Återställa litiumjonbatterier: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Om du är som jag, letar du alltid efter en ursäkt för att spara pengar, pyssla eller dekonstruera något som verkar intressant. Jag hittade ett sätt att tillfredsställa allt ovan! Jag har en affinitet för litiumjonbatterier. De finns i alla former och storlekar, är energitäta (rymmer mycket energi), har en högre spänning än NiCad- eller NiMH-batterier och tål höga amp-drag. Dessutom utvecklar de inte ett "minne" eller har hög självurladdning så att du kan lagra dem länge. Slutligen lämpar de sig för flercellskonfigurationer. Ännu bättre, de finns överallt och kan köpas gratis. I den här självstudien ger jag dig en kraschkurs om hur du hittar, extraherar och bärgar litiumjonbatterier, så låt oss komma igång! Nedan finns länkarna till några av de verktyg och föremål som jag använde!

iMax B6 LiPo -laddare:

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

Zanflare C4 laddare/analysator:

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

4S batterihantering/skyddskort:

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

Verktyg:

Spudger/bända verktygssats

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

Spola fräsar

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

Sidoskär

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

Verktygskniv

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

Steg 1: Litiumjonbatteri 101

Som sagt, laddningsbara litiumjonbatterier finns överallt! Det är det som gör att få dessa batterier billiga eftersom människor tenderar att slänga gammal elektronik som går sönder eller bara slutar fungera, men lämnar batteriet inuti. Jag brukar få min från sparsamhetsbutiken för slantar, eller från gamla leksaker som folk ger bort eller går sönder och donerar för vetenskap. De som ska letas efter är följande: handhållna enheter, mobiltelefoner, digitalkameror eller videokameror, bärbara DVD- eller videospelare och min personliga favorit, bärbara batterier. Det finns olika kemikalier associerade med laddningsbara litiumjonceller liksom litiumkoboltoxid (ICR-typ), litiumjärnfosfat eller LiFePO4, (du kommer inte att stöta på att dessa kastas ofta), litiummanganoxid (IMR), litium mangan nickel (INR) och litium nickel mangan koboltoxid (NCA eller hybrid). Det mest vanliga du hittar är litiumkoboltoxid av ICR-typ. Det är det bästa för energitäthet och effekt, men har genomsnittlig till låg urladdningsström och temperaturgräns. Den maximala urladdningsströmmen för dessa är lika med eller minst dubbelt så hög kapacitet. Dessutom är de mindre stabila (läs: farliga) än de andra typerna och måste ha någon form av skyddskretsar. Låt oss nu inte blanda ihop litiumjonbatterier med litiumjonpolymerbatterier eller LiPo-batterier. I LiPo -batterier finns elektrolyten, anoden och katoden, positiva och negativa terminaler, i polymerfickor. Den inre kemin liknar litiumjonceller. Beroende på enheten kommer batteriet att vara annorlunda i form eller storlek, men de är vanligtvis rektangulära och tunna för mobiltelefoner eller kompakta enheter, eller cylindriska som 18650 (vanliga i bärbara batterier) eller 18500 vanliga i puckförpackningar för kameror eller videokameror.

Om du någonsin har undrat, innehåller namnet på batteriet dess dimensioner. "18650" betyder att batteriet är 18 mm i diameter och 65 mm långt. "0" hänger bara. Oavsett typ eller storlek kan dessa ha en enda cell eller flera celler. Flera celler är antingen i serie eller parallella, eller en blandning av båda. Även små batterier kan ha två små celler inuti anslutna i serie eller serie/parallell. Detta beror på det faktum att vissa enheter har ökade spänningsbehov mer än en enda cell kan tillhandahålla, eller för att lägga till kapacitet. Seriekopplingar ökar spänningen och parallellanslutningar ökar kapaciteten i paketet. Till skillnad från NiMH- eller NiCad-batterier kommer litiumjonbatterier att ha någon slags skyddsanordning i sig som ett batterihanteringssystem som består av IC: er och MOSFET eller motstånd som reglerar ström, spänning, detekterar kortslutningar, omvänd polaritet och temperatur. Vissa har en extra funktion att balansera cellerna om det finns flera celler. Varför behöver de detta? Det beror på att litiumcellens kemi gör den känslig för överladdning, överladdning (tömning tills spänningen blir för låg), kortslutning och till och med över temperatur. Någon av dem kan skada cellen, eller värre, orsaka brand. Flera cellbatterier i serie behöver balansfunktionen som ser till att varje enskild cell får samma mängd ström och spänning som de andra cellerna. Om en cell får mer laddning än en annan kan den slits ut snabbare eller skadas. Förpackningens kapacitet minskar också. Dessa typer av batterier kräver också speciella laddningsförfaranden som NiMH eller NiCad inte gör. Mer om det senare!

