Batterie au lithium sans soudure : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Si vous aimez l'électronique, un défi commun à surmonter sera de trouver une source d'alimentation appropriée. Cela est particulièrement vrai pour tous les appareils/projets portables que vous pourriez vouloir construire, et là, une batterie sera probablement votre meilleur pari pour cette source d'alimentation. Si vous construisez un appareil à faible consommation d'énergie, vous avez le choix entre de nombreuses options, mais si votre projet est un petit bougre énergivore, vous serez peut-être limité aux batteries au lithium. À bien des égards, les batteries au lithium sont un merveilleux cadeau pour l'humanité de la part des scientifiques des batteries intelligentes et je suis reconnaissant pour ces cadeaux.

Les blocs-batteries sont nécessaires pour toute une gamme de produits à forte demande de puissance. Il peut s'agir de haut-parleurs portables, de vélos électriques, de planches à roulettes électriques, de banques d'alimentation, de lampes de poche, de matériel RC et bien plus encore.

Le seul problème avec ces batteries (ignorant totalement leur difficulté de charge/décharge et leur tendance à s'enflammer lorsqu'elles sont maltraitées) est qu'elles sont assez chères par rapport à d'autres technologies de batteries inférieures. Donc, être capable de créer vos propres batteries pour pas cher est un excellent catalyseur pour des projets sérieux.

Heureusement pour nous, les batteries au lithium sont si populaires qu'elles sont partout autour de nous. Donc, dans cette instructable, je vais vous guider tout au long du processus de création de votre propre batterie à partir de batteries au lithium 18650, récupérées à partir d'anciens ordinateurs portables que vous pouvez utiliser pour alimenter vos projets gourmands en énergie.

Étape 1: Pourquoi ce Instructable ?

Alors, qu'est-ce qui distingue cette instructable des nombreuses autres instructions sur la construction d'une batterie ? Eh bien, j'ai remarqué que lors de la recherche d'un moyen de construire une batterie, deux options sont généralement proposées. Il s'agit de souder les cellules ensemble avec une soudeuse par points ou de souder les cellules ensemble. Sans entrer dans trop de détails, il y a bien sûr des avantages et des inconvénients avec ces options. Le pro du soudage par points est qu'il donne une liaison fiable avec peu de dommages à la batterie. L'inconvénient est cependant qu'il nécessite une soudeuse par points qui peut être assez coûteuse. La soudure est beaucoup moins chère et créera une meilleure connexion mais au prix d'endommager la batterie en raison du transfert de chaleur dans la cellule. Un autre inconvénient dont souffrent ces deux méthodes est qu'elles sont tout à fait permanentes, nécessitant un dessoudage ou une découpe des languettes pour permettre des modifications de la configuration de la batterie. J'opte donc pour une troisième option qui est une batterie sans soudure et potentiellement sans soudure.

J'ai conçu ces supports de cellules modulaires qui permettent de construire n'importe quel bloc-batterie de la taille d'une grille sans utiliser de soudeuses par points coûteuses, sans endommager les batteries et avec la liberté de reconfigurer le bloc-batterie ou de remplacer facilement des cellules individuelles à tout moment.

Étape 2: Avis de non-responsabilité

Avant de commencer, je dois cependant vous informer que les batteries au lithium, aussi merveilleuses soient-elles, sont assez dangereuses si elles ne sont pas manipulées correctement. Ce sont les flocons de neige des batteries et exploseront / éclateront en flammes infernales s'ils sont maltraités, démontant votre projet, votre voiture, votre maison ou tout ce qui pourrait être inflammable à sa portée. Le contenu énergétique élevé de ces batteries peut également causer de graves dommages en cas de court-circuit. Je ne prends aucune responsabilité pour tout bien endommagé, créature vivante ou entité spirituelle/mentale à la suite de quelque chose qui ne va pas à la suite de cette instructable. Vous ne devez le faire que si vous avez une connaissance suffisante des batteries au lithium et si vous avez pris les précautions nécessaires.

