Аккумулятор li pol своими руками

RCDetails Blog

О коптерах и не только

Собираем рабочий Lipo аккумулятор из нескольких поврежденных

LiPo аккумуляторы со временем деградируют, в результате некоторые банки помирают. Очень жалко выбрасывать аккумулятор, который содержит всего 1 убитую банку (ячейку). В этом руководстве мы покажем вам как собрать рабочий LiPo аккумулятор из хороших банок разных убитых/поврежденных аккумуляторов.

ВНИМАНИЕ! Литиевые аккумуляторы могут быть очень опасны! Я не рекомендую так делать! Если вы игнорируете это предупреждение, то все что вы делаете — делаете на свой страх и риск. Автор статьи, OscarLiang.com и переводчик ответственности за последствия не несут.

С т.з. безопасности и для получения наилучшего результата аккумуляторы должны быть одной марки, емкости и одинаковым рейтингом (C).

Что потребуется

• Несколько Lipo аккумуляторов с мертвыми банками (но с достаточным количеством нормальных, т.е. для сборки 4S нужно найти 4 рабочие банки)
• Мультиметр для измерения напряжения
• Кусачки
• Паяльник
• Термоклей или жидкая изолента
• Изолента
• Термоусадка диаметром 80 мм
• Ведро песка, на случай пожара
• Лучше делать это на улице, чтобы не спалить дом и не провонять все токсичными газами, если аккумулятор загорится

Шаг 1 — Разбираем аккумулятор

Снимаем пластиковую упаковку с аккумулятора. Надрезайте сбоку, где есть внутренний защитный слой. Это довольно толстая защита, она позволит вам прорезать внешний слой, не задев ножом сами ячейки.

НЕ РЕЖЬТЕ банки. Это очень важно!

Шаг 2 — Проверяем ячейки и убираем плохие

Отбираем хорошие ячейки. Если в комнате тепло, то клей мягче и разделить ячейки проще (не стоит специально нагревать ячейки! прим. перев.).

Используем мультиметр для определения плохих и хороших банок.

Если несколько подряд идущих банок рабочие, то нет смысла отделять их друг от друга.

На всякий случай я помечаю хорошие банки маркером.

Шаг 3 — Соединяем хорошие ячейки вместе

При помощи мультиметра определяем положительные и отрицательные контакты, затем их нужно соединить последовательно «-» к «+».

Вот как я припаял, опять, «+» к «-»

Шаг 4 — Припаиваем провода

При пайке контактов аккумуляторов нужно все делать очень быстро, а температура паяльника должна быть как можно ниже. Аккумуляторы не любят нагрев и могут загореться.

• Подпаиваем основной разъем XT60, красный к плюсу банки номер 1, черный к минусу 4-й банки (картинка 1)
• Когда припаиваете провода от балансирного разъема, следуйте схеме с рисунка выше. Начинайте с «земли»: первый черный провод подключается к «-» 4й ячейки (картинка 2)
• 2-й черный провод идет к минусу 3-й ячейки или к плюсу четвертой (картинка 3),
• 3-й черный провод идет к «-» второй ячейки или к «+» третьей (картинка 4).
• четвертый черный идет к минусу первой ячейки или к плюсу второй.

В самом конце подпаиваем красный повод к «+» первой ячейки. Затем защищаем пайку термоклеем.

Шаг 5 — Проверяем и упаковываем

Проверяем напряжение на основном разъеме и побаночно через балансирный разъем, убеждаемся в нормальном напряжении.

Старые разъемы сохраните. Если у вас есть 4S аккумулятор с одной или двумя мертвыми банками, то из него можно сделать аккум 2S или 3S. Который отлично подойдёт для питания FPV очков или аппаратуры управления.

Источник

Как восстановить литий-полимерный аккумулятор

Статья обновлена: 2020-12-17

Литий-полимерные аккумуляторы отличаются от Li-ion моделей использованием в роли электролита полимерного материала. Такие источники питания применяются для радиоуправляемых моделей, цифровой техники, портативного электроинструмента, современных гаджетов.

LiPo аккумуляторы бывают толщиной от 1 мм и всевозможных форм. Благодаря высокой удельной энергоемкости они широко используются для оснащения квадрокоптеров и других устройств, которым нужны легкие и компактные источники питания.

Как продлить срок службы Li-Polymer батарей?

