Gjenoppretting av litiumionbatterier: 8 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Hvis du er som meg, leter du alltid etter en unnskyldning for å spare penger, tinker eller dekonstruere noe som virker interessant. Jeg fant en måte å tilfredsstille alt ovenfor! Jeg har en affinitet for litiumionbatterier. De kommer i alle former og størrelser, er energitette (holder mye energi), har en høyere spenning enn NiCad- eller NiMH-batterier, og tåler høye ampertrekk. I tillegg utvikler de ikke et 'minne' eller har høy selvutladning, slik at du kan lagre dem lenge. Til slutt egner de seg til flercellede konfigurasjoner. Enda bedre, de er overalt og kan fås gratis. I denne opplæringen vil jeg gi deg et krasjkurs i hvordan du finner, trekker ut og redder litiumionbatterier, så la oss komme i gang! Nedenfor er koblingene til noen av verktøyene og elementene jeg brukte!

iMax B6 LiPo lader:

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

Zanflare C4 lader/analysator:

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

4S batteristyring/beskyttelseskort:

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

Verktøy:

Spudger/lirke verktøysett

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

Skyll kuttere

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

Sidekuttere

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

Verktøykniv

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

Trinn 1: Litium-ion-batteri 101

Som jeg sa, er oppladbare litiumionbatterier overalt! Dette er det som gjør det å få disse batteriene billig fordi folk har en tendens til å kaste gammel elektronikk som går i stykker eller bare slutter å fungere, men lar batteriet ligge inne. Jeg får vanligvis min fra bruktbutikken for øre, eller fra gamle leker som folk gir bort eller blir ødelagt og donerer til vitenskap. De du skal se etter er følgende: håndholdte enheter, mobiltelefoner, digitale kameraer eller videokameraer, bærbare DVD- eller videospillere, og min personlige favoritt, bærbare batterier. Det er også forskjellige kjemikalier knyttet til oppladbare litiumionceller, for eksempel litiumkoboltoksid (ICR-type), litiumjernfosfat eller LiFePO4, (du vil ikke støte på at disse blir kastet ofte), litiummanganoksid (IMR), litium mangan nikkel (INR) og litium nikkel mangan koboltoksyd (NCA eller hybrid). Det mest vanlige du finner er litiumkoboltoksyd av ICR-typen. Det er det beste for energitetthet og effekt, men har gjennomsnittlig til lav utladningsstrøm og temperaturterskel. Maksimal utladningsstrøm for disse er lik eller minst dobbel kapasitet. I tillegg er de mindre stabile (les: farlige) enn de andre typene og må ha en slags beskyttelseskrets. La oss ikke forveksle litiumionbatterier med litiumionpolymerbatterier eller LiPo-batterier. I LiPo -batterier er elektrolytten, anoden og katoden, positive og negative terminaler, plassert i polymerposer. Den interne kjemi ligner på litiumionceller. Avhengig av enheten vil batteriet være forskjellig i form eller størrelse, men de er vanligvis rektangulære og tynne for mobiltelefoner eller kompakte enheter, eller sylindriske som 18650 (vanlig i bærbare batterier) eller 18500 vanlige i pukkelpakker for kameraer eller videokameraer.

Hvis du noen gang har lurt på, inneholder navnet på batteriet dets dimensjoner. "18650" betyr at batteriet er 18 mm i diameter og 65 mm langt. "0" henger bare ut. Uavhengig av type eller størrelse, kan disse ha en enkelt celle eller flere celler. Flere celler er enten i serie eller parallelle, eller en blanding av begge. Selv små batterier kan ha to små celler inne koblet i serie eller serie/parallell. Dette skyldes det faktum at noen enheter har økt spenningsbehov mer enn en enkelt celle kan gi, eller for å legge til kapasitet. Seriekoblinger øker spenningen, og parallelle tilkoblinger øker kapasiteten til pakken. I motsetning til NiMH- eller NiCad-batterier, vil litiumionbatterier ha en slags beskyttelsesenhet i seg som et batteristyringssystem som består av IC og MOSFET eller motstander som regulerer strøm, spenning, detekterer kortslutninger, omvendt polaritet og temperatur. Noen har en ekstra funksjon for å balansere cellene hvis det er flere celler. Hvorfor trenger de dette? Det er fordi litiumcellens kjemi gjør den følsom for overlading, overladning (tømming til spenningen blir for lav), kortslutning og til og med over temperatur. Alle disse kan skade cellen, eller verre, forårsake brann. Flere cellebatterier i serie trenger balansefunksjonen som sørger for at hver enkelt celle mottar samme mengde strøm og spenning som de andre cellene. Hvis en celle får mer ladning enn en annen, kan den slites ut raskere eller bli skadet. Kapasiteten på pakken reduseres også. Disse typer batterier krever også spesielle ladeprosedyrer som NiMH eller NiCad ikke gjør. Mer om det senere!