Steg 2: Säkerhet

Nu innan vi börjar gräva i batteripaket vill jag beröra några säkerhetsartiklar som är specifika för litiumjonceller. Om du är på RC och har elfordon och har erfarenhet av LiPo-batterier, kan du hoppa över det här, men om inte, är det viktigt att förstå att strul med litiumjonbatterier kan vara farligt. Jag lärde mig detta på det hårda sättet!

Varför? På grund av deras kemi rymmer en enda 18650 cell mycket energi. Band 6 eller fler tillsammans, och du har mycket lagrad energi. Säkerhetshänsynen kommer om de är kortslutna, överladdade eller underladdade eller överladdade, den vanligaste typen av litiumbatteri värms upp, sväller och kan explodera eller orsaka att en eld blir så varm som vi vill inte.

Sättet att undvika detta är att hantera och ladda dem korrekt. De flesta litiumjonbatterier eller enstaka batterier har någon form av skyddskretsar inbyggda i dem för att skydda cellen från att bli överladdad, kortsluten eller överladdad. Flercellspaket har en tilläggsfunktion som kallas ett batterihanteringssystem med en balansfunktion som övervakar och distribuerar laddström och spänning över varje cell, vilket ser till att varje laddas med samma mängd ström och spänning. Som sagt, du måste använda en lämplig laddare, antingen för enstaka celler eller en som stöder flera celler i ett paket, till exempel en balansladdare. Om du använder någon annan laddare kan litiumjoncellerna överladdas och orsaka brand.

Steg 3: Verktyg

Att extrahera celler är ganska enkelt. Du behöver några grundläggande verktyg, så här är de viktigaste:

Platta skruvmejslar. Det är bra att ha olika storlekar, men i allmänhet är 3 mm (1/8 ") upp till 5 mm (eller 1/4") allt du behöver. Undvik tjockare blad eftersom de är för stora för att passa in i små utrymmen.

Spudger (tillval). En robust metall eller stark plast för att separera fodral.

Sidoskär eller spolskärare. För skärning av flikar eller trådar, eller skärning av batterilådan. Båda fungerar, men jag gillar mina spolskärare eftersom de kommer in i små utrymmen bättre.

Verktygskniv. Fungerar bättre än en spudger, men farligare! Fråga mina fingrar och händer hur jag vet detta 8)

Multimeter. Behöver inte en Fluke eller något fancy för detta. Det är bara för att mäta cellspänningen för att se om de är räddningsbara.

Handskar (tillval). Jag säger valfritt eftersom praktiska handskar för den här uppgiften sannolikt inte kommer att stoppa ett vass skruvmejselblad eller ett knivblad som har glidit ur en skarv med hög hastighet.

Det är alla verktyg du behöver!

Steg 4: Dekonstruktion

Du har batteriet, verktygen och nu är det dags att gräva i. Jag tar isär två batteripaket i den här självstudien. Den ena är ett generiskt 6-cellspaket för en bärbar HP Pavilion Dv 5 till Dv 6-serie och ett paket från en gammal (2004 årgång) digitalkamera med en effekt på 7,4 volt och 1500 mAh. Jag tror att den har två celler inuti, men vi får reda på det.

Beroende på batterityp kommer den grundläggande designen att vara i stort sett densamma, bestående av ett plasthölje som innehåller ett foder för isolering eller dämpning (skum, silastik, tejp eller papper), cellen (erna), en skyddsanordning/-kort med dess interna anslutningar, antingen ledningar, flikar eller ledningar och flikar. Förresten, jag har märkt liten eller ingen skillnad i konstruktion mellan generiska (som laptopbatteriet) och äkta OEM (som kamerabatteriet). Ibland svetsas eller limmas höljet, men andra gånger hålls det bara ihop med flikar. Du får snabbt reda på vilken metod tillverkaren använder. OEM -batterier limmas/svetsas vanligtvis och billigare limmas eller klipps in.

Jag gillar att börja i hörnen av fodralet med verktygskniven först. Hitta sömmen mellan de två fallhalvorna. Sätt in kniven längs kanten. Vicka det fram och tillbaka för att få det att gå i fallet. Det ska sjunka in, så var försiktig så att du inte går för djupt och skär cellerna eller kortar ut något. När du väl har kommit igång och öppnat ett litet gap, är det dags att gå till skruvmejseln. Använd den mindre skruvmejseln för att öppna springan ytterligare genom att vrida den. När du har öppnat den mer, gå till den större skruvmejseln och upprepa. Du bör börja få stora veck i fodralet. Flytta skruvmejseln uppåt sömmen på fodralet, vrid medan du går. Om du inte kommer någonstans, gå tillbaka till kniven och upprepa det första steget. Jag tror inte att jag behöver påminna dig om att vara försiktig här.