При нарушении правил эксплуатации Li-Pol аккумуляторы теряют емкость, выходят из строя, а в случае перезаряда или перегрева способны возгораться. Для профилактики опасных состояний они снабжаются встроенной платой защиты – электронной схемой, предотвращающей перезаряд элементов, их перегрев и токовые перегрузки. Не менее важно использовать для зарядки Li-Pol аккумуляторов подходящие зарядные устройства.

Для долгой и стабильной работы LiPo элементов нужно соблюдать 5 основных правил:

1. Не допускать глубокого разряда.
2. Хранить с уровнем заряда около 50%.
3. Использовать предназначенные для них зарядные устройства.
4. Избегать перегрева.
5. Беречь от повреждений.

Возможности восстановления литий-полимерных аккумуляторов

К выходу элементов питания из строя могут привести разные факторы, но чаще всего причиной неисправности становится глубокий разряд или механическое повреждение. Перед тем, как восстанавливать литий-полимерный аккумулятор, нужно оценить его состояние и возможные риски в процессе «реанимации».

Если есть подозрение, что между пластинами произошло замыкание, или наблюдается вытекание из элементов питания жидкости, их нужно утилизировать. При нарушении целостности микросхемы и зарядке АКБ кустарным способом возникает риск перегрева и возгорания. Но в некоторых случаях можно восстановить работоспособность Li-Pol элементов, не рискуя спровоцировать пожар.

Диапазон напряжений

Номинальное напряжение Li-Pol аккумулятора составляет 3,7 В. При полном заряде элементов напряжение на них достигает 4,2 В, а при разряженном состоянии – 3 В. Нижним пределом напряжения на ячейке считается 2,8 В, но лучше не разряжать Li-Pol аккумуляторы ниже уровня 3,3 В. При использовании литий-полимерной АКБ на борту квадрокоптера нежелательно допускать снижения напряжения ниже 3,5 В на элемент, а при минусовых температурах – ниже 3,7 В.

В состоянии глубокого разряда литиевые элементы деградируют, внутри у них протекают необратимые химические процессы. В результате уменьшается емкость, сокращается срок службы аккумуляторов, и постепенно они приходят в негодность. После длительного пребывания в разряженном состоянии восстановление литиевых аккумуляторов может оказаться проблематичным.

Реанимация LiPo аккумуляторов после глубокого разряда

При падении напряжения ниже 3 В на элемент контроллер блокирует их дальнейшую зарядку. Но если аккумуляторы находились в разряженном состоянии всего несколько дней, можно рискнуть и обмануть контроллер. Для этого достаточно:

1. Взять универсальное зарядное устройство, настраиваемое на разные режимы работы.
2. Подключить к нему севшую LiPo батарею и выбрать режим зарядки для NiCd или NiMH.
3. В этом режиме зарядку проводить до тех пор, пока напряжение превысит 3 В на ячейку, т.е. составит 6 В для батарей типа 2S, 9 В для 3S, 12 В для 4S и т.д.
4. По достижению напряжения 3 В на ячейку процесс зарядки уже не блокируется защитной схемой. После этого нужно перенастроить зарядное устройство на режим LiPo и довести процесс зарядки до конца.

Как устранить помятость?

Помятый или изогнутый Li-Pol аккумулятор в мягкой герметизирующей оболочке достаточно аккуратно распрямить в обратную сторону. Главное – чтобы ячейки не имели повреждений. После такой реанимации проблем с дальнейшей зарядкой или снижением токоотдачи обычно не наблюдается.

Как восстановить пробитую LiPo батарею?

При прокалывании литий-полимерного аккумулятора гвоздем или другим острым предметом идет «белый дым». При контакте с водой дым усиливается, и может произойти его возгорание от малейшей искры. Взорваться пробитая батарея не может в принципе. Взрыв возможен только при перезаряде (напряжении выше 4,2 В на элемент). Если проколоть аккумулятор в процессе заряда и тем самым замкнуть его пластины между собой, произойдет возгорание.

Для восстановления батареи с пробитой ячейкой нужно разобрать АКБ, убрать из нее поврежденное звено и вместо него установить исправный элемент с идентичными характеристиками. Альтернативный вариант – собрать батарею из оставшихся исправных ячеек, но ее напряжение будет ниже на 3,7 В.

Что делать со вздутыми LiPo аккумуляторами?

Ячейки Li-Polymer вздуваются не просто так, а из-за длительного пребывания в разряженном состоянии. В результате в их структуре протекают необратимые химические реакции, и образуется газ. Зазоры между пластинами увеличиваются, емкость уменьшается, и использовать такие элементы питания крайне нежелательно. При зарядке вздутые аккумуляторы сильно греются, происходит дополнительное образование газа, а корпус может не выдержать давления и разорваться.

