Saldatura di batterie LiPo. Recupero LiPo

Arriva un momento nella vita di ogni "radio killer" in cui è necessario saldare insieme diverse batterie al litio, sia quando si ripara la batteria di un laptop che è morta per età, sia quando si assembla energia per un altro mestiere. Saldare il "litio" con un saldatore da 60 watt è scomodo e spaventoso - ti surriscalderai un po '- e hai tra le mani una granata fumogena, che è inutile spegnere con l'acqua.

L'esperienza collettiva offre due opzioni: o andare nel mucchio dei rifiuti alla ricerca di un vecchio forno a microonde, smontarlo e procurarsi un trasformatore, oppure spendere un sacco di soldi.

Per il bene di diverse saldature all'anno, non volevo cercare un trasformatore, vederlo e riavvolgerlo. Volevo trovare un modo ultra economico e semplicissimo per saldare le batterie utilizzando la corrente elettrica.

Una potente fonte CC a bassa tensione disponibile per tutti: questa è quella usata normalmente. Batteria dell'auto. Sono disposto a scommettere che ce l'hai già da qualche parte nella tua dispensa o che ce l'ha il tuo vicino.

Ti darò un suggerimento - Il modo migliore ottenere una vecchia batteria gratuitamente lo è

aspetta il gelo. Avvicinati al povero ragazzo la cui macchina non parte: presto correrà al negozio per prendere una batteria nuova e ti darà quella vecchia gratis. Al freddo, una vecchia batteria al piombo potrebbe non funzionare bene, ma dopo aver caricato la casa in un luogo caldo raggiungerà la sua piena capacità.

Il problema è che i relè automobilistici convenzionali da 12 volt hanno una potenza nominale massima di 100 ampere e le correnti di cortocircuito durante la saldatura sono molte volte superiori. Esiste il rischio che l'armatura del relè si salda semplicemente. E poi, nella vastità di Aliexpress, mi sono imbattuto nei relè di avviamento per moto. Ho pensato che se questi relè fossero in grado di resistere alla corrente di avviamento molte migliaia di volte, sarebbero adatti ai miei scopi. Ciò che alla fine mi ha convinto è stato questo video, in cui l'autore testa un relè simile:

La mia staffetta è stata acquistata per 253 rubli ed è arrivata a Mosca in meno di 20 giorni. Caratteristiche del relè dal sito web del venditore:

• Progettato per moto con motore 110 o 125 cc
• Corrente nominale: 100 ampere per un massimo di 30 secondi
• Corrente di eccitazione dell'avvolgimento - 3 ampere
• Valutato per 50 mila cicli
• Peso: 156 grammi

Sono rimasto soddisfatto della qualità dell'unità: sono stati installati due contatti placcati in rame connessioni filettate, tutti i fili sono riempiti con composto per resistenza all'acqua.

SU una soluzione rapida Ho assemblato un "banco di prova" e ho chiuso manualmente i contatti del relè. Il filo era unipolare, con una sezione trasversale di 4 quadrati, e le estremità spelate erano fissate con una morsettiera. Per sicurezza, ho dotato uno dei terminali della batteria di un "circuito di sicurezza" - se l'armatura del relè decidesse di bruciarsi e causare corto circuito, avrei il tempo di staccare il terminale dalla batteria utilizzando questa corda:

I test hanno dimostrato che la macchina funziona bene. L'ancora batte molto forte e gli elettrodi emettono chiari lampi; il relè non si brucia. Per non sprecare una striscia di nichel e non esercitarmi sul pericoloso litio, ho tormentato la lama di un coltello da cancelleria. Nella foto si vedono diversi punti di alta qualità e diversi sovraesposti:

I punti sovraesposti sono visibili anche sul lato inferiore della lama:

Prima ha accumulato diagramma semplice su un potente transistor, ma si è subito ricordato che il solenoide nel relè vuole consumare fino a 3 ampere. Ho frugato nella scatola e ho trovato un transistor MOSFET IRF3205 sostitutivo e con esso ho abbozzato un semplice circuito:

Per prima cosa, proviamo il circuito su un foglio di alluminio (con clic gioiosi brucia diversi strati), quindi estraiamo il nastro di nichel dalla scorta per collegare i gruppi batteria. Premiamo brevemente il pulsante, otteniamo un forte lampo ed esaminiamo il buco bruciato. Anche il taccuino era danneggiato: non solo il nichel era bruciato, ma anche un paio di fogli sotto :)

Anche un nastro saldato in due punti non può essere separato manualmente.

Ovviamente lo schema funziona, si tratta di mettere a punto “la velocità dell’otturatore e l’esposizione”. Se credi agli esperimenti con l'oscilloscopio dello stesso amico di YouTube, da cui ho scoperto l'idea con il relè di avviamento, ci vogliono circa 21 ms per rompere l'armatura - da questo momento balleremo.

L'utente YouTube AvE testa la frequenza di accensione del relè di avviamento rispetto all'SSR Fotek su un oscilloscopio

• Arduino stesso: Nano, ProMini o Pro Micro andranno bene,
• Accoppiatore ottico Sharp PC817 con resistenza di limitazione della corrente da 220 Ohm - per isolare galvanicamente Arduino e il relè,
• Modulo step-down di tensione, ad esempio XM1584, per trasformare 12 volt dalla batteria in 5 volt sicuri per Arduino
• Avremo anche bisogno di resistori da 1K e 10K, un potenziometro da 10K, una sorta di diodo e un eventuale cicalino.
• E infine, avremo bisogno del nastro al nichel, che viene utilizzato per saldare le batterie.

Carichiamo del semplice codice su Arduino:

Pin pulsante int costante = 11; // Pulsante di scatto const int ledPin = 12; // Pin con LED di segnalazione const int triggerPin = 10; // MOSFET con relè const int buzzerPin = 9; // Tweeter const int analogPin = A3; // Resistore variabile da 10K per impostare la lunghezza dell'impulso // Dichiara variabili: int WeldingNow = LOW; int buttonState; int lastButtonState = BASSO; senza segno lungo lastDebounceTime = 0; debounceDelay lungo senza segno = 50; // tempo minimo in ms che deve essere atteso prima dell'attivazione. Realizzato per prevenire falsi allarmi quando i contatti del pulsante di rilascio rimbalzano int sensorValue = 0; // legge il valore impostato sul potenziometro in questa variabile... int saldaturaTime = 0; // ...e in base ad esso impostiamo il ritardo void setup() ( pinMode(analogPin, INPUT); pinMode(buttonPin, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(triggerPin, OUTPUT); pinMode(buzzerPin, OUTPUT) ; digitalWrite(ledPin, LOW); digitalWrite(triggerPin, LOW); digitalWrite(buzzerPin, LOW); Serial.begin(9600); ) void loop() ( sensorValue = analogRead(analogPin); // legge il valore impostato sul potenziometro solderingTime = map(sensorValue, 0, 1023, 15, 255); // lo converte in millisecondi nell'intervallo da 15 a 255 Serial.print("Analog pot reads = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print( "\t quindi salderemo for = "); Serial.print(weldingTime); Serial.println("ms. "); // Per evitare falsi positivi del pulsante, assicurarsi innanzitutto che sia premuto per almeno 50ms prima di iniziare la saldatura: int reading = digitalRead(buttonPin); if (reading != lastButtonState) ( lastDebounceTime = millis(); ) if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) ( if (reading != buttonState ) ( buttonState = lettura; if (buttonState == HIGH) ( WeldingNow = !WeldingNow; ) ) ) // Se il comando viene ricevuto, si avvia: if (WeldingNow == HIGH) ( Serial.println("== La saldatura inizia ora! ==" ); ritardo (1000); // Emettiamo tre squittii brevi e uno lungo all'oratore: int cnt = 1; while (cnt<= 3) { playTone(1915, 150); // другие ноты на выбор: 1915, 1700, 1519, 1432, 1275, 1136, 1014, 956 delay(500); cnt++; } playTone(956, 300); delay(1); // И сразу после последнего писка приоткрываем MOSFET на нужное количество миллисекунд: digitalWrite(ledPin, HIGH); digitalWrite(triggerPin, HIGH); delay(weldingTime); digitalWrite(triggerPin, LOW); digitalWrite(ledPin, LOW); Serial.println("== Welding ended! =="); delay(1000); // И всё по-новой: WeldingNow = LOW; } else { digitalWrite(ledPin, LOW); digitalWrite(triggerPin, LOW); digitalWrite(buzzerPin, LOW); } lastButtonState = reading; } // В эту функцию вынесен код, обслуживающий пищалку: void playTone(int tone, int duration) { digitalWrite(ledPin, HIGH); for (long i = 0; i < duration * 1000L; i += tone * 2) { digitalWrite(buzzerPin, HIGH); delayMicroseconds(tone); digitalWrite(buzzerPin, LOW); delayMicroseconds(tone); } digitalWrite(ledPin, LOW); }
Successivamente ci colleghiamo ad Arduino utilizzando il monitor seriale e ruotiamo il potenziometro per impostare la durata dell'impulso di saldatura. Ho selezionato empiricamente una durata di 25 millisecondi, ma nel tuo caso il ritardo potrebbe essere diverso.

