6V مانند شارژ کنیداین.امیدوارم به همان اندازه که من از ساختن آن لذت برده ام ، از مطالعه در مورد پروژه من لذت برده باشید. اگر به فکر ساختن پروژه خود هستید ، شما را به این کار تشویق می کنم ، چیزهای زیادی خواهید آموخت. اگر پیشنهادی برای پیشرفت دارید ، لطفاً در زیر درباره آن نظر دهید.