Trinn 2: Sikkerhet

Nå før vi begynner å grave i batteripakker, vil jeg berøre noen sikkerhetselementer som er spesifikke for litiumionceller. Hvis du er på RC og har elektriske kjøretøyer og har erfaring med LiPo-batterier, kan du hoppe over dette, men hvis ikke, er det viktig å forstå at roting med litiumionbatterier kan være farlig. Jeg lærte dette på den harde måten!

Hvorfor? På grunn av deres kjemi inneholder en enkelt celle fra 18650 mye energi. Stropp 6 eller flere sammen, og du har mye lagret energi. Sikkerhetshensynet kommer hvis de er kortsluttet, overladet eller underladet eller overladet, den vanligste typen litiumbatteri varmer opp, hovner opp og kan eksplodere eller forårsake at en brann blir så varm, som vi vil ikke.

Måten å unngå dette på er å håndtere og lade dem riktig. De fleste litiumionbatterier eller enkeltbatterier har en slags krets som er innebygd i dem for å beskytte cellen mot å bli overladet, kortsluttet eller overladet. Flercellepakker har en ekstra funksjon som kalles et batteristyringssystem med en balansefunksjon som overvåker og distribuerer ladestrøm og spenning over hver celle, og sørger for at hver blir ladet med samme mengde strøm og spenning. Når det er sagt, må du bruke en passende lader, enten for enkeltceller eller en som støtter flere celler i en pakke, for eksempel en balanselader. Bruk av andre ladere kan føre til at litiumioncellene overlades og kan føre til brann.

Trinn 3: Verktøy

Å trekke ut celler er ganske enkelt. Du trenger noen grunnleggende verktøy, så her er de viktigste:

Flate skrutrekkere. Det er bra å ha forskjellige størrelser, men vanligvis er 3 mm (1/8 ") opptil 5 mm (eller 1/4") alt du trenger. Unngå tykkere kniver da de er for store til å passe inn i små mellomrom.

Spudger (valgfritt). En solid metall, eller sterk plast for å skille esker.

Sidekuttere eller spyleskjær. For kutting av tapper eller ledninger, eller kutting av batteridekselet. Begge fungerer, men jeg liker spyleskjærene mine fordi de kommer bedre inn i små mellomrom.

Verktøykniv. Fungerer bedre enn en spudger, men farligere! Spør fingrene og hendene mine hvordan jeg vet dette 8)

Multimeter. Trenger ikke en Fluke eller noe fancy for dette. Det er bare for å måle cellespenningen for å se om de kan reddes.

Hansker (valgfritt). Jeg sier valgfritt fordi praktiske hansker for denne oppgaven sannsynligvis ikke vil stoppe et skarpt skrutrekkerblad eller knivblad som har glidd ut av et ledd med høy hastighet.

Det er alle verktøyene du trenger!

Trinn 4: Dekonstruksjon

Du har batteriet, verktøyene, og nå er det på tide å grave i. Jeg tar fra meg to batteripakker i denne opplæringen. Den ene er en generell 6-cellers pakke for en bærbar HP Pavilion Dv 5 til Dv 6-serien og en pakke fra et gammelt digitalt kamera fra 2004 (7,4 volt og 1500 mAh). Jeg tror den har to celler inne, men vi finner ut.

Avhengig av batteritype kommer den grunnleggende designen til å være ganske lik, bestående av et ytre hus av plast som inneholder en foring for isolasjon eller demping (skum, silastikk, tape eller papir), cellen (e), en beskyttelsesenhet/-kort med sine interne tilkoblinger, enten ledninger, tapper eller ledninger og tapper. Forresten, jeg har lagt merke til liten eller ingen forskjell i konstruksjon mellom generisk (som laptop -batteriet) og ekte OEM (som kamerabatteri). Noen ganger er saken sveiset eller limt, men andre ganger er den bare holdt sammen med faner. Du vil raskt finne ut hvilken metode produsenten bruker. OEM -batterier limes/sveises vanligvis og billigere limes eller klippes inn.

Jeg liker å starte i hjørnene av saken med verktøykniven først. Finn sømmen mellom de to sakshalvdelene. Sett inn kniven langs kanten. Vipp det frem og tilbake for å få det til å gå i saken. Det skal synke inn, så vær forsiktig så du ikke går for dypt og kutter cellene eller forkorter noe. Når du får det i gang og har åpnet et lite hull, er det på tide å gå for skrutrekkeren. Bruk den mindre skrutrekkeren til å åpne åpningen ytterligere ved å vri den. Når du har åpnet den mer, gå til den større skrutrekkeren og gjenta. Du bør begynne å få store bretter i saken. Flytt skrutrekkeren oppover sømmen på saken, vri den mens du går. Hvis du ikke kommer noen vei, gå tilbake til kniven og gjenta det første trinnet. Jeg tror ikke jeg trenger å minne deg på å være forsiktig her.

