Odzyskiwanie baterii litowo-jonowych: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Jeśli jesteś podobny do mnie, zawsze szukasz wymówki, aby zaoszczędzić pieniądze, majstrować lub zdekonstruować coś, co wydaje się interesujące. Znalazłem sposób na zaspokojenie tego wszystkiego! Mam powinowactwo do akumulatorów litowo-jonowych. Występują we wszystkich kształtach i rozmiarach, są energochłonne (posiadają dużo energii), mają wyższe napięcie niż akumulatory NiCad lub NiMH i są w stanie wytrzymać wysokie pobór prądu. Ponadto nie rozwijają „pamięci” ani nie mają wysokiego samorozładowania, dzięki czemu można je przechowywać przez długi czas. Wreszcie nadają się do konfiguracji wielokomórkowych. Co więcej, są wszędzie i można je dostać za darmo. W tym samouczku przeprowadzę szybki kurs, jak znaleźć, wyodrębnić i odzyskać baterie litowo-jonowe, więc zacznijmy! Poniżej znajdują się linki do niektórych narzędzi i przedmiotów, których użyłem!

Ładowarka iMax B6 LiPo:

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

Ładowarka/analizator Zanflare C4:

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

Zarządzanie baterią/płyta zabezpieczająca 4S:

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

Narzędzia:

Zestaw narzędzi Spudger/podważ

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

Przecinaki do płukania

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

Nożyce boczne

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

Nóż uniwersalny

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

Krok 1: Bateria litowo-jonowa 101

Jak powiedziałem, akumulatory litowo-jonowe są wszędzie! To właśnie sprawia, że kupowanie tych baterii jest tanie, ponieważ ludzie mają tendencję do wyrzucania starej elektroniki, która się zepsuła lub po prostu przestaje działać, ale zostawiają baterię w środku. Ja zwykle dostaję swoje ze sklepu z używanymi rzeczami za grosze lub ze starych zabawek, które ludzie rozdają lub łamią i ofiarowują na naukę. Należą do nich: urządzenia przenośne, telefony komórkowe, aparaty cyfrowe lub kamery, przenośne odtwarzacze DVD lub wideo oraz moje ulubione baterie do laptopów. Istnieją różne chemie związane z akumulatorami litowo-jonowymi, takie jak tlenek litowo-kobaltowy (typu ICR), fosforan litowo-żelazowy lub LiFePO4 (nie spotkasz ich często wyrzucanych), tlenek litowo-manganowy (IMR), nikiel litowo-manganowy (INR) i tlenek litowo-manganowo-kobaltowy (NCA lub hybryda). NAJPOPULARNIEJSZE, jakie znajdziesz, to tlenek litowo-kobaltowy typu ICR. Jest najlepszy pod względem gęstości energii i mocy, ale ma średni do niskiego prąd rozładowania i próg temperatury. Maksymalny prąd rozładowania dla nich jest równy lub co najmniej dwukrotnie większy niż pojemność. Ponadto są mniej stabilne (czytaj: niebezpieczne) niż inne typy i wymagają pewnego rodzaju obwodów ochronnych. Nie mylmy teraz baterii litowo-jonowych z bateriami litowo-jonowo-polimerowymi lub bateriami LiPo. W akumulatorach LiPo elektrolit, anoda i katoda, dodatnie i ujemne zaciski są umieszczone w polimerowych woreczkach. Chemia wewnętrzna jest podobna do ogniw litowo-jonowych. W zależności od urządzenia, baterie będą się różnić kształtem lub rozmiarem, ale zwykle są prostokątne i cienkie do telefonów komórkowych lub urządzeń kompaktowych lub cylindryczne, jak 18650 (powszechne w bateriach do laptopów) lub 18500 powszechne w garbach do aparatów fotograficznych lub kamer.