Quando si preme il pulsante di rilascio, Arduino emetterà diversi segnali acustici e quindi accenderà il relè per un momento. Sarà necessario applicare la calce su una piccola quantità di nastro prima di selezionare la durata dell'impulso ottimale, in modo che si salda e non bruci buchi.

Di conseguenza, abbiamo un'installazione di saldatura semplice, non sofisticata e facile da smontare:

Alcune parole importanti sulle precauzioni di sicurezza:

• Durante la saldatura, microscopici spruzzi di metallo possono volare ai lati. Non mettetevi in ​​mostra, mettete gli occhiali protettivi, costano tre centesimi.
• Nonostante la potenza, il relè può teoricamente "bruciarsi": l'armatura del relè si scioglierà fino al punto di contatto e non sarà in grado di tornare indietro. Otterrai un cortocircuito e un rapido riscaldamento dei fili. Pensa in anticipo a come staccare il terminale dalla batteria in una situazione del genere.
• Si possono ottenere diversi gradi di saldatura a seconda della carica della batteria. Per evitare sorprese, impostare la durata dell'impulso di saldatura su una batteria completamente carica.
• Pensa in anticipo a cosa farai se fai un buco nella batteria al litio 18650: come afferrerai l'elemento caldo e dove lo getterai per bruciarlo. Molto probabilmente, questo non ti succederà, ma con videoÈ meglio familiarizzare in anticipo con le conseguenze della combustione spontanea 18650. Come minimo, tieni pronto un secchio di metallo con un coperchio.
• Monitorare la carica della batteria dell'auto, non lasciare che si scarichi eccessivamente (sotto gli 11 volt). Questo non fa bene alla batteria e non aiuta nemmeno il tuo vicino che ha urgente bisogno di “accendere” la sua macchina in inverno.

Quando si lavora con dispositivi domestici mobili o strumenti speciali con una fonte di alimentazione incorporata, spesso è necessario saldare un filo alla batteria.

Prima di iniziare questa procedura apparentemente semplice, dovresti prepararti attentamente, il che garantirà che alla fine del lavoro riceverai una connessione affidabile e di alta qualità.

Sia la batteria alcalina o al litio stessa che il conduttore di collegamento saldato ad essa necessitano di preparazione.

Queste procedure includono anche la preparazione dei materiali di consumo necessari, compresi componenti importanti come la lega per saldatura, la colofonia e la miscela di flusso.

Il momento più difficile e cruciale del lavoro imminente è la rimozione del terminale della batteria a cui dovrebbe essere saldato il cavo di collegamento. Questa procedura può sembrare semplice solo a chi non ha mai provato a farlo.

Il problema in questo caso è che i contatti in alluminio degli alimentatori (dito o altro - non importa) sono soggetti ad ossidazione e sono costantemente ricoperti da un rivestimento che interferisce con la saldatura.

Per pulirli e successivamente isolarli dall'aria vi serviranno:

• carta vetrata;
• bisturi medico o coltello ben affilato;
• lega per saldatura a basso punto di fusione e additivo con flusso neutro;
• saldatore non molto “potente” (non più di 25 watt).

Dopo aver preparato tutti i componenti specificati, è necessario eseguire le seguenti operazioni. Per prima cosa è necessario pulire accuratamente l'area della saldatura prevista, utilizzando prima un bisturi o un coltello, quindi una tela smerigliata fine (questo garantirà una migliore rimozione della pellicola di ossido dall'area di contatto).

Allo stesso tempo, la parte scoperta del filo saldato dovrebbe subire la stessa spelatura.

Immediatamente dopo la preparazione, è necessario procedere al trattamento protettivo dei terminali di una batteria a dito o di qualsiasi altra batteria.

Trattamento di flusso

Per evitare la successiva ossidazione del contatto, la superficie della batteria, liberata dalla placca, deve essere immediatamente trattata con una miscela di flusso composta da normale colofonia.

Se, ad esempio, sui contatti della batteria del telefono non sono presenti macchie di grasso dovute a olio, è sufficiente pulirli con una morbida flanella imbevuta di ammoniaca.

Dopodiché, dovrai scaldare bene il saldatore e saldare la zona di contatto con pochi tocchi rapidi. A questo punto la preparazione alla saldatura può considerarsi completata.

Processo di saldatura

Dopo che ciascuna delle parti collegate è stata pulita e trattata con il flusso, si procede alla saldatura diretta dei fili sull'area di contatto della batteria.

Per effettuare quest'ultima procedura potete utilizzare lo stesso saldatore da 25 watt che è stato utilizzato per preparare i terminali della batteria da NI o CD.

Come saldatura, dovresti scegliere una composizione a basso punto di fusione e, per una buona diffusione, utilizzare un flusso a base di colofonia.

