Pack de batterie 18650 professionnel bricolage

Le monde s'éloigne des combustibles fossiles et deviendra un jour entièrement électrique. Dans le monde actuel, le lithium-ion est la chimie la plus prometteuse de toutes les batteries. La plupart des batteries utilisées dans les ordinateurs portables, les jouets RC, les drones, les appareils médicaux, les outils électriques, les vélos électriques et les voitures électriques (EV) sont basées sur le 18650.C'est l'un des formats Li-ion les plus matures disponibles, est produit en volume élevé et bénéficie d'un faible coût par Wh.

Vous pouvez retrouver tous mes projets sur: //www.opengreenenergy.com/

La batterie 18650 (18 mm de diamètre et 65 mm de longueur) est une classification de taille des batteries lithium-ion.Elle a la même forme, mais un peu plus grande qu'une batterie AA. Les piles AA par comparaison sont parfois appelées piles 14500, car elles ont un diamètre de 14 mm et une hauteur de 50 mm.

Plus tôt, j'ai fabriqué un générateur d'énergie solaire qui fonctionne très bien jusqu'à présent, mais le principal problème est son poids, il est vraiment lourd.Le poids principal du générateur solaire est dû à la lourde batterie au plomb à l'intérieur. pour créer une batterie Li-Ion 18650 légère et compacte.

Dans cet Instructable, je vais vous montrer comment fabriquer une batterie 18650 pour des applications comme: Power Bank, Solar Generator, e-Bike, Power Wall, etc. Le principe est très simple: il suffit de combiner le nombre de cellules 18650 en série et parallèle pour faire un plus grand pack et enfin pour assurer la sécurité en y ajoutant un BMS.

À la fin de ce projet, j'ai réalisé un boîtier imprimé en 3D personnalisé pour le pack batterie.

Avis de non-responsabilité: je ne peux être tenu responsable de toute perte de propriété, dommage ou perte de vie s'il s'agit de cela. Ce tutoriel a été écrit pour ceux qui ont des connaissances sur la technologie rechargeable au lithium-ion. N'essayez pas si vous êtes novice. Restez en sécurité.

Étape 1: Pièces et outils nécessaires

Pièces requises:

1. Batterie 18650 (GearBest / Amazon)

2. BMS (Banggood / Amazon)

3. Ni Strips (Banggood / Amazon)

4. Indicateur de niveau de batterie (Banggood)

5. Interrupteur à bascule (Aliexpress / Banggood)

6. DC Jack (Banggood / Aliexpress)

7. Support de batterie 18650 (Banggood)

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

Les outils utilisés

1. Soudeur par points (Banggood / Amazon)

2. Imprimante 3D (Creality CR10S)

2. Pince à dénuder / couper (Amazon)

3. Souffleur à air chaud (GearBest)

3. Multimètre (Amazon)

5. Chargeur Li Ion (GearBest)

Équipement de sécurité :

1. Lunettes de sécurité (Amazon)

2. Gants électriques (Amazon)

Étape 2: Sélection des bonnes cellules 18650 pour le module batterie

Vous trouverez de nombreux types de cellules 18650 sur le marché dans la fourchette de prix de 1 $ à 10 $, mais quels sont les meilleurs? Je recommanderai fortement d'acheter des cellules 18650 à des sociétés de marque comme Panasonic, Samsung, Sanyo et LG. Ces cellules ont des caractéristiques de performance bien documentées et un excellent contrôle qualité. Les cellules de marque réputée 18650 sont généralement coûteuses, mais si vous envisagez une utilisation prolongée, elles valent la peine.

N'achetez pas de cellules avec le mot FIRE dans le nom comme Ultrafire, Surefire et Trustfire. En réalité, ces cellules ne sont que des rejets d'usine, achetées par des entreprises comme Ultrafire et reconditionnées dans leur propre couvercle de marque. De nombreuses batteries usagées sont emballées comme neuves et étiquetées en blanc.Elles vendent la batterie en marquant la capacité jusqu'à 5000mAh, mais en réalité leur capacité se situe entre 1000 et 2000 mAh. Un autre problème majeur avec ces cellules 18650 bon marché est le risque élevé d'explosion lorsqu'elles sont surchauffées pendant la charge ou la décharge.

Dans ce projet, j'ai utilisé des cellules vertes Panasonic 18650B d'une capacité de 3400 mAh de GearBest.