Hvis du sitter fast, motstå trangen til å bruke en hammer eller bryte ut Dremel -verktøyet med et avskjæringshjul. Hvis du er som meg og utålmodig, vær så forsiktig! Batterier liker ikke å bli kuttet opp. For ordens skyld, jeg har aldri behøvd å bruke min.

Fortsett å jobbe skrutrekkeren oppover sømmen og skille sakens halvdeler. Du kan bruke en solid spudger her som en kil for å holde halvdelene spredt åpne mens du jobber med skrutrekkeren. Vær tålmodig! Det vil gi opp før deg! Ikke vær redd for å være fysisk med det. Lirk saken fra hverandre hvis det er nødvendig, og grave ut godbitene inni.

Trinn 5: Du er med

Etter litt finaggling bør du ha saken helt eller stort sett atskilt og se godbitene inni! Dette er den andre morsomme delen, å finne ut hva du har inne.

Mine to batterier har tilfeldigvis sylindriske celler, men jeg tar med en flat slik at du kan se forskjellen.

Den bærbare PC-en har noen ganske anstendig Moli Energy (nå kalt E-One) merke ICR-18650J celler. Dette er et mindre kjent merke som en gang lå i Canada (nå i Taiwan), men som finnes i en rekke enheter. Jeg sjekket databladet, og de har en kapasitet på 2400 mAh og har en maksimal utladningsstrøm på 4000 mA, full ladning på 4,2 volt og 3,75 volt nominell ladning og 3 volt utladet. Den andre pakken inneholder noen mystiske celler som er pakket inn i plastbelagt papir, men jeg målte dem og de kommer ut som 49 mm lange og 18 mm brede. Jeg tror de er 18500-størrelse litiumionceller. Batterikassen sa 1500 mAh for dem og 7,4 volt, så det er to celler i serie. Jeg kan tenke meg at de er celler av god kvalitet siden dette er en OEM-pakke, men hvem vet?

Inne i saken har vi de samme grunnleggende funksjonene. Begge har et batteristyringskort som består av beskyttelses- og balansekretser. Det bærbare batteriet legger til en annen viktig funksjon, en termistor for å overvåke temperaturen på batteriet. Disse er designet for maksimal kapasitet og lavt drenering, så du vil ikke finne noen kraftige komponenter som med andre beskyttelseskretser.

Når vi tar en titt på arrangementet av batteriene, har det bærbare batteriet 6 celler i et serie/parallelt arrangement, så 3 celler i serie for å generere 11,1 volt, og 2 celler parallelt for å doble kapasiteten til 4800 mAh. Kamerabatteriet har 2 celler i serie, så kapasiteten er den samme, men spenningen dobles.

Selv om det er greit å holde cellene tilkoblet, vil du skille dem for lading og analyse. Litiumceller i batteripakker er alltid koblet til med punktsveisede tapper som forbinder de positive og negative terminalene, og du må være forsiktig når du kutter dem. Bruk sidekutterne eller spyleskjærene til å kutte tappene mellom cellene forsiktig og unngå å kortsluttes over terminalene. Vær forsiktig så du ikke skader eller fjerner beskyttelsesfolien på utsiden av cellen, da du også kan kutte metallkroppen mens du kutter tappene. Vi vil ikke ha nakne batterier. Bruk nåletangen til å fjerne tappene ved å trekke dem av. Vær forsiktig. De avskårne kantene på tappene er sylskarpe!

Trinn 6: Bergingsoperasjon

Nå har du batteriene, var det harde arbeidet ditt verdt det? Problemet med å berge batterier er at du ikke vet hvor godt de ble tatt vare på eller hvor gamle de er. Litiumionbatterier er følsomme for over- og underladning. Hver gang de blir utladet for dypt, deretter fulladet, mister de kapasiteten. Du kan sjekke alderen på batteripakken, og måle spenningen (hvis mulig), eller se etter datokoder på kretskortet inne. Mesteparten av tiden vil disse batteriene være døde, og jeg mener at de er døde. Litiumionceller liker ikke å bli utladet under overutladningsspenningen, vanligvis mellom 2,5 og 2,75 volt. Under det og cellen går i "søvn" eller er så død, vil det ikke kreve lading lenger, og hvis du klarer å få ladning i den, vil kapasiteten være så lav at den er ubrukelig. Hvis du kan måle batteriet før du tar det fra hverandre (som vårt kamerabatteri med eksponerte terminaler), leter du etter 4,2 til 3 volt for en enkelt celle, så vårt bærbare batteri er fulladet 12,6 volt og 9 volt utladet. Jeg målte det etter at jeg dissekerte det, og det var ganske dødt 5,6 volt med hver celle på rundt 1,8 volt.