Jeśli kiedykolwiek się zastanawiałeś, nazwa baterii zawiera jej wymiary. „18650” oznacza, że bateria ma średnicę 18 mm i długość 65 mm. „0” po prostu się spotyka. Niezależnie od typu lub rozmiaru mogą one mieć pojedynczą komórkę lub wiele komórek. Wiele komórek jest połączonych szeregowo lub równolegle lub jest to połączenie obu. Nawet małe baterie mogą mieć wewnątrz dwa małe ogniwa połączone szeregowo lub szeregowo/równolegle. Wynika to z faktu, że niektóre urządzenia mają zwiększone zapotrzebowanie na napięcie, które może zapewnić więcej niż pojedyncza komórka lub zwiększyć pojemność. Połączenia szeregowe zwiększają napięcie, a połączenia równoległe zwiększają pojemność pakietu. W przeciwieństwie do akumulatorów NiMH lub NiCad, akumulatory litowo-jonowe będą miały w sobie pewnego rodzaju urządzenie zabezpieczające, takie jak system zarządzania akumulatorem składający się z układów scalonych i MOSFET lub rezystorów, które regulują prąd, napięcie, wykrywają zwarcia, odwrotną polaryzację i temperaturę. Niektóre mają dodatkową funkcję równoważenia komórek, jeśli istnieje wiele komórek. Dlaczego tego potrzebują? Dzieje się tak, ponieważ chemia ogniwa litowego sprawia, że jest ono wrażliwe na przeładowanie, nadmierne rozładowanie (opróżnianie do zbyt niskiego napięcia), zwarcie, a nawet przegrzanie. Każdy z nich może uszkodzić komórkę lub, co gorsza, wywołać pożar. Wieloogniwowe baterie połączone szeregowo wymagają funkcji równoważenia, która zapewnia, że każde pojedyncze ogniwo otrzymuje taką samą ilość prądu i napięcia jak inne ogniwa. Jeśli jedna komórka zostanie naładowana bardziej niż druga, może się szybciej zużyć lub ulec uszkodzeniu. Zmniejsza się również pojemność opakowania. Tego typu akumulatory wymagają również specjalnych procedur ładowania, których nie wymagają akumulatory NiMH lub NiCad. Więcej o tym później!

Krok 2: Bezpieczeństwo

Teraz, zanim zaczniemy zagłębiać się w pakiety baterii, chcę poruszyć niektóre elementy bezpieczeństwa charakterystyczne dla ogniw litowo-jonowych. Jeśli interesujesz się RC i masz pojazdy elektryczne i masz doświadczenie z akumulatorami LiPo, możesz to pominąć, ale jeśli nie, ważne jest, aby zrozumieć, że zamieszanie z akumulatorami litowo-jonowymi może być niebezpieczne. Nauczyłem się tego na własnej skórze!

Czemu? Ze względu na ich chemię pojedyncza komórka 18650 zawiera dużo energii. Połącz 6 lub więcej, a będziesz miał dużo zmagazynowanej energii. Należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo, jeśli są one zwarte, nadmiernie naładowane, niedoładowane lub nadmiernie rozładowane, najczęstszy typ baterii litowej nagrzewa się, pęcznieje i może eksplodować lub spowodować pożar z powodu nagrzewania się, czego nie robimy nie chcę.

Sposobem na uniknięcie tego jest prawidłowe obchodzenie się z nimi i ich ładowanie. Większość akumulatorów litowo-jonowych lub pojedynczych akumulatorów ma wbudowane obwody zabezpieczające, które chronią ogniwo przed przeładowaniem, zwarciem lub nadmiernym rozładowaniem. Pakiety wieloogniwowe mają dodatkową funkcję zwaną systemem zarządzania akumulatorem z funkcją balansu, która monitoruje i rozprowadza prąd ładowania i napięcie w każdej komórce, upewniając się, że każde z nich jest ładowane taką samą ilością prądu i napięcia. To powiedziawszy, musisz użyć odpowiedniej ładowarki, albo do pojedynczych ogniw, albo takiej, która obsługuje wiele ogniw w pakiecie, np. Ładowarka balansowa. Używanie jakiejkolwiek innej ładowarki może spowodować przeładowanie ogniw litowo-jonowych i spowodować pożar.

Krok 3: Narzędzia

Wyodrębnianie komórek jest dość proste. Potrzebujesz podstawowych narzędzi, więc oto najważniejsze z nich:

Wkrętaki płaskie. Dobrze jest mieć różne rozmiary, ale zazwyczaj wystarczy 3 mm (1/8") do 5 mm (lub 1/4"). Unikaj grubszych ostrzy, ponieważ są one zbyt duże, aby zmieścić się w małych przestrzeniach.

Spudger (opcjonalnie). Solidny metalowy lub mocny plastikowy do oddzielania skrzynek.

Frezy boczne lub frezy do płukania. Do przecinania zaczepów lub przewodów lub otwierania obudowy baterii. Oba działają, ale lubię moje frezy do płukania, ponieważ lepiej wchodzą w małe przestrzenie.

Nóż uniwersalny. Działa lepiej niż spudger, ale jest bardziej niebezpieczny! Zapytaj moje palce i dłonie, skąd to wiem 8)

Multimetr. Nie potrzebujesz do tego Fluke'a ani niczego wymyślnego. Służy tylko do pomiaru napięcia ogniw, aby sprawdzić, czy można je uratować.

Rękawiczki (opcjonalnie). Mówię opcjonalne, ponieważ praktyczne rękawice do tego zadania prawdopodobnie nie zatrzymają ostrego ostrza śrubokręta lub ostrza noża, które wyślizgnęło się z połączenia z dużą prędkością.

To wszystko, czego potrzebujesz!

Krok 4: Dekonstrukcja

Masz baterię, narzędzia, a teraz czas się zagłębić. W tym samouczku rozbieram dwa pakiety baterii. Jednym z nich jest ogólny 6-ogniwowy pakiet do laptopa HP Pavilion Dv 5 do Dv z serii 6 oraz pakiet ze starożytnego (2004 r.) aparatu cyfrowego o napięciu 7,4 V i 1500 mAh. Myślę, że ma w środku dwie komórki, ale dowiemy się.

W zależności od typu baterii, podstawowa konstrukcja będzie prawie taka sama, składa się z plastikowej obudowy zewnętrznej zawierającej wyściółkę do izolacji lub amortyzacji (pianka, silastic, taśma lub papier), ogniwa, a urządzenie/płyta zabezpieczająca z jej wewnętrznymi połączeniami, przewodami, zaczepami lub przewodami i zaczepami. Nawiasem mówiąc, zauważyłem niewielką lub żadną różnicę w konstrukcji między ogólnymi (jak bateria laptopa) a oryginalnym OEM (jak bateria aparatu). Czasami etui jest spawane lub sklejane, ale innym razem po prostu trzyma się je za pomocą zakładek. Szybko dowiesz się, jaką metodę stosuje producent. Baterie OEM są zwykle klejone/spawane, a tańsze są wklejane lub wpinane.

Lubię zaczynać od rogów obudowy od noża uniwersalnego. Znajdź szew między dwiema połówkami koperty. Włóż nóż wzdłuż krawędzi. Kołysaj nim w przód i w tył, aby uruchomić go w etui. Powinno się zatopić, więc uważaj, aby nie zejść zbyt głęboko i nie przeciąć komórek lub czegoś nie skrócić. Kiedy już to zrobisz i otworzysz małą szczelinę, czas iść po śrubokręt. Użyj mniejszego śrubokręta, aby jeszcze bardziej otworzyć szczelinę, przekręcając go. Gdy otworzysz go bardziej, idź po większy śrubokręt i powtórz. Powinieneś zacząć mieć duże zagniecenia w etui. Przesuń śrubokręt w górę po szwie obudowy, przekręcając w miarę postępu. Jeśli nigdzie nie dojdziesz, wróć do noża i powtórz pierwszy krok. Chyba nie muszę ci przypominać, żebyś tu była ostrożna.

Jeśli utkniesz, oprzyj się pokusie użycia młotka lub wyłamania narzędzia Dremel tarczą do cięcia. Jeśli jesteś taki jak ja i niecierpliwy, to bądź bardzo ostrożny! Baterie nie lubią być rozcinane. Dla przypomnienia, nigdy nie musiałem używać swojego.

Kontynuuj pracę śrubokrętem w górę szwu i oddziel połówki obudowy. Możesz użyć solidnego spudgera jako klina, aby połówki były otwarte podczas pracy śrubokrętem. Bądź cierpliwy! Podda się przed tobą! Nie bój się być z tym fizycznym. W razie potrzeby podważ skrzynkę i wykop z niej smakołyki.

Krok 5: Jesteś w

Po kilku drobiazgach powinieneś mieć obudowę całkowicie lub w większości oddzieloną i możesz zobaczyć gadżety w środku! To kolejna fajna część, zastanawianie się, co masz w środku.

Moje dwie baterie mają cylindryczne ogniwa, ale dołączę płaską, abyście mogli zobaczyć różnicę.

Pakiet laptopa ma całkiem przyzwoite ogniwa Moli Energy (obecnie E-One) marki ICR-18650J. Są to mniej znane marki, które kiedyś znajdowały się w Kanadzie (obecnie na Tajwanie), ale występują w różnych urządzeniach. Sprawdziłem arkusz danych i mają one pojemność 2400 mAh i mają maksymalny prąd rozładowania 4000 mA, pełne naładowanie 4,2 wolta i nominalne ładowanie 3,75 wolta oraz 3 wolty rozładowane. Drugi pakiet zawiera tajemnicze komórki, które są owinięte w papier powlekany plastikiem, ale zmierzyłem je i wyszły na 49 mm długości i 18 mm szerokości. Myślę, że są to ogniwa litowo-jonowe wielkości 18500. Obudowa baterii mówiła dla nich 1500 mAh i 7,4 V, więc są dwa ogniwa połączone szeregowo. Wyobrażam sobie, że są to ogniwa dobrej jakości, ponieważ jest to pakiet OEM, ale kto wie?