Étape 3: Choisir les bandes de batterie appropriées

Pour fabriquer la batterie, vous devez connecter les cellules 18650 ensemble au moyen de bandes de nickel ou d'un fil épais, généralement des bandes de nickel sont largement utilisées pour cela. En général, deux types de bandes de nickel sont disponibles sur le marché: les bandes d'acier nickelé et les bandes de nickel pur. Je proposerai d'acheter le nickel pur. Il est un peu plus cher que l'acier nickelé, mais sa résistance est beaucoup plus faible. Une faible résistance signifie, moins de génération de chaleur pendant la charge et la décharge, ce qui entraîne une durée de vie utile de la batterie plus longue.

Les bandes de nickel sont livrées avec différentes dimensions et longueurs.Choisissez les bandes en fonction de la cote actuelle.

Étape 4: Soudage par points contre soudage

Vous avez deux options, deux connectent les cellules 18650 ensemble: 1. Soudure 2. Soudage par points

Le meilleur choix est toujours le soudage par points, mais le soudage par points est beaucoup plus coûteux qu'un fer à souder de bonne qualité.

Soudure:

Vous devez savoir pourquoi le soudage par points est préférable à la soudure, le problème avec la soudure est que vous appliquez beaucoup de chaleur à la cellule et qu'elle ne se dissipe pas très rapidement. Cela améliore la réaction chimique dans la cellule, ce qui nuit aux performances de la cellule. En fin de compte, vous perdrez une certaine capacité et vivrez les cellules.

Mais si vous n'êtes pas intéressé à acheter un soudeur par points coûteux, vous pouvez souder les languettes de nickel à la cellule en suivant quelques précautions et astuces:

1. Pour minimiser le temps de contact de votre fer à souder sur la cellule, assurez-vous que la surface est suffisamment éraflée et que vous utilisez beaucoup de flux pour permettre un flux de soudure rapide.

2. Il est préférable d'avoir un fer à repasser de bonne qualité à haute puissance (min 80 W) avec une bonne capacité thermique afin qu'il puisse fournir la chaleur au joint rapidement afin que vous n'ayez pas à tenir le fer à la batterie pendant des siècles et à laisser la chaleur s'infiltrer dedans, causant des dommages à la batterie.

Soudage par points:

La raison pour laquelle nous soudons par points, car ils joignent les cellules en toute sécurité sans y ajouter beaucoup de chaleur.Il existe actuellement deux grades de soudeurs par points: le grade hobby et le grade professionnel. Un soudeur par points décent de qualité hobby coûte environ 200 $ à 300 $, alors qu'une bonne qualité professionnelle peut coûter environ dix fois plus. Je proposerai donc d'acheter un soudeur par points de qualité hobby dans n'importe quelle boutique en ligne comme: Banggood, Aliexpress ou eBay. en utilisant la soudeuse par points SUNKKO 709A 1.9kw de Banggood.

Étape 5: Vérifiez la tension de la cellule

Avant de connecter les cellules en parallèle, vérifiez d'abord les tensions des cellules individuelles.Pour mettre en parallèle les cellules, la tension de chaque cellule doit être proche les unes des autres, sinon une quantité élevée de courant circulera de la cellule avec une tension plus élevée vers la cellule avec une tension plus faible. Cela peut endommager les cellules et même provoquer un incendie en de rares occasions.

Si vous utilisez des cellules neuves, la tension des cellules est proche de 3, 5 V à 3, 7 V, vous pouvez les assembler sans trop vous inquiéter. Mais si vous prévoyez d'utiliser une ancienne batterie d'ordinateur portable, assurez-vous que la tension des cellules est presque la même, sinon chargez les cellules au même niveau de tension en utilisant un bon chargeur de batterie Li-Ion. J'ai utilisé mon chargeur Nitecore SC4 pour charger tous les 18650 cellules avant de les réunir.

Étape 6: Capacité et tension de la batterie

Pour fabriquer la batterie, vous devez d'abord finaliser la tension et la capacité nominales de la batterie, soit en Volt, mAh / Ah ou Wh. Vous devez connecter les cellules en parallèle pour atteindre la capacité souhaitée (mAh) et connecter ce groupe parallèle en série pour atteindre la tension nominale (Volt).

Pour ce projet, les exigences sont les suivantes: batterie 11, 1 V et 17 Ah

Spécifications des cellules 18650 utilisées: 3, 7 V et 3400 mAh

Capacité (mAh):

Capacité souhaitée de la batterie = 17 AH ou 17000 mAh.

Capacité de chaque cellule = 3400 mAh

Nombre de cellules nécessaires pour une connexion parallèle = 17000/3400 = 5 nsa

Généralement, les cellules en parallèle sont abrégées en terme de «P», donc ce pack sera connu sous le nom de «pack 5P» .Lorsque 5 cellules sont connectées en parallèle, en fin de compte, vous avez fait une seule cellule avec une capacité plus élevée (c'est-à-dire 4, 2 V, 17 000 mAh )

Tension (Volt):

La tension nominale souhaitée de la batterie est de 11, 1 V.

