DIY Professional 18650 Akku

Die Welt verlagert sich weg von fossilen Brennstoffen und wird eines Tages vollelektrisch. In der heutigen Welt ist Lithium-Ionen die vielversprechendste Chemie aller Batterien. Die meisten Akkus, die in Laptops, RC-Spielzeug, Drohnen, medizinischen Geräten, Elektrowerkzeugen, E-Bikes und Elektroautos (EV) verwendet werden, basieren auf dem 18650. Es ist eines der ausgereiftesten verfügbaren Li-Ionen-Formate in hohem Volumen und genießt niedrige Kosten pro Wh.

Sie finden alle meine Projekte unter: //www.opengreenenergy.com/

Die Batterie 18650 (18 mm Durchmesser und 65 mm Länge) ist eine Größenklassifizierung von Lithium-Ionen-Batterien. Sie hat dieselbe Form, ist jedoch etwas größer als eine AA-Batterie. Im Vergleich dazu werden AA-Batterien manchmal als 14500-Batterien bezeichnet, da sie einen Durchmesser von 14 mm und eine Höhe von 50 mm haben.

Früher habe ich einen Solarstromgenerator hergestellt, der bis jetzt sehr gut funktioniert. Das Hauptproblem ist jedoch sein Gewicht, er ist sehr schwer. Das Hauptgewicht des Solargenerators ist auf die darin enthaltene schwere Blei-Säure-Batterie zurückzuführen. Also habe ich mich entschieden um einen leichten und kompakten 18650 Li Ionen Akku herzustellen.

In diesem Instructable zeige ich Ihnen, wie Sie einen 18650-Akku für Anwendungen wie Power Bank, Solargenerator, E-Bike, Power Wall usw. herstellen. Das Grundprinzip ist sehr einfach: Nur um die Anzahl der 18650-Zellen in Reihe zu kombinieren und parallel, um eine größere Packung herzustellen und schließlich die Sicherheit zu gewährleisten, indem ein BMS hinzugefügt wird.

Am Ende dieses Projekts habe ich ein benutzerdefiniertes 3D-gedrucktes Gehäuse für den Akku erstellt.

Haftungsausschluss: Ich kann nicht für den Verlust von Eigentum, Schäden oder den Verlust von Leben verantwortlich gemacht werden, wenn es dazu kommt. Dieses Tutorial wurde für diejenigen geschrieben, die Kenntnisse über wiederaufladbare Lithium-Ionen-Technologie haben. Bitte versuchen Sie dies nicht, wenn Sie Anfänger sind. Bleib sicher.

Schritt 1: Erforderliche Teile und Werkzeuge

Erforderliche Teile:

1. 18650 Batterie (GearBest / Amazon)

2. BMS (Banggood / Amazon)

3. Ni Strips (Banggood / Amazon)

4. Batteriestandsanzeige (Banggood)

5. Wippschalter (Aliexpress / Banggood)

6. DC Jack (Banggood / Aliexpress)

7. 18650 Batteriehalter (Banggood)

8. 3M x 10mm Schrauben (Banggood / Aliexpress)

Benutztes Werkzeug

1. Punktschweißgerät (Banggood / Amazon)

2. 3D-Drucker (Creality CR10S)

2. Abisolierzange (Amazon)

3. Heißluftgebläse (GearBest)

3. Multimeter (Amazon)

5. Li-Ionen-Ladegerät (GearBest)

Sicherheitsausrüstung :

1. Sicherheitsbrille (Amazon)

2. Elektrohandschuhe (Amazon)

Schritt 2: Auswahl der richtigen 18650-Zellen für den Akku

Sie werden viele Arten von 18650-Zellen auf dem Markt in der Preisklasse von 1 bis 10 US-Dollar finden, aber welche sind die besten? Ich werde wärmstens empfehlen, 18650 Zellen von Markenunternehmen wie Panasonic, Samsung, Sanyo und LG zu kaufen. Diese Zellen haben gut dokumentierte Leistungsmerkmale und eine ausgezeichnete Qualitätskontrolle. Reputierte Marken-18650-Zellen sind im Allgemeinen teuer, aber wenn Sie sie für eine lange Verwendung in Betracht ziehen, sind sie es wert, sie zu haben.