Поэтому перед тем, как восстанавливать Li-Pol аккумуляторы после вздутия, нужно основательно взвесить все «за» и «против». При желании, убрать вздутость можно, но процессы деградации в аккумуляторе никуда не денутся, что неизбежно отразится на его характеристиках. В дальнейшем такие элементы питания снова вздуваются и все слабее держат заряд. Поэтому проще и надежнее купить новые элементы питания.

Алгоритм восстановления вздутых ячеек

Если же очень хочется реанимировать вздутые элементы Li-Polymer, можно действовать по следующему алгоритму:

1. Тонкой иглой проделать в центральной части аккумулятора или внизу с торца небольшое отверстие и через него выпустить наружу скопившийся под оболочкой газ. Главное при этом – прокалывать только отстающую от пластин герметизирующую оболочку, не затрагивая пластины. Поэтому прокол делается миниатюрный, а иголка держится под небольшим углом.
2. Без промедлений сжать аккумулятор, придать его корпусу исходную форму, заклеить выполненное отверстие скотчем или герметиком и обмотать скотчем все изделие. Эти действия необходимо выполнять быстро, чтобы минимизировать контакт электродов и электролита с содержащимся в воздухе кислородом и парами воды.

Альтернативный вариант восстановления вздувшихся Li-Pol элементов – их оснащение жестким корпусом. Как подтверждают пользователи, аккумы в жестком корпусе реже вздуваются, лучше отдают токи на больших оборотах и отличаются живучестью. Причем оснастить жестким корпусом можно и новые элементы питания – для профилактики дальнейшего вздутия.

Резюме

Восстанавливать ли вышедшие из строя элементы питания или утилизировать их – каждый решает сам, сопоставляя возможные риски и их обоснованность. С точки зрения безопасности правильно в каждой сомнительной ситуации утилизировать проблемные аккумуляторы и покупать новые. С точки зрения экономии есть смысл в восстановлении ячеек, если они еще не сильно подверглись разрушительным процессам.

Источник

Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях

Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) всё чаще приходят литиевые аккумуляторы.
При сравнимом весе одного элемента, литий имеет большую ёмкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше — 3,6 V на элемент, вместо 1,2 V.
Стоимость литиевых аккумуляторов стала приближаться к обычным щелочным батареям, вес и размер намного меньше, да к тому же их можно и нужно заряжать. Производитель говорит, 300-600 циклов выдерживают.
Размеры есть разные и подобрать нужный не составляет труда.
Саморазряд настолько низкий, что лежат годами и остаются заряженными, т.е. устройство остается рабочим когда оно нужно.

Рассмотрим далее характеристики, зарядные устройства и схемы защиты для литиевых аккумуляторов.

Содержание / Contents

↑ «С» значит Capacity

Часто встречается обозначение вида «xC». Это просто удобное обозначения тока заряда или разряда аккумулятора с долях его ёмкости. Образовано от английского слова «Capacity» (вместимость, ёмкость).
Когда говорят о зарядке током 2С, или 0.1С, обычно имеют в виду, что ток должен составлять (2 × емкость аккумулятора)/h или (0.1 × емкость аккумулятора)/h соответственно.
Например, аккумулятор емкостью 720 mAh, для которого ток заряда составляет 0.5С, надо заряжать током 0.5 × 720mAh/h = 360 мА, это относится и к разряду.

↑ Основные характеристики литиевых аккумуляторов

Рис. 1. При температуре +20°C

Рис. 2. При разных температурах эксплуатации

Из графиков становится понятно, что рабочее напряжение при разряде 0,2С и температуре +20°C составляет 3,7 V … 4,2 V. Безусловно, батареи можно соединить последовательно и получить нужное нам напряжение.
На мой взгляд очень удобный диапазон напряжений, который подходит под многие конструкции, где используется 4,5V — они прекрасно работают. Да и соединив их 2 шт. получим 8,4 V, а это почти 9 V. Я их ставлю во все конструкции, где идёт батарейное питание и уже забыл, когда последний раз покупал батарейки.

Есть у литиевых аккумуляторов нюанс: их нельзя заряжать выше 4,2 V и разряжать ниже 2,5 V. Если разрядить ниже 2,5 V, восстановить не всегда удается, а выкидывать жалко. Значит, нужна защита от сверхразряда. Во многих батареях она уже встроена в виде мелкой платы, и её просто не видно в корпусе.