La procedura di saldatura finale non dovrebbe richiedere più di 3 secondi. Questo vale per qualsiasi tipo di batteria (sia NI che CD).

La cosa più importante è evitare il surriscaldamento della parte terminale dell'elemento, che potrebbe danneggiarsi gravemente. Non si può escludere la possibilità della sua completa distruzione (rottura) durante il processo di saldatura.

Quando si considera come saldare un filo e una batteria, va notato che questa situazione si verifica molto più spesso di quanto sembri. Ciò vale innanzitutto per gli strumenti di costruzione speciali (ad esempio, se è necessario saldare le batterie dei cacciaviti).

Ci sono spesso casi in cui l'alimentatore integrato dello strumento utilizzato per qualche motivo viene completamente distrutto e non c'è nulla con cui sostituire questo cacciavite. In questa situazione i conduttori che alimentano il dispositivo sono saldati ad una batteria di riserva predisposta per la stessa tensione.

La tecnica considerata può essere utilizzata quando è sufficiente saldare insieme due batterie.

Va notato che invece della saldatura, nella produzione delle batterie viene utilizzata la saldatura a punti. Ma non tutti hanno un dispositivo per questo tipo di collegamento, mentre il saldatore è un dispositivo più comune. Ecco perché la saldatura viene in soccorso a casa.

Quando si tratta di convertire una batteria in 18650 (per un cacciavite con Ni-Cd/Ni-MH o per un alimentatore fai-da-te di emergenza domestico come un Tesla Powerwall), molti manuali e istruzioni tacciono su come collegare le batterie. Non tutti sono adatti per la durabilità e persino per la sicurezza.

È possibile saldare le batterie 18650?

Quando si assemblano più celle per un laptop o come parte di una batteria di grandi dimensioni (per vari scopi per garantire l'autonomia, compresi i veicoli), il compito è collegare le batterie 18650. E molti amanti dell'artigianato fai-da-te considerano la saldatura come una delle opzioni.

Ricorda, le batterie agli ioni di litio (18650 e qualsiasi altro Li-Ion) quando riscaldate da una stazione di saldatura (o anche da un saldatore a bassa potenza) vengono distrutte nella loro struttura e perdono irreversibilmente parte della loro capacità!

Questo è saldare batterie 18650 non dovrebbe essere fatto a meno che non sia assolutamente necessario. Oppure dovrai sopportare un cambiamento nella composizione chimica e un deterioramento delle prestazioni. Inoltre, la connessione di saldatura non è affidabile se la batteria si surriscalda. Il metallo è inoltre poco pratico per un assemblaggio compatto a causa delle forme casuali della saldatura e della vulnerabilità agli influssi esterni.

Gli stessi installatori notano giustamente nei commenti che quando la batteria agli ioni di litio è esposta alla temperatura, la esponi anche al rischio di deformazione. valvola di sicurezza. Questo elemento chiave di sicurezza della batteria 18650 si trova sotto il terminale positivo ed è realizzato in un polimero in grado di resistere alle massime temperature operative non più di 120°C.

Cosa usano i professionisti per connettere correttamente il 18650?

È possibile ottenere affidabilità e sicurezza assemblando una batteria da più batterie utilizzando metodi professionali, o almeno quelli che hanno dimostrato la loro praticità e sicurezza.

Come collegare correttamente le batterie 18650:
saldatura a contatto (a punti);
utilizzando titolari di fabbrica (titolari);
magneti al neodimio (potenti magneti eterni);
incollaggio;
plastica liquida.

I professionisti utilizzano il metodo della saldatura a punti: questo metodo è consigliato anche per l'assemblaggio industriale di prodotti con batterie 18650. Un esempio di saldatura a punti economica per la casa è stato discusso in dettaglio non molto tempo fa su Geektimes.

Popolari nella comunità del fai-da-te sono i magneti al neodimio delle terre rare che tengono saldamente i perni e consentono di costruire rapidamente oggetti domestici temporanei o di piccole dimensioni. Per progetti compatti a lungo termine, la plastica liquida o anche la colla sono la soluzione migliore.

Per assemblare rapidamente una configurazione di più batterie 18650, è possibile acquistare supporti con custodia in plastica e contatti di fabbrica per la saldatura manuale senza timore di surriscaldare le batterie agli ioni di litio.

Solo in alcuni casi, quando altre opzioni non sono adatte o poco pratiche (a seconda delle condizioni), la saldatura dovrebbe essere eseguita da professionisti. La loro responsabilità ricade sulla scelta della saldatura a bassa temperatura, nonché sulla garanzia delle prestazioni e della sicurezza della batteria durante il funzionamento successivo.