Категория: Своими руками

Акб своими руками: Можно ли сделать своими руками аккумулятор 12 на вольт?

   30.03.1982  Оставить комментарий

Содержание

Можно ли сделать своими руками аккумулятор 12 на вольт?

Можно ли сделать своими руками аккумулятор 12 на вольт? Главная>Можно ли сделать своими руками аккумулятор 12 на вольт? Современная экономика построена на рыночных отношениях со здоровой конкуренцией, но это не всегда так. С каждым годом растет цена на топливо, на обслуживание автомобиля, вообще — цены только растут. Растущая стоимость деталей заставляет «шевелить извилинами» обычных потребителей, которые пытаются всеми силами уменьшить свои растраты. Это касается не только автомобиля — в деревнях многие отказались от газа и перешли на уголь и дрова, на материалы, которые можно добыть своими руками. Так и в автомобильном мире. Стоимость таких, когда-то расходников, как аккумуляторы с каждым днем все выше и выше, но не всегда высокая цена соответствует высокому качеству. Есть и такие, которые на фоне общего роста цен хочет получить наживу.
<h3> Теоретические данные </h3> Не будем рассматривать такие типы самодельных аккумуляторов, как газовый, на основе поваренной соли и активированного угля. Такие батареи не пригодны к ежедневному использованию в автомобиле. Нужно выделить современные технологии, при помощи которых можно создать аккумулятор нужной емкости:
  • Литий-Ионные батареи;
  • Литий-Полимерные батареи;
Суть этих двух типов заключается в той же химической реакции, только без жидкого электролита. Технологии, включающие опасные химические жидкости рассматривать не стоит, для работы с ними нужно быть высококвалифицированным специалистом. Но вернемся к Литиевым батареям — это отличная технология, которая сочетает в себе практичность, высокую отдачу и доступность. Такой тип аккумуляторов используется в каждом телефоне, ручном светодиодном фонарике и прочей небольшой электронике. Конечно, у них есть недостатки, такие как память, то есть при частом неполном заряде может упасть емкость аккумулятора, но и в свинцовых батарей есть ряд недостатков.
< h 2> От теории к практике </ h 2> Один бочоночек или пальчик, стандарт 18650, имеет вес приблизительно 100 грамм и напряжение 3,7 Вольт. Емкость может колебаться от 1,5Ач до 5Ач. Конечно, из этих параметров нам не подходит для автомобиля ничего. Но ничего не мешает рассчитать мощность и емкость на большее количество пальчиковых аккумуляторов. Для получения необходимого напряжения нам хватит 3 аккумулятора, которые в сумме выдают 11,5-12 Вольт, но больше интересует емкость. У среднего аккумулятора автомобиля емкость составляет 60Ач. Если вести расчет на пальчиковые батареи емкостью 5Ач, то три аккумулятора смогут отдать 12 Вольт и 5Ач. Если провести расчет на 60Ач, то потребуется 36-40 аккумуляторов, которые вместе смогут выдать необходимую нам силу тока и напряжение. < h 2> Так можно ли сделать своими руками аккумулятор на 12 Вольт? </ h 2> Да, можно, но он будет иметь ряд недостатков и преимуществ. Преимущества:
  • Малый вес (1 Li-Ion боченок весит около 100 грамм, то есть вес сборки составит максимум 4 килограмма, но свинцовый аккумулятор весит около 30 кг. )
  • Малые габариты;
  • Высокая отдача;
  • Низкая стоимость;
Если не вдаваться в подробности, то можно подумать что таким самодельным аккумулятором возможно заменить обычный свинцовый, но давайте посмотрим на недостатки:
  • Падение емкости при отрицательных температурах;
  • Малый пусковой ток;
  • Невозможность обслуживания и восстановления;
  • Эффект памяти;
  • Проблемы с зарядкой от генератора;
Взвесив все за и против, можно сделать вывод, что аккумулятор на 12 Воль можно сделать своими руками, но он будет иметь ряд неоспоримых недостатков. При этом вам никто не сможет гарантировать определенный срок работы батареи, поэтому намного лучше немного подождать, пока технологию не смогут адаптировать к использованию на автомобилях. Но этого возможно никогда не произойдет. Опять так, все расчеты проводились в теории, и как поведет себя в реальности данный сборной аккумулятор никто не может знать, поэтому лучше купить обычный свинцовый или гелевый аккумулятор, который можно обслуживать, понижать и повышать плотность в зависимости от сезона.
Да и если у вас что-нибудь с ним произойдет — в любом магазине вы сможете найти замену или просто попросить о помощи. Не стоит спешить экономить, ведь экономия может быть надуманной, пока технологию не проверят на практике — лучше пользоваться старыми проверенными методами.