Om du har fastnat, motstå lusten att använda en hammare eller bryta ut ditt Dremel -verktyg med ett cutoff -hjul. Om du är som jag och otålig, var då super-försiktig! Batterier gillar inte att skäras upp. För ordens skull har jag aldrig behövt använda min.

Fortsätt arbeta med skruvmejseln i sömmen och separera hölvhalvorna. Du kan använda en robust spudger här som en kil för att hålla halvorna spridda öppna medan du arbetar med skruvmejseln. Ha tålamod! Det kommer att ge upp före dig! Var inte rädd för att vara fysisk med det. Lina isär om det behövs och gräva ur godsakerna inuti.

Steg 5: Du är med

Efter lite finaggling bör du ha fallet helt eller mestadels åtskilt och kan se godsakerna inuti! Det här är den andra roliga delen, att ta reda på vad du har inuti.

Mina två batterier råkar ha cylindriska celler, men jag ska inkludera ett platt så att du kan se skillnaden.

Laptop-paketet har några ganska anständiga Moli Energy (nu kallade E-One) märken ICR-18650J-celler. Dessa är ett mindre känt varumärke som en gång fanns i Kanada (nu i Taiwan), men finns i en mängd olika enheter. Jag kollade databladet och de har en kapacitet på 2400 mAh och har en maxladdning på 4000 mA, max 4,2 volt och 3,75 volt nominell laddning och 3 volt urladdad. Det andra paketet innehåller några mystiska celler som är inslagna i plastbelagt papper, men jag mätte dem och de kommer ut som 49 mm långa och 18 mm breda. Jag tror att de är 18500-storlek litiumjonceller. Batterifacket sa 1500 mAh för dem och 7,4 volt, så det finns två celler i serie. Jag kan tänka mig att de är celler av god kvalitet eftersom det här är ett OEM-paket, men vem vet?

Inuti fodralet har vi samma grundläggande funktioner. Båda har en batterihanteringskort som består av skydds- och balanskretsar. Det bärbara batteriet lägger till en annan viktig funktion, en termistor för övervakning av batteriets temperatur. Dessa är konstruerade för maximal kapacitet och lågt dränering, så du hittar inga tunga komponenter som med andra skyddskretsar.

När vi tittar på batteriernas placering har det bärbara batteriet 6 celler i ett serie/parallellt arrangemang, så 3 celler i serie för att generera 11,1 volt och 2 celler parallellt för att fördubbla kapaciteten till 4800 mAh. Kamerabatteriet har 2 celler i serie, så kapaciteten är densamma, men spänningen fördubblas.

Även om det är okej att hålla cellerna anslutna, vill du separera dem för laddning och analys. Litiumceller i batteripaket är alltid anslutna med punktsvetsade flikar som ansluter de positiva och negativa terminalerna och du måste vara försiktig när du skär dem. Använd sidoskärarna eller spolskärarna för att noggrant skära flikarna mellan cellerna och undvika kortslutning över terminalerna. Var försiktig så att du inte skadar eller tar bort den skyddande omslaget på utsidan av cellen eftersom du kan korta på metallkroppen också när du skär av flikarna. Vi vill inte ha nakna batterier. Använd nåltången för att ta bort flikarna genom att dra av dem. Var försiktig. De skurna kanterna på flikarna är knivskarpa!

Steg 6: Bärgningsoperation

Nu har du dina batterier, var ditt hårda arbete värt det? Problemet med att rädda batterier är att du inte vet hur väl de vårdades eller hur gamla de är. Litiumjonbatterier är känsliga för över- och underurladdning. Varje gång de släpps ut för djupt, sedan fulladdade, tappar de kapacitet. Du kan kontrollera batteriets ålder och mäta spänningen (om möjligt) eller kontrollera datumkoder på kretskortet inuti. För det mesta kommer dessa batterier att vara döda, och jag menar döda. Litiumjonceller gillar inte att laddas ur under sin överladdningsspänning, vanligtvis högst mellan 2,5 och 2,75 volt. Under det och cellen går i "sömn" eller är så död tar det ingen laddning längre, och om du lyckas få laddning i den blir kapaciteten så låg att den är oanvändbar. Om du kan mäta batteriet innan du tar isär det (som vårt kamerabatteri med exponerade terminaler), letar du efter 4,2 till 3 volt för en enda cell, så vårt laptopbatteri är fulladdat 12,6 volt och 9 volt urladdat. Jag mätte det efter att jag dissekerade det och det var en ganska mycket död 5,6 volt med varje cell som läste runt 1,8 volt.