Kaufen Sie keine Zellen mit dem Wort FIRE im Namen wie Ultrafire, Surefire und Trustfire. In Wirklichkeit handelt es sich bei diesen Zellen nur um Werksabfälle, die von Unternehmen wie Ultrafire gekauft und in ihrer eigenen Markenhülle neu verpackt wurden. Viele gebrauchte Batterien werden wie neu und mit einem weißen Etikett versehen. Sie verkaufen die Batterie, indem sie eine Kapazität von bis zu 5000 mAh kennzeichnen, jedoch tatsächlich Ihre Kapazität liegt zwischen 1000 und 2000 mAh. Ein weiteres großes Problem bei diesen billigen 18650-Zellen ist die hohe Explosionsgefahr bei Überhitzung während des Ladens oder Entladens.

In diesem Projekt habe ich grüne Panasonic 18650B-Zellen mit einer Kapazität von 3400 mAh von GearBest verwendet.

Schritt 3: Auswahl der richtigen Batteriestreifen

Um den Akku herzustellen, müssen Sie die 18650-Zellen mit Nickelstreifen oder dicken Drähten miteinander verbinden. Im Allgemeinen werden hierfür häufig Nickelstreifen verwendet. Im Allgemeinen sind zwei Arten von Nickelstreifen auf dem Markt erhältlich: vernickelte Stahlstreifen und reine Nickelstreifen. Ich werde vorschlagen, das reine Nickel zu kaufen. Es ist etwas teurer als der vernickelte Stahl, hat aber einen viel geringeren Widerstand. Niedriger Widerstand bedeutet weniger Wärmeerzeugung während des Ladens und Entladens, was zu einer längeren Lebensdauer des Akkus führt.

Nickelstreifen haben unterschiedliche Abmessungen und Längen. Wählen Sie die Streifen gemäß der aktuellen Bewertung.

Schritt 4: Punktschweißen gegen Löten

Sie haben zwei Möglichkeiten, die 18650-Zellen miteinander zu verbinden: 1. Löten 2. Punktschweißen

Die beste Wahl ist immer das Punktschweißen, aber der Punktschweißer ist viel teurer als ein Lötkolben von guter Qualität.

Löten:

Sie sollten wissen, warum das Punktschweißen dem Löten vorgezogen wird. Das Problem beim Löten besteht darin, dass Sie der Zelle viel Wärme zuführen und diese nicht sehr schnell abführt. Dies verstärkt die chemische Reaktion in der Zelle, die die Leistung der Zelle beeinträchtigt. Letztendlich verlieren Sie etwas Kapazität und leben die Zellen.

Wenn Sie jedoch nicht daran interessiert sind, einen teuren Punktschweißer zu kaufen, können Sie die Nickellaschen mit den folgenden Vorsichtsmaßnahmen und Tricks an die Zelle löten:

1. Um die Kontaktzeit Ihres Lötkolbens auf der Zelle zu minimieren, stellen Sie sicher, dass die Oberfläche ausreichend abgenutzt ist und Sie viel Flussmittel verwenden, um einen schnellen Lötfluss zu ermöglichen.

2. Es ist besser, ein qualitativ hochwertiges Bügeleisen mit hoher Leistung (min. 80 W) und guter Wärmekapazität zu haben, damit es die Wärme schnell an die Verbindung abgeben kann, sodass Sie das Bügeleisen nicht lange an die Batterie halten und die Wärme ablassen müssen eindringen und die Batterie beschädigen.

Punktschweißen :

Der Grund, warum wir Punktschweißen verwenden, weil es die Zellen sicher miteinander verbindet, ohne ihnen viel Wärme zuzuführen. Derzeit sind zwei Arten von Punktschweißgeräten auf dem Markt erhältlich: Hobby- und Profi-Schweißer. Ein anständiger Hobby-Punktschweißer kostet etwa 200 bis 300 US-Dollar, während ein guter Profi-Schweißer etwa das Zehnfache kosten kann. Daher empfehle ich, einen Hobby-Punktschweißer in einem beliebigen Online-Shop wie Banggood, Aliexpress oder eBay zu kaufen mit dem SUNKKO 709A 1.9kw Punktschweißgerät von Banggood.