En bref, vous le faites à vos risques et périls et je décline toute responsabilité en cas de problème. Si vous ne voulez rien risquer, je vous suggère d'acheter un pack fini fabriqué par des professionnels.

Limites:

Les instructions ici se concentreront principalement sur la création d'une batterie non protégée, par conséquent, aucune considération ne sera prise en compte pour tout type de BMS ou d'autres mesures de sécurité qui nous permettraient d'utiliser la batterie en toute sécurité. Ceci est laissé à celui qui veut construire cela pour résoudre.

Étape 3: Approvisionnement en cellules de batterie 18650

Si vous possédez déjà des batteries 18650 et que vous êtes simplement intéressé par le processus de création d'un pack de batteries, vous pouvez passer à l'étape "Créer le pack".

L'un des types de batterie les plus courants que vous rencontrerez sera la cellule de batterie 18650 (appelée désormais cellule), qui est le type de batterie le plus couramment utilisé dans les ordinateurs portables. (En fait, 18650 décrit en fait la taille de la cellule qui est de 18 mm de diamètre et de 65,0 mm de longueur). Il existe bien sûr d'autres cellules comme 21700 et 26650, mais en raison de leur popularité, cette instructable se concentrera uniquement sur le type de cellule 18650.

La principale source de notation gratuite de 18650 est sans aucun doute les vieux ordinateurs portables. Ceux-ci contiennent généralement 6 à 9 cellules selon le type d'ordinateur portable. Même à partir de batteries d'ordinateurs portables défectueuses, il est probable que seules certaines des cellules seront défectueuses tandis que le reste pourrait encore être utilisable. D'autres endroits pour obtenir des cellules sont les batteries de vélos électriques, les banques d'alimentation et les magasins en ligne comme eBay et amazon, bien que ceux-ci ne soient bien sûr pas gratuits.

Une fois que vous avez mis la main sur une batterie d'ordinateur portable, il est temps de l'ouvrir. ATTENTION cependant car vous ne voulez pas percer ou court-circuiter les batteries. Ma recommandation est d'utiliser un outil en plastique pour la partie indiscrète. Si vous utilisez encore un objet métallique, comme un tournevis, assurez-vous de le faire doucement afin de ne pas provoquer d'accident.

Une fois que vous avez vos cellules, il est temps de tester leur capacité. Pour cela je recommande d'utiliser un chargeur/testeur de batterie comme l'OPUS BT-C3100 (lien affilié). Ces petits appareils pratiques chargeront/déchargeront, testeront et entretiendront vos piles au lithium pour vous, ce qui est idéal si vous prévoyez d'utiliser des piles au lithium pour des projets.

Étape 4: blocs-piles

Les packs batteries sont construits pour deux raisons principales: augmenter la tension ou/et augmenter la capacité. Une cellule est une batterie individuelle dans un pack et lorsque les cellules sont connectées en série, la tension est ajoutée. Lorsque les cellules sont câblées en parallèle, la capacité des cellules est ajoutée à la place, imitant ainsi une batterie de plus grande capacité. La configuration d'une batterie est généralement décrite comme XsYp où X indique le nombre de cellules en série et Y, le nombre de cellules en parallèle. En les multipliant, nous obtenons le nombre total de cellules nécessaires à notre pack.

La plage de tension d'un 18650 typique est comprise entre 4,2V et ~2,5V et donc si vous vouliez une batterie 12V connectant trois cellules en série 3s1p donnerait 12,6V complètement chargé et jusqu'à 7,5V complètement vide (bien qu'il ne soit pas recommandé de décharger les cellules en dessous de 3V).

La capacité en cellules varie considérablement entre le modèle et le fabricant. Mais d'après la grande quantité de batteries que j'ai testées, la capacité attendue pour les batteries d'ordinateurs portables usagées va de 2000mAh à 3000mAh. Bien sûr, vous trouverez des batteries avec une capacité inférieure à celle-ci et celles que je rejette généralement.