Kamerabatteriet är i mycket bättre form, med förpackningen som visar en fulladdad 7,9 volt och varje cell på 3,9 volt, men vi vet inte hur friska de är eller hur mycket av deras kapacitet som har gått förlorad under åren.

Om dina batterier läser under 2 volt är de "döda". Om de läser 0 volt, har de gått in i ett slags viloläge och är förmodligen inte värda att behålla, även om du återupplivar dem, har de skadats. Återvinn dem ordentligt. Du kan rädda cellerna med mycket låg spänning, men du behöver en speciell laddare som kan "återuppliva" döda batterier eller använda några tekniker som kan väcka dem till liv igen.

Steg 7: väckelse

Du har dina batterier, men de är döda. Nu då? Allt är inte förlorat eftersom du kan återuppliva dem. Om du har en balansladdare som är avsedd för laddning av LiPo-batterier, är chansen stor att den kommer att återuppliva dina litiumjonceller också. Eller, om du har en digital multicharger som har "återupplivnings" -funktion, fungerar det också. Jag använder en kinesisk klon av en SkyRC iMax B6 -laddare och en Zanflare C4 multicharger. Zanflare har möjlighet att återuppliva döda batterier och har en analysatorfunktion, men iMax gör det inte.

För att använda Zanflare, sätt bara in de tomma batterierna och låt laddaren göra jobbet. Börja alltid med lägsta möjliga laddningsström. Zanflare går ner till 300 mAh, så det är bra. Det kommer att ta ett tag, men ha tålamod. Låt dem ladda helt och ta av dem från laddaren. Låt dem sitta över natten eller ett par dagar och se om de har tappat sin laddning. Om de har väsentligt självurladdning, kasta dem, men om de fortfarande håller på avgiften är chansen stor att du har återupplivat dem, men tiden får utvisa när du använder dem om du är framgångsrik. Du kan köra några testcykler på dem för att se hur mycket liv de har förlorat också genom att göra en laddningsurladdningscykel eller två och kontrollera kapaciteten. Du kan också mäta cellens interna motstånd om din laddare har cellanalysatorfunktionen, vilket Zanflare gör. Ta detta med en nypa salt eftersom många variabler påverkar det inre motståndet, men i allmänhet är ett tal runt 230 miliohms en bra siffra.

Om du inte har en Zanflare eller annan laddare/analysator med återupplivningsfunktion kan du använda din LiPo -laddare. Som en säkerhetsfunktion kommer de flesta av dessa laddare inte att ladda en cell under 2,6 till 2,5 volt, men det finns en lösning. Var försiktig! Att ladda en litiumjoncell som en NiMH kommer att orsaka dåliga saker! Ställ laddaren i NiMH -läge där du manuellt kan välja laddningsström. Ställ in strömmen på ungefär 200 mA och börja ladda. Övervaka spänningen tills den når över 2,8 och stoppa laddningsprocessen. Ställ laddaren i LiPo/Li-on-läge och ladda med låg ström, typ 200 till 300 mA. Låt den gå tills den är fulladdad. Ladda sedan ur den vid en låg inställning, 500 mA. Låt det ladda ur helt och notera den laddade kapaciteten och mängden urladdat kapacitet. Ladda cellen igen och notera den laddade kapaciteten och du bör ha en grundlinje för hur mycket liv cellen har i den. Ett tal närmare den ursprungliga kapaciteten är bra, men om din cell laddas ur snabbt, blir varm eller varm och har låg kapacitet är det dags att återvinna den. De bärbara cellerna var bra, i genomsnitt cirka 2400 mAh, på plats på deras ursprungliga kapacitet för alla celler. Kamerabatteriet gick inte så bra. Cellerna försämrades kraftigt och deras kapacitet var nere till bara 550 och 660 mAh fulladdade, sänkt från deras 1500 mAh nya kapacitet. Det är meningsfullt eftersom detta är det ursprungliga batteriet från 14 år sedan! Jag kommer förmodligen att använda dem i ett annat projekt som inte är en högdränerad enhet eftersom dessa 18500-storlekar inte är lätta att hitta.

Steg 8: Slutliga tankar

Jag hoppas att du tyckte att detta var lärorikt och upplysande. Du bör veta vad du ska leta efter när du letar efter batterier, hur du tar bort dem (säkert!), Kontrollerar och återupplivar bärgade litiumjonceller. Att skörda dessa batterier från enheter eller batteripaket kan vara roligt, utmanande och lärorikt på samma gång! Dessutom sparar du $$$. Du kan hitta en begagnad men fortfarande fullt fungerande litiumjoncell (er) för en bråkdel av kostnaden att köpa ny.

Skål!