↑ Схема защиты аккумулятора от сверхразряда

Бывает, попадаются аккумуляторы без защиты, тогда приходится собирать самому. Сложности это не представляет. Во-первых есть ассортимент специализированных микросхем. Во-вторых, кажется есть собранные модули у китайцев.

А в-третьих, мы рассмотрим, что можно собрать по теме из подножных материалов. Ведь не у всех есть в наличии современные чипы или привычка отовариваться на АлиЭкспресс .
Я пользуюсь вот такой суперпростой схемой многие годы и ни разу аккумулятор не вышел из строя!

Конденсатор можно не ставить, если нагрузка не импульсная и стабильно потребляющая. Диоды любые маломощные, их количество надо подобрать по напряжению отключения транзистора.
Транзисторы я применяю разные, в зависимости от наличия и тока потребления устройства, главное чтоб напряжение отсечки было ниже 2,5 V, т.е. чтоб он открылся от напряжения аккумулятора.

Настраивать схему лучше на монтажке. Берём транзистор и подавая на затвор напряжение через резистор сопротивлением 100 Ом … 10 К, проверяем напряжение отсечки. Если оно не более 2,5 V, то экземпляр годен, далее подбираем диоды (количество и иногда тип), чтобы транзистор начинал закрываться при напряжении примерно 3 V.
Теперь подаем напряжение от БП и проверяем чтобы схема срабатывала при напряжении примерно 2,8 — 3 V.
Иными словами, если напряжение на аккумуляторе опустится ниже порогового, которые мы установили, то транзистор закроется и отключит нагрузку от питания, предотвратив тем самым вредный глубокий разряд.

↑ Особенности процесса зарядки литиевого аккумулятора

Заряд аккумуляторов осуществляется по достаточно простому алгоритму: заряд от источника постоянного напряжения 4.20 Вольт на элемент, с ограничением тока в 1С.
Заряд считается завершенным, когда ток упадет до 0.1-0.2С. После перехода в режим стабилизации напряжения при токе в 1С, аккумулятор набирает примерно 70-80% емкости. Для полной зарядки необходимо время около 2-х часов.
К зарядному устройству предъявляются достаточно жесткие требования по точности поддержания напряжения в конце заряда, не хуже ±0.01 Вольт на банку.

Обычно схема ЗУ имеет обратную связь — автоматически подбирается такое напряжение, чтобы ток, проходящий через аккумулятор, был равен необходимому. Как только это напряжение становится равно 4.2 Вольтам (для описываемого аккумулятора), больше поддерживать ток в 1С нельзя — далее напряжение на аккумуляторе возрастёт слишком быстро и сильно.

В этот момент аккумулятор заряжен обычно на 60%-80%, и для зарядки остальных 40%-20% без взрывов ток требуется снизить. Проще всего это сделать, поддерживая постоянное напряжение на аккумуляторе, и он сам возьмет такой ток, который ему необходим.
При снижении этого тока до 30-10 мА аккумулятор считается заряженным.

Для иллюстрации всего вышеописанного привожу график заряда, снятый с подопытного аккумулятора:

В левой части графика, подсвеченной синим, мы видим постоянный ток 0.7 А, в то время как напряжение постепенно поднимается с 3.8 В до 4.2 В.
Также видно, что за первую половину заряда аккумулятор достигает 70% своей емкости, в то время как за оставшееся время — всего 30%.

↑ Зарядные устройства для литиевых аккумуляторов

У китайцев можно заказать по почте с бесплатной доставкой модули зарядных устройств. Модули контроллера зарядки TP4056 с гнездом мини-USB и защитой можно взять очень недорого .

А можно сделать самому простое или не очень простое зарядное устройство, в зависимости от вашего опыта и возможностей.

↑ Схема простого зарядного устройства на LM317

Схема с применением LM317 обеспечивает достаточно точную стабилизацию напряжения, которое устанавливается потенциометром R2.
Стабилизация тока не столь критична, как стабилизация напряжения, поэтому достаточно стабилизировать ток с помощью шунтирующего резистора Rx и NPN-транзистора (VT1).

Необходимый ток зарядки для конкретного литий-ионного (Li-Ion) и литий-полимерного (Li-Pol) аккумулятора выбирается путём изменения сопротивления Rx.
Сопротивление Rx приблизительно соответствует следующему отношению: 0,95/Imax.
Указанное на схеме значение резистора Rx соответствует току в 200 мА, это примерное значение, зависит так же от транзистора.