Wewnątrz etui mamy te same podstawowe funkcje. Oba mają płytkę zarządzającą baterią, która składa się z obwodów zabezpieczających i równoważących. Bateria laptopa dodaje kolejną ważną funkcję, termistor do monitorowania temperatury baterii. Są one zaprojektowane z myślą o maksymalnej wydajności i niskim poborze prądu, więc nie znajdziesz żadnych elementów o dużej wytrzymałości, jak w przypadku niektórych innych obwodów ochronnych.

Patrząc na rozmieszczenie baterii, bateria laptopa ma 6 ogniw w układzie szeregowym/równoległym, czyli 3 ogniwa połączone szeregowo, aby generować 11,1 V i 2 ogniwa równolegle, aby podwoić pojemność do 4800 mAh. Akumulator aparatu ma 2 ogniwa połączone szeregowo, więc pojemność jest taka sama, ale napięcie jest podwojone.

Chociaż utrzymanie połączenia ogniw jest w porządku, warto je rozdzielić w celu naładowania i analizy. Ogniwa litowe w pakietach baterii są zawsze połączone punktowo zgrzewanymi wypustkami, które łączą zaciski dodatnie i ujemne i należy zachować ostrożność podczas ich cięcia. Użyj obcinaków bocznych lub obcinaków do przepłukiwania, aby ostrożnie przeciąć zakładki między ogniwami i uniknąć zwarcia na zaciskach. Uważaj, aby nie uszkodzić ani nie usunąć folii ochronnej na zewnątrz ogniwa, ponieważ podczas przecinania zaczepów możesz również zwierać metalowy korpus. Nie chcemy nagich baterii. Użyj szczypiec z końcówkami igłowymi, aby usunąć zakładki, pociągając je. Bądź ostrożny. Wycięte krawędzie zakładek są ostre jak brzytwa!

Krok 6: Operacja ratunkowa

Teraz masz baterie, czy warto była ciężka praca? Problem z odzyskiwaniem baterii polega na tym, że nie wiesz, jak dobrze o nie dbano i ile mają lat. Akumulatory litowo-jonowe są wrażliwe na nadmierne i niedostateczne rozładowanie. Za każdym razem, gdy są zbyt głęboko rozładowane, a następnie w pełni naładowane, tracą pojemność. Możesz sprawdzić wiek akumulatora i zmierzyć napięcie (jeśli to możliwe) lub sprawdzić kody dat na wewnętrznej płytce drukowanej. Przez większość czasu te baterie będą rozładowane, to znaczy martwe. Ogniwa litowo-jonowe nie lubią być rozładowywane poniżej ich nadmiernego napięcia rozładowania, zwykle między 2,5 a 2,75 woltów. Poniżej i ogniwo przechodzi w stan „uśpienia” lub jest tak martwe, że nie będzie się już ładować, a jeśli uda się go naładować, pojemność będzie tak niska, że nie będzie można jej używać. Jeśli możesz zmierzyć baterię przed jej rozłożeniem na części (jak nasza bateria do aparatu z odsłoniętymi końcówkami), szukasz napięcia od 4,2 do 3 woltów na jedno ogniwo, więc w pełni naładowana bateria laptopa wynosi 12,6 woltów, a rozładowana 9 woltów. Zmierzyłem go po rozbiorze i było to prawie martwe 5,6 wolta, a każda komórka odczytywała około 1,8 wolta.

Akumulator aparatu jest w znacznie lepszym stanie, a opakowanie pokazuje w pełni naładowane 7,9 wolta, a każda komórka ma 3,9 wolta, ale nie wiemy, jak są zdrowe ani ile ich pojemności zostało utracone na przestrzeni lat.

Jeśli twoje baterie czytają poniżej 2 woltów, to są „martwe”. Jeśli odczytają 0 V, to weszły w rodzaj stanu hibernacji i prawdopodobnie nie warto ich trzymać, ponieważ nawet jeśli je ożywisz, zostaną uszkodzone. Przetwarzaj je prawidłowo. Możesz uratować ogniwa o bardzo niskim napięciu, ale potrzebujesz specjalnej ładowarki, która może „ożywić” rozładowane baterie lub użyć pewnych technik, które mogą przywrócić je do życia.