Supposons donc que vous souhaitiez créer une banque d'alimentation d'une capacité de 10000mAh et que vous ayez un tas de cellules de 2000mAh… alors, vous l'aurez deviné, vous devrez en connecter cinq en configuration parallèle 1s5p pour obtenir ces 10000mAh et bien sûr un Régulateur DC-DC pour l'amener à 5V.

Si, par exemple, vous vouliez 12V et au moins 10000mAh, la configuration serait de 3s5p et cela signifie que le nombre de cellules requis serait de 15 pour créer ce pack.

Créer votre propre batterie est en effet très utile et il existe des tonnes de matériel de lecture sur Internet. Donc, si vous débutez dans la création de packs, je vous suggère de faire des recherches à ce sujet, car cette instruction ne fournira pas tous les détails sur les packs de batteries et leurs limites. Des conseils sur quelques éléments à rechercher sont la consommation de courant et la division du courant, le BMS, la charge d'équilibre, l'affaissement de tension, la résistance interne de la batterie, la taille des languettes, la chimie de la batterie et l'emballement thermique.

Étape 5: Construire le pack

Il nous faudra plusieurs choses pour construire cette batterie.

La première étape de la construction de la batterie consiste à décider de la configuration que vous souhaitez/dont vous avez besoin. Ceci est décidé par les exigences de tension, de capacité et de courant. Dans ce instructable, nous allons créer une batterie 3s2p qui devrait se traduire par une batterie 12V 4-5000mAh.

Puisque nous imprimerons nos supports de cellules, une imprimante 3D sera incroyablement utile. C'est donc la partie où vous êtes censé sortir une imprimante 3D de votre poche arrière ou demander à un ami amical avec une imprimante de vous aider. Ces porte-cellules sont assez petits, donc pour obtenir la tolérance appropriée pour les assembler, je recommanderais d'utiliser une buse de 0,4 mm ou moins. Les fichiers STL et modèles se trouvent sur le lien ci-dessous où vous trouverez également des instructions d'impression.

Une perceuse peut également être nécessaire selon la méthode d'assemblage choisie (plus à ce sujet dans les diapositives suivantes)

Comme mentionné précédemment, aucune soudure ne sera nécessaire et la soudure sera facultative. L'utilisation principale d'un fer à souder serait d'attacher des fils à la batterie. Cependant, cela peut être évité en utilisant des cosses à anneau sur les fils à la place ou en faisant simplement en sorte que les languettes agissent comme des fils et en ignorant les fils de cellule individuels (fils d'équilibrage).

Lien vers les fichiers stl: fichiers STL

Étape 6: Pièces nécessaires

Imprimez autant de supports que nécessaire pour votre pack et commencez à rechercher les autres pièces nécessaires. Pour cette construction, nous aurons besoin d'imprimer un total de six supports de cellules. Imprimez également le boîtier, le couvercle et éventuellement le support car le boîtier rendra la batterie beaucoup plus durable et fiable.

Liste des pièces:

• Languette en nickel (largeur max de 7, 5 mm)
• 2x vis M5 (au moins 100 mm de long)
• 2x écrous à oreilles M5
• 12x vis et écrous M3*
• Fils de borne (rouge et noir)
• Équilibrer les pistes*

*Pièce en option

Étape 7: Assemblez le pack

Une fois que vous avez toutes les pièces, il est temps d'assembler le pack et c'est assez simple car les supports de cellules imprimés peuvent être encliquetés les uns dans les autres pour créer la taille de pack requise.

Les supports de cellules sont conçus de telle manière qu'il existe plusieurs façons de les utiliser pour construire une batterie.