Самодельные домашние батареи на 30-100 кВтч делают из аккумуляторов выброшенных ноутбуков

В мае 2015 года Илон Маск представил красивые домашние блоки Powerwall, чтобы хранить энергию от солнечных батарей с крыши — и снабжать бесплатным электричеством весь дом днём и ночью. Даже при отсутствии солнечных батарей такое резервное питание для дома особенно ценно, если в квартале отключили электричество. Компьютер и вся техника продолжат спокойно работать.

Вторая версия Powerwall хранит до 13,5 кВтч, чего должно хватить на несколько часов (стандартная мощность 5 кВт, а в пике 7 кВт). Проблема лишь в том, что оригинальная версия от Tesla стоит аж $5500 (плюс $700 за сопутствующее оборудование, итого $6200, плюс работы по установке стоят от $800 до $2000) — очень дорого. DIY-мейкеры решили эту проблему с помощью бэушных батареек, которые лежат бесплатно в выброшенных ноутбуках.

Своими руками можно собрать блок с лучшими характеристиками, чем у Tesla (например, на 30-100 кВтч) — и намного дешевле.

Энтузиасты DIY-сборки делятся опытом на специализированных форумах DIY Powerwalls, в группе на Facebook и на YouTube. Специальный раздел на форумах посвящён безопасности — это важный аспект, когда собираешь такую мощную штуку, которая может ещё и загореться на улице (их обычно устанавливают за пределами дома, чтобы не нарушать закон и из безопасности).

Для мейкеров сборка и подключение такого блока питания — не только интересное занятие и экономия денег, но ещё и возможность разобраться, как работает электрика в доме.

Практически все энтузиасты в комментарии Motherboard отметили, что их собственные системы получаются гораздо большей ёмкости, чем у Tesla. Вероятно, компания пожертвовала ёмкостью ради красивого тонкого дизайна блока питания и ради большей эффективности охлаждения и безопасности. Один из французских мейкеров с форума под ником Glubux собрал блок на 28 кВтч. Он говорит, что этого хватает для всего дома, и пришлось даже купить электрическую духовку и индукционную плиту, чтобы куда-то расходовать излишки энергии.

Австралийский мейкер Питер Мэтьюс собрал блок на 40 кВтч, который питается от 40 солнечных панелей на крыше, благо в Австралии нет недостатка солнечных дней.

Самый большой самодельный блок, который удалось найти Motherboard, собран из 22 500 ячеек от ноутбуков и имеет ёмкость более 100 кВтч. От такого блока маленький дом может работать несколько месяцев — например, всю зиму — даже если солнечные панели полностью вышли из строя или неактивны.

А калифорнийский блогер Джеху Гарсия намерен собрать из батареек ноутбука систему на 1 мегаватт, крупнейшую подобную систему частного хранения энергии в США.

Большинство энтузиастов использует при сборке литий-ионные аккумуляторы модели 18650. Они обычно упакованы в цветные пластиковые корпуса и устанавливаются в ноутбуки и другую электронику. Новые аккумуляторы 18650 стоят около $5 за штуку, так что система выйдет немногим дешевле модели от Tesla. Поэтому сборщики обычно скупают бэушные аккумуляторы и вынимают аккумуляторы из выкинутых сломанных ноутбуков. К сожалению, многие люди просто выкидывают аккумуляторы вместе со сломанным ноутбуком, хотя они ещё вполне рабочие. По словам директора крупнейшей в США компании по переработке батарей Call2Recycle, около 95% аккумуляторов не используются повторно, а заканчивают свой путь на свалке, хотя почти все типы батарей могут быть использованы повторно в том или ином виде.