Tension nominale de chaque cellule = 3, 7 V

Nombre de cellules requis pour le raccordement en série = 11, 1 /3, 7 = 3 nsa

Généralement, les cellules en série sont abrégées en terme de «S», donc ce pack sera connu sous le nom de «pack 3S».

Nous devons donc connecter les 3 groupes parallèles (5 cellules dans chaque groupe) en série pour fabriquer la batterie.

La configuration finale du pack est désignée comme «pack 3S5P» avec une spécification finale de 11.1V, 17AH.

Étape 7: assembler les cellules 18650

De l'étape précédente, il est clair que notre batterie est composée de 3 groupes parallèles connectés en série (3 x 3, 7 V = 11, 1 V) et chaque groupe parallèle a 5 cellules (3400 mAh x 5 = 17000 mAh). doivent organiser les 15 cellules correctement pour faire la connexion électrique entre elles et avec la carte BMS.

Placez le premier groupe parallèle de cellules (5 ns) côté positif vers le haut, puis placez le deuxième groupe parallèle parallèle vers le haut et enfin le dernier groupe positif parallèle vers le haut. Pour mieux vous tenir debout, vous pouvez voir l'image ci-dessus.

Vous pouvez assembler les cellules pour fabriquer le pack en utilisant de la colle chaude ou en utilisant un support de batterie en plastique 18650. J'ai utilisé des supports / entretoises en plastique 18650 pour assembler les 15 cellules.Les principaux avantages de l'utilisation de ces supports de cellules sont

1. Vous pouvez créer le pack personnalisé de n'importe quelle taille selon vos besoins. C'est comme résoudre un puzzle.

2. Il offre un espace entre les cellules, qui laisse passer l'air frais et la batterie se refroidit facilement.

3. Il rend votre batterie solide et fiable.

4. Il fournit une sécurité anti-vibration à votre batterie

Étape 8: Soudage par points des bandes de nickel

Il est maintenant temps de connaître la procédure d'utilisation du soudeur par points (je parle du soudeur par points que j'ai utilisé dans ce projet). Le soudeur par points a trois choix de soudage: tête de soudage fixe, tête de soudage fixe avec pédale de commande, mobile stylo de soudage par points avec interrupteur à pied.Je préfère utiliser la deuxième option.Avant le soudage, vous devez préparer les bandes de nickel et le soudeur.

Coupez les bandes de nickel:

Posez votre bande de nickel sur le dessus des 5 cellules (parallèle), en vous assurant qu'elle recouvre toutes les bornes des cellules, laissez 10 mm de bandes en excès pour la connecter au BMS, puis coupez-la.Pour la connexion en série, coupez de petites bandes de nickel comme indiqué sur la figure. Vous aurez besoin de quatre longues bandes pour la connexion parallèle et de 10 petites bandes pour les connexions en série.

Connectez la première borne négative du groupe parallèle à la borne positive du deuxième groupe, puis la borne négative du deuxième groupe à la borne positive du troisième groupe.

Soudez les bandes de batterie:

Cette soudeuse par points peut être utilisée pour souder le nickel pur ainsi que les bandes d'acier nickelé. Vous devez régler l'impulsion de la soudeuse et le bouton de courant en fonction de l'épaisseur des bandes de nickel.

Pour les bandes de nickel de 0, 15 mm, appuyez sur le bouton d'impulsion 4P et le bouton de courant sur 4-5. De même pour les bandes de nickel de 0, 2 mm, appuyez sur le bouton d'impulsion 4P, 6P et le bouton de courant sur 7-8. Assurez-vous que le stylo de soudage est comprimé avec le bande de nickel et borne de la batterie, puis appuyez sur la pédale. Vous remarquerez une petite étincelle et deux marques de points sur la bande.

Soudage réussi:

Vous pouvez vérifier la qualité de la soudure en tirant sur la bande de nickel. Si elle ne se détache pas avec la pression de la main ou nécessite beaucoup de force, c'est une bonne soudure. Si vous pouvez facilement le décoller, vous devez augmenter le courant.

Sécurité: Avant de commencer le soudage par points, portez toujours des lunettes de sécurité.