1. La première option consiste à enfiler des languettes à travers le support de cellule pour connecter plusieurs cellules. Les supports sont conçus avec une certaine élasticité qui devrait assurer un bon contact avec la cellule de la batterie.
2. La deuxième option consiste à utiliser des vis M3 comme contacts de bornes et à serrer les languettes sur les vis à l'aide d'écrous. Pour cela il peut être utile de percer des trous dans les languettes pour permettre le passage des vis M3. J'ai fourni un gabarit qui aidera à l'espacement lors du perçage de ces trous. Il peut être judicieux d'utiliser des écrous en nylon ou de la loctite pour éviter que les écrous se dévissent si la batterie va subir des vibrations.

Toute soudure des fils et des fils (comme les fils d'équilibrage) et des pattes de connexion (pour créer des connexions en série) doit être effectuée à ce stade, en s'assurant que les bonnes pattes sont connectées.

Une fois que la première partie (appelons-la la partie inférieure) est terminée et que les fils conducteurs appropriés ont été soudés/fixés, il peut être placé dans le bas du boîtier. Ce sera un ajustement serré. C'est dans le but de créer un pack robuste et de réduire tout grondement inutile à l'intérieur du pack.

Insérez les piles en vous assurant que toutes les paires parallèles sont au même niveau de tension et que les cellules ont une capacité similaire. Pour créer une connexion en série, la paire de cellules doit faire face à une direction alternative, ce qui signifie que la paire du milieu doit faire face à l'opposé des deux autres paires.

Insérez les porte-cellules supérieurs dans le pack. Cette étape peut nécessiter quelques mouvements et manipulations pour que toutes les cellules s'alignent correctement dans le support supérieur.

IMPORTANT!

• Assurez-vous absolument que la polarité et l'orientation des cellules sont correctes, sinon vous risquez de court-circuiter les cellules et de libérer ainsi tout leur potentiel, ce qui est rarement une bonne chose.
• Si vous utilisez des cellules récupérées de vieilles batteries d'ordinateurs portables ou d'autres appareils électroniques, assurez-vous de retirer tous les autocollants, résidus de colle ou tout autre élément pouvant se trouver sur la cellule, en prenant soin de ne pas retirer le film rétractable. Vous souhaitez que la cellule se déplace librement dans le support de cellule pour permettre un bon contact des bornes.

Étape 8: Testez le pack

Vissez doucement le couvercle et le tour est joué ! vous avez, espérons-le, une batterie fonctionnelle. Bien sûr, il est maintenant temps de sortir votre multimètre et de tester le pack pour voir qu'il délivre la tension attendue.

Comme on peut le voir sur les photos, j'ai créé quelques packs de batteries avec ces supports et je dois dire qu'ils sont vraiment géniaux. Il est désormais possible de créer des packs dans lesquels vous pouvez facilement remplacer les mauvaises cellules, modifier la configuration et charger les cellules individuellement.

Il y a cependant certaines choses qui méritent d'être mentionnées à propos de cette façon de construire des packs. Étant donné que la connexion n'est pas liée aux cellules, des précautions supplémentaires doivent être prises pour s'assurer que chaque cellule établit un contact approprié. Si les cellules n'établissent pas un contact correct, des étincelles peuvent être générées car les batteries se déchargent de manière inégale. Une autre chose à garder à l'esprit est que cette solution se traduira par un pack de batteries moins compact par rapport au soudage par exemple. Le troisième inconvénient est que, bien que la construction modulaire la rende flexible, vous êtes toujours limité aux configurations de grille et la personnalisation de la forme de la batterie devient donc plus difficile.

Mais si aucun des inconvénients mentionnés ci-dessus ne vous dérange, alors félicitations pour avoir parcouru les instructables et pourrez-vous résoudre tous vos futurs défis de puissance.

N'oubliez pas que l'utilisation de batteries au lithium sans aucune protection est assez risquée. Il est donc recommandé d'utiliser un BMS (système de surveillance de batterie) approprié pour protéger le pack contre les surcharges/décharges. Si une fonction d'équilibrage est incluse, elle peut également être utilisée pour charger. le pack. Voir les liens ci-dessous de mes BMS suggérés à utiliser pour les petits packs.

12V BMS (paquet 3s)

BMS 16V (paquet 4s)