Найти достаточное количество выброшенной техники не так просто, а в последнее время стало ещё труднее, потому что многие люди начали собирать из них собственные энергетические системы вроде Powerwall, а производители ноутбуков вообще не поощряют повторное использование их аккумуляторов в самодельной технике не их фирмы.

После находки батарей их тестируют, затем «обновляют» через cycling с полным разрядом.

Потом батареи объединяет в «упаковки». Такие коробки для сотни батарей можно купить на рынке или собрать самостоятельно. Наверх прикрепляют электропроводящие медные «шины» (busbars), а к ним припаивают контакты батарей.

Вся структура прикрепляются к инвертору и монтируется в стойке, которая устанавливается обычно на улице. Можно установить там систему мониторинга для контроля температуры с автоматическим отключением банков энергии, которые слишком сильно разогрелись.

Сейчас уже сформировалось целое сообщество мейкеров со всего мира, которые конструируют такие «аккумуляторные домашние фермы» из старых батарей ноутбуков, чтобы хранить электричество от солнечных батарей. Сообщество объединяет энтузиастов со всего мира, они делятся опытом и советами по безопасности, инженерным системам, совместимости разных типов батарей и т. д. Успех и безопасность Powerwall доказала, что это действительно безопасные системы, пригодные для постоянного долговременного использования (у Powerwall гарантия 10 лет).

Как не надо делать Li-Ion батареи

Статья обновлена: 2020-12-11

Сборка Li-Ion батареи своими руками – задача посильная, но для ее успешного решения нужен ответственный подход и опыт в выполнении электромонтажных работ. Конструкторы-любители при создании аккумуляторных батарей нередко допускают ошибки, которые приводят к ухудшению характеристик, уменьшению срока службы АКБ и другим негативным последствиям. Поэтому с технической точки зрения большинство самодельных литиевых батарей уступает заводским аналогам.

При сборке литиевой АКБ из отдельных ячеек в домашних условиях трудности возникают уже на этапе отбора ячеек с одинаковыми характеристиками. При профессиональном производстве аккумуляторных батарей ячейки тщательно тестируются, и для объединения в одном корпусе отбираются элементы с отличиями в параметрах не больше десятых долей процента.

Конструкторы-любители традиционно собирают АКБ из имеющихся ячеек с заметно отличающимися характеристиками. При эксплуатации таких батарей происходит их разбалансировка и преждевременный износ, несмотря на использование BMS платы. Далее рассмотрим популярные ошибки начинающих мастеров и расскажем, как сделать литий-ионный аккумулятор своими руками без ущерба для качества.