Étape 9: Ajout du BMS

Un système de gestion de batterie (BMS) est un système électronique qui gère une batterie au lithium et les principales fonctionnalités sont

1. Surveille tous les groupes parallèles du bloc-batterie et le déconnecte de la source d'alimentation d'entrée lorsqu'il est complètement chargé (près de 4, 2 V)

2. Équilibrez également la tension de toutes les cellules

3. Ne permet pas au pack d'être trop déchargé.

Les deux paramètres importants requis pour acheter un BMS sont: i) Nombre de cellules en série - comme 2S / 3S / 4S

ii). Courant de décharge maximum - comme 10A / 20A / 25A / 30A

Pour ce projet, j'ai utilisé une carte BMS 3S et 25A Voici les spécifications de ce BMS:

Plage de surtension: 4, 25 ~ 4, 35 V ± 0, 05 V

Sur la plage de tension de décharge: 2, 3 ~ 3, 0 V ± 0, 05 V

Courant de fonctionnement maximum: 0 ~ 25A

Température de fonctionnement: -40 ℃ ~ + 50 ℃

Comment se connecter ?

Connectez le BMS comme indiqué sur le schéma de câblage.Le BMS a quatre plots à souder: B-, B1, B2 et B +. Vous devez connecter le premier bus de borne négative du groupe parallèle au B- et le bus de borne positive au B1. De même, le troisième bus terminal négatif du groupe parallèle vers le B2 et le bus terminal positif vers le B +.

Vous pouvez souder par points les bandes de nickel au BMS ou les souder au tampon PCB.Je préfère souder les bandes de nickel au PCB pour une connexion solide.Appliquez d'abord du flux de soudure sur les tampons PCB et l'extrémité des bandes de nickel.Après cette étain tous les tampons en appliquant une petite quantité de soudure, puis soudez-les ensemble.

Crédit: Le schéma de câblage est tiré de la page du produit Banggood.

Étape 10: Boîtier imprimé en 3D

Le bloc batterie a tout autour des bandes de nickel exposées, pour éviter tout court-circuit accidentel, j'ai conçu un boîtier pour celui-ci.J'ai utilisé Autodesk Fusion 360 pour concevoir le boîtier de mon bloc batterie. Le boîtier comprend deux parties: le corps principal et le couvercle supérieur.Vous pouvez télécharger les fichiers .STL à partir de Thingiverse.

J'ai utilisé mon imprimante 3D Creality CR-10S et un filament PLA vert de 1, 75 mm pour imprimer les pièces. Il m'a fallu environ 6, 5 heures pour imprimer le corps principal et environ 1, 2 heure pour imprimer le couvercle supérieur.

Mes paramètres sont:

Vitesse d'impression: 70 mm / s couche

Hauteur: 0, 3

Densité de remplissage: 100%

Température de l'extrudeuse: 205 degC

Température du lit: 65 degC

Étape 11: Câblage des composants

Normalement, une batterie standard n'a que deux bornes pour connecter la charge et pour charger la batterie.En plus de cela, j'ai ajouté un indicateur de niveau de batterie, pour voir le niveau de la batterie lorsque cela est nécessaire.J'ai utilisé une prise DC 5 mm (12V / 3A ) pour l'entrée / sortie, module d'indicateur de niveau de batterie 3S pour voir l'état de la batterie et un interrupteur à bascule pour activer / désactiver l'indicateur de niveau de batterie.

Passons maintenant au câblage des composants. J'ai préparé ce schéma de câblage simple pour tous les composants. C'est assez simple! Pour isoler les parties conductrices, j'ai utilisé des gaines thermorétractables.

Remarque: Ne soudez pas les fils (P + et P-) au BMS avant d'installer les composants dans le boîtier.

Étape 12: Assemblage final

Installez d'abord les composants dans les fentes respectives du boîtier imprimé en 3D. Vous pouvez voir l'image ci-dessus.

Soudez le positif (fil rouge) de la prise DC et de l'interrupteur à bascule au P + du BMS, les fils négatifs de la prise DC et de l'indicateur de niveau de batterie au P- du BMS.

Ensuite, appliquez de la colle chaude à la base du compartiment des piles, puis fixez le bloc-piles de manière à ce qu'il repose fermement et empêche tout desserrage des connexions de fils.

Enfin, vissez les couvercles supérieurs en place! J'ai utilisé des vis 3M x 10 pour fixer le couvercle, la batterie est maintenant prête à l'emploi.

Chargement de la batterie:

Vous pouvez charger la batterie par un adaptateur 12, 6 V CC comme celui-ci.Vous pouvez l'obtenir facilement auprès d'aliexpress ou d'eBay.

J'espère que vous avez aimé lire mon projet autant que j'ai aimé le construire.Si vous songez à créer le vôtre, je vous encourage à le faire, vous apprendrez beaucoup. Si vous avez des suggestions d'amélioration, veuillez les commenter ci-dessous.

Merci !

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