Krok 7: Przebudzenie

Masz baterie, ale są martwe. Co teraz? Nie wszystko stracone, ponieważ możesz je ożywić. Jeśli masz ładowarkę balansową przeznaczoną do ładowania akumulatorów LiPo, istnieje duże prawdopodobieństwo, że ożywi ona również Twoje ogniwa litowo-jonowe. Lub, jeśli masz cyfrową ładowarkę uniwersalną, która ma funkcję „ożywiania”, to również zadziała. Używam chińskiego klona ładowarki SkyRC iMax B6 oraz multiładowarki Zanflare C4. Zanflare ma zdolność przywracania rozładowanych baterii i ma funkcję analizatora, ale iMax nie.

Aby korzystać z Zanflare, po prostu włóż rozładowane baterie i pozwól ładowarce wykonać pracę. Zawsze zaczynaj od najniższego możliwego prądu ładowania. Zanflare spada do 300 mAh, więc to w porządku. Zajmie to trochę czasu, ale bądź cierpliwy. Pozwól im w pełni naładować i zdejmij je z ładowarki. Niech siedzą na noc lub kilka dni i zobaczą, czy nie stracili ładunku. Jeśli znacznie się rozładowali, wyrzuć je, ale jeśli nadal trzymają ładunek, są szanse, że je ożywiłeś, ale czas pokaże, gdy ich użyjesz, czy odniesiesz sukces. Możesz przeprowadzić na nich kilka cykli testowych, aby zobaczyć, ile straciły życia, wykonując jeden lub dwa cykle ładowania i rozładowania i sprawdzić pojemność. Możesz również zmierzyć rezystancję wewnętrzną ogniwa, jeśli twoja ładowarka ma funkcję analizatora ogniw, którą robi Zanflare. Przyjmij to z przymrużeniem oka, ponieważ wiele zmiennych wpływa na opór wewnętrzny, ale ogólnie liczba około 230 miliomów to dobra wartość.

Jeśli nie masz Zanflare lub innej ładowarki/analizatora z funkcją revive, możesz użyć ładowarki LiPo. Teraz, jako funkcja bezpieczeństwa, większość tych ładowarek nie ładuje ogniwa poniżej tego zakresu od 2,6 do 2,5 V, ale istnieje obejście tego problemu. Tylko bądź ostrożny! Ładowanie ogniwa litowo-jonowego, takiego jak NiMH, spowoduje złe rzeczy! Ustaw ładowarkę w trybie NiMH, w którym możesz ręcznie wybrać prąd ładowania. Ustaw prąd na około 200 mA i rozpocznij ładowanie. Monitoruj napięcie, aż przekroczy 2,8 i zatrzymaj proces ładowania. Ustaw ładowarkę w trybie LiPo/Li-on i ładuj niskim prądem, np. 200 do 300 mA. Pozwól mu pracować, dopóki nie zostanie w pełni naładowany. Następnie rozładuj go przy niskim ustawieniu 500 mA. Pozwól mu się całkowicie rozładować i zanotuj naładowaną pojemność i ilość rozładowanej pojemności. Ponownie naładuj ogniwo i zanotuj naładowaną pojemność, a powinieneś mieć linię bazową dotyczącą żywotności ogniwa. Liczba bliższa oryginalnej pojemności jest dobra, ale jeśli twoje ogniwo szybko się rozładowuje, nagrzewa się lub ma niską pojemność, nadszedł czas, aby je poddać recyklingowi. Ogniwa laptopa były dobre, średnio około 2400 mAh, na miejscu na ich pierwotną pojemność dla wszystkich ogniw. Akumulator aparatu nie działał tak dobrze. Ogniwa zostały mocno zdegradowane, a ich pojemność spadła do zaledwie 550 i 660 mAh w pełni naładowanych, w porównaniu z ich nową pojemnością 1500 mAh. Ma to jednak sens, ponieważ jest to oryginalna bateria sprzed 14 lat! Prawdopodobnie użyję ich w innym projekcie, który nie jest urządzeniem o wysokim poborze mocy, ponieważ te komórki o rozmiarze 18500 nie są łatwe do znalezienia.

Krok 8: Końcowe myśli

Mam nadzieję, że znalazłeś ten instruktażowy, pouczający i pouczający. Powinieneś wiedzieć, na co zwracać uwagę, szukając baterii, jak je usunąć (bezpiecznie!), sprawdzić i ożywić odzyskane ogniwa litowo-jonowe. Zbieranie tych baterii z urządzeń lub akumulatorów może być jednocześnie zabawne, trudne i edukacyjne! Dodatkowo oszczędzasz $$$. Możesz znaleźć używane, ale nadal w pełni sprawne ogniwa litowo-jonowe za ułamek kosztów zakupu nowego.

Pozdrawiam!