Schritt 5: Überprüfen Sie die Zellenspannung

Bevor Sie die Zellen parallel schalten, überprüfen Sie zunächst die einzelnen Zellenspannungen. Für die Parallelschaltung der Zellen sollte die Spannung jeder Zelle nahe beieinander liegen, da sonst eine hohe Strommenge von der Zelle mit höherer Spannung zur Zelle mit niedrigerer Spannung fließt Dies kann die Zellen beschädigen und in seltenen Fällen sogar zu einem Brand führen.

Wenn Sie brandneue Zellen verwenden, liegt die Zellenspannung nahe 3, 5 V bis 3, 7 V, Sie können sie ohne große Bedenken miteinander verbinden. Wenn Sie jedoch einen alten Laptop-Akku verwenden möchten, stellen Sie sicher, dass die Zellenspannung nahezu gleich ist. Laden Sie die Zellen andernfalls mit einem guten Li-Ionen-Akku-Ladegerät auf den gleichen Spannungspegel auf. Ich habe mein Nitecore SC4-Ladegerät zum Laden des gesamten 18650 verwendet Zellen, bevor sie zusammengefügt werden.

Schritt 6: Kapazität und Spannung des Akkus

Um den Akku herzustellen, müssen Sie zuerst die Nennspannung und Kapazität des Akkus festlegen. Entweder in Volt, mAh / Ah oder Wh. Sie müssen die Zellen parallel schalten, um die gewünschte Kapazität (mAh) zu erreichen, und diese parallele Gruppe in Reihe schalten, um die Nennspannung (Volt) zu erreichen.

Für dieses Projekt gilt folgende Anforderung: 11, 1 V und 17 Ah Batteriepack

Spezifikation der verwendeten 18650-Zellen: 3, 7 V und 3400 mAh

Kapazität (mAh):

Gewünschte Kapazität des Akkus = 17 AH oder 17000 mAh.

Kapazität jeder Zelle = 3400 mAh

Anzahl der für die Parallelschaltung erforderlichen Zellen = 17000/3400 = 5 Nr

Üblicherweise werden parallele Zellen mit "P" abgekürzt, daher wird diese Packung als "5P-Packung" bezeichnet. Wenn 5 Zellen parallel geschaltet sind, haben Sie ungefähr eine einzelne Zelle mit höherer Kapazität (dh 4, 2 V, 17000 mAh) hergestellt )

Spannung (Volt):

Die gewünschte Nennspannung des Akkus beträgt 11, 1V.

Nennspannung jeder Zelle = 3, 7 V.

Anzahl der für die Reihenschaltung erforderlichen Zellen = 11, 1 / 3, 7 = 3 Nr

Üblicherweise werden Zellen in Reihe mit "S" abgekürzt, daher wird diese Packung als "3S-Packung" bezeichnet.

Wir müssen also die 3 parallelen Gruppen (5 Zellen in jeder Gruppe) in Reihe schalten, um den Akku herzustellen.

Die endgültige Pack-Konfiguration wird als "3S5P-Pack" mit einer endgültigen Spezifikation von 11, 1 V, 17 Ah bezeichnet.

Schritt 7: Bauen Sie die 18650-Zellen zusammen

Aus dem vorherigen Schritt geht hervor, dass unser Akkupack aus 3 parallel geschalteten Gruppen besteht (3 x 3, 7 V = 11, 1 V) und jede parallele Gruppe 5 Zellen hat (3400 mAh x 5 = 17000 mAh) müssen die 15 Zellen richtig anordnen, um die elektrische Verbindung zwischen ihnen und mit der BMS-Karte herzustellen.

Legen Sie die erste parallele Gruppe von Zellen (5 Nr.) Mit der positiven Seite nach oben, dann die zweite parallele Gruppe mit der negativen Seite nach oben und schließlich die letzte parallele Gruppe mit der positiven Seite nach oben. Zum besseren Verständnis sehen Sie das obige Bild.

Sie können die Zellen zusammenbauen, um die Packung herzustellen, indem Sie Heißkleber oder einen 18650-Batteriehalter aus Kunststoff verwenden. Zum Zusammenbau der 15 Zellen habe ich 18650-Zellenhalter / Abstandhalter aus Kunststoff verwendet. Die Hauptvorteile der Verwendung dieser Zellenhalter sind

1. Sie können das benutzerdefinierte Paket in jeder Größe gemäß Ihren Anforderungen erstellen. Es ist wie das Lösen eines Puzzles.