ТОП-5 ошибок при домашней сборке литиевых АКБ

  1. Использование в одной сборке элементов питания с отличающимися параметрами – например, новых и старых, взятых из разобранной батареи ноутбука. Каждую ячейку в дальнейшем нужно балансировать – выравнивать ее рабочие параметры по отношению к другим элементам питания. Чем больше элементов используется в батарее, и чем сильнее отличаются их характеристики, тем выше вероятность выхода части ячеек из строя.
  2. Идея сделать самому литиевую АКБ из аккумуляторов сомнительного качества. Такое решение в лучшем случае приведет к бесполезной трате времени и сил.
  3. Неправильный расчет напряжения и емкости собранной батареи. Напряжение рассчитывается как сумма значений последовательно соединенных ячеек. У Li-Ion аккумуляторов номинальное напряжение составляет 3,7 В, а у ячеек типа LiFePO4 – 3,2 В. Емкость батареи рассчитывается как суммарное значение параллельно соединенных ячеек. В среднем Li-Ion аккумуляторы типоразмера 18650 имеют емкость 2,6–3,5 Ач. Но часто на аккумуляторах указывается ложное значение емкости, поэтому завышенные в несколько раз значения должны вызвать подозрение.
  4. Сборка ячеек по неправильной схеме. Перед тем, как сделать литиевую батарею, нужно продумать оптимальную схему сборки ее элементов. Напряжение батареи обязательно должно соответствовать напряжению электромотора и контроллера. Например, чтобы получить Li-Ion батарею напряжением 24 В, нужно последовательно соединить 6 ячеек типоразмера 18650 (обозначение 6S в схеме). Для получения АКБ на 36 В используется схема 10S, для 48 В – 13S, для 60 В – 16S. Коэффициент возле буквы Р в схеме означает количество параллельно соединенных ячеек и влияет на суммарную емкость батареи. Например, по схеме 10S5P из Li-Ion аккумуляторов формата 18650 можно собрать АКБ напряжением 36 В и емкостью 13–17,5 Ач, в зависимости от емкости используемых элементов.
  5. Пайка Li-Ion аккумуляторов – при нагреве от паяльной станции или паяльника происходит разрушение их структуры и безвозвратная потеря емкости. Кроме ухудшения характеристик ячеек, пайка может навредить защитному клапану – элементу безопасности, находящемуся под «+» контактом. Он выдерживает температуру до 120 °С. Более того – пайка не обеспечивает необходимую надежность соединения при перегреве, а припой уязвим перед воздействиями внешних факторов. Поэтому вместо пайки рекомендуется:
  • контактная (точечная) сварка литий ионных аккумуляторов своими руками;
  • использование специальных держателей – холдеров с пластиковым корпусом и предусмотренными контактами для пайки без опасности перегрева ячеек;
  • применение мощных неодимовых магнитов;
  • склеивание;
  • применение жидкого пластика.

Как сделать литиевый аккумулятор своими руками

Перед сборкой Li-Ion батареи нужно выбрать схему соединения ячеек и приготовить все необходимое: элементы питания с одинаковыми параметрами, никелевые полосы для их соединения, аппарат для точечной сварки и т.д. В крайнем случае, можно воспользоваться и пайкой, но обязательно брать низкотемпературный припой и воздействовать на ячейки кратковременно. Паяльник лучше использовать мощный (от 80 Вт), но быстро, чтобы место припоя не успевало нагреться.

Сборка батареи производится по следующему алгоритму:

  1. Устанавливаем ячейки в холдеры – необязательно, но удобно.
  2. Отрезаем никелевые полосы для их соединения.
  3. Соединяем ячейки при помощи точечной сварки в соответствии с выбранной схемой.
  4. Выбираем подходящую по параметрам BMS плату и припаиваем ее к концам батареи согласно схеме.
  5. Устанавливаем индикатор заряда, выключатель индикатора, разъем для подсоединения зарядного устройства или нагрузки.
  6. Помещаем АКБ в корпус.
  7. Тестируем ее работу.

Самостоятельная сборка батареи – увлекательный процесс, но для его успешного выполнения нужны определенные навыки, знания и материалы. При даже частичном их отсутствии лучше не рисковать, а поручить сборку литиевой АКБ с нужными характеристиками профессионалам.

Читайте в нашей предыдущей статье об аккумуляторах для электромобилей – их типах, сроке службы, особенностях подзарядки.

Сборка LiFePO4 аккумулятора своими руками

Аккумуляторную батарею вполне можно собрать собственными руками. Для этих целей понадобятся следующие составные элементы:

  • аккумуляторные ячейки;
  • плата BMS для контроля уровня заряда/разряда и балансировки батареи;
  • пассивные балансиры для выравнивания заряда установленных элементов, балансиры необходимы, если емкость собираемого аккумулятора превышает 30Ah, при емкости ниже 30Ah, с балансировкой ячеек справится BMS плата;
  • перемычки, клеммы, провода и разъемы;
  • очень важно при сборки аккумулятора, использовать прокладки-изоляторы, их необходимо установить межку ячейками;
  • стоит обратить внимание, если вам необходима индикация аккумулятора, то необходимо использовать ваттметр, так как стандартные индикаторы, отображают остаточную емкость некорректно, поскольку литий-железо-фосфатный аккумулятор выдает стабильное напряжение и проседает только тогда, когда емкость практически исчерпана.

Последовательность сборки LiFePO4 аккумулятора
Перед тем, как приступить к сборке, необходимо убедиться в наличии и исправности всех составных элементов. Если есть возможность, измерьте уровень внутреннего сопротивления или напряжения ячеек с помощью специального прибора. При наличии расхождения в показателях требуется дозарядить ячейку до единого уровня. В случае если у вас нет возможности зарядить ячейки до сборки батареи, тогда после сборки, при первой зарядке, оставьте аккумулятор заряжаться до тех пор пока BMS плата не отбалансирует все ячейки аккумулятора.
Ячейки аккумулятора коммутируются путем параллельного или последовательного соединения. При параллельной комутации ячеей, увеличивается емкость, например: возьмем четыре ячейки 3,2V 25Ah и соединим параллельно, получится 3,2V 100Ah. При последовательной коммутации ячеек, увеличивается напряжение, например: возьмем четыре ячейки 3,2V 25Ah и соединим последовательно, получится 12V 25Ah. Если при сборке необходимо коммутировать и параллельно и последовательно, то первым этапом заготавливаются параллельные сборки, а затем параллельные сборки соединяются последовательно.
Очень важным моментом при сборке аккумулятора, является установка прокладок-изоляторов между ячейками, лучшим и удобным материалом для изоляции является стеклотекстолит, также возможно применение других изоляционных материалов.
Для того, чтобы защитить ячейки аккумулятора от переразряда-перезаряда и обеспечить балансировку ячеек между собой, на аккумуляторную сборку устанавливается BMS плата. В настоящее время, существует много разновидностей BMS плат, поэтому подключать плату надо согласно своей схемы.
Если вы собираете аккумулятор большой емкости (от 30Ah и более), то помимо BMS  платы на каждую ячейку или параллельную сборку аккумулятора необходимо установить пассивный балансир. Устанавливаются данные балансиры между плюсом (+) и минусом (-) ячейки.
После того, как вы завершили сборку аккумуляторной батареи, до упаковки его в корпус, протестируйте корректность его работы, прежде всего работу BMS платы. Для этого, первый заряд и разряд необходимо произвести под тщательным контролем, постоянно измеряя напряжение на отдельных ячейках в аккумуляторе. По завершении заряда BMS плата должна отключить весь аккумулятор, как только напряжение на одной из ячеек достигнет напряжения отсечки BMS платы, как правило это от 3,65V до 3,75V в зависимости от модели платы, после выравнивания напряжения BMS плата включит зарядное устройство и продолжит дозаряд аккумулятора, внешне процесс балансировки выглядит как частое включение-выключение зарядного устройства. По такомуже принципу необходимо проверить аккумулятор на разряде, как только напряжение на одной из ячеек сборки достигнет нижнего порога напряжения, примерно от 2,5V 2,2V в зависимости от модели платы, BMS плата должна отключить аккумулятор от потребителя.
На этом этап сборки LiFePO4 аккумулятора завершен и вам остается только аккуратно упаковать сборку в корпус.

Меры безопасности
  • в процессе сборки требуется соблюдать аккуратность и осторожность;

  • не допускать воздействий механического характера на аккумуляторную батареи и используемые элементы питания;

  • соблюдать полярность;

  • не допускать возникновения коротких замыканий и перезарядки элементов;

  • при высоком нагреве нужно отключить батарею от источника тока;

  • не использовать поврежденные ячейки.

     
Преимущества LiFePO4 аккумуляторов

  • полная безопасность для здоровья человека и окружающей среды – в процессе утилизации не происходит выброс токсичных элементов. Это вызвано тем, что кобальт заменен на более безопасные фосфаты;

  • уровень напряжения остается стабильным во все время эксплуатации батареи;
  • продолжительный эксплуатационный срок – не менее 2000 циклов;
  • возможность применения в условиях низких (до -20) и высоких (до +60) температур;
  • компактные размеры;
  • небольшой вес;
  • возможность использования при пиковом напряжении и высоком токе. 

 

Видео (кликните для воспроизведения).