Kamerabatteriet er i mye bedre form, med pakken som viser et fulladet 7,9 volt og hver celle på 3,9 volt, men vi vet ikke hvor sunne de er, eller hvor mye av kapasiteten deres har gått tapt gjennom årene.

Hvis batteriene leser under 2 volt, er de "døde". Hvis de leser 0 volt, har de gått inn i en dvalemodus og er sannsynligvis ikke verdt å beholde, selv om du gjenoppliver dem, vil de ha blitt skadet. Resirkuler dem riktig. Du kan redde svært lavspenningscellene, men du trenger en spesiell lader som kan "gjenopplive" døde batterier, eller bruke noen teknikker som kan bringe dem tilbake til livet.

Trinn 7: Vekkelse

Du har batteriene dine, men de er døde. Hva nå? Alt er ikke tapt fordi du kan gjenopplive dem. Hvis du har en balanselader designet for lading av LiPo-batterier, er det sannsynlig at den også vil gjenopplive litiumioncellene dine. Eller hvis du har en digital multilader som har "gjenopplive" -funksjonalitet, vil det også fungere. Jeg bruker en kinesisk klon av en SkyRC iMax B6 -lader og en Zanflare C4 multilader. Zanflare har evnen til å gjenopplive døde batterier og har en analysatorfunksjon, men iMax gjør det ikke.

For å bruke Zanflare, er det bare å sette inn de døde batteriene og la laderen gjøre jobben. Start alltid med lavest mulig ladestrøm. Zanflare går ned til 300 mAh, så det er greit. Det vil ta en stund, men vær tålmodig. La dem lades helt opp, og ta dem av laderen. La dem sitte over natten eller et par dager og se om de har mistet ladningen. Hvis de har betydelig selvutladning, så kast dem, men hvis de fortsatt holder belastningen, er sjansen stor for at du har gjenopplivet dem, men tiden vil vise når du bruker dem om du lykkes. Du kan kjøre noen testsykluser på dem for å se hvor mye liv de har mistet også ved å gjøre en ladningsutladningssyklus eller to og sjekke kapasiteten. Du kan også måle den interne motstanden i cellen hvis laderen din har celleanalysatorfunksjonen, som Zanflare gjør. Ta dette med et saltkorn fordi mange variabler påvirker intern motstand, men generelt er et tall rundt 230 miliohms et godt tall.

Hvis du ikke har en Zanflare eller annen lader/analysator med gjenopplivingsfunksjon, kan du bruke LiPo -laderen. Som en sikkerhetsfunksjon vil de fleste av disse laderne ikke lade en celle under det 2,6 til 2,5 volt området, men det er en løsning. Bare vær forsiktig! Hvis du lader en litiumioncelle som en NiMH, vil det føre til at det skjer dårlige ting! Sett laderen i NiMH -modus, der du kan velge ladestrøm manuelt. Sett strømmen til noe som 200 mA og begynn å lade. Overvåk spenningen til den kommer over 2,8 og stopp ladeprosessen. Sett laderen i LiPo/Li-on-modus og lad den med lav strøm, som 200 til 300 mA. La den gå til den er fulladet. Tøm den deretter ved en lav innstilling, 500 mA. La den tømmes helt og noter den ladede kapasiteten og mengden utladet kapasitet. Lad cellen igjen og noter den ladede kapasiteten, og du bør ha en grunnlinje for hvor mye liv cellen har i den. Et tall nærmere den opprinnelige kapasiteten er bra, men hvis cellen din tømmes raskt, blir varm eller varm og har lav kapasitet, er det på tide å resirkulere den. De bærbare cellene var gode, gjennomsnittlig rundt 2400 mAh, med tanke på den opprinnelige kapasiteten til alle cellene. Kamerabatteriet gjorde det ikke så bra. Cellene ble dårlig degradert og kapasiteten var nede på bare 550 og 660 mAh fulladet, ned fra deres 1500 mAh nye kapasitet. Det er imidlertid fornuftig siden dette er det originale batteriet fra 14 år siden! Jeg vil sannsynligvis bruke dem i et annet prosjekt som ikke er en tappeapparat fordi disse 18500 størrelsene ikke er enkle å finne.

Trinn 8: Avsluttende tanker

Jeg håper du fant dette lærerikt opplysende og informativt. Du bør vite hva du skal se etter når du søker etter batterier, hvordan du fjerner dem (trygt!), Sjekker og gjenoppliver bergede litiumionceller. Å høste disse batteriene fra enheter eller batteripakker kan være morsomt, utfordrende og lærerikt på samme tid! I tillegg sparer du $$$. Du kan finne en brukt, men fortsatt fullt levedyktig litiumioncelle (r) for en brøkdel av kostnaden ved å kjøpe ny.

Jubel!