2. Es bietet Platz zwischen den Zellen, durch den Frischluft strömen kann und die Batterie leicht abgekühlt wird.

3. Es macht Ihren Akku solide und zuverlässig.

4. Es bietet Sicherheit gegen Vibrationen für Ihren Akku

Schritt 8: Punktschweißen der Nickelstreifen

Jetzt ist es an der Zeit, die Vorgehensweise für die Verwendung des Punktschweißgeräts zu kennen (ich spreche von dem Punktschweißgerät, das ich in diesem Projekt verwendet habe). Der Punktschweißgerät hat drei Schweißoptionen: fester Schweißkopf, fester Schweißkopf mit Fußschalter, beweglich Punktschweißstift mit Fußschalter. Ich bevorzuge die zweite Option. Vor dem Schweißen müssen Sie die Nickelstreifen und den Schweißer vorbereiten.

Schneiden Sie die Nickelstreifen:

Legen Sie Ihren Nickelstreifen auf die 5 Zellen (parallel) und achten Sie darauf, dass alle Zellenanschlüsse abgedeckt sind. Lassen Sie 10 mm überschüssige Streifen für den Anschluss an das BMS übrig und schneiden Sie ihn dann ab. Schneiden Sie für die Reihenschaltung kleine Nickelstreifen wie in der Abbildung gezeigt. Sie benötigen vier lange Streifen für die Parallelschaltung und 10 kleine Streifen für die Reihenschaltung.

Verbinden Sie den negativen Anschluss der ersten parallelen Gruppe mit dem positiven Anschluss der zweiten Gruppe und den negativen Anschluss der zweiten Gruppe mit dem positiven Anschluss der dritten Gruppe.

Schweißen Sie die Batteriestreifen:

Mit diesem Punktschweißgerät können sowohl reine Nickel- als auch vernickelte Stahlbänder geschweißt werden. Sie müssen den Schweißimpuls und den Stromknopf entsprechend der Dicke der Nickelstreifen einstellen.

Drücken Sie bei 0, 15-mm-Nickelstreifen den Impulsknopf 4P und den Stromknopf auf 4-5. Ähnlich wie bei 0, 2-mm-Nickelstreifen drücken Sie den Impulsknopf 4P, 6P und den Stromknopf auf 7-8. Stellen Sie sicher, dass der Schweißstift mit dem komprimiert ist Nickelstreifen und Batteriepol, dann drücken Sie den Fußschalter. Sie werden einen kleinen Funken und zwei Punkte auf dem Streifen bemerken.

Erfolgreiches Schweißen:

Sie können die Schweißqualität überprüfen, indem Sie am Nickelstreifen ziehen. Wenn es sich nicht mit Handdruck löst oder viel Kraft erfordert, ist es eine gute Schweißnaht. Wenn Sie es leicht abziehen können, müssen Sie den Strom erhöhen.

Sicherheit: Tragen Sie vor dem Punktschweißen immer eine Schutzbrille.

Schritt 9: Hinzufügen des BMS

Ein Batteriemanagementsystem (BMS) ist ein elektronisches System, das einen Lithiumbatteriesatz verwaltet und dessen Hauptfunktionen erfüllt sind

1. Überwacht alle parallelen Gruppen im Akkupack und trennt ihn bei voller Ladung (nahe 4, 2 V) von der Eingangsstromquelle.

2. Alle Zellenspannungen gleichmäßig ausgleichen

3. Die Packung darf nicht überladen werden.

Die zwei wichtigen Parameter, die zum Kauf eines BMS erforderlich sind, sind: i) Anzahl der Zellen in Reihe - wie 2S / 3S / 4S

ii). Maximaler Entladestrom - wie 10A / 20A / 25A / 30A

Für dieses Projekt habe ich eine 3S- und 25A-BMS-Karte verwendet. Dies sind die Spezifikationen dieses BMS:

Überspannungsbereich: 4, 25 ~ 4, 35 V ± 0, 05 V.

Überentladungsspannungsbereich: 2, 3 ~ 3, 0 V ± 0, 05 V.

Maximaler Betriebsstrom: 0 ~ 25A

Arbeitstemperatur: -40 ℃ ~ + 50 ℃

Wie verbinde ich mich?