LM317 надо снабдить радиатором в зависимости от тока заряда и входного напряжения.
Входное напряжение должно быть выше напряжения аккумулятора минимум на 3 Вольта для нормальной работы стабилизатора, что для одной банки составляет?7-9 V.

↑ Схема простого зарядного устройства на LTC4054

Вдаваться в мельчайшие подробности работы с микросхемой я не буду, всё есть в даташите. Опишу только самые необходимые особенности.
Ток заряда до 800 мА.
Оптимальное напряжение питания от 4,3 до 6 Вольт.
Индикация заряда.
Защита от КЗ на выходе.
Защита от перегрева (снижение тока заряда при температуре больше 120°).
Не заряжает аккумулятор при напряжении на нём ниже 2,9 V.

Ток заряда задается резистором между пятым выводом микросхемы и землей по формуле

↑ Индикатор разрядки литиевого аккумулятора

Транзисторы любые маломощные. Напряжение зажигания светодиода подбирается делителем из резисторов R2 и R3. Схему лучше подключать после блока защиты, чтоб светодиод не разрядил аккумулятор совсем.

↑ Нюанс долговечности

Производитель обычно заявляет 300 циклов, но если заряжать литий всего на 0,1 Вольта меньше, до 4.10 В, то количество циклов возрастает до 600 и даже более.

↑ Эксплуатация и меры предосторожности

Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые «нежные» аккумуляторы из существующих, то есть требуют обязательного соблюдения нескольких несложных, но обязательных правил, из-за несоблюдения которых случаются неприятности.
1. Не доспускается заряд до напряжения, превышающего 4.20 Вольт на банку.
2. Не доспускается короткое замыкание аккумулятора.
3. Не доспускается разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С. 4. Вреден разряд ниже напряжения 3.00 Вольта на банку.
5. Вреден нагрев аккумулятора выше 60°С. 6. Вредна разгерметизация аккумулятора.
7. Вредно хранение в разряженном состоянии.

Невыполнение первых трех пунктов приводит к пожару, остальных — к полной или частичной потере ёмкости.

Из практики многолетнего использования могу сказать, что ёмкость аккумуляторов изменяется мало, но увеличивается внутреннее сопротивление и аккумулятор начинает работать меньше по времени при больших токах потребления — создаётся впечатление, что ёмкость упала.
По этому я обычно ставлю ёмкость побольше, какую позволяют габариты устройства, и даже старые банки, которым лет по десять, работают вполне прилично.

Для не очень больших токов подходят старые аккумуляторы от сотовых.

Из старой ноутбучной батареи можно вытащить много вполне рабочих аккумуляторов формата 18650.

↑ Где я применяю литиевые батареи

Давно переделал шуруповерт и электроотвертку на литий. Пользуюсь этими инструментами нерегулярно. Теперь даже через год неиспользования они работают без подзарядки!

Маленькие батареи ставлю в детские игрушки, часы и т.д., где с завода стояли 2-3 «таблеточных» элемента. Там где нужно ровно 3V добавляю один диод последовательно и получается как раз.

Ставлю в светодиодные фонарики.

В тестер вместо дорогой и малоёмкой «Кроны 9V» установил 2 банки и забыл все проблемы и лишние затраты.

Вообще ставлю везде, где получается, вместо батареек.

↑ Где я покупаю литий и полезности по теме

Продаются батареи всех видов, ёмкостей и форм-факторов в Китае . По этой же ссылке найдёте модули зарядок и пр. полезности для самодельщиков.

На счёт ёмкости китайцы обычно врут и она меньше написанной.

А вот аккумуляторы Sanyo 18650 подороже, зато и ёмкость честная и качество на высоте — менял в ноутбуке.

Контроллеры заряда на TP4056 с USB-разъёмом настолько малы, что можно встраивать их непосредственно в устройство и заряжать от USB ПК или от USB-зарядки для телефона.

А есть отдельно чипы-контроллеры TP4056 SO-8 для встраивания на свою плату.

Малогабаритные литий-полимерные аккумуляторы , разной ёмкости и размеров. Выводы сделаны проводами, что для нас очень удобно. Обычно есть защита.

↑ Файлы

В архиве даташиты на некоторые аккумуляторы и чип LTC4054.
▼ li-akkumulyatory.zip 1,25 Mb ⇣ 62

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник