Récupérer les batteries lithium-ion : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Si vous êtes comme moi, alors vous cherchez toujours une excuse pour économiser de l'argent, bricoler ou déconstruire quelque chose qui semble intéressant. J'ai trouvé un moyen de satisfaire tout ce qui précède ! J'ai une affinité pour les batteries lithium-ion. Ils sont de toutes formes et tailles, sont denses en énergie (retiennent beaucoup d'énergie), ont une tension plus élevée que les batteries NiCad ou NiMH et peuvent supporter des tirages élevés. De plus, ils ne développent pas de « mémoire » ou n'ont pas d'autodécharge élevée, vous pouvez donc les stocker longtemps. Enfin, ils se prêtent à des configurations multicellulaires. Mieux encore, ils sont partout et peuvent être obtenus gratuitement. Dans ce tutoriel, je vais vous donner un cours accéléré sur la façon de trouver, d'extraire et de récupérer des batteries lithium-ion, alors commençons ! Vous trouverez ci-dessous les liens vers certains des outils et éléments que j'ai utilisés !

Chargeur LiPo iMax B6:

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

Chargeur/analyseur Zanflare C4:

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

Carte de gestion/protection de la batterie 4S:

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

Outils:

Kit d'outils spudger/levier

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

Fraises à ras

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

Pince coupante latérale

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

Couteau tout usage

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

Étape 1: Batterie lithium-ion 101

Comme je l'ai dit, les batteries lithium-ion rechargeables sont partout ! C'est ce qui rend ces batteries bon marché, car les gens ont tendance à jeter de vieux appareils électroniques qui se cassent ou qui cessent de fonctionner, mais laissent la batterie à l'intérieur. Je récupère généralement le mien dans une friperie pour quelques centimes, ou dans de vieux jouets que les gens donnent ou se brisent et font un don pour la science. Ceux à rechercher sont les suivants: appareils portables, téléphones portables, appareils photo numériques ou caméscopes, lecteurs DVD ou vidéo portables, et mon préféré, les batteries d'ordinateurs portables. Il existe différentes chimies associées aux cellules lithium-ion rechargeables, telles que l'oxyde de lithium-cobalt (type ICR), le phosphate de fer lithium ou LiFePO4 (vous ne les jetterez pas souvent), l'oxyde de lithium et de manganèse (IMR), lithium manganèse nickel (INR) et lithium nickel manganèse cobalt oxyde (NCA ou hybride). Le plus commun que vous trouverez est l'oxyde de cobalt de lithium de type ICR. C'est le meilleur pour la densité d'énergie et la puissance, mais a un courant de décharge et un seuil de température moyens à faibles. Le courant de décharge maximum pour ceux-ci est égal ou au moins le double de la capacité au plus. De plus, ils sont moins stables (lire: dangereux) que les autres types et doivent avoir une sorte de circuit de protection. Maintenant, ne confondons pas les batteries lithium-ion avec les batteries lithium-ion polymère ou les batteries LiPo. Dans les batteries LiPo, l'électrolyte, l'anode et la cathode, les bornes positives et négatives, sont logés dans des sachets en polymère. La chimie interne est similaire à celle des cellules lithium-ion. Selon l'appareil, la forme ou la taille de la batterie sera différente, mais elles sont généralement rectangulaires et minces pour les téléphones portables ou les appareils compacts, ou cylindriques comme 18650 (commun dans les batteries d'ordinateurs portables) ou 18500 commun dans les packs de bosses pour appareils photo ou caméscopes.

Au cas où vous vous poseriez la question, le nom de la batterie contient ses dimensions. "18650" signifie que la batterie a un diamètre de 18 mm et une longueur de 65 mm. Le "0" ne fait que traîner. Indépendamment du type ou de la taille, ceux-ci peuvent avoir une seule cellule ou plusieurs cellules. Les cellules multiples sont soit en série, soit en parallèle, ou un mélange des deux. Même les petites batteries peuvent avoir deux petites cellules à l'intérieur connectées en série ou en série/parallèle. Cela est dû au fait que certains appareils ont des besoins de tension accrus supérieurs à ceux qu'une seule cellule peut fournir, ou pour augmenter la capacité. Les connexions en série augmentent la tension et les connexions en parallèle augmentent la capacité du pack. Contrairement aux batteries NiMH ou NiCad, les batteries lithium-ion contiennent une sorte de dispositif de protection, comme un système de gestion de batterie composé de circuits intégrés et de MOSFET ou de résistances qui régulent le courant, la tension, détectent les courts-circuits, l'inversion de polarité et la température. Certains ont une fonction supplémentaire d'équilibrage des cellules s'il y a plusieurs cellules. Pourquoi ont-ils besoin de ça ? C'est parce que la chimie de la pile au lithium la rend sensible aux surcharges, aux décharges excessives (vidange jusqu'à ce que la tension devienne trop basse), aux courts-circuits et même aux surchauffes. N'importe lequel d'entre eux peut endommager la cellule, ou pire, provoquer un incendie. Les batteries à plusieurs cellules en série ont besoin de la fonction d'équilibrage qui garantit que chaque cellule individuelle reçoit la même quantité de courant et de tension que les autres cellules. Si une cellule est plus chargée qu'une autre, elle peut s'user plus rapidement ou être endommagée. La capacité du pack est également réduite. Ces types de batteries nécessitent également des procédures de charge spéciales que NiMH ou NiCad ne nécessitent pas. Plus à ce sujet plus tard!

Étape 2: Sécurité

Maintenant, avant de commencer à creuser dans les batteries, je souhaite aborder certains éléments de sécurité spécifiques aux cellules lithium-ion. Si vous êtes amateur de RC, que vous possédez des véhicules électriques et que vous avez de l'expérience avec les batteries LiPo, vous pouvez ignorer cela, mais sinon, il est important de comprendre que jouer avec les batteries lithium-ion peut être dangereux. Je l'ai appris à la dure!

Pourquoi? En raison de leur chimie, une seule cellule 18650 contient beaucoup d'énergie. Attachez 6 ou plus ensemble, et vous avez beaucoup d'énergie stockée. La considération de sécurité vient s'ils sont court-circuités, surchargés, sous-chargés ou surdéchargés, le type le plus courant de batterie au lithium chauffe, gonfle et peut exploser, ou provoquer un incendie en devenant si chaud, ce que nous ne veux pas.

Le moyen d'éviter cela est de les manipuler et de les charger correctement. La plupart des batteries au lithium-ion ou des batteries simples ont une sorte de circuit de protection intégré pour protéger la cellule contre les surcharges, les courts-circuits ou les décharges excessives. Les packs multi-cellules ont une fonctionnalité supplémentaire appelée système de gestion de batterie avec une fonction d'équilibrage qui surveille et distribue le courant de charge et la tension à travers chaque cellule, en s'assurant que chacune est chargée avec la même quantité de courant et de tension. Cela dit, vous devez utiliser un chargeur approprié, soit pour des cellules individuelles, soit pour un chargeur prenant en charge plusieurs cellules dans un pack, tel qu'un chargeur de balance. L'utilisation de tout autre chargeur peut entraîner une surcharge des cellules lithium-ion et provoquer un incendie.

Étape 3: Outils

L'extraction de cellules est assez simple. Vous avez besoin de quelques outils de base, voici donc les indispensables:

Tournevis à lame plate. Il est bon d'avoir différentes tailles, mais généralement 3 mm (1/8") jusqu'à 5 mm (ou 1/4") sont tout ce dont vous avez besoin. Évitez les lames plus épaisses car elles sont trop grandes pour tenir dans de petits espaces.

Spudger (facultatif). Un solide en métal ou en plastique solide pour séparer les boîtiers.

Pince coupante latérale ou coupante affleurante. Pour couper des languettes ou des fils, ou pour ouvrir le boîtier de la batterie. Les deux fonctionnent, mais j'aime mes couteaux à ras parce qu'ils pénètrent mieux dans les petits espaces.

Couteau tout usage. Fonctionne mieux qu'un spudger, mais plus dangereux ! Demandez à mes doigts et à mes mains comment je le sais 8)

Multimètre. Vous n'avez pas besoin d'un Fluke ou de quoi que ce soit d'extraordinaire pour cela. C'est juste pour mesurer la tension des cellules pour voir si elles sont récupérables.

Gants (facultatif). Je dis facultatif parce que des gants pratiques pour cette tâche n'arrêteront probablement pas une lame de tournevis tranchante ou une lame de couteau utilitaire qui a glissé d'un joint à grande vitesse.

Ce sont tous les outils dont vous avez besoin !

Étape 4: Déconstruction

Vous avez la batterie, les outils, et maintenant il est temps de creuser. Je démonte deux batteries dans ce tutoriel. L'un est un pack générique de 6 cellules pour un ordinateur portable HP Pavilion Dv 5 à Dv 6 et un pack d'un ancien appareil photo numérique (vintage 2004) évalué à 7,4 volts et 1500 mAh. Je pense qu'il y a deux cellules à l'intérieur, mais nous allons le découvrir.

Selon le type de batterie, la conception de base sera à peu près la même, composée d'un boîtier extérieur en plastique contenant une doublure pour l'isolation ou le rembourrage (mousse, silastic, ruban ou papier), la ou les cellules, un dispositif/carte de protection avec ses connexions internes, soit des fils, des languettes, soit des fils et des languettes. Soit dit en passant, j'ai remarqué peu ou pas de différence de construction entre le générique (comme la batterie de l'ordinateur portable) et le véritable OEM (comme la batterie de l'appareil photo). Parfois, le boîtier est soudé ou collé, mais d'autres fois, il est simplement maintenu par des languettes. Vous saurez rapidement quelle méthode le fabricant utilise. Les batteries OEM sont généralement collées/soudées et les moins chères sont collées ou clipsées.

J'aime commencer par les coins du boîtier avec le couteau tout d'abord. Trouvez la couture entre les deux moitiés du boîtier. Insérez le couteau le long du bord. Secouez-le d'avant en arrière pour le faire fonctionner dans l'étui. Il devrait s'enfoncer, alors faites attention de ne pas aller trop profondément et de ne pas couper les cellules ou de raccourcir quelque chose. Une fois que vous avez démarré et que vous avez ouvert un petit espace, il est temps d'aller chercher le tournevis. Utilisez le plus petit tournevis pour ouvrir davantage l'espace en le tordant. Une fois que vous l'avez ouvert davantage, optez pour le plus gros tournevis et répétez. Vous devriez commencer à avoir de gros plis dans le boîtier. Déplacez le tournevis le long de la couture du boîtier, en tournant au fur et à mesure. Si vous n'arrivez nulle part, retournez au couteau et répétez la première étape. Je ne pense pas avoir besoin de vous rappeler de faire attention ici.

Si vous êtes coincé, résistez à l'envie d'utiliser un marteau ou cassez votre outil Dremel avec une meule à tronçonner. Si vous êtes comme moi et impatient, alors soyez très prudent ! Les piles n'aiment pas être coupées. Pour info, je n'ai jamais eu à utiliser le mien.

Continuez à travailler le tournevis jusqu'à la couture et séparez les moitiés du boîtier. Vous pouvez utiliser un spudger robuste ici comme un coin pour garder les moitiés ouvertes pendant que vous travaillez le tournevis. Sois patient! Il abandonnera avant vous ! N'ayez pas peur d'être physique avec ça. Détachez le boîtier si nécessaire et extrayez les friandises à l'intérieur.

Étape 5: Vous êtes dedans

Après quelques manipulations, vous devriez avoir l'étui entièrement ou presque séparé et vous pourrez voir les goodies à l'intérieur ! C'est l'autre partie amusante, découvrir ce que vous avez à l'intérieur.

Mes deux batteries ont des cellules cylindriques, mais j'en inclurai une plate pour que vous puissiez voir la différence.

Le pack ordinateur portable contient des cellules ICR-18650J de marque Moli Energy (maintenant appelées E-One) assez décentes. Il s'agit d'une marque moins connue qui était autrefois située au Canada (maintenant à Taïwan), mais qui se trouve dans une variété d'appareils. J'ai vérifié la fiche technique et ils ont une capacité de 2400 mAh et un courant de décharge de 4000 mA maximum, une charge complète de 4,2 volts et une charge nominale de 3,75 volts et une décharge de 3 volts. L'autre paquet contient des cellules mystérieuses qui sont emballées dans du papier plastifié, mais je les ai mesurées et elles mesurent 49 mm de long et 18 mm de large. Je pense que ce sont des cellules lithium-ion de taille 18500. Le boîtier de la batterie dit 1500 mAh pour eux et 7,4 volts, il y a donc deux cellules en série. J'imagine que ce sont des cellules de bonne qualité puisqu'il s'agit d'un pack OEM, mais qui sait ?

À l'intérieur du boîtier, nous avons les mêmes caractéristiques de base. Les deux ont une carte de gestion de batterie qui se compose des circuits de protection et d'équilibrage. La batterie de l'ordinateur portable ajoute une autre caractéristique importante, une thermistance pour surveiller la température de la batterie. Ceux-ci sont conçus pour une capacité maximale et une faible consommation, de sorte que vous ne trouverez aucun composant robuste comme avec certains autres circuits de protection.

En regardant la disposition des batteries, la batterie de l'ordinateur portable a 6 cellules en série/parallèle, donc 3 cellules en série pour générer les 11,1 volts, et 2 cellules en parallèle pour doubler la capacité à 4800 mAh. La batterie de l'appareil photo a 2 cellules en série, donc la capacité est la même, mais la tension est doublée.

Bien qu'il soit acceptable de garder les cellules connectées, vous souhaiterez les séparer pour la charge et l'analyse. Les cellules au lithium dans les batteries sont toujours connectées par des languettes soudées par points qui relient les bornes positive et négative et vous devez être prudent lorsque vous les coupez. Utilisez les pinces coupantes latérales ou les pinces coupantes pour couper soigneusement les languettes entre les cellules et éviter les courts-circuits entre les bornes. Veillez à ne pas endommager ou retirer l'enveloppe protectrice à l'extérieur de la cellule car vous pouvez également court-circuiter le corps en métal tout en coupant les languettes. Nous ne voulons pas de piles nues. Utilisez la pince à bec effilé pour retirer les languettes en les tirant. Fais attention. Les bords coupés des onglets sont tranchants comme des rasoirs !

Étape 6: Opération de récupération

Maintenant que vous avez vos batteries, votre travail acharné en valait-il la peine ? Le problème avec la récupération des batteries est que vous ne savez pas à quel point elles ont été entretenues ni quel âge elles ont. Les batteries lithium-ion sont sensibles aux décharges excessives et insuffisantes. Chaque fois qu'ils sont déchargés trop profondément, puis complètement chargés, ils perdent de leur capacité. Vous pouvez vérifier l'âge de la batterie et mesurer la tension (si possible) ou vérifier les codes de date sur le circuit imprimé à l'intérieur. La plupart du temps, ces batteries seront mortes, et je veux dire mortes. Les cellules lithium-ion n'aiment pas être déchargées en dessous de leur tension de décharge excessive, généralement entre 2,5 et 2,75 volts au maximum. En dessous de cela, la cellule se met en « veille » ou est si morte qu'elle ne prendra plus de charge, et si vous parvenez à la charger, la capacité sera si faible qu'elle sera inutilisable. Si vous pouvez mesurer la batterie avant de la démonter (comme notre batterie d'appareil photo avec des bornes exposées), vous recherchez 4,2 à 3 volts pour une seule cellule, donc notre batterie d'ordinateur portable complètement chargée est de 12,6 volts et 9 volts déchargée. Je l'ai mesuré après l'avoir disséqué et c'était un 5,6 volts à peu près mort avec chaque cellule lisant environ 1,8 volts.

La batterie de l'appareil photo est en bien meilleur état, le pack affichant une charge complète de 7,9 volts et chaque cellule à 3,9 volts, mais nous ne savons pas à quel point ils sont en bonne santé ni quelle quantité de leur capacité a été perdue au fil des ans.

Si vos batteries lisent moins de 2 volts, alors elles sont "mortes". S'ils lisent 0 volt, alors ils sont entrés dans une sorte d'état d'hibernation et ne valent probablement pas la peine d'être conservés car même si vous les réanimez, ils auront été endommagés. Recyclez-les correctement. Vous pouvez récupérer les cellules à très basse tension, mais vous avez besoin d'un chargeur spécial qui peut « relancer » les batteries mortes, ou d'utiliser des techniques qui peuvent leur redonner vie.

Étape 7: le renouveau

Vous avez vos batteries, mais elles sont mortes. Maintenant quoi? Tout n'est pas perdu car vous pouvez les faire revivre. Si vous avez un chargeur de balance conçu pour charger les batteries LiPo, il est probable qu'il ravive également vos cellules lithium-ion. Ou, si vous avez un multichargeur numérique doté d'une fonctionnalité de « relance », cela fonctionnera également. J'utilise un clone chinois d'un chargeur SkyRC iMax B6 et un multichargeur Zanflare C4. Le Zanflare a la capacité de raviver les batteries mortes et a une fonction d'analyse, mais pas l'iMax.

Pour utiliser le Zanflare, insérez simplement les piles vides et laissez le chargeur faire le travail. Commencez toujours avec le courant de charge le plus faible possible. Le Zanflare descend à 300 mAh, donc ça va. Cela prendra du temps, mais soyez patient. Laissez-les se charger complètement et retirez-les du chargeur. Laissez-les reposer toute la nuit ou quelques jours et voyez s'ils ont perdu leur charge. S'ils se sont considérablement autodéchargés, jetez-les, mais s'ils tiennent toujours la charge, il y a de fortes chances que vous les ayez réanimés, mais le temps nous dira si vous les utilisez si vous réussissez. Vous pouvez également effectuer des cycles de test sur eux pour voir combien de vie ils ont perdu en effectuant un ou deux cycles de charge-décharge et en vérifiant la capacité. Vous pouvez également mesurer la résistance interne de la cellule si votre chargeur a la fonction d'analyseur de cellule, ce que fait le Zanflare. Prenez cela avec un grain de sel car de nombreuses variables affectent la résistance interne, mais généralement un nombre d'environ 230 milliohms est un bon chiffre.

Si vous n'avez pas de Zanflare ou autre chargeur/analyseur avec fonction de réanimation, vous pouvez utiliser votre chargeur LiPo. Désormais, par mesure de sécurité, la plupart de ces chargeurs ne chargeront pas une cellule sous cette plage de 2,6 à 2,5 volts, mais il existe une solution de contournement. Fais attention! Charger une cellule lithium-ion comme une NiMH provoquera de mauvaises choses ! Réglez le chargeur sur le mode NiMH où vous pouvez sélectionner manuellement le courant de charge. Réglez le courant sur quelque chose comme 200 mA et commencez à charger. Surveillez la tension jusqu'à ce qu'elle dépasse 2,8 et arrêtez le processus de charge. Réglez le chargeur sur le mode LiPo/Li-on et chargez à un courant faible, comme 200 à 300 mA. Laissez-le fonctionner jusqu'à ce qu'il soit complètement chargé. Puis déchargez-le à un réglage bas, 500 mA. Laissez-le se décharger complètement et notez la capacité chargée et la quantité de capacité déchargée. Chargez à nouveau la cellule et notez la capacité chargée et vous devriez avoir une base de référence de la durée de vie de la cellule. Un nombre plus proche de la capacité d'origine est bon, mais si votre cellule se décharge rapidement, devient chaude ou chaude et a une faible capacité, alors il est temps de la recycler. Les cellules de l'ordinateur portable étaient bonnes, avec une moyenne d'environ 2400 mAh, ce qui correspond à leur capacité d'origine pour toutes les cellules. La batterie de l'appareil photo n'a pas si bien fonctionné. Les cellules étaient gravement dégradées et leur capacité était tombée à seulement 550 et 660 mAh complètement chargées, au lieu de leur nouvelle capacité de 1500 mAh. Cela a du sens car il s'agit de la batterie d'origine d'il y a 14 ans ! Je vais probablement les utiliser dans un autre projet qui n'est pas un appareil à forte consommation car ces cellules de taille 18500 ne sont pas faciles à trouver.

Étape 8: Réflexions finales

J'espère que vous avez trouvé ce Instructable instructif et instructif. Vous devez savoir quoi rechercher lors de la recherche de batteries, comment les retirer (en toute sécurité !), vérifier et raviver les cellules lithium-ion récupérées. La récolte de ces batteries à partir d'appareils ou de blocs-batteries peut être à la fois amusante, stimulante et éducative ! De plus, vous économisez $$$. Vous pouvez trouver une ou plusieurs cellules lithium-ion d'occasion mais toujours entièrement viables pour une fraction du coût d'achat d'une nouvelle.

À votre santé!