Schließen Sie das BMS wie im Schaltplan gezeigt an. Das BMS verfügt über vier Lötpads: B-, B1, B2 und B +. Sie müssen den ersten Minuspolbus der parallelen Gruppe mit dem B- und den Pluspolbus mit dem B1 verbinden. In ähnlicher Weise ist der dritte negative Anschlussbus der parallelen Gruppe zum B2 und der positive Anschlussbus zum B +.

Sie können die Nickelstreifen punktuell mit dem BMS verschweißen oder mit dem PCB-Pad verlöten. Ich habe es vorgezogen, die Nickelstreifen für eine stabile Verbindung mit der PCB zu verlöten. Tragen Sie zuerst Lötflussmittel auf die PCB-Pads und das Ende der Nickelstreifen auf Alle Pads durch Auftragen einer kleinen Menge Lot und anschließendes Zusammenlöten.

Bildnachweis : Der Schaltplan stammt von der Banggood-Produktseite.

Schritt 10: 3D-gedrucktes Gehäuse

Der Akku hat rundum freiliegende Nickelstreifen. Um versehentliche Kurzschlüsse zu vermeiden, habe ich ein Gehäuse dafür entworfen. Ich habe Autodesk Fusion 360 verwendet, um das Gehäuse für meinen Akku zu entwerfen. Das Gehäuse besteht aus zwei Teilen: Hauptkörper und Deckel. Sie können die STL-Dateien von Thingiverse herunterladen.

Ich habe meinen Creality CR-10S 3D-Drucker und ein 1, 75 mm grünes PLA-Filament zum Drucken der Teile verwendet. Ich brauchte ungefähr 6, 5 Stunden, um den Hauptkörper zu drucken, und ungefähr 1, 2 Stunden, um den oberen Deckel zu drucken.

Meine Einstellungen sind:

Druckgeschwindigkeit: 70 mm / s Schicht

Höhe: 0, 3

Fülldichte: 100%

Extrudertemperatur: 205 ° C.

Betttemperatur: 65 ° C.

Schritt 11: Verdrahtung der Komponenten

Normalerweise hat eine Standardbatterie nur zwei Anschlüsse zum Anschließen der Last und zum Laden der Batterie. Außerdem habe ich eine Batteriestandsanzeige hinzugefügt, um den Batteriestand bei Bedarf anzuzeigen. Ich habe eine 5-mm-Gleichstrombuchse (12 V / 3 A) verwendet ) für die Ein- / Ausgabe das 3S-Batteriestandsanzeigemodul zur Anzeige des Batteriestatus und einen Wippschalter zum Ein- und Ausschalten der Batteriestandsanzeige.

Fahren wir nun mit der Verkabelung der Komponenten fort. Ich habe diesen einfachen Schaltplan für alle Komponenten vorbereitet. Es ist ziemlich einfach! Um die leitenden Teile zu isolieren, habe ich Schrumpfschläuche verwendet.

Hinweis: Löten Sie die Drähte (P + und P-) nicht an das BMS, bevor Sie die Komponenten in das Gehäuse einbauen.

Schritt 12: Endmontage

Installieren Sie zuerst die Komponenten in den entsprechenden Steckplätzen im 3D-gedruckten Gehäuse. Sie können das obige Bild sehen.

Löten Sie das Pluskabel (rotes Kabel) von der DC-Buchse und dem Wippschalter auf P + des BMS, die Minuskabel von der DC-Buchse und die Batteriestandsanzeige auf das P- des BMS.

Tragen Sie dann Heißkleber auf den Boden des Batteriefachs auf und sichern Sie den Akku. Damit er fest sitzt und ein Verlieren der Kabelverbindungen verhindert wird.

Zum Schluss die oberen Deckel festschrauben! Ich habe 3M x 10 Schrauben zum Befestigen des Deckels verwendet. Jetzt ist der Akku einsatzbereit.

Laden des Akkus:

Sie können den Akku mit einem 12, 6-V-Gleichstromadapter wie diesem aufladen. Sie können ihn problemlos bei aliexpress oder eBay beziehen.

Ich hoffe, es hat Ihnen genauso viel Spaß gemacht, über mein Projekt zu lesen, wie es mir Spaß gemacht hat. Wenn Sie darüber nachdenken, Ihr eigenes zu erstellen, würde ich Sie dazu ermutigen, werden Sie viel lernen. Wenn Sie Verbesserungsvorschläge haben, kommentieren Sie diese bitte unten.

